Här beskriver vi virtuell hand och virtuell ansikte illusion paradigm som kan användas för att studera kroppsrelaterade självuppfattning / -representation. De har redan använts i olika studier för att visa att under vissa förutsättningar kan en virtuell hand eller ansikte införlivas i en kropp representation, vilket tyder på att kroppens representationer är ganska flexibel.
Studier som undersöker hur människor representerar sig själva och sin egen kropp använder ofta varianter av "ägande illusioner", såsom den traditionella gummi hand illusion eller mer nyligen upptäckt enfacement illusion. Dessa exempel kräver ganska artificiella experimentella uppställningar, där den konstgjorda effektor behöver vara strök synkront med deltagarnas verkliga hand eller ansikte en situation där deltagarna inte har någon kontroll över strök eller rörelser deras verkliga eller konstgjord effektor . Här beskriver vi en teknik för att etablera ägar illusioner i en inställning som är mer realistiskt, mer intuitiv, och förmodligen högre ekologisk validitet. Det gör att skapa den virtuella hand illusion genom att deltagarna styra rörelserna hos en virtuell handen presenteras på en skärm eller i virtuella rymden framför dem. Om den virtuella handen rör sig synkront med deltagarnas egen riktig hand, tenderar de att uppfatta than virtuella handen som en del av sin egen kropp. Tekniken skapar också den virtuella ansikte illusion genom att deltagarna styra rörelserna hos en virtuell ansikte framför dem, återigen med effekten att de tenderar att uppfatta ansiktet som sin egen, om det rör sig synkront med sin verkliga ansikte. Studera de omständigheter som illusioner av detta slag kan skapas, ökade eller minskade ger viktig information om hur människor skapar och upprätthåller representationer av sig själva.
Enligt västerländska filosofin, består det mänskliga jaget av två aspekter 1: För en, upplever vi vår egen kropp och vår verksamhet här och nu, vilket skapar en fenomenal självrepresentation (ofta kallad den minimala själv). För det andra skapar vi mer varaktiga representationer av oss genom att lagra information om vår personliga historia, integrera ny information i den framväxande självuppfattning och presentera oss för vår sociala miljö i enlighet med, som uppgår till skapandet av en så kallad berättande själv. Den minimala eller fenomenala själv har hävdats att dyka upp från två informationskällor. En är top-down information om mer långvariga aspekter av vår kropp, såsom information om effektenheter vi äger eller formen på vårt ansikte. Den andra är bottom-up information från självuppfattning i dagsläget.
Undersökningar av den senare var stronGly inspirerad av en smart studie av Botvinick och Cohen 2. Dessa författare presenterade mänskliga deltagare med en gummihand som ligger framför dem, nära en av de verkliga händer, vilket dock var dolda. När den verkliga handen och gummi handen var strök synkront, så att skapa intermodala synkron ingång deltagarna tenderade att uppfatta gummi handen som en del av sin egen kropp, gummi hand illusion. Ytterligare studier visade att upplevd ägande gick så långt att deltagarna skulle börja svettas och försöker ta ut sin verkliga hand när gummi handen höll på att attackeras av en kniv eller på annat sätt vara "sårad" 3.
Medan Botvinick och Cohen har tolkat sina resultat för att visa att självuppfattning härrör från bearbetning av bottom-up information har andra författare hävdade att gummi hand illusion resultat från interaktionen mellan intermodala Synchrony input, en bottom-up informationskälla och lagrade representationer av sina egna händer, en top-down informationskälla 4. Tanken är att den stimulans synkroni skapar intrycket att den verkliga och gummi handen är en och samma sak, och med tanke på att gummi handen ser ut som en riktig hand, detta intryck anses verklighet.
Senare forskning av Kalckert och Ehrsson 5 lagt till en visuo-motor komponent till gummihand paradigm, som gör det möjligt för undersökning av både upplevd ägande (intrycket att den konstgjorda effektorn tillhör den egna kroppen) och upplevd byrå (intrycket att man är producera observerade rörelser själv). Deltagarna kunde flytta pekfingret av gummi hand upp och ner genom att flytta sin egen pekfinger och synkront mellan verkliga och gummihand fingerrörelser, sättet rörelse (passiv kontra aktivt läge), och positioning gummi handen (ologiskt kontra kongruent med avseende på deltagarens hand) manipulerades. Resultaten togs för att ge stöd åt uppfattningen att byrån och ägande är funktionellt distinkta kognitiva fenomen: medan synkront rörlighet avskaffas både känsla av delaktighet och byrå, mode rörlighet påverkas endast byrå, och kongruens av gummi handen ställning påverkat ägande endast. De två sistnämnda resultat replikerades i en uppföljningsstudie, där distansen mellan verkliga och gummi hand i vertikalplanet varie 6: ägande för gummi sidan minskade sin position alltmer inkompatibla deltagarens riktig hand. Dock byrån inte påverkas av misplacements av gummi handen i alla förhållanden.
Men ny forskning föreslår användning av virtuell verklighet teknik, som ger deltagaren med aktiv kontroll över den konstgjorda effektor, att rollen av top-downdel och skillnaden mellan ägande och byrå kan ha överskattats 7, 8. Dessa tekniker har ersatt gummi handen av en virtuell handen presenteras för deltagarna på en skärm framför dem eller genom virtuella verklighet Glasögon 9. Deltagarna bär vanligen en dataglove som översätter rörelser deltagarens verkliga hand i rörelser i den virtuella handen, antingen synkront eller asynkront (t.ex. med en märkbar fördröjning). I likhet med gummi hand illusion ökar synkron översättning starkt deltagarens intrycket att den virtuella handen blir en del av hans eller hennes egen kropp 10.
Användning av virtuell verklighet tekniker för att skapa den gummi handen illusionen har flera fördelar jämfört både det traditionella gummi-handen paradigm och kombinationen av den gummi handen paradigm med visuo-motor COMPONENts 11. Att flytta en hand och ser en effektor rör sig synkront med det skapar en mycket mer naturlig situation än inför en gummihand och som strök med en försöks. Dessutom ger den virtuella manipulation försöks med mycket mer experimentell flexibilitet och mycket mer kontroll över perceptuella relationen mellan uppfatta och flytta ett verkliga handen och en uppfattning om händelsen som skapas av den konstgjorda effektor. Framför allt använder virtuella metoder underlättar manipulation av faktorer som kan påverka upplevd ägande och byrå. Till exempel, kan formen på den virtuella sidan modifieras mycket lättare och snabbare än formen hos en gummi hand och rörelserna hos den virtuella handen kan vara av något slag och exempelvis inbegripa biologiskt omöjliga rörelser. Bland annat underlättar denna utforska gränserna för en illusion, eftersom den konstgjorda effektor inte behöver se ut som en hand, men kan vara ersäted av någon form av statisk eller dynamisk händelse. Både praktiskt och teoretiskt intresse, är en virtuell effektor utan tvekan en mycket mer engagerande och känns mycket mer verklig än en gummihand, vilket sannolikt kommer att minska behovet av att åberopa top-down tolkningar för att förstå den nuvarande situationen.
Ägande illusioner har emellertid inte begränsats till händerna. Tsakiris 12 var den första att använda slag teknik för att skapa ett intryck av deltagarna att en statisk ansikte i en bild presenteras framför dem är deras egen. Sforza et al. 13 har också funnit bevis för detta fenomen, som de hänvisar till som enfacement: deltagare ingår ansiktsdrag hos en partner när deras egen och sin partners ansikte berördes synkront. Den neurala mekanism som ligger bakom den enfacement illusionen har nyligen undersökts av olika forskare, för en omfattande kommentarer och interpretation av resultaten se Bufalari et al. 14. Vi har nyligen vänt vanliga enfacement illusion design till en virtuell verklighet version (den virtuella ansikte illusion), där deltagarna styr rörelserna hos en virtuell ansikte framför dem genom att flytta sitt eget huvud 15.
Här beskriver vi två experiment som använde den virtuella hand illusion 7 och den virtuella ansikte illusion 15 paradigm, respektive, för att undersöka självrepresentation. Den virtuella hand experiment ingår tre, helt korsade experimentella faktorer: (a) synkront mellan (filt) real-hand och (sett) virtuella effektor rörelser, som var antingen nära noll för att inducera ägande och byrå eller tre sekunder som en kontroll tillstånd; (B) utseendet av den virtuella effektor, som såg ut antingen som en mänsklig hand eller som en rektangel (så att testa effekten av verkliga virtuella effector likhet om ägande illusion); och (c) möjlighet att styra beteendet hos den virtuella effektor, vilket var antingen icke-existerande i ett passivt tillstånd eller direkt i ett aktivt tillstånd. Den virtuella ansikte experiment ingår två helt korsade experimentella faktorer: (a) synkront mellan verkliga ansikte och virtuell ansiktsrörelser, vilket var antingen nära noll för att inducera ägande och byrå eller tre sekunder som en kontrollgrupp; och (b) ansiktsuttryck av den virtuella ansikte, som var antingen neutral eller visar en leende, att testa om positiv stämning skulle lyfta stämningen i deltagare och förbättra sin prestanda i en stämning känslig kreativitet uppgift.
I den här artikeln beskrivs vi två detaljerade protokoll för den virtuella hand och virtuell ansikte illusion paradigm, där vår virtuella ansikte studie var den första att replikera den traditionella slag-inducerad ansikte ägande illusion i virtuell verklighet, tillsammans med representativa resultat från de två paradigm.
De väsentliga Synchrony effekter tyder på att vi var framgångsrika i att inducera illusoriska ägande för den virtuella handen och den virtuella ansikte, liknar mer traditionella illusion paradigm. Att kunna reproducera dessa effekter med hjälp av virtuell teknik verklighet har avsevärda fördelar 11, 24. Virtual reality tekniker befria försöks från ganska artificiell och avbrutet stryker förfarande och öppnar nya möjligheter för experimentella manipulationer. Till exempel, morphing virtuella effektorer tillät oss att systematiskt manipulera effekterna av appearance av den virtuella handen och likheten mellan den virtuella och deltagarens verkliga sidan eller vid ansiktsuttryck av den virtuella ansikte. Effekterna av byrån kan också undersökas systematiskt genom att variera graden (t.ex. omedelbarhet) som deltagarna kan styra rörelser artificiella effektor.
En annan lovande väg för framtida virtuell verklighet forskning är första persons perspektiv (1PP) virtuella upplevelser verklighet. 1PP erfarenheter kan skapa en enorm känsla av nedsänkning och känsla av närvaro, på en helt annan skala än en tredje person perspektiv virtuell verklighet erfarenhet 25, 26, 27, 28. I 1PP upplever man verkligen kan känna sig som en är avataren, är att man bokstavligen förkroppsligar avatar. Detta öppnar möjligheter för alla typer av manipulationer som lossnar delar av en persons kropp 28, elongating 29, skalas kroppsdelar 30, eller ändra en persons hudfärg 31, 32.
Eftersom de nuvarande och många andra resultat visar, att styra virtuella händelser i ett synkront sätt ökar starkt uppfattningen om dessa händelser som tillhör den egna kroppen. Till exempel, våra resultat från hand studie tyder på att omedelbara kontroll är en viktig referenspunkt för att skilja mellan egenproducerade och andra producerade händelser (dvs personlig byrå) och mellan självrelaterade och andra relaterade händelser (dvs kroppen ägande) . Resultaten som presenteras här och på andra håll tyder på att bottom-up informationen spelar en avgörande roll i framväxten av fenomenala självrepresentation, även för kroppsdelar som inte är lika identitetsrelaterade som en egen kroppsdel 4.
jove_content "> Den mest kritiska delen av de beskrivna protokollen är inskolningsprocessen som introducerar korrelationer mellan visuella, taktila och motor (dvs proprioceptiva) informations-dessa korrelationer kan den kognitiva systemet att härleda ägande och byrå. Eftersom dessa korrelationer lita på relativa tidpunkten för respektive händelser, såsom fördröjningen mellan deltagarens egna rörelser och förflyttningar av den konstgjorda effektor, är det viktigt att hålla behandlingsfördröjningar (särskilt när det gäller överföring av data från dataglove till rörelsen av den virtuella effektor på skärmen) till ett minimum. med vår experimentet den maximala tidsfördröjningen är cirka 40 ms, vilket är knappt märkbar och inte hindra synen på kausalitet och byrå. Shimada, Fukuda, och Hiraki 33 har föreslagit att den kritiska tidsfönstret avseende på förekomst av multisensoriska integrationsprocesser som utgör den själv kroppen representationen är 300 ms,vilket innebär att längre fördröjningar minskar troligen synen på kontroll över virtuella händelser.En annan viktig aspekt av protokollet är stram experimentell kontroll över deltagarens hand- eller ansiktsrörelser, beroende på paradigm. Under induktion, aktiva rörelser respektive faktor är viktig, eftersom de nödvändiga intersensory korrelationer förlitar sig på aktiva utforskande rörelser på sidan av deltagaren. Det är därför viktigt att uppmuntra deltagarna att flytta ofta och att engagera sig i aktiv prospektering. I andra faser av försöket, kan rörelser försämra mätningen dock. Till exempel, i den virtuella hand illusion paradigm, flytta till vänster (som SCR spelades in) kommer sannolikt att göra mätningar av SCR nivå bullriga och opålitlig.
En begränsning av den virtuella hands illusion paradigm teknik är att, av praktiska skäl, deltagarna bär vanligen en dataglove och orientering trAcker under hela experimentet (så att minimera distraherande). Detta kan inte vara bekväm, vilket i sin tur kan påverka stämningen eller motivation deltagaren. En möjlig lösning för att problemet skulle vara att använda lättare utrustning eller skräddarsydda wearables. En annan begränsning av vår aktuella virtuella ansikte illusion paradigm teknik är att utrustningen endast registrerar huvudrörelser men inga förändringar i ansiktsuttryck. Möjligt för deltagarna att kontrollera ansiktsuttryck i en virtuell ansikte är sannolikt att bidra till ägar illusioner, men detta skulle kräva hårdvara och mjukvara som ger tillförlitlig detektering och kategorisering av ansiktsuttryck i människor-som vi ännu inte har tillgängliga i vårt labb. Användningen av till exempel realtid (ansikts) motion capture verktyg skulle vara till stor nytta i att övervinna dessa begränsningar och skulle göra det möjligt för oss att öka känslan av byrå och ägande av avatarer till betydligt högre nivåer.
Som framgår avresultaten från vår studie 8, människor anser olika informationskällor och uppdatera sin kropp representation kontinuerligt. De verkar använda bottom-up information och top-down information på ett kompenserande sätt, i den meningen att en källa till information spelar en större roll i frånvaro av den andra-liknar vad som antagits för känslan av byrån 34. Detta ger intressanta möjligheter för framtida forskning, eftersom det till exempel tyder på att ägande kan uppfattas även för konstgjord effektorer i obekväma arbetsställningar, förutsatt att en tillräcklig grad av ytan likhet, eller vice versa (dvs om den konstgjorda effektor linje perfekt med den verkliga effektor men skiljer sig från det i termer av ytegenskaper). De tillgängliga resultaten tyder också på att gränserna mellan sig själv och andra är ganska plast, så att egenskaperna hos en annan person eller agent kan uppfattas som en del av sig själv, under förutsättning att en viss grad av synchrony mellan ett eget beteende och den för den andra 35, 36.
The authors have nothing to disclose.
This work was funded by the Chinese Scholarship Council (CSC) to K. M., and an infrastructure grant of the Netherlands Research Organization (NWO) to B. H.
Vizard (Software controlling the virtual reality environment) | Worldviz | Vizard allows importing hand models and integrating the hand, dataglove and orientation tracker modules through self-written command scripts. These scripts can be run to control the presentation of the virtual hand in the virtual environment, the appearance of the hand and the way it moves; they also control vibrator activities. | |
Cybertouch (Dataglove) | CyberGlove Systems | Cybertouch | Participants wear this dataglove to control the movements of the virtual hand in the virtual environment. Measurement frequency = 100 Hz; Vibrator vibrational frequency = 0-125 Hz. |
Intersense (Orientation tracker) | Thales | InertiaCube3 | Participants wear the Intersense tracker to permit monitoring the orientation of their real hand (data that the used dataglove does not provide). Update rate = 180 Hz. |
Biopac system (Physiological measurement device) | Biopac | MP100 | The hardware to record skin conductance response. |
Acquisition unit (Physiological measurement device) | Biopac | BN-PPGED | The hardware to record skin conductance response. |
Remote transmitter (Physiological measurement device) | Biopac | BN-PPGED-T | Participants wear the remote transmitter on their left hand wrist; it sends signals to the Biopac acqusition unit. |
Electrode (Physiological measurement device) | Biopac | EL507 | Participants wear the electrode on their fingers; it picks up skin conductance signals. |
AcqKnowledge (Software controlling acquisition of physiological data) | Biopac | ACK100W, ACK100M | The software to record skin conductance responses. |
Box | Custom-made | Participants put their right hand into the box | |
Computer | Any standard PC + Screen (could be replaced by VR glasses/devive) | Necessary to present the virtual reality environment, including the virtual hand. | |
Cape | Custom-made | Participants wear this cape on their right shoulder so they cannot see their right hand and arm. | |
Kinect (Head position tracker) | Microsoft | Kinect tracks the X-Y position of the participant's head. Recording frame rate = 30 Hz. | |
FAAST (Head position tracker software) | MXR | FAAST 1.0 | Software controls Kinect and is used to track the position of the participant's head. |
Intersense (Head orientation tracker) | Thales | InertiaCube3 | Intersense tracks rotational orientation changes of the participant's head. Update rate = 180 Hz. |
Facegen (Face-model generator software) | Singular Inversions | FaceGen Modeller | Facegen allows creating various virtual faces by varying various parameters, such as male/female-ness or skin color. |
Cap | Any cap, e.g., baseball cap | The cap carries the Intersense orientation tracker. | |
Computer | Any standard PC + Screen | Necessary to present the virtual reality environment, including the virtual head. |