Summary
Этот протокол описывает использование анализа видео-кадра для количественного определения своеобразных досягаемости хватка движений в организме человека. Сравнительный анализ достижения в завизировано против неприцельный здоровых взрослых используется для того, чтобы продемонстрировать технику, но этот метод может применяться также к изучению развития и клинических групп населения.
Abstract
Захватывание, акт достижения понять объект, является центральным элементом человеческого опыта. Мы используем его для прокормить себя, жених себя и манипулировать объектами и инструменты в нашей среде. Такое поведение подорваны многих сенсомоторной расстройств, однако нашего нынешнего понимания особенностей их нейронных управления является далеко не полной. Современные технологии для расследования человеческой досягаемости хватка движений часто используют движения системы отслеживания, которые может быть дорогим, требуют вложения маркеров или датчики в руки, препятствуют естественного движения и сенсорной обратной связи и обеспечивают Кинематическая вывод, который может быть трудно интерпретировать. Хотя в целом эффективным для изучения стереотипных движений досягаемости хватка здоровым зрением взрослых, многие из этих технологий сталкиваются дополнительные ограничения при попытке исследование непредсказуемым и своеобразных движений досягаемости хватка молодые младенцы, неприцельный взрослых и пациентов с неврологическими расстройствами. Таким образом мы представляем роман, недорогой и надежный еще гибкий протокол для количественной оценки временных и кинематической структуры своеобразных досягаемости хватка движений в организме человека. Высокоскоростные видеокамеры захватить несколько представлений досягаемости для понимания движения. Затем-кадра видео анализ используется для документирования сроки и масштабы предварительно определенных поведенческих события, такие как движение начало, коллекции, максимальная высота, пик диафрагмы, первый контакт и окончательный ГРАСП. Временная структура движения восстанавливается путем документирования относительной кадра количество каждого события, в то время как кинематическую структуру руки количественно с помощью функции правителя или мера в фото редактирования программного обеспечения для калибровки 2 мерных линейных расстояния между двух частей тела или части тела и целевой объект. Анализ видео-кадра может обеспечить количественный и всеобъемлющее описание своеобразных досягаемости хватка движений и позволит исследователи расширить их области расследования включать более широкий диапазон натуралистический цепкий поведения, руководствуясь более широкий спектр сенсорных механизмов, популяции здоровых и клинических.
Introduction
Захватывание, акт достижения понять объект, используется для многих ежедневных функций, включая приобретение продуктов питания для еды, груминг, управление объектами, владеющий инструменты и общение через жест и написанное слово. Наиболее известных теории, касающиеся нейроповеденческих управления захватывание, двухканальной Visuomotor теория1,2,3,4, предлагает, что захватывание состоит из двух частей - достичь Это перенесет руку в расположение целевого объекта и ГРАСП, который открывает, фигуры и закрывает руку в размер и форму целевого объекта. Эти два движения являются опосредовано несовместимыми, но взаимодействующих нервные пути от visual для моторной коры через теменной доли1,2,3,4. Поведенческая поддержка двухканальной Visuomotor теория была неоднозначной, основном тем, что движение досягаемости хватка появляется как единый акт, бесшовные и разворачивается с маленькой сознательных усилий. Тем не менее захватывание почти всегда учился в контексте визуально руководствуясь захватывание, в котором здоровый участник достигает понять видимые целевой объект. В этих обстоятельствах действия отображаются в виде одного движения, которая разворачивается в предсказуемой и стереотипные мода. До начала досягаемости глаза фиксируют на цель. Расширяет руку цифры открыть, preshape на размер объекта, а впоследствии начинают закрывать. Глаза освободиться от целевого объекта только до целевых контактов и окончательный досягаемости цели следует почти сразу же после5. Когда удаляется зрение, однако, структура движения принципиально разные. Движение диссоциирует на его составные компоненты таким образом, что щедр досягаемости впервые используется для обнаружения цели, коснувшись его и затем тактильные сигналы, связанные с целевых контактов руководство формирования и закрытие руки понять6.
Количественная оценка охвата хватка движения наиболее часто достигается с помощью 3 системы отслеживания трехмерные (3D) движения. Они могут включать системы ИК слежения, электромагнитных систем, отслеживания или видео на основе систем слежения. Хотя такие системы являются эффективными для приобретения кинематической мер захватывание в здоровых взрослых участников, выполняющих стереотипных движений досягаемости хватка к видимых целевых объектов, они имеют ряд недостатков. Помимо того, очень дорого, эти системы требуют крепления датчиков или маркеры на руку, рука, а цифры участника. Эти элементы обычно прикрепляются с помощью медицинская лента, которая может препятствовать тактильной обратной связи от руки, изменить естественный моторное поведение и отвлечь участников7. Поскольку эти системы обычно производят численные вывода, относящиеся к различные кинематические переменных, таких как ускорение, замедление и скорости, они также не являются идеальными для расследования, как рука контакты целевой. Когда с помощью этих систем, дополнительные датчики или оборудование необходимо определить, какая часть руки делает контакт с целью, где на целевом контакт происходит, и как возможно изменение конфигурации руки в того, чтобы манипулировать целевой. Кроме того ИК отслеживания систем, которые являются наиболее часто занятых, требуют использования специализированной камеры для отслеживания расположения маркеров на руку в трехмерном пространстве6. Для этого требуется прямая видимость между камерой и датчики на руке. Таким образом любые особенности движения склонны скрывать эту линию визирования и привести к потере важных кинематической данных. Есть, однако, большое количество экземпляров, в которых особенности в досягаемости хватка движения являются на самом деле нормой. К ним относятся во время раннего развития, когда младенцы учатся просто достичь и понять для объектов; когда целевой объект не является видимым и тактильные сигналы должны использоваться для руководства досягаемости и ГРАСП; когда целевой объект является нечетным формы или текстуры; и когда участник представляет с любым из целого ряда сенсомоторной расстройств, таких как инсульт, болезнь Хантингтона, болезнь Паркинсона, ДЦП, и т.д. во всех этих случаях, досягаемости хватка движение является ни предсказуемой, ни стереотипные, ни она обязательно руководствуется видения. Следовательно возможность отслеживания систем 3D движения надежно определить временные и кинематической структуры этих движений может быть серьезно ограничены из-за перебоев в сенсорной обратной связи от руки, изменения в природных моторное поведение, потерю данных, и/или трудности интерпретации своеобразных кинематической вывода из этих устройств.
В настоящем документе описывается технология для количественной оценки своеобразных досягаемости хватка движений в различных человеческих популяций, доступным, не препятствовать сенсорной обратной связи от руки или природные моторное поведение и надежные, но может быть гибко изменено с учетом целого ряда экспериментальных парадигм. Этот метод предполагает использование нескольких высокоскоростных видеокамер для записи досягаемости хватка движение с нескольких точек зрения. Видео затем анализируется автономно прогрессирует через видео кадры один в то время и с помощью визуального осмотра документа ключевых поведенческих события, которые вместе обеспечивают количественных описание организации временных и кинематической охвата хватка движение. В настоящем документе описывается сравнительный анализ визуально - против перемещать руководствуясь досягаемости хватка движений в здоровых взрослых людей-6,-8,-9,-10 для того чтобы продемонстрировать эффективность техники; Однако модифицированные версии метода использовались также для количественной оценки охвата хватка действия человека младенцев11 и нечеловеческих приматов12. Среди первых поведенческих доказательства в поддержку двухканальной Visuomotor теория захватывание всеобъемлющие результаты анализа видео-кадра от этих исследований.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все процедуры с участием человека участников были одобрены Университет Летбридж человека предметов исследовательского комитета и этики научных исследований университета реки Томпсон платы человека предметов.
1. Участники
- Достичь согласия взрослых, которые имеют нормальный или исправить нормальное зрение и хорошего здоровья без истории неврологических или сенсомоторной расстройств (если цель для расследования конкретного клинического населения).
2. экспериментальные установки
- Выберите чернику, пончик шарики и апельсиновые дольки служить достижению целей. Измерьте подмножество десяти каждой из целей их длинной оси для определения средней длины каждой цели.
Примечание: Использование целевых показателей, которые являются одинаковыми по форме и размеру. 12.41 ± 0,33 мм, средний размер цели мяч пончик средний размер голубики целей было 28.82 ± 1,67 мм и средний размер долька апельсина целей был 60.53 ± 0,83 мм. - Пробный номер и определяет порядок для эксперимента. Проинформировать участников, что они будут завершить в общей сложности 60, достигнув испытания, разделены на 4 блоков (2 блоков в состоянии видения) и 2 блоков в видении No с каждый блок, состоящий из 15, достигнув испытания (5 повторений для каждого из 3 целевых объектов). Информировать участника, что для каждого блока целевых объектов будут представлены в случайном порядке, как это определяется генератором случайных чисел. Убедитесь, что порядок представления блока уравновешивается участников.
- Место участника в стационарных безрукий стул в тихом, хорошо освещенном номере бесплатно от отвлекающих. Скажите участник сидеть прямо в кресле с обе ноги, квартира для отдыха, так и площадь на полу и открыть их руки и ладони вниз на вершинах их бедрах.
- Отрегулируйте высоту самостоятельный, регулируемая высота постамента сидящих участник ствол длиной, таким образом, чтобы в верхней части постаменте стоит посередине между верхней части бедра участника и участника грудины. Место пьедестал прямо напротив участника срединной линии.
- Скажите участник расширить их доминирующей рукой прямо к вершине пьедестала. Настройте расположение пьедестал, так что он позиционируется на участника срединной линии, но на расстоянии эквивалент в полностью выдвинутом руку и руку участника таким образом, что участник протянутой средний палец контакты дистального края пьедестала. После позиционирования на пьедестал, попросите участников вернуться их протянутую руку в коленях.
- Позиция 1 высокая скорость видео камеры сагиттальной участнику, на той же стороне как участника недоминирующей руки на расстоянии 1 м от пьедестал для записи досягаемости сбоку участника доминирующей рукой. Отрегулируйте положение и зум камеры до верхней части головы участника, начальное положение руку на бедро, и достижения цели на пьедестал все хорошо видны из этого ракурса.
- Положение второго видео камеры 1 m перед пьедестал для захвата фронт по мнению участника. Отрегулируйте положение и зум камеры до тех пор, пока в верхней части головы участника, начальное положение руки на бедра и достижения цели на пьедестал все хорошо видны из этого ракурса.
Примечание: Дополнительные видео камеры может устанавливаться выше, ниже, или перед участником и пьедестал нужным. - Задайте каждой камеры для записи видео с максимальным разрешением в размере 60, 120 или 300 кадров в секунду скорость затвора 1/250тыс (или до 1/1000-й если движение будет выполняться очень быстро) секунды. Установите обе камеры для хранения каждого видео файла как AVI, MP4 или MOV файлов. Используйте сильный лампы, содержащие прохладный светодиодные фонари (которые генерируют незначительным тепла) для освещения области участника и тестирования. Значение каждой камеры, чтобы сосредоточиться на центре пьедестала.
Примечание: Эти высокие частоты кадров и выдержки сильных лампу необходимо осветить области участника и тестирования. Это обеспечит, что отдельные кадры достаточно освещенной и свободного движения артефактов. - Поручить участник начать каждый достижения Суда с их руками, открытые, расслабленным и положив ладони вниз на тыльной поверхности их бедрах.
- Скажите участник, что в начале каждого судебного разбирательства, экспериментатор будет целевой объект – голубики, пончик мяч или ломтик апельсина – на пьедестал и что соответствующий участник является ждать до тех пор, пока экспериментатор обеспечивает словесные ' 1, 2, 3 , Перейдите ' команду, чтобы выйти с их доминирующей рукой, возьмите целевой объект и затем поместите целевого объекта в их рот, как будто они собираются, чтобы съесть его.
- Участник Расскажите, что они должны выполнять задачи так же естественно, как возможно, но что они не имеют на самом деле есть целевой объект. Поручить участник, что после размещения целевой объект в полости рта, которые они должны использовать их недоминирующее руку для получения целевого из уст их и поместите его в распоряжении контейнер расположен на этаже рядом с участника недоминирующей руки. Поручить участник вернуться затем обе руки в исходное положение на их бедрах в рамках подготовки следующего судебного разбирательства.
- Выберите повязку, которая не является громоздким, но загородить периферийное и фовеальное зрение целевого объекта. Обеспечить это повязка для всех участников в начале всех No видение суда блоков и убедитесь, что они носить его до того, как целевой объект помещается на пьедестал.
Примечание: При заполнении нет видения пробную блоков, участниками являются с завязанными глазами прежде чем начинается первое видение No судебного разбирательства. Таким образом они являются с завязанными глазами, прежде чем целевой объект помещается на постаменте, который гарантирует, что участник не видит, какие из возможных целевых объектов помещается на пьедестал для любого данного суда нет видения. - Нажмите на кнопку «record» на обоих видео камеры до начала эксперимента и убедитесь, что положение и расположение каждой камеры не изменяет время экспериментальной задачи для данного участника.
3. сбор данных
- Начните эксперимент, быстро нажав поверхности верхней центральной о Тумба с указательным пальцем.
Примечание: Данный момент контакта между указательным пальцем и пьедестал будет служить время кий, что будет виден во всех записях видео. - Поместите объект калибровки известного размера, такие как 1 см3 пластиковый куб, в центре верхней части пьедестала, таким образом, что у каждой камеры есть лобно параллельный вид одной из сторон куба. Оставляет объект калибровки на пьедестал для приблизительно 5 s так, что каждое видео камеры захватывает беспрепятственный вид его, затем удалить объект калибровки до первого достижения Суда.
- Информировать участника собирается начать, убедитесь, что участник носит повязку, если они собираются завершить испытательный блок нет видения и попросить участник устно подтвердить, если они готовы начать эксперимент.
- Поместите первый целевой объект на пьедестал и использовать «1, 2, 3, Go» сигнал сигнал к участнику выполнять достижения Суда.
- Повторите шаг 3.4. до тех пор, пока участник завершил в общей сложности 60, достигнув испытания. Убедитесь, что участник только носит повязку для пробной блоков нет видения.
- После 60, достигнув испытания, остановите запись с видео-камеры. Ответ любой финал вопросы, что участник может иметь и позволить им уйти.
4. Подготовка видео для анализа видео-кадра
- Скачайте видео файлы с видео-камеры на безопасный компьютер, который имеет программы редактирования видео программное обеспечение установлено на нем.
- Откройте файлы с видео в программе видео редактирования программного обеспечения. В Запустите окно , которое открывается нажмите на кнопку Новый проект . Выберите для параметра Формат отображения видео кадры. Для захвата формат выберите DV. Нажмите кнопку ОК, | Да.
- Выберите вкладку Media Browser и перейдите найти видео файлы для вашего участника. Нажмите и удерживайте один из видео-файлов перетащить и падение его в прилегающих Timeline. Это вызовет запись видео появится в окне программы . Используйте клавиши со стрелками на клавиатуре, чтобы прогресс вперед или назад через видео записи.
- Используйте клавиши со стрелками на клавиатуре для перехода к кадра видео, которое изображает момент, экспериментатор краны в верхней части пьедестал с ее указательный палец. Приостановить видео запись на этом кадре, так что воспроизведения (на временной шкале) позиционируется на точное кадр где экспериментатора палец сначала делает контакт с пьедестала.
- Используйте функции trim в видео редактирования программного обеспечения для trim (удалить) всех фреймов текущего кадра. Чтобы сделать это, нажмите кнопку Марк в | Файл | Экспорт | Средства массовой информации вариантов. В открывшемся окне Настройки экспорта выберите H.264 для параметра format и Матч источник для заданного параметра.
- Нажмите на Имя выходного и найдите папку, где вы хотели бы сохранить недавно усеченное видео запись. Укажите новое имя файла для недавно усеченное видео записи что вы создаете, а затем нажмите кнопку сохранить . Это позволит вам вернуться Экспорта параметров. Выберите параметр экспорта .
- Повторите шаги 4.1-4.6 для всех видео записей для каждого участника для создания недавно подстриженные видео файла, который соответствует каждому из оригинальных видео файлов. Используйте только недавно подстриженные видео файлы для всех последующих анализов видео-кадра.
Примечание: В недавно усеченное видео файлов, кадр 1 каждого видео файла будет изображать же поведенческие событие (например, момент первого контакта между экспериментатора палец и пьедестал) и являются по существу синхронизированные по времени. Это позволяет быстро и легко переключаться между различными просмотров видео одного поведенческих события в рамках одного сеанса тестирования для одного участника. - Закройте и повторно откройте программное обеспечение для редактирования видео. Повторите шаги с 4.2. и 4.3. Выбрать и перетащить все недавно усеченное видео записи для одного участника в отдельные сроки в видео редактирования программного обеспечения для анализа видео-кадра. Это позволит вам перемещаться по видео представлений для каждого участника в порядке времени синхронизации. Чтобы изменить какие видео запись (например., спереди или сбоку) отображается в окне программы , просто нажмите и перетащите видео, графика, содержащий предпочтительный просмотр видео в верхней части других видео сроки.
Примечание: Шаг 4.8. проводится с использованием программного обеспечения для редактирования видео и служит для временно время синхронизировать все виды видео от одного участника.
5.--кадра видео анализ: временной организации
- Для каждого достижения суда описывают временной организации достичь хватка движения с помощью клавиш со стрелками на клавиатуре, чтобы прогресс через время синхронизации видео записи кадра. Запись в таблице (Справочная таблица 1), первый номер кадра для каждого ключа поведенческих события, описанные в шагах 5.1.1-5.1.6, который также описаны в таблице 1 и показан на рисунке 1.
Примечание: Хотя все 6 ключевых поведенческих события обычно присутствуют в каждом видение суда, некоторые могут не всегда присутствовать в испытаниях нет видения.- Определите начало движения, которая определяется как первый видимый лифтинг ладони от спинку бедро.
- Определите коллекцию, которая определяется как формирование закрытого руки позы, в котором цифры максимально flex и закрыть. Как правило происходит сбор после начала движения и до максимальной диафрагмы.
- Определите максимальную высоту, которая определяется как максимальная высота наиболее проксимальной кулака указательный палец, как рука достигает к целевой объект.
- Определите пик диафрагмы, которая определяется как максимальное открытие рука (измеряемый между Центральной кончиком указательного пальца и Центральной кончик пальца), которая происходит после сбора, но до первого контакта. Иногда цифры будет вновь открыть после первого контакта с целевым объектом, в этом случае также записывать номер кадра этой второй пик диафрагмы.
- Определение первого контакта, который определяется как первой точки контакта между рукой и целевой объект.
- Определите окончательный хватку, которая определяется как момент, на котором все манипуляции целевого объекта является полным и участник имеет твердое владение на целевой объект.
6.--кадра видео анализ: Кинематическая калибровки шкала
- Создайте шкалу калибровки для каждого участника, который может использоваться для преобразования меры расстояние от видео записи из пикселей в сантиметрах.
- Перетащить видео запись интереса в шкале времени видео редактирования программного обеспечения как меры 4.2. и 4.3. Переместите точку воспроизведения в кадр, который изображает объект калибровки и нажмите кнопку Экспортировать кадр. В окне Экспорт кадра , что открывается, введите имя для неподвижных изображений кадра в поле имя введите в поле Формат TIFF и нажмите на поле путь для перехода к папке, которую вы бы хотели Сохраните все еще кадр изображения в.
- Откроете еще кадр изображения файл в программное обеспечение для редактирования фотографий. Нажмите на изображение, | Анализ | Задайте шкала измерения | Пользовательские для преобразования указателя мыши в инструмент «Линейка». Используйте инструмент «Линейка» щелкните на одной стороне 1 см куб3 калибровки, перетащите инструмент «Линейка» на противоположной стороне куба калибровки, сохраняя линии как горизонтальные, насколько это возможно и выпускать нажмите на противоположной стороне куба.
Примечание: Один шаг 6.1.2. Это полное программное обеспечение для редактирования фотографий программа автоматически вычислить длину линии, которая была нарисована в пикселях и отобразить это значение в параметр Длина пиксель в окне Шкала измерения . - В окне Шкала измерения введите 10 в Логическим длине флажок и миллиметров в поле вариант Логической единицы . Нажмите кнопку сохранить пресет. В окне Измерения шкалы пресет введите Просмотр видео и код/номер соответствующего участника (например, Вид сбоку-Participant1) в поле Имя конфигурации и нажмите кнопку ОК.
- Нажмите кнопку ОК в окне Шкала измерений .
Примечание: Повторите шаги 6.1.1 для 6.1.4. для каждого видео представления для каждого участника.
7.--кадра видео анализ: кинематической структуры
- Для каждого достижения суда описывают кинематическую структуру досягаемости хватка движения с помощью инструмента «Линейка» на фото редактирования программного обеспечения для записи соответствующих расстояние меры, описанные в шагах 7,4-7,9 и таблице 1.
- Использовать программное обеспечение для редактирования видео для экспорта неподвижное изображение кадра (шаг 6.1.1.), которая изображает каждое из следующих событий, поведенческие: коллекции, максимальная высота, пик диафрагмы, первый контакт и окончательный ГРАСП (для каждого судебного разбирательства).
- Откройте еще изображение кадра, которое изображает ключевым событием поведенческих интерес в программное обеспечение для редактирования фотографий. Нажмите на изображение, | Анализ | Задайте шкала измерения и выберите пресет калибровки шкалы, которая соответствует Просмотр видео и участник, изображенные в изображение, которое вы хотите взять измерения расстояния от (например, Вид сбоку-Participant1).
Примечание: Выбор соответствующий пресет калибровки шкала обеспечит что все последующие расстояния измерены с инструмента «Линейка» точно конвертируются из пикселей в миллиметрах. Пресет калибровки шкала будет оставаться автоматически выбирается для всех последующих изображения файлов, которые открыты. Таким образом нет необходимости повторять шаг 7.3. до тех пор, пока вы перейти к анализу стоп-кадр изображения из различных Просмотр видео или другой участник. - Откройте еще изображение кадра, которое изображает ключевым событием поведенческих коллекции в программное обеспечение для редактирования фотографий. Выберите инструмент «Линейка» и использовать его для рисования прямой линии между Центральной кончик пальца и Центральный Совет указательный палец.
- Нажмите на изображение, | Анализ | Запись измерения, который вызовет Журнал замеров открыть. Запись Длина этой линии как коллекции расстояние в таблице (Справочная таблица 1).
- Откройте еще изображение кадра, которое изображает максимальную высоту в программное обеспечение для редактирования фотографий. Используйте инструмент «Линейка» измерить расстояние по вертикали между верхней части пьедестала и верхней части участника индекс кулака. Запись Длина этой линии как Максимальная высота расстояние в электронной таблице.
- Откройте еще изображение кадра, которое изображает пик диафрагмы в программное обеспечение для редактирования фотографий. Используйте инструмент «Линейка» для измерения расстояния между Центральной кончик пальца и Центральный Совет указательный палец. Запись Длина этой линии как пик диафрагмы расстояние в электронной таблице.
- Откройте еще изображение кадра, которое изображает первый контакт в программное обеспечение для редактирования фотографий. Используйте инструмент «Линейка» для измерения расстояния между Центральной кончик пальца и Центральный Совет указательный палец. Запись Длина этой линии как первый контакт отверстие расстояние в электронной таблице.
- Откройте неподвижное изображение кадра, что изображает окончательный ГРАСП в программное обеспечение для редактирования фотографий. Используйте инструмент «Линейка» для измерения расстояния между Центральной кончик пальца и Центральный Совет указательный палец. Запись Длина этой линии как расстояние апертурой окончательного ГРАСП в электронной таблице.
8.--кадра видео анализ: топографические меры
- Во время выполнения выше анализа видео-кадра, также документ дополнительных топографических особенностей досягаемости хватка движения как частью руки, чтобы сделать первый контакт, связаться точек, точек ГРАСП, корректировки, сцепление тип и стратегии ГРАСП ( Таблица 2).
- Документ, в электронной таблице, какая часть руки используется для сделать первый контакт с целевой объект для каждого судебного разбирательства, для каждого участника. Использовать следующие обозначения: 1 = пальца, 2 = указательный палец, 3 = средний палец, 4 = перстень, 5 = мизинец, 6 = ладонь, 7 = спинку рукой.
- Определить первый контактных пунктов, экспорт неподвижное изображение кадра целевого, открыв его в программное обеспечение для редактирования фото и с помощью инструмента «Кисть» программы для обозначения местоположения на цель, на котором было сделано первый контакт между рукой и цель для каждого судебное разбирательство. Отрегулируйте размер, прозрачность и цвет инструмента Кисть для удовлетворения ваших потребностей. Повторите этот шаг до тех пор, пока вы создали один топографические карты, которая показывает местоположение первого контактных пунктов на цель для каждого участника.
Примечание: Смотри например агрегированных первый контактных пунктов во всех участников в одном исследовании, представитель результаты ниже. - Определите точки ГРАСП, экспорт неподвижное изображение кадра целевого, открыв его в программное обеспечение для редактирования фото и с помощью инструмента «Кисть» программы для обозначения местоположения на цель, на которой рука контакты целевой во время окончательного хватки для каждого разбирательства. Отрегулируйте размер, прозрачность и цвет инструмента Кисть для удовлетворения ваших потребностей. Повторяйте этот шаг до тех пор, пока вы создали один Топографическая карта показывает расположение точек ГРАСП на цель для каждого участника.
Примечание: Смотри например агрегированных ГРАСП точек во всех участников в одном исследовании, представитель результаты ниже.- Визуально Определите средний ГРАСП контакт места для большого пальца и сопротивляясь цифра на целевом для зрячих участников. Обозначают эти два контакта местах как «базовые ГРАСП контактных пунктов»
- Используйте инструмент «кисть» для обозначения «базовые ГРАСП контактных пунктов» на топографической карте, которая иллюстрирует первые контактные пункты для каждого участника. Затем используйте инструмент «Линейка» (см. шаги 6.1. чтобы 6.1.4. и 7.5.) для измерения 2D линейное расстояние между каждой первой контактной точки и точки контакта соответствующих базовых. Повторите этот шаг для каждой первой контактной точки для каждого участника в видении и не видение условий. Вычислить среднее «расстояние до базовой контактной точки» для каждого участника, который будет указывать, как далеко, в среднем, участник местоположение первого контакта отличается от базовой линии ГРАСП контактной точки.
- Используйте инструмент «кисть» для обозначения «базовые контактных пунктов» на топографической карте, которая иллюстрирует ГРАСП контактные пункты для каждого участника. Затем используйте инструмент «Линейка» (см. шаги 6.1. и 6.1.4. и 7.5.) для измерения 2D линейное расстояние между каждой ГРАСП и соответствующей базовой контактной точки. Повторите этот шаг для каждой точки хватка для каждого участника в видении и не видение условий. Вычислить среднее «расстояние до базовой контактной точки» для каждого участника, который будет указывать, как далеко, в среднем участника ГРАСП контактных пунктов отличается от базовой линии ГРАСП контактной точки.
- Определите количество корректировок в каждом испытании, проверяя видео записи, отметив любые случаи, когда участник освобожден и восстановили контакт с целевой между первого контакта и кадром окончательного ГРАСП. Запишите общее количество корректировок в суде для каждого участника в таблице.
- Определить сцепление тип, используемый для забрать целевой объект для каждого судебного разбирательства и записать его в электронной таблице: (i) клещи сцепление: характеризуется захвата цели между колодками из пальца и одна цифра же руки, (ii) точность сцепление: характеризуется захвата Цель между колодками из пальца и по крайней мере два других цифр же руки, или (iii) сила сцепления: характеризуется захвата цели между ладони и цифры той же рукой.
- Определение стратегии ГРАСП (preshaping, touch тогда хватка, вариант 1, вариант 2 или вариации 3 Стратегия; представитель результаты ниже) для каждого судебного разбирательства и записать его в электронную таблицу.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Этот раздел содержит примеры результатов, которые могут быть получены при использовании анализа видео-кадра расследовать своеобразных досягаемости хватка движения под руководством невидимые чувств. Основной вывод, что, когда участники могут использовать зрение заранее определить как внешние (местоположение/ориентация) и внутренние (размер/форма) свойства целевого объекта что они интегрировать досягаемости и Хватка в единый бесшовный цепкий акт в котором они preshape руку в размер и форму целевого прежде чем прикасаться к ней (рис. 2A). Когда видение недоступна, это означает, однако, они отмежеваться двух движений так что тактильной обратной связи могут использоваться для сначала прямые руки по отношению к внешней, а затем по отношению к внутренние свойства целевого объекта, в то, что было названо обобщенных стратегия сенсорный тогда хватка (рис. 2B). Результаты, полученные от анализа видео-кадра сопоставимы с традиционных систем без расходов, хлопот и другие недостатки крепления датчики руки участника отслеживания движения. Результаты также обеспечивают поддержку постулат о двойной зрительномоторной канал теория о захватывание досягаемости и хватка, разделяемые движений, которые появляются как один когда интегрирована вместе под руководством визуальные.
Все основные поведенческие события обычно присутствуют в видение и нет видения условий. Однако существует заметное изменение в состоянии нет видения, таким образом, что значительно большее количество времени, необходимые для перехода от пик диафрагму до первого контакта и снова от первого контакта до окончательного ГРАСП (рис. 3). Обзор кинематической результаты анализа видео-кадра предоставляет ряд объяснений этого увеличение продолжительности движения в состоянии нет видения.
Рука занимает более повышенный подход к цели и таким образом, достигает большей максимальной высоты в состоянии нет видения, по сравнению с видение состояния (рис. 4). Это больше максимальная высота функция последовательного движения нет видения досягаемости хватка, даже после 50 испытания практики. Использование более высоких достигая траектории, в котором рука поднят выше целевого показателя и затем опустил вниз на него сверху, вероятно способствует увеличение количества времени, необходимого для перехода от пик диафрагму до первого контакта в No видение по сравнению Видение условий.
В состоянии нет видения рука поддерживает нейтральное положение, в котором цифры оставаться открытым и расширенные во время транспортировки к цели. Это отличается от состояния видение, в котором цифры flex и закрыть в конфигурацию, соответствующую размеру целевого подхода к ней. Следовательно, в состоянии нет видения диафрагмы руки не preshape на размер целевого либо пик диафрагмы (рис. 5, сверху) или на первый контакт (рис. 5, средний). Это отсутствие preshaping в состоянии зрение No означает, что требуется дополнительное время для изменения конфигурации руки после первого контакта для того, чтобы соответствовать цели. Это способствует увеличение количества времени, необходимого для перехода от первого контакта до окончательного ГРАСП в состоянии нет видения. Несмотря на различия в руки диафрагмы до и в первый контакт с целевой рука диафрагмы на окончательный ГРАСП идентичен в условиях видение и нет видения (рис. 5, внизу).
В состоянии нет видения расположение, в котором (красный) палец или указательный палец (синий) сделал первый контакт с целевой рандомизированных вдоль спинной поверхности целевого объекта в беспорядочно образом, указывающее отсутствие ориентации (предпочтительный цифра пальца Рисунок 6, внизу слева). Это отличается от состояния видение, в котором указательный палец и большой палец последовательно учредила первый контакт с противостоящими сторонами целевого объекта, указывающих на наличие предпочтительного цифра пальца ориентации до первого контакта (рис. 6, топ слева). Отсутствие ориентации на предпочтительный цифра пальца до первого контакта в No видение состояния означает, что требуется дополнительное время после первого контакта, чтобы подрегулировать настройки и положение цифр к соответствующим ГРАСП точек, которые были способствующей фактически схватив цели. В конечном итоге это достигается время окончательного ГРАСП (рис. 6, внизу справа) с консистенцией близка к соотношению в видение состояния (рис. 6, вверху справа).
В состоянии нет видения участники, как правило, делают по крайней мере одна корректировка после первого контакта с целевой (рис. 7), обычно для того, чтобы переориентировать цифры в более подходящие ГРАСП на целевом. Напротив в состоянии видение, участники никогда не корректировать рука цель контакта после первого контакта. Таким образом коррективы, внесенные участниками в состоянии нет видения вероятно способствовать увеличение количества времени, необходимого для перехода от первого контакта до окончательного ГРАСП.
Рисунок 8 иллюстрирует частью руки, используемый для сделать первый контакт с целью в видение состояния (рис. 8A, слева) и в состоянии зрение No (Рисунок 8B, слева). В состоянии видение участники обычно используют указательный палец и большой палец сделать первый контакт с конечным объектом. В противоположность этому частью руки сделать первый контакт с целевой гораздо больше переменная в состоянии нет видения, с участниками, часто с помощью любого из цифр или ладони сделать первый контакт. Примечательно, в состоянии видение цифры, чтобы сделать первый контакт с целевой такие же те, которые делают контакт во время окончательного ГРАСП. В отличие от части руки, используемый для сделать первый контакт в состоянии нет видения, обычно отличаются от частей стороны использовали в ходе окончательного хватка (рис. 8A и Рисунок 8B, право).
Рисунок 9 иллюстрирует долю судебных разбирательств, на которых участники использовали клещи или точности ГРАСП приобрести целевой объект. Участники в состоянии нет видения использовали grip точностью, значительно больше, чем клещи сцепление, в отличие от участников в состоянии видения, которые предпочитали grip клещи.
В состоянии видение участники последовательно использовать стратегию preshaping в котором рука формирует и ориентирует до первого контакта с целью облегчить немедленное схватив целевого объекта. В состоянии нет видения рука не формируют или ориентации цели до первого контакта. Скорее в состоянии нет видения предпочтительным ГРАСП стратегия представляет собой сенсорный тогда хватка стратегию. Эта стратегия характеризуется первоначальный контакт с целью, последовал выпуск контакта, во время которого руки повторно формирует и повторно ориентирует, что приводит к изменены цифра цель контакта местоположений, которые в конечном счете способствовать успешной схватив из мишень (Рисунок 10А). В зависимости от конфигурации руки во время первого контакта можно наблюдать вариации стратегии сенсорный тогда хватка. В первом варианте (рис. 10б), рука полу форме на первый контакт и первый контакт с указательный палец и большой палец, но неправильного расположения контактов, повлекло за собой изменения в обеих рук форму и контакт местоположение до создание окончательного ГРАСП осанки. В втором варианте (рис. 10 c) рука не формируют вообще до первого контакта, но первый контакт с соответствующей частью руки в надлежащем месте на целевом. Таким образом простой сгибания оставшихся цифр позволяет для успешного захвата цели между thumb в эффективной схватив осанки и цифры. В третьем варианте (рис. 10D) рука не формируют вообще до первого контакта и первый контакт производится в ненадлежащее место на цель, но с соответствующей частью руки. Таким образом цифра, что делает первый контакт поддерживает контакты, в то время как соседние цифры манипулировать целевой объект в позицию, что более легко облегчает схватив целевого объекта между индекс/средний палец и большой палец.
Рисунок 1: шесть поведенческих события. Еще кадры, иллюстрирующие 6 основных поведенческих событий, которые представляют стереотипные визуально руководствуясь досягаемости хватка движения в здоровых взрослых людей. Белые стрелки указывают аспекты действий рук, которые наиболее актуальны для идентификации каждого поведенческих события. Участники достигли с их доминирующей рукой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: щипцы для взрослых в условиях видение и нет видения стратегии. Еще кадры, иллюстрирующие preshaping стратегии (A), которая была благоволят участников в состоянии видение и общая стратегия сенсорный тогда хватка (B), которая была благоволят участников в состоянии нет видения. Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от Карл и др. 6 и Уишоу и др. 11 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: временной организации движения досягаемости хватка. Время (среднее ± стандартная ошибка (SE)) пик диафрагмы (светло-серый), первый контакт (средне-серый) и окончательный ГРАСП (черный) досягаемости хватка движения участников (n = 12) в видении (вверху) и No видение условий (внизу). Эта цифра была изменена от Карл и др. 6 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: максимальная высота. Максимальная высота (среднее ± SE) досягаемости хватка траектории для первых пяти против пяти последних испытаний каждого участника (n = 20) в условиях видение и нет видения (A). Эти результаты были подтверждены неоднократные меры дисперсионный анализ (ANOVA) который найден основной эффект состояния F(1,17) = 35,673, p < 0,001 но не основной эффект суда F(9,153) = 1.173, p > 0.05 (*** = p < 0,001). Представитель стоп-кадры, руки и руки в момент максимальной высоты на первый и последний экспериментальных испытаний в видение и No видение состояния (B). Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 8 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: Апертура. Пик диафрагмы (среднее ± SE; сверху), диафрагма на первый контакт (среднее ± SE; средний) и диафрагмы на окончательный ГРАСП (среднее ± SE; снизу) участников (n = 12) достижения видения (серый) и условий нет видения (черный). Эти результаты были подтверждены неоднократные меры ANOVAs, которые нашли существенного взаимодействия условие X целевой для максимальной апертурой F(2,20) = 101.088, p < 0,001 и апертурой на первый контакт F(2,20) = 114.779, p < 0,001 , но не для диафрагмы на окончательный ГРАСП F(2,20) = 0.457, p > 0.05 (*** = p < 0,001). Обратите внимание, что меры диафрагмы, показано на графиках были получены с использованием как традиционных 3D движения, системы слежения и анализа видео-кадра. Участники достигли с их доминирующей рукой. B = голубики, D = пончик мяч, O = долькой апельсина. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 6 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 6: первый контакт очков и понять контактных. Расположение контактных точек на данный момент первых контактов с целевой (слева) и заключительный понять цели (справа). Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 6 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 7: коррективы. Количество корректировок (среднее ± SE) между первый контакт и окончательное представление для всех участников (n = 18) в условиях нет видения и видение. Эти результаты были подтверждены неоднократные меры ANOVA, что дало значительный эффект состояния F(1,17) = 55.987, p < 0,001 (*** = p < 0,001). Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 10 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 8: частью руки сделать контакт с целевой. Часть руки сделать первый контакт (слева) и финале понять контактов (справа) с целевым объектом на первые пять и последние пять экспериментальных испытаний в видении (вверху) и условий нет видения (внизу). Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 8 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 9: сцепление тип: Доля исследований (среднее ± SE) для которого участники (n = 12) используются клещи или точности ручку, чтобы получить цель в условиях Vision (A) и нет видения (B). Эти результаты были подтверждены неоднократные меры ANOVA, который обнаружил значительный эффект условие X сцепление F(1,11) = 32.301, p < 0,001 (*** = p < 0,001). Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 6 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 10: схватив стратегии. Представитель стоп-кадры иллюстрируют общую стратегию сенсорный тогда хватка (A), а также 3 вариации участниками в состоянии нет видения его (B-D). Участники достигли с их доминирующей рукой. Эта цифра была изменена от и представляет данные, первоначально опубликованной в Карл и др. 6 Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| Основные поведенческие события | Описание | Запись |
| 1. движение начало | Определяется как первый видимый лифтинг ладони от спинку бедро | > Номер кадра |
| 2. сбор | Определяется как формирование закрытого руки позы, в котором цифры максимально flex и закрыть. Коллекция может быть весьма очевидным или очень тонкие | > Номер кадра > Расстояние между Центральной кончик пальца и Центральной кончик пальца |
| 3. Максимальная высота | Определяется как максимальная высота наиболее проксимальной кулака указательный палец | > Номер кадра > Вертикальное расстояние между верхней частью пьедестала и верхней части поворотного кулака индекс |
| 4. пик диафрагмы | Определяется как максимальное открытие руки, как измеряется между двух цифр, используемых для обеспечения окончательного хватка объекта, обычно на указательный палец и большой палец. В некоторых случаях цифры будет вновь открыт после того, как целевой контакт и он будет необходимо записать второй пик диафрагмы после целевой контакт | > Номер кадра > Расстояние между Центральной кончик пальца и Центральной кончик пальца |
| 5. первый контакт | Определяется как момент первого контакта между рукой и цель | > Номер кадра > Расстояние между Центральной кончик пальца и Центральной кончик пальца > Часть руки сделать первый контакт с целевой (рис. 8) > Первый контактных пунктов (рис. 6) |
| 6. Окончательная ГРАСП | Определяется как момент, на котором все манипуляции цели полной и участник устанавливает твердо держать на целевом | > Номер кадра > Расстояние между Центральной кончик пальца и Центральной кончик пальца > Понять контактных пунктов (рис. 6) > Захват типа > Часть руки сделать контакт с целью в окончательном ГРАСП (рис. 8) |
Таблица 1: описание основных событий, поведенческие. Список 6 основных поведенческих событий, которые могут быть получены с помощью анализа видео-кадра (первый столбец). Каждое поведенческих событие сопровождается описанием (вторая колонка) а также список временных и кинематической информации, которые должны быть записаны для каждого (третий столбец).
| Топографический мера | Описание | Запись |
| Часть руки, чтобы сделать первый контакт | Описывает, какая часть руки была использована чтобы сделать первый контакт с целевой (1 = пальца, 2 = указательный палец, 3 = средний палец, 4 = перстень, 5 = pinky палец, 6 = ладонь, 7 = спинку рукой) | > Какой частью руки была использована чтобы сделать первый контакт с целевой |
| Контактные пункты | Показывает, где на целевом произошел первый контакт с рукой | > Смотрите шаг 8.1.2. |
| Хватка очки | Показывает, где на целевом ручной контакт во время установления окончательного ГРАСП целевого объекта | > Смотрите шаг 8.1.3. |
| Корректировка | Досягаемости для понимания движения считается содержит поправку, если между первый контакт и окончательный ГРАСП, участник выпускает и заново устанавливает контакт с целевой | > Количество корректировок в суде |
| Тип ручки | Описывает конфигурацию сцепление, используется для получения целевого объекта | > Смотрите шаг 8.1.5. |
| Понять стратегию | Относится к использованию различных манипуляций цифра цель после первого контакта с целью облегчения успешного схватив целевого объекта | > Тип стратегии ГРАСП используется (рис. 10) |
Таблица 2: описание мер, топографический. Список топографических меры, которые могут быть приобретены с помощью анализа видео-кадра (первый столбец). Каждая мера сопровождается описанием (вторая колонка) а также перечень видов информации, которые должны быть записаны для каждого (третий столбец).
Справочная таблица 1: таблицы для сбора данных. Шаблон для организации временной, кинематические и топографические меры (не включая контактных пунктов и пунктов ГРАСП) собраны из анализа видео-кадра в одну таблицу. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Настоящий документ описывает использование анализа видео-кадра для количественного определения временной организации, кинематической структуры и подмножество топографических особенностей человеческой досягаемости хватка движений. Этот метод может использоваться для изучения типичный визуально руководствуясь досягаемости хватка движений, но и своеобразный досягаемости хватка движений. Такие движения трудно изучать, используя традиционные 3D движения, систем слежения, но являются общими в развивающихся младенцев, участники с измененной сенсорной обработки и пациентов с сенсомоторной расстройств, таких как слепота, болезнь Паркинсона, инсульт, или Церебральный паралич. Таким образом использование-кадра видео анализа позволит исследователям расширить их области расследования включать более широкий диапазон цепкий поведения, руководствуясь более широкий спектр чувств механизмов, как здоровых, так и клинических населением. Конкретные преимущества анализа видео-кадра его относительная доступность, простота реализации, отсутствие датчики или маркеры, которые препятствуют сенсорных и моторных способностей руки, совместимость с другими системами отслеживания движения и способность Опишите тонкие изменения в досягаемости хватка движения, которые часто трудно интерпретировать от кинематической вывода, предоставляемые наиболее традиционные 3D движения, систем слежения. Вместе эти особенности анализа видео-кадра сделали возможным для продвижения наших теоретическое понимание контроля нейроповеденческих захватывание.
Хотя существует множество примеров, в которых-кадра видео анализ может быть только надежным вариантом для анализа своеобразных досягаемости хватка движений, важно отметить, что техника сталкиваются с некоторыми ограничениями. Во-первых меры расстояние (например, пик диафрагмы), приобретенных с помощью анализа видео-кадра 2D и менее точными по сравнению с традиционными 3D движения, систем слежения. Тем не менее при необходимости, дополнительные камеры может быть сосредоточена на регионе интереса. Это позволит экспериментатор выбрать вид камеры, что обеспечивает ярким лобно параллельный вид поведенческих событий, представляющих интерес и тем самым повысить точность измерения расстояния для данного конкретного события. Кроме того если очень высокой точности требуется для мер расстояния, а затем -кадра видео анализ может легко сочетаться с традиционными 3D трекинга методы (см. рис. 4, 5и 10) как он не препятствуют данных Коллекция от традиционной системы. Во-вторых в конечном счете успех метода зависит от целостности видео записи. Выбор съемок просмотров, которые адекватно отражали поведение, используя скорость затворай 1/1000 секунды с мощным источником света и обеспечение того, что фокус камеры остается стабилизировалась на действие интерес все поможет обеспечить отдельные кадры видео записи являются четкими, без артефактов движения и легко анализировать. Наконец когда сначала научиться реализовать технику, исследователи, возможно, пожелает использовать несколько слепой рейтинговых агентств для обеспечения высокой надежности между вещь для озвучивания мероприятий различных поведенческих. Пройдя подготовку, однако, забив отличается высокой надежностью и interrater надежности можно легко установить с помощью только небольшое подмножество выборки данных.
Видео анализ по кадрам, в отличие от традиционных 3D движения, систем слежения, может обеспечить более этологических допустимое описание природных достижения и схватив поведение, как он не требует размещения маркеров или датчики на участника оружие или руки. Кроме того многие системы отслеживания 3D движения требуют постоянной и прямой видимости между камеры и датчики/маркеры размещены на руках. Для обеспечения этого, большинство пользователей этой технологии попросить участников начать движение досягаемости хватка с рукой, сформировал в неестественной конфигурации с указательным и большим пальцем, ущипнул вместе. Они также поручить участник понять целевого объекта в предварительно определенным образом (обычно grip клещи) с предварительно определенной ориентации. Эти директивы должны обеспечить что движение досягаемости хватка разворачивается в предсказуемой и стереотипные, как традиционные записи системы могут страдать значительной потери данных, когда не следовать траектории руку и конфигурации руки предсказуемые курс, который поддерживает прямой видимости между камеры и датчики/маркеры. Тем не менее налагает эти ограничения серьезно ограничивает действия этологическая задачи и может даже изменить организации движения; Например это не можно наблюдать поведенческих ключевым событием «коллекции», когда первоначальный ручной настройки, что щепотку между большим пальцем и указательным пальцем13,14. Эти ограничения являются во многом преодолеть при использовании анализа видео-кадра как вариации в достичь траектории и ручной настройки гораздо менее вероятно, приведет к полной потере данных в запись видео, поэтому нет необходимости вводить эти неестественным ограничения на передвижение досягаемости хватка.
Кадра видео анализ также позволяет наблюдать тонкие изменения досягаемости хватка движения за что такое вообще возможно с традиционными 3D движения отслеживания систем, особенно, когда изменение не является конкретным предсказание исследование. Примером будет проиллюстрировать: Рисунок 5 (вверху) показывает меры пик диафрагмы, полученные от участников охвата хватка три различных размера объектов с видением или без видения. Результаты показывают, что участники превентивно масштаб пик диафрагмы в соответствии с размером целевого объекта в состоянии зрение, но не в состоянии нет видения. В таком состоянии нет видения участники используют последовательное пик диафрагмы, несмотря на достижение целей различных размеров. Если рассматривать только тип данных, доступных из традиционных 3D движения отслеживания системы, аналогичный показанному на рисунке 5 (слева вверху), есть два возможных объяснения этого несоответствия. Во-первых это может быть, что в таком состоянии нет видения участников формируют руку в схватив осанки, которое соответствует размеру «средний» или «средний» три возможных целей. Кроме того они не могут образовывать схватив позы на всех, но скорее, они могут формировать несколько более открытой руки во время транспортировки к цели, чтобы увеличить шансы сделать тактильный контакт с целью, что случайно соответствует размеру «средний» Целевой объект. Чтобы различать эти две возможности, необходимо пересмотреть данные из анализа видео-кадра, образец которого приведен в Рисунок 5 (сверху справа), который четко указывает, что участники не формируют их руку держа осанку, которая соответствует «средний» размера объекта в состоянии нет видения; скорее они формируют открытым, но нейтральной стороны фигуры, которая могла бы служить либо найти целевой через тактильной обратной связи и/или понять цель. Таким образом по кадрам видео анализ может дать разъяснения, когда данные из традиционных 3D движение захвата систем является неоднозначным и может позволить более подлинной интерпретации результатов.
Использование видео-кадра анализа для изучения движения досягаемости хватка неприцельный взрослых6,8,9,10,11человеческих младенцев, нечеловеческих приматов12и грызуны 15 уже значительно усилила наше понимание контроля нейроповеденческих захватывание. В частности результаты этих исследований последовательно показали, что на ранних этапах цепкий развития и эволюции сенсорный тогда хватка стратегия, в которой достичь и понять временно отделить написать прописными буквами на тактильные сигналы, отдается предпочтение перед preshaping стратегию, в которой эти два движения интегрированы в единый бесшовный акт под руководством визуальные. Эти результаты обеспечивают существенную поддержку поведенческих для двухканальной Visuomotor теории и далее предположить, что теория следует пересмотреть для учета того факта, что отдельные досягаемости и ГРАСП движений вероятно происходят под контролем тактильные задолго до они интегрированы вместе под визуальной ориентации1,2.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы имеют не конкурирующих финансовых интересов раскрыть.
Acknowledgments
Авторы хотели бы поблагодарить Алексис м. Уилсон и Мариса E. Бертоли за их помощь с съемки и подготовка видео для этой рукописи. Это исследование было поддержано естественных наук и инженерных исследований Совет Канады (JMK, JRK, IQW), Alberta Innovates здравоохранения решения (JMK) и канадский институтов здравоохранения исследований (IQW).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| High Speed Video Cameras | Casio | http://www.casio-intl.com/asia-mea/en/dc/ex_f1/ or http://www.casio-intl.com/asia-mea/en/dc/ex_100/ | Casio EX-F1 High Speed Camera or Casio EX-100 High Speed Camera used to collect high speed video records |
| Adobe Photoshop | Adobe | http://www.adobe.com/ca/products/photoshop.html | Software used to calibrate and measure distances on individual video frames |
| Adobe Premiere Pro | Adobe | http://www.adobe.com/ca/products/premiere.html?sdid=KKQOM&mv=search&s_kwcid=AL!3085!3!193588412847!e!!g!!adobe%20premiere%20pro&ef_id=WDd17AAABAeTD6-D:20170606160204:s | Software used to perform Frame-by-Frame Video Analysis |
| Height-Adjustable Pedestal | Sanus | http://www.sanus.com/en_US/products/speaker-stands/htb3/ | A height adjustable speaker stand with a custom made 9 cm x 9 cm x 9 cm triangular top plate attached to the top with a screw is used as a reaching pedestal |
| 1 cm Calibration Cube | Learning Resources (Walmart) | https://www.walmart.com/ip/Learning-Resources-Centimeter-Cubes-Set-500/24886372 | A 1 cm plastic cube is used to transform distance measures from pixels to centimeters |
| Studio Light | Dot Line | https://www.bhphotovideo.com/c/product/1035910-REG/dot_line_rs_5620_1600w_led_light.html | Strong lamp with cool LED light used to illumate the participant and testing area |
| 3 Dimensional (3D) Sleep Mask | Kfine | https://www.amazon.com/Kfine-Sleeping-Contoured-lightweight-Comfortable/dp/B06W5CDY78?th=1 | Used as a blindfold to occlude vision in the No Vision condition |
| Orange Slices | N/A | N/A | Orange slices served as the large sized reaching targets |
| Donut Balls | Tim Hortons | http://www.timhortons.com/ca/en/menu/timbits.php | Old fashion plain timbits from Tim Hortons served as the medium sized reaching targets |
| Blueberries | N/A | N/A | Blueberries served as the small sized reaching targets |
References
- Karl, J. M., Whishaw, I. Q. Different evolutionary origins for the Reach and the Grasp: an explanation for dual visuomotor channels in primate parietofrontal cortex. Front Neurol. 4 (208), (2013).
- Whishaw, I. Q., Karl, J. M. The contribution of the reach and the grasp to shaping brain and behaviour. Can J Exp Psychol. 68 (4), 223-235 (2014).
- Jeannerod, M. Intersegmental coordination during reaching at natural visual objects. Attention and Performance IX. Long, J., Badeley, A. , Hillsdale: Lawrence Erlbaum Associates. 153-169 (1981).
- Arbib, M. A. Perceptual structures and distributed motor control. Handbook of Physiology. Brooks, V. B. 2, American Psychological Society. 1449-1480 (1981).
- De Bruin, N., Sacrey, L. A., Brown, L. A., Doan, J., Whishaw, I. Q. Visual guidance for hand advance but not hand withdrawal in a reach-to-eat task in adult humans: reaching is a composite movement. J Mot Behav. 40 (4), 337-346 (2008).
- Karl, J. M., Sacrey, L. A., Doan, J. B., Whishaw, I. Q. Hand shaping using hapsis resembles visually guided hand shaping. Exp Brain Res. 219 (1), 59-74 (2012).
- Domellöff, E., Hopkins, B., Francis, B., Rönnqvist, L. Effects of finger markers on the kinematics of reaching movements in young children and adults. J Appl Biomech. 23 (4), 315-321 (2007).
- Karl, J. M., Sacrey, L. A., Doan, J. B., Whishaw, I. Q. Oral hapsis guides accurate hand preshaping for grasping food targets in the mouth. Exp Brain Res. 221 (2), 223-240 (2012).
- Karl, J. M., Schneider, L. R., Whishaw, I. Q. Nonvisual learning of intrinsic object properties in a reaching task dissociates grasp from reach. Exp Brain Res. 225 (4), 465-477 (2013).
- Hall, L. A., Karl, J. M., Thomas, B. L., Whishaw, I. Q. Reach and Grasp reconfigurations reveal that proprioception assists reaching and hapsis assists grasping in peripheral vision. Exp Brain Res. 232 (9), 2807-2819 (2014).
- Karl, J. M., Whishaw, I. Q. Haptic grasping configurations in early infancy reveal different developmental profiles for visual guidance of the Reach versus the Grasp. Exp Brain Res. 232 (9), 3301-3316 (2014).
- Whishaw, I. Q., Karl, J. M., Humphrey, N. K. Dissociation of the Reach and the Grasp in the destriate (V1) monkey Helen: a new anatomy for the dual visuomotor channel theory of reaching. Exp Brain Res. 234 (8), 2351-2362 (2016).
- Timmann, D., Stelmach, G. E., Bloedel, J. R. Grasping component alterations and limb transport. Exp Brain Res. 108 (3), 486-492 (1996).
- Saling, M., Mescheriakov, S., Molokanova, E., Stelmach, G. E., Berger, M. Grip reorganization during wrist transport: the influence of an altered aperture. Exp Brain Res. 108 (3), 493-500 (1996).
- Whishaw, I. Q., Faraji, J., Kuntz, J., Mirza Ahga, B., Patel, M., Metz, G. A. S., et al. Organization of the reach and grasp in head-fixed vs freely-moving mice provides support for multiple motor channel theory of neocortical organization. Exp Brain Res. 235 (6), 1919-1932 (2017).
