Summary
نقدم بروتوكولا لتطبيق المحفزات المرئية التي لا تتطابق مع اللمس اثناء مهمة نقل الكائن. وعلي وجه التحديد ، اثناء عمليات النقل الكتلة ، التي يتم تنفيذها اثناء إخفاء اليد ، يظهر عرض ظاهري للكتلة تواجدات عشوائية لقطرات كتله زائفه. كما يصف البروتوكول أضافه ردود فعل ملموسه اثناء أداء المهمة الحركية.
Abstract
نادرا ما يتم استكشاف تطبيق الإشارات الحسية غير المتطابقة التي تنطوي علي التغذية المرتدة غير الملموسة المعطلة ، التحديد مع وجود التغذية المرتدة باللمس (الاستئماني). ويهدف هذا البروتوكول إلى اختبار تاثير النظام الاستئماني علي الاستجابة للمؤثرات البصرية الحسية غير المتطابقة. يتم الحصول علي ردود الفعل عن طريق اللمس من خلال استيعاب كتله ونقله عبر قسم. الملاحظات المرئية هي عرض افتراضي في الوقت الحقيقي للكتلة المتحركة ، تم الحصول عليها باستخدام نظام التقاط الحركة. ردود الفعل المتطابقة هو العرض الموثوق به للحركة من كتله ، بحيث يشعر الموضوع ان الكتلة هو اغتنامها ونري انها تتحرك مع مسار اليد. تظهر ردود الفعل غير المتطابقة كما حركه الكتلة يحول من مسار الحركة الفعلية ، بحيث يبدو ان قطره من اليد عندما يكون في الواقع لا يزال محتجزا من قبل هذا الموضوع ، التالي تناقض ردود الفعل عن طريق اللمس. وكرر عشرين موضوعا (العمر 30.2 ± 16.3) التحويلات 16 كتله ، في حين كانت خفيه يدهم. وتكررت هذه العمليات مع المجموعة الاستئمانية وبدون المبلغ الإجمالي للتحويلات المجمعة 32. وقدمت المحفزات غير المتطابقة عشوائيا مرتين في 16 التكرار في كل حاله (مع وبدون الاستئماني). وقد طلب من كل موضوع ان يقيم مستوي الصعوبة في أداء المهمة مع الفريق الاستئماني وبدونه. ولم تكن هناك فروق ذات دلاله احصائيه في طول المسارات اليدوية والفترات الممتدة بين عمليات النقل المسجلة والإشارات المرئية المطابقة وغير المتطابقة-مع الجهة الاستئمانية وبدونها. ويرتبط مستوي الصعوبة المتصورة المتمثل في أداء المهمة مع الصندوق ارتباطا كبيرا بطول المسار الطبيعي للكتلة مع الصندوق الاستئماني (r = 0.675 ، ص = 0.002). يتم استخدام هذا الاعداد لقياس قيمه المضافة أو المخفضة من البرنامج الاستئماني اثناء وظيفة الحركية التي تنطوي علي المحفزات البصرية اللمس المتطابقة. التطبيقات الممكنة هي تصميم الأطراف الصناعية ، والملابس الرياضية الذكية ، أو اي الملابس الأخرى التي تدمج الاستئماني.
Introduction
الأوهام هي الاستغلال المحدود لحواسنا ، حيث اننا ندرك عن طريق الخطا المعلومات التي تنحرف عن الواقع الموضوعي. ويستند الاستدلال الحسي لدينا علي تجربتنا في تفسير البيانات الحسية وعلي حساب دماغنا من التقدير الأكثر موثوقيه للواقع في وجود المدخلات الحسية غامضه1.
الفئة الفرعية في البحث عن الأوهام هي التي تجمع بين الإشارات الحسية غير المتطابقة. والوهم الذي ينتج عن الإشارات الحسية غير المتطابقة ينبع من التكامل متعدد الحواس المستمر الذي يؤديه الدماغ. في حين ان هناك العديد من الدراسات المتعلقة بعدم التطابق في الإشارات السمعية والبصرية, التناقض في أزواج الحسية الأخرى اقل المبلغ عنها. وقد يعزي هذا الاختلاف في عدد التقارير إلى البساطة العالية في تصميم الاعداد الذي يدمج التطابق السمعي البصري. ومع ذلك ، فان الدراسات التي تبلغ عن النتائج المتعلقة بغيرها من أنماط أزواج الحسية ، مثيره للاهتمام. فعلي سبيل المثال ، تمت دراسة تاثير الإشارات البصرية الغير متطابقة علي الحساسية البصرية2 باستخدام نظام كانت فيه المحفزات البصرية والهابتيك متطابقة في التردد المكاني ؛ ومع ذلك ، كان التوجه البصري والسمعي متطابقة (متطابقة) أو متعامدة (غير متطابقة). وفي دراسة أخرى ، تم التحقيق في تاثير محفزات الحركة البصرية الحسية غير المتطابقة علي الاتجاه البصري المتصور للحركة باستخدام محفز التكامل عبر الوسائط البصرية عن طريق اللمس مع لوحه مضاءه تقدم المحفزات البصرية واللمس المحفز الذي يقدم محفزات الحركة عن طريق اللمس مع اتجاه الحركة التعسفي ، والسرعة ، وعمق المسافة البادئة في الجلد3. وأشير إلى اننا نمثل داخليا كلا من التوزيع الإحصائي للمهمة وعدم التيقن الحسي لدينا ، والجمع بينهما بطريقه تتسق مع عمليه بايزيه الأمثل للأداء4.
وقد جعل الواقع الافتراضي القدرة علي خداع الملاحظات البصرية للموضوع مهمة سهله. وقد استخدمت عده دراسات الواقع الافتراضي المتعدد الحواس لتضليل المعلومات البصرية والحسية الجسدية. علي سبيل المثال ، تم استخدام الواقع الافتراضي مؤخرا للحث علي التجسيد في جسم الطفل ، مع أو بدون تفعيل تشويه الصوت الشبيه بالطفل5. وفي مثال آخر ، تم تمديد العرض المرئي لمسافة المشي اثناء الحركة الذاتية وكان بالتالي غير مطابق لمسافة السفر التي شعرت بها العظة المستندة إلى الجسم6. تم تصميم الواقع الافتراضي مماثله الاعداد لنشاط ركوب الدراجات7. ومع ذلك ، فان جميع الأدبيات المذكورة أعلاه لم تجمع بين التدخل في أحد الحواس ، بالاضافه إلى الاشاره غير المتطابقة. اخترنا حاسة اللمس لتلقي مثل هذا الاضطراب.
ويوفر نظامنا الحسي باللمس دليلا مباشرا علي ما إذا كان الجسم يجري اغتنامه. ولذلك نتوقع انه عندما تكون التغذية المرتدة البصرية المباشرة مشوه أو غير متوفرة ، سيكون دور النظام الحسي عن بعد في مهام التلاعب بالأشياء بارزا. ومع ذلك ، ماذا يمكن ان يحدث إذا كانت القناة الحسية عن اللمس أيضا منزعجة ؟ وهذه نتيجة محتمله لاستخدام التغذية المرتدة باللمس (الاستئماني) لزيادة الحسية ، لأنها تستحوذ علي انتباه الفرد8. اليوم ، يتم استخدام التغذية المرتدة المعززة للطرائق المختلفة كاداه خارجيه ، تهدف إلى تعزيز التغذية المرتدة الحسية الداخلية وتحسين الأداء اثناء التعلم الحركي ، في الرياضة وفي إعدادات أعاده التاهيل9.
قد تعزز دراسة المحفزات البصرية الغير متطابقة فهمنا فيما يتعلق بتصور المدخلات الحسية. وبصفه خاصه ، يمكن ان يساعد القياس الكمي للقيمة المضافة أو المخفضة للاستئماني خلال الوظيفة الحركية التي تنطوي علي محفزات بصريه غير متطابقة ، في تصميم الأطراف الصناعية في المستقبل ، أو الملابس الرياضية الذكية ، أو اي ملابس أخرى تدمج الاستئماني. وبما ان مبتوري الأطراف يحرمون من محفزات اللمس في الجانب البعيد من بقاياهم ، فان استخدامهم اليومي لهذا النموذج ، المضمن في الأطراف الاصطناعية لنقل المعرفة بالاستيعاب ، علي سبيل المثال ، قد يؤثر علي كيفيه إدراكهم للملاحظات البصرية. سيسمح فهم اليه التصور في ظل هذه الظروف للمهندسين بالكمال في طرائق الهيئة الاستئمانية للحد من الآثار السلبية علي مستخدمي الهيئة.
وقد هدفنا إلى اختبار تاثير المعهد علي الاستجابة للمؤثرات البصرية الحسية غير المتطابقة. في الاعداد المقدمة ، يتم الحصول علي ردود الفعل عن طريق اللمس من خلال استيعاب كتله ونقله عبر قسم ؛ الملاحظات المرئية هي عرض افتراضي في الوقت الحقيقي للكتلة المتحركة والقسم (تم الحصول عليها باستخدام نظام التقاط الحركة). وبما ان هذا الموضوع يمنع من رؤية حركه اليد الفعلية ، فان التعليقات البصرية الوحيدة هي الملاحظة الظاهرية. ردود الفعل المتطابقة هو العرض الموثوق به للحركة من كتله ، بحيث يشعر الموضوع ان يتم اغتنامها كتله ويري انها تتحرك جنبا إلى جنب مع مسار اليد. تظهر ردود الفعل غير المتطابقة كما حركه الكتلة يحول من مسار الحركة الفعلية ، بحيث يبدو ان قطره من اليد عندما يكون في الواقع لا يزال محتجزا من قبل هذا الموضوع ، التالي تناقض ردود الفعل عن طريق اللمس. تم اختبار ثلاث فرضيات: عند نقل كائن من مكان إلى آخر باستخدام الملاحظات المرئية الظاهرية ، ' 1 ' سيزيد مسار ومده حركه نقل الكائن عند تقديم محفزات مرئية غير متطابقة ، ' 2 ' سيؤدي هذا التغيير زيادة عندما يتم تقديم المحفزات البصرية التي تعمل باللمس المتطابقة ويتم تنشيط الرابطة علي الذراع المتحركة ، و ' 3 ' سيتم العثور علي علاقة ايجابيه بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة وتنشيط الفريق الاستئماني ومسار ومده حركه نقل الكائن. وتنبع الفرضية الاولي من الأدبيات السالفة الذكر التي تفيد بان مختلف طرائق التغذية المرتدة غير المتطابقة تؤثر علي استجاباتنا. وتتعلق الفرضية الثانية بالاستنتاجات السابقة التي مفادها ان اليه الاستئمانية تستحوذ علي اهتمام الفرد. النسبة للافتراض الثالث ، افترضنا ان المواضيع التي كانت أكثر إزعاجا من قبل الصندوق ، ستثق بالتغذية المرئية الظاهرية أكثر من إحساسها باللمس.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
يتبع البروتوكول التالي المبادئ التوجيهية للجنة أخلاقيات البحوث البشرية في الجامعة. انظر جدول المواد للرجوع إلى المنتجات التجارية.
ملاحظه: بعد الحصول علي موافقه لجنه الأخلاقيات الجامعية ، تم تعيين 20 شخصا أصحاء (7 ذكور و 13 انثي ، ويعني والانحراف المعياري [SD] من العمر 30.2 ± 16.3 سنه). ويقرا كل موضوع ويوقع نموذج الموافقة المستنيرة قبل المحاكمة. ومعايير الإدماج هي الافراد الذين هم في سن 18 عاما أو أكثر. وكانت معايير الاستبعاد هي اي أعاقه عصبيه أو تقويميه تؤثر علي الأطراف العليا أو علي ضعف البصر غير المصحح. كانت المواضيع ساذجه لتكرار الملاحظات المرئية غير المتطابقة.
1-الاعداد السابق للمحاكمة
- استخدام مربع خشبي من مربع وكتل اختبار10. ابعاد المربع هي 53.7 سم × 26.9 سم × 8.5 سم وفي منتصفه ، هو قسم ارتفاع 15.2 سم. ضع طبقه اسفنجيه ناعمه علي جانبي القسم. وضع ست علامات عاكسه سلبيه علي الجانب المعاكس للشاشة ، في الزوايا الأربع وعلي طرفي القسم (الشكل 1a).
- استخدام الطابعة 3D لتصنيع مكعب مع ابعاد 2.5 سم × 2.5 سم × 2.5 سم ، وتعلق علي قاعده مع ابعاد 4.5 سم × 4.5 سم × 1 سم... قبل الطباعة ، وقطع كل زاوية من القاعدة لإنشاء مربع من حجم 1 سم × 1 سم في كل زاوية (الشكل 1a). ارفق علامات عاكسه سلبيه علي الأركان الاربعه للقاعدة.
- وضع شاشه كبيره تقريبا 1.5 متر امام الجدول ، بحيث موضوع ، واقفا وراء الطاولة ، هو ما يقرب من 2 متر من الشاشة. ضع المربع علي الطاولة ، 10 سم من الحافة المعاكسة للشاشة.
- استخدام نظام التقاط الحركة 6 الكاميرا ، وتفعيلها في 100 هرتز ، مع المكونات في لتصور القسم وحركه الكتلة في الوقت الحقيقي (الشكل 1). معايره نظام التقاط الحركة ، وفقا للمبادئ التوجيهية للشركة المصنعة ، بحيث يتم التعرف علي كتله وقسم من المربع والهيئات جامده.
ملاحظه: مطلوب المعايرة السليمة لنظام التقاط الحركة واستخدام علامات صغيره التي ترتبط بحزم إلى كتله والتقسيم للحفاظ علي الوهم.
2. وضع نظام التغذية المرتدة vibrotactile حول هذا الموضوع
ملاحظه: تم نشر نظام المذكرة المشار اليه هنا في السابق11و12و13و14.
- إرشاد الموضوع لأزاله ساعة اليد والأساور والخواتم. قم بإرفاق وحده تحكم النظام في الذراع بالساعد في الموضوع (الشكل 2، الصورة اليسرى).
- نعلق اثنين من أجهزه الاستشعار قوه رقيقه ومرنه إلى الجانب بالمار من الإبهام ومؤشر الأصابع علي طبقه رقيقه الاسفنجيه (الشكل 2، الصورة الصحيحة).
- وضع صفعه علي الجلد من الذراع العلوي للموضوع (الشكل 2، الصورة اليسرى) واستخدام قفل لإغلاق الكفة بشكل مريح. ستحتوي الكفة علي ثلاثه محركات تعمل باللمس يتم تفعيلها عبر منصة الكترونيه مفتوحة المصدر بتردد 233 هرتز في علاقة خطيه بالقوة التي تتصورها أجهزه الاستشعار التابعة للقوه. وترتبط أجهزه الاستشعار القوه والمحركات vibrotactile إلى منصة النماذج الكترونيه مفتوحة المصدر عبر الأسلاك الكهربائية المحمية.
3-تفعيل النشاط الاستئماني
- اضغط علي الزر لتنشيط البطارية المرفقة بوحدة التحكم (الشكل 2، الصورة اليسرى).
- اطلب من الموضوع الضغط علي الأصابع اليه لمستشعر القوه (اي أصابع الإبهام والسبابة) معا بخفه. لاحظ ان الموضوع سيبلغ عن الشعور بالاهتزاز في المنطقة التي تحت الكفة.
- إرشاد الموضوع لتدريب لمده 10 دقيقه في استيعاب كتله بخفه قدر الإمكان ، وذلك باستخدام فقط اثنين من الأصابع اليه. أسال الموضوع لرفع كتله ، نقله ، ووضعه مره أخرى علي الطاولة عده مرات ، في محاولة لتطبيق كميه الحد الأدنى من القوه علي الكتلة. تشجيع الموضوع لمحاولة تقليل القوه المطبقة ، حتى لو تم إسقاط الكتلة اثناء الإمساك.
4-تحديد موضع الموضوع واعداده
- إرشاد الموضوع إلى الوقوف بالقرب من الجدول (تصل إلى 10 سم منه) ، حيث يتم وضع المربع والقسم.
- وضع مقسم علي حافه الجدول بالقرب من الموضوع وفوق المربع ، بحيث يكون الموضوع غير قادر علي رؤية المربع ولكن يمكن ان نري بسهوله الشاشة امامه أو لها (الشكل 1a). لمفرق ، واستخدام ماده صلبه غير عاكسه ، ويفضل الخشب ، والثابتة علي أربعه أرجل ، والتي تسمح للتعديل من ارتفاعها ، لاستيعاب المواضيع من ارتفاعات مختلفه.
- إرشاد الموضوع لوضع سماعات الاذن علي راسه.
- وضع كتله في منتصف المقصورة اليمني من مربع وتوجيه يد الموضوع اليها.
5-بدء المحاكمة
ملاحظه: تتكرر المحاكمة الموصوفة مرتين ، مع وبدون البطاقة الاستئمانية (يوصي بتصميم شامل للتحقق من عدم وجود تاثير علي التعلم). لاجراء المحاكمة دون الاستئماني ، قم بإيقاف تشغيل البطارية المرفقة بوحدة التحكم (الشكل 2).
- تفعيل البرنامج السيطرة علي الكاميرات من نظام التقاط الحركة.
- في لوحه التحكم الخاصة ببرنامج الملاحظات المرئية (الشكل 1b) ، حدد مع/بدون المبلغ البرمجي ، واكتب رمز الموضوع ، ثم انقر فوق تشغيل، والاتصال ، والفتح والبدء.
- إرشاد الموضوع لأداء 16 التكرار من نقل كتله مع اليد الجهاز استشعار القوه في حين عرض حركه كتله افتراضيه علي الشاشة (الشكل1b). بعد كل عمليه نقل ، انقل الكتلة مره أخرى عبر القسم إلى موقع البدء الخاص بها.
- بعد اكتمال الموضوع 16 التكرار ، انقر فوق إيقاف.
- اطلب من الموضوع تقييم مستوي الصعوبة في تنفيذ مهمة نقل الكتلة 16 مره مرتين ، مع وبدون الاستئماني ، وفقا للجدول التالي: ' 0 ' (ليس صعبا علي الإطلاق) ، ' 1 ' (صعبه قليلا) ، ' 2 ' (صعبه باعتدال) ، ' 3 ' (جدا صعبه) ، و ' 4 ' (صعبه للغاية).
6-تحليل الوظائف
- استخدم البيانات الاحداثيه ثلاثية الابعاد للكتلة لحساب مسار الكتلة ووقت نقلها. وضع علامة علي بداية ووقت الازاحه من كل نقل يدويا كما هو الحال عندما تكون الكتلة في ارتفاع الحافات من اليمين (بداية) ثم اليسار (أزاحه) الجانبين من المربع. حساب طول مسار كل عمليه نقل وفقا للمعادلة التالية:
1
حيث
وهي 
تنسيق ثلاثي الابعاد للكتلة في نقطتين زمنيتين لاحقه. - النسبة لكلا الشرطين ، مع وبدون الأموال الاستئمانية ، متوسط طول المسير ووقت النقل مره واحده لعمليتي النقل بإشارات بصريه غير متطابقة ، ومره واحده لعمليات النقل ال 14 مع الإشارات المرئية المتطابقة عن طريق اللمس.
- تطبيع المسار والوقت اثناء نقل كتله في وجود الإشارات المرئية غير المتطابقة عن طريق المسار والوقت اثناء نقل كتله مع وجود الإشارات المرئية المتطابقة-اللمس. اجراء التطبيع بشكل منفصل عن الشرطين (مع وبدون الاستئماني).
- تنفيذ التدابير المتكررة داخل الموضوع ANOVA مع عاملين: الاستئماني (مع وبدون) وغير متطابقة ردود الفعل البصرية اللمس (مع وبدون).
- إذا لم تكن هناك اختلافات احصائيه عند تحليل النتائج وفقا للتعليمات الواردة في القسم الفرعي 6.4 ، استخدم التدابير المتكررة بايزي ANOVAs مع عاملين15.
- استخدام اختبار الارتباط سبيرمان مع مستوي الصعوبة المتصورة لأداء المهمة مع الشركة الاستئمانية لتنشيط ومع المسار التطبيع ومده الحركة
- تعيين الاهميه الاحصائيه إلى p <. 05.
وهي 
تنسيق ثلاثي الابعاد للكتلة في نقطتين زمنيتين لاحقه.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
استخدمنا التقنية الموصوفة لاختبار الفرضيات الثلاثة التي عند نقل كائن من مكان إلى آخر باستخدام الملاحظات المرئية الظاهرية: (1) سيزيد مسار ومده حركه نقل الكائن عندما تكون المحفزات المرئية الغير متطابقة قدم ' 2 ' سيزيد هذا التغيير عند عرض محفزات بصريه غير متطابقة وتنشيط المعهد علي ذراعه المتحركة ؛ و ' 3 ' سيتم العثور علي علاقة ايجابيه بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة وتنشيط الشركة الاستئمانية ومسار ومده حركه نقل الكائن.
تدعم النتائج الفرضية الثالثة. وترد في الشكل 3مستويات الصعوبة المبلغ عنها في أداء المهمة مع الفريق الاستئماني وبدونه. وفقا لاختبار الارتباط سبيرمان ، مستوي الصعوبة المتصورة (من ' 0 ' = ليس من الصعب علي الإطلاق ، إلى ' 4 ' = صعبه للغاية) من أداء المهمة مع الصندوق يرتبط بشكل كبير مع طول مسار تطبيع للكتلة مع صندوق الاستئماني (r = 0.675 ، p = 0.002 ؛ الشكل 4). وبعبارة أخرى ، فان طول المسير الذي تم تطبيعه في وجود إشارات مرئية غير متطابقة كان أطول بالنسبة للمواضيع التي اعتبرت المهمة أكثر صعوبة عند استخدام المنظمة الاستئمانية. ولم يكن هناك ارتباط كبير بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة والصندوق الاستئماني وطول المسار الطبيعي للكتلة دون الصندوق الاستئماني (r = 0.132 ، ص = 0.589). ولم تكن هناك أيضا اي ارتباطات هامه بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة والصندوق الاستئماني والوقت الذي تم فيه تحويل الكتلة بشكل طبيعي ، مع وبدون البرنامج الاستئماني (r =-0.056 ، p = 0.825 و r = 0.066 ، p = 0.788 ، علي التوالي).
نقترح تطبيع طول المسار والوقت ، لان الوقت والمسار المطلق لكل موضوع يعتمد علي سرعه الحركة واستراتيجية كل موضوع ، بحيث لا قيمه غير طبيعيه تعكس تغيير الفرد في نمط الحركة بسبب مظهر الإشارات المرئية الغير متطابقة. منذ ذلك الحين ، بعد كل عمليه نقل ، قمنا باعاده وضع الكتلة مره أخرى إلى موضع البدء الدقيق ، ولم يتاثر طول مسار الكتلة بموضع البدء. النسبة للإجراءات المتكررة الواردة في الموضوع ، والتي تحتوي علي عاملين ، فانه لا توجد اثار رئيسيه ذات دلاله احصائيه في طول مسارات اليد اثناء نقل الكتلة محاكمات مع الصندوق مقارنه بالمحاكمات دون الصندوق الاستئماني (F (1 ، 15) = 0.029 ، p = 0.866) وللمحاكمات ذات التغذية المرتدة المرئية المتطابقة مقارنه بالتجارب ذات التغذية المرتدة المرئية غير المتطابقة (F (1 ، 15) = 0.031 ، p = 0.863). ولم يعثر أيضا علي اي اثار رئيسيه ذات دلاله احصائيه في الازمنه لنقل كتله للمحاكمات مع الصندوق مقارنه بالتجارب دون الصندوق الاستئماني (F (1 ، 15) = 0.354 ، p = 0.561) وللمحاكمات ذات التغذية المرتدة المرئية المتطابقة مقارنه بالتجارب التي لا تتطابق ردود الفعل البصرية اللمس (F (1 ، 15) = 1.169 ، p = 0.297).
وخلال المحاكمات بدون الأموال الاستئمانية ، لم تكن هناك فروق ذات دلاله احصائيه في طول مسارات اليد اثناء نقل الكتلة بين التحويلات المسجلة بإشارات مرئية ومتطابقة باللمس (27.3 ± 13.1 سم و 25.9 ± 12.2 سم ، علي التوالي) وبين الأوقات لنقل كتله سجلت مع الإشارات البصرية غير متطابقة ومتطابقة (1.18 ± 0.56 s و 1.20 ± 0.57 s ، علي التوالي). المثل ، عند أضافه المجموعة الاستئمانية ، لم تكن هناك فروق ذات دلاله احصائيه في أطوال المسارات اليدوية اثناء عمليه نقل الكتلة ، مسجله بإشارات مرئية ومتطابقة باللمس (24.7 ± 7.4 سم و 26.1 ± 11.1 سم ، علي التوالي) وبين الوقت لنقل كتله سجلت مع الإشارات المرئية المتطابقة والمتطابقة (1.21 ± 0.38 s و 1.06 ± 0.41 s ، علي التوالي). ووفقا لإحصاءات بايزي ، فان عدم وجود فرق بين عوامل المجموعة لا يمكن ان يؤخذ الا كدليل سردي نظرا إلى ان أيا من النماذج المجهزة هي أفضل بكثير من النموذج الصفري (2.769 < جميع BF01 < 33.573) مع خطا القصوى من 2.72 ٪.
الشكل 1: الاعداد التجريبي. (ا) علامات وضعت علي مربع (6 علامات باللون الأحمر ، 2 منها وضعت علي القسم) وكتله (4 علامات باللون الأزرق) ، مخباه من عيون الموضوع. تم تعقب العلامات في الوقت الحقيقي بواسطة نظام التقاط الحركة وتم تسجيل الإحداثيات ثلاثية الابعاد لجميع العلامات في الوقت الحقيقي. (ب) تم عرض تقسيم الكتلة وحركتها علي شاشه ، تقع امام الموضوع. يتم وصف خطوات تنشيط البرنامج في بروتوكول البحث. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: نظام التغذية المرتدة باللمس. يتم إرفاق وحده تحكم النظام إلى الساعد من الموضوع ويتم التفاف الكفة حول الذراع العلوي (الصورة اليسرى). يتم وضع أجهزه الاستشعار قوه علي الجانب بالمار من الإبهام ومؤشر الأصابع (الصورة الصحيحة). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: مستويات الصعوبة المبلغ عنها (0 = ليست صعبه علي الإطلاق ، 1 = صعبه قليلا ، 2 = صعبه باعتدال ، 4 = صعبه للغاية) من أداء المهمة مع وبدون التغذية المرتدة vibrotactile (الاستئماني). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: مؤامرة مبعثرة لمستوي الصعوبة المتصورة (0 = ليست صعبه علي الإطلاق ، 1 = صعبه قليلا ، 2 = صعبه باعتدال ، 4 = صعبه للغاية) من أداء المهمة مع الفريق الاستئماني فيما يتعلق بطول المسار الطبيعي للكتلة عند نقلها مع الاستئماني. وكان طول المسير الذي تم تطبيعه (طول المسير في وجود إشارات مرئية غير متطابقة مقسوما علي طول المسير في وجود إشارات بصريه مرئية متطابقة) أطول بكثير بالنسبة للمواضيع التي تعتبر المهمة أكثر صعوبة عندما استخدام الاستئماني. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذه الدراسة ، تم تقديم بروتوكول الذي يحدد قيمه تاثير أضافه المكتب الاستئماني علي الكائنات نقل الكائن في وجود المحفزات البصرية التي لا تتطابق مع اللمس. وعلي حد علمنا ، فان هذا هو البروتوكول الوحيد المتاح لاختبار تاثير المعهد علي الاستجابة للمؤثرات البصرية التي لا تتطابق مع اللمس. وتشمل الخطوات الحاسمة العديدة التي ينطوي عليها تطبيق المحفزات البصرية غير المتطابقة اثناء نقل الأشياء مع البرنامج الاستئماني ما يلي: ربط نظام المعهد بالموضوع ، وتفعيل المرفق ، واعداد نظام التقاط الحركة ومهمة الحركة ، وتنشيط الملاحظات المرئية. ومن الاهميه بمكان الا يكون الموضوع علي علم بامكانيه التعليق المضلل اثناء المحاكمة. لضمان هذا ، واصطف الجزء السفلي من مربع مع طبقه الإسفنج الناعمة والموضوعات وارتدي سماعات للقضاء علي ردود الفعل السمعية من كتله السقوط وضرب مربع خشبي. أيضا ، يتم اختيار نقل اثنين من ردود الفعل غير المتطابقة عشوائيا من التحويلات 16 ، ومبرمجه لمحاكاة سقوط في حجره البداية من المربع بعد الوصول إلى 2 سم تحت ارتفاع القسم ، بحيث تكون اليد في الهواء المتوسط. وقد تم برمجه إشارات المرئيات المضللة العشوائية لكي لا تحدث في التحويلات الاولي أو الاخيره من الكتلتين ومع نقل واحد علي الأقل غير مضلل بينهما.
ميزه واحده من هذا البروتوكول هو ان التغذية المرتدة البصرية مضلله تظهر عشوائيا وفقط لبضع مرات اثناء المحاكمة 16-نقل. يمنع هذا الموضوع من العرض التقديمي الظاهري. وبما ان النزاع بين الإشارتين ، المقدم إلى الموضوع في هذه المحاكمة ، مرتفع جدا ، فان البروتوكول الخاضع للمحاكمة يهدف إلى زيادة موثوقيه التغذية المرتدة المرئية المضللة ، من خلال تقديم عدد معقول من القطرات الكتلة. وقد ناقشت شمس16 ان التفاعل بين الإشارات السمعية والبصرية يتاثر بدرجه التعارض بين الاثنين والمعرفة السابقة فيما يتعلق بالاعداد التجريبي. وقد يكون هذا هو الحال أيضا في التفاعل بين إشارات اللمس والإشارات المرئية ، المصممة هنا. ميزه أخرى من النظام هو انه من أجل تقديم موقع كتله في الوقت الحقيقي ، ونظام التقاط الحركة يحسب الإحداثيات 3D من كتله ، بحيث يمكن اجراء تحليل الوقت الحركة ومسار الكتلة في كل تكرار بكفاءة ودقه في نهاية المحاكمة.
وباستخدام هذا البروتوكول ، تشير نتائجنا الاوليه إلى انه عند تحليل الإشارات غير المتطابقة المرئية التي تعمل باللمس ، والتي يكتسبها اللمس الخفيف مباشره والأخرى المكتسبة بصوره غير مباشره عن طريق الرؤية (التمثيل الافتراضي) ، قد يكون الموضوع قد تجاهل الغير مباشر ردود الفعل البصرية ، وأجاب علي اشاره اللمس المباشر. وقد تاكد ذلك أيضا في وجود القوات الاستئمانية ، رافضه بذلك الفرضية الثانية. وكاننا نتوقع ان يصرف المعهد انتباه الموضوع عن التغذية المرتدة المباشرة الخفيفة ، مما يجبر الموضوع علي الاستجابة بتردد إلى المحفزات غير المتطابقة. وكان من المتوقع ان يعبر عن التردد من خلال مسار أطول ومده نقل الكتلة. واستند الافتراض علي نتائج البحوث السابقة التي أظهرت ان المحفزات الرواية vibrotactile التقاط الانتباه بعيدا عن المهمة البصرية الجارية8. تم اختيار طول المسير ومدته كمؤشرات للتردد ، والتفريق بين شرطين: عند حدوث الملاحظات المرئية المضللة ، يمكن للموضوع اما الوثوق بالملاحظات اللمسيه أو الملاحظات المرئية. إذا كان الموضوع يثق في ردود الفعل عن طريق اللمس ، ثم نتوقع انه أو انها سوف تستمر في مسار الحركة السلسة. وعلي العكس من ذلك ، إذا كان الموضوع يثق بالملاحظات المرئية الزائفة ، فاننا نتوقع منه ان يحرك اليد مره أخرى لفهم الكتلة الساقطة وأعاده نقله (زيادة طول المسار ومدته). ويتمثل أحد التفسيرات الممكنة لعدم تاثير العملية الاستئمانية المتكاملة في الكتلة المتحركة المتنقلة في انه نظرا لان العملية الاستئمانية لتقديم المعلومات قد طبقت بالاقتران مع ردود الفعل المباشرة باللمس ، فان التحالف لم يعمل بوصفه اضطرابا بل كمضخم غير مباشر ردود الفعل. وهذا يسمح للمواضيع للحفاظ علي الثقة ردود الفعل عن بعد ، سواء المباشرة وغير المباشرة ، علي ردود الفعل البصرية الظاهرية. بالاضافه إلى امكانيه الهاء عن طريق اشاره vibrotactile ، ينبغي النظر في جانب آخر من تطبيق الاهتزاز اثناء المهام الحركية: تاثيره علي تصورنا لحواس اللمس والشعور بالذهول. وأظهرت الدراسات ان الاهتزاز وتر تسبب أوهام بين ادراك اللمس والشعور بالبعد الجسم أو موقف17,18,19. علي سبيل المثال ، الاهتزازات إلى العضلة ذات الرؤوس الثنائية أو الأوتار العضلية الثلاثية أنتجت وهم الوهم الذي كان له تاثير علي حاسة اللمس20. ومع ذلك ، فان تاثير الاستئماني (اي الاهتزاز بالاقتران مع محفزات اللمس) علي الإدراك الحسي نفسه لم يتم بحثه بحيث لا يمكن للمرء ان يتصور ما إذا كانت الاهتزازات المطبقة علي الذراع العلوي خلال المحاكمة أثرت علي تصور الحواس الخاصة بالموضوع أو باللمس. وأخيرا ، فان التفسير المحتمل لرفض الفرضية الثانية هو الاختلافات الفردية في قدره المواضيع علي تجهيز الجهة الاستئمانية ، علي النحو المبين أدناه.
وفي هذه الدراسة ، فان الارتباط القوي بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة والمسار الطبيعي للكتلة مع المنظمة الاستئمانية ، يثبت الفرضية الثالثة ويوحي بان المواضيع التي شعرت بان المنظمة أزعجتها ، وثقت ردود فعل بصريه افتراضيه أكثر من حواسهم عن اللمس. وثقت تقارير مماثله من فروق فرديه في ادراك من إحساس أوهام في الأدب. فعلي سبيل المثال ، صنفت المواضيع التي ترتفع فيها درجات اللالايحاء الحسية (الدائرة) الإحساس بملكيه يد مطاطيه في الوهم المطاطي بأنه اعلي مقارنه بالموضوعات التي يقل فيها عدد الأشخاص الخاضعين لسيطرة الافراد عن21. وقد ينشا جانب آخر من الاختلافات الفردية في تصور الأوهام عن الاختلافات في اطار الربط الحسي الزمني ، الذي يسبب تغييرات عند دمج العظة المتعددة الحواس22. وتبين ان الافراد الذين لديهم نوافذ ملزمه ذات طابع حسي أضيق كانوا اقل عرضه لادراك الوهم ، مما يوحي بأنهم أكثر عرضه للفصل بين المدخلات غير المتزامنة وقتيا. وتجدر الاشاره إلى انه لم يكن هناك ارتباط كبير بين مستوي الصعوبة المتصور في أداء المهمة والفترة الزمنيه الطبيعية للكتلة مع الفريق الاستئماني. ويمكن تفسير ذلك بسرعة اليد. وعلي وجه التحديد ، عندما زادت المواضيع طول مسار اليد في وجود اشاره افتراضيه مضلله ، فانها قد سرعت حركه يدهم بحيث المدة الاجماليه لإكمال المهمة ظلت مماثله لتلك التي يؤديها لهم دون تعليقات مضلله.
واحده يحد من هذا بروتوكول ان التعليمات يزود إلى المواضيع ان يطبق قوه حد ادني إلى القالب كان علي الأرجح نفذت بطريقه مختلفه بالمواضيع, [س ثت] بعض يطبق قوات [هيغر] من أخرى, بذلك يلمس [هيغر] مباشره عن طريق اللمس اشاره ، والتي قد تكون أثرت علي النتائج. ولسوء الحظ ، لم تسجل القوات التي اكتشفتها أجهزه استشعار القوه لتاكيد هذا الافتراض. تسجيل القوات هو ميزه اختياريه للدراسات المستقبلية التي يمكن ان تسهم المعلومات المتعلقة بالمعلومات عن طريق اللمس التي ينظر اليها الموضوع خلال المحاكمة. أيضا ، التمثيل الظاهري المصممة هنا توفير حركه كتله وموقع قسم مربع بحيث لم يكن هناك تمثيل ظاهري لليد الموضوع. كما أظهرت الأبحاث السابقة ان المعلومات البصرية المتعلقة بوضعيه اليد الظاهرة قد يكون لها تاثيرات متقاطعة علي احكام اللمس ، حتى عندما تتعارض الرؤية مع بروتوكايشن23،24،25، أضافه التمثيل اليدوي في هذه المحاكمة قد تكون غيرت نتائج هذه الدراسة. بالاضافه إلى ذلك ، قد تكون المهمة المختارة لنقل الكتلة سريعة جدا. وقد يشمل التعديل المقبل لهذا البروتوكول مهمة أكثر تعقيدا بحيث تكون الاختلافات في مدد الإنجاز للمهمة ، مع الفريق الاستئماني وبدونه ، أكثر ضخامة. أيضا ، قد يتم التحكم في الاختلافات الفردية باستخدام الدائرة. وأخيرا ، لا يمكن في هذا البروتوكول الا الحد الأدنى من تكرار الملاحظات غير المتطابقة المرئية باللمس ، وذلك حتى لا يتم تنبيه الموضوع بشان الملاحظات المرئية المضللة. ستتعرض موثوقيه البروتوكول للخطر إذا اشتبه الأشخاص في انهم يخدعون بالعرض المرئي. ولذلك ، ينبغي ان تكون نسبه التغذية المرتدة المضللة في العدد الإجمالي للمحاكمات ضئيله. ولسوء الحظ ، قد يحد العدد الصغير من المثيلات غير المتطابقة من الطاقة الاحصائيه.
وباختصار ، تم اختبار البروتوكول الجديد ، الذي يعرض المعلومات المرئية الظاهرية المضللة للحركة ، مع وبدون الاستئماني. وتظهر النتائج الاوليه اننا نثق بإشارات اللمس المباشرة وغير المباشرة عبر اشاره بصريه غير مباشره. وعلاوة علي ذلك ، فان الاختلافات بين المواضيع تؤثر علي الاستجابة للإشارات غير المتطابقة ، التالي فان الأشخاص الذين يشعرون بانزعاج أكبر من المنظمة ، يثقون في الاشاره المرئية المضللة علي الاشاره عن طريق اللمس. ويمكن مواصله استكشاف هذا البروتوكول في الأطراف المبتورة التي تستخدم الأطراف الاصطناعية المجهزة بالنظام الاستئماني.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.
Acknowledgments
ولم تمول هذه الدراسة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D printer | Makerbot | https://www.makerbot.com/ | |
| Box and Blocks test | Sammons Preston | https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test | |
| Flexiforce sensors (1lb) | Tekscan Inc. | https://www.tekscan.com/force-sensors | |
| JASP | JASP Team | https://jasp-stats.org/ | |
| Labview | National Instruments | http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html | |
| Micro Arduino | Arduino LLC | https://store.arduino.cc/arduino-micro | |
| Motion capture system | Qualisys | https://www.qualisys.com | |
| Shaftless vibration motor | Pololu | https://www.pololu.com/product/1638 | |
| SPSS | IBM | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software |
References
- Aggelopoulos, N. C. Perceptual inference. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 55, 375-392 (2015).
- van der Groen, O., van der Burg, E., Lunghi, C., Alais, D. Touch influences visual perception with a tight orientation-tuning. PloS One. 8 (11), e79558 (2013).
- Pei, Y. C., et al. Cross-modal sensory integration of visual-tactile motion information: instrument design and human psychophysics. Sensors. 13 (6), Basel, Switzerland. 7212-7223 (2013).
- Kording, K. P., Wolpert, D. M. Bayesian integration in sensorimotor learning. Nature. 427 (6971), 244-247 (2004).
- Tajadura-Jimenez, A., Banakou, D., Bianchi-Berthouze, N., Slater, M. Embodiment in a Child-Like Talking Virtual Body Influences Object Size Perception, Self-Identification, and Subsequent Real Speaking. Scientific Reports. 7 (1), (2017).
- Campos, J. L., Butler, J. S., Bulthoff, H. H. Multisensory integration in the estimation of walked distances. Experimental Brain Research. 218 (4), 551-565 (2012).
- Sun, H. J., Campos, J. L., Chan, G. S. Multisensory integration in the estimation of relative path length. Experimental Brain Research. 154 (2), 246-254 (2004).
- Parmentier, F. B., Ljungberg, J. K., Elsley, J. V., Lindkvist, M. A behavioral study of distraction by vibrotactile novelty. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 37 (4), 1134-1139 (2011).
- Sigrist, R., Rauter, G., Riener, R., Wolf, P. Augmented visual, auditory, haptic, and multimodal feedback in motor learning: a review. Psychonomic Bulletin & Review. 20 (1), 21-53 (2013).
- Hebert, J. S., Lewicke, J., Williams, T. R., Vette, A. H. Normative data for modified Box and Blocks test measuring upper-limb function via motion capture. Journal of Rehabilitation Research and Development. 51 (6), 918-932 (2014).
- Raveh, E., Portnoy, S., Friedman, J. Adding vibrotactile feedback to a myoelectric-controlled hand improves performance when online visual feedback is disturbed. Human Movement Science. 58, 32-40 (2018).
- Raveh, E., Friedman, J., Portnoy, S. Evaluation of the effects of adding vibrotactile feedback to myoelectric prosthesis users on performance and visual attention in a dual-task paradigm. Clinical Rehabilitation. 32 (10), 1308-1316 (2018).
- Raveh, E., Portnoy, S., Friedman, J. Myoelectric Prosthesis Users Improve Performance Time and Accuracy Using Vibrotactile Feedback When Visual Feedback Is Disturbed. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. , (2018).
- Raveh, E., Friedman, J., Portnoy, S. Visuomotor behaviors and performance in a dual-task paradigm with and without vibrotactile feedback when using a myoelectric controlled hand. Assistive Technology: The Official Journal of RESNA. , 1-7 (2017).
- Dienes, Z. Using Bayes to get the most out of non-significant results. Frontiers in Psychology. 5, 781 (2014).
- Shams, L. Early Integration and Bayesian Causal Inference in Multisensory Perception. The Neural Bases of Multisensory Processes. Murray, M. M., Wallace, M. T. , Taylor & Francis Group, LLC. Boca Raton (FL). (2012).
- D'Amour, S., Pritchett, L. M., Harris, L. R. Bodily illusions disrupt tactile sensations. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 41 (1), 42-49 (2015).
- Tidoni, E., Fusco, G., Leonardis, D., Frisoli, A., Bergamasco, M., Aglioti, S. M. Illusory movements induced by tendon vibration in right- and left-handed people. Experimental Brain Research. 233 (2), 375-383 (2015).
- Fuentes, C. T., Gomi, H., Haggard, P. Temporal features of human tendon vibration illusions. The European Journal of Neuroscience. 36 (12), 3709-3717 (2012).
- de Vignemont, F., Ehrsson, H. H., Haggard, P. Bodily illusions modulate tactile perception. Current Biology. 15 (14), 1286-1290 (2005).
- Marotta, A., Tinazzi, M., Cavedini, C., Zampini, M., Fiorio, M. Individual Differences in the Rubber Hand Illusion Are Related to Sensory Suggestibility. PloS One. 11 (12), e0168489 (2016).
- Stevenson, R. A., Zemtsov, R. K., Wallace, M. T. Individual differences in the multisensory temporal binding window predict susceptibility to audiovisual illusions. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 38 (6), 1517-1529 (2012).
- Maravita, A., Spence, C., Driver, J. Multisensory integration and the body schema: close to hand and within reach. Current Biology. 13 (13), R531-R539 (2003).
- Carey, D. P. Multisensory integration: attending to seen and felt hands. Current Biology. 10 (23), R863-R865 (2000).
- Tsakiris, M., Haggard, P. The rubber hand illusion revisited: visuotactile integration and self-attribution. Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 31 (1), 80-91 (2005).
