Summary
Мы представляем протокол для применения несовместимые визуальные-тактильные раздражители во время задачи передачи объекта. В частности, во время блока переводов, выполняется в то время как рука скрыта, виртуальная презентация блока показывает случайные вхождения ложных блоков капель. Протокол также описывает добавление vibroтактильной обратной связи во время выполнения моторной задачи.
Abstract
Применение несовместимые сенсорные сигналы, что включает в себя нарушается тактильной обратной связи редко изучены, в частности, с наличием vibroтактильной обратной связи (VTF). Этот протокол направлен на проверку влияния VTF на реакцию на несовместимые визуальные-тактильные раздражители. Тактильная обратная связь приобретает, схватив блок и перемещая его через раздел. Визуальная обратная связь-это виртуальная презентация движущегося блока в реальном времени, приобретенная с помощью системы захвата движения. Конгруэнтных обратной связи является надежной презентации движения блока, так что субъект чувствует, что блок схватил и увидеть его двигаться вместе с пути руки. Несовместимые обратной связи появляется, как движение блока отвлекает от фактического пути движения, так что кажется, падение из рук, когда он на самом деле все еще держал предмет, тем самым противореча тактильной обратной связи. Двадцать субъектов (возраст 30,2 ± 16,3) повторил 16 блок переводов, в то время как их рука была скрыта. Эти были повторены с VTF и без VTF (итог 32 блоков перевода). Несовместимые стимулы были представлены случайным образом дважды в течение 16 повторений в каждом условии (с и без VTF). Каждому предмету было предложено оценить уровень сложности выполнения задачи с и без VTF. Не было статистически значимых различий в длине дорожек рук и длительности между переводами, записанными с конгруэнтными и несовместимые визуально-тактильными сигналами – с и без VTF. Воспринимаемый уровень сложности выполнения задачи с помощью VTF значительно коррелирует с нормализованной длиной пути блока с VTF (r = 0,675, p = 0,002). Эта настройка используется для количественной оценки аддитивной или редуктивной стоимости VTF во время двигательной функции, которая включает в себя несовместимые визуальные-тактильные раздражители. Возможные применения – конструкция протезов, смарт-спорт или любые другие предметы одежды, включающие VTF.
Introduction
Иллюзии являются эксплуатации ограничений наших чувств, как мы ошибочно воспринимать информацию, которая отклоняется от объективной реальности. Наш вывод восприятия основывается на нашем опыте в интерпретации сенсорных данных и на расчете нашего мозга из наиболее надежной оценки реальности при наличии неоднозначного сенсорного ввода1.
Подкатегория в исследовании иллюзий это тот, который сочетает в себе несовместимые сенсорные сигналы. Иллюзия, что результаты несовместимые сенсорные сигналы происходит от постоянной Мультисенсорная интеграция выполняется наш мозг. Хотя есть многочисленные исследования, касающиеся несоответствия в зрительных слуховых сигналов, несоответствие в других сенсорных пар меньше сообщается. Эта разница в количестве отчетов может быть отнесена к более высокой простоте при проектировании установки, которая включает визуальные-слуховые несоответствия. Тем не менее, исследования, которые сообщают результаты, относящиеся к другим сенсорным модальности пар, интересны. Например, был изучен эффект несовместимые визуально-тактильные сигналы на зрительную чувствительность2 с помощью системы, где визуальные и тактильные раздражители совпадали в пространственную частоту; Тем не менее, тактильная и визуальная ориентация была идентична (совпадают) или ортогональными (несоответствие). В другом исследовании, влияние несовместимые визуальные-тактильные движения раздражителей на воспринимаемое визуальное направление движения исследовали с помощью визуального тактильных кросс-модальный интеграционный стимулятор с освещенной панели, которая представляет визуальные стимулы и тактильные стимулятор, который представляет тактильные стимулы движения с произвольным направлением движения, скоростью и глубиной отступов в коже3. Было высказано предположение о том, что мы внутренне представляем как статистическое распределение задачи, так и нашу сенсорную неопределенность, объединяя их в соответствии с производительностью, оптимизируя Байесовский процесс4.
Виртуальная реальность сделала возможность обмануть визуальную обратную связь с темой легкой задачей. Несколько исследований использовали мультисенсорную виртуальную реальность для искажения визуальной и соматосенсорной информации. Например, виртуальная реальность была недавно использована, чтобы побудить воплощение в теле ребенка, с или без активации ребенка, как искажение голоса5. В другом примере, визуальное представление ходьбы расстояние во время самостоятельного движения был продлен и, следовательно, несовместимые с расстояния путешествия ощущается тела основе сигналов6. Аналогичная виртуальная реальность установки был разработан для велосипедного деятельности7. Все вышеуказанная литература, однако, не совместили вмешательство в одно из чувств, в дополнение к несоответнему сигналу. Мы выбрали тактильное чувство, чтобы получить такое возмущение.
Наши тактильные сенсорные системы обеспечивает прямое доказательство того, является ли объект в настоящее время захватили. Поэтому мы ожидаем, что, когда прямая визуальная обратная связь искажена или недоступна, роль тактильной сенсорной системы в задачах манипулирования объектами будет заметной. Однако, что произойдет, если тактильный сенсорный канал был также нарушен? Это возможный исход использования вибротактильной обратной связи (VTF) для сенсорного увеличения, так как он захватывает внимание отдельного8. Сегодня, расширенная обратная связь различных форм используется в качестве внешнего инструмента, предназначенные для повышения нашей внутренней сенсорной обратной связи и повышения производительности во время моторного обучения, в спорте и в условиях реабилитации9.
Изучение несовместимые визуально-тактильные раздражители может усилить наше понимание относительно восприятия сенсорного ввода. В частности, количественная оценка аддитивной или редуктивной стоимости VTF во время двигательной функции, которая включает в себя несовместимые визуальные-тактильные стимулы, может помочь в будущем дизайне протезов, смарт-спортивной одежде или любых других одеждах, которые включают VTF. Так как ампутантов лишены тактильных стимулов на дистальной аспект их сопротивления, их ежедневное использование VTF, встроенные в протез для передачи знаний о хватать, например, может повлиять как они воспринимают визуальную обратную связь. Понимание механизма восприятия в этих условиях позволит инженерам совершенствовать методы VTF, чтобы уменьшить негативное влияние на пользователей VTF.
Мы стремились проверить влияние VTF на реакцию на несовместимые визуально-тактильные раздражители. В представленной установке тактильная обратная связь приобретает, захватывая блок и перемещая его через перегородку; Визуальная обратная связь — это виртуальная презентация движущегося блока и раздела (приобретенного с помощью системы захвата движения) в режиме реального времени. В виду того что вопрос предотвращен от видеть фактическое движение руки, единственная визуально обратная связь фактически одно. Конгруэнтных обратной связи является надежной презентации движения блока, так что субъект чувствует, что блок схватил и видит его двигаться вместе с пути руки. Несовместимые обратной связи появляется, как движение блока отвлекает от фактического пути движения, так что кажется, падение из рук, когда он на самом деле все еще держал предмет, тем самым противореча тактильной обратной связи. Три гипотезы были протестированы: при перемещении объекта из одного места в другое, используя виртуальную визуальную обратную связь, (i) путь и продолжительность движения объекта передачи будет увеличиваться, когда интронемент зрительных-тактильные стимулы представлены, (II) это изменение будет увеличиваться, когда представлены несовместимые визуальные-тактильные стимулы, и VTF активируется на движущейся руке, и (III) будет найдена положительная корреляция между предполагаемыми уровнем сложности выполнения задачи с активированным VTF и путем и продолжительностью перемещения объекта. Первая гипотеза исходит из вышеупомянутых литературы, которые сообщают, что различные методы несоответствия обратной связи влияют на наши ответы. Вторая гипотеза относится к предыдущим выводам, что VTF захватывает внимание человека. Для третьей гипотезы, мы предположили, что субъекты, которые были более обеспокоены VTF, будет доверять виртуальной визуальной обратной связи больше, чем их тактильный смысл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Following протокол следует за руководящими принципами людского комитета этики исследования университета. См. таблицу материалов для справки к коммерчески продуктам.
Примечание: после получения одобрения университетского Комитета по этике, были набраны 20 здоровых людей (7 мужчин и 13 женщин, среднее и стандартное отклонение [SD] возраста 30,2 ± 16,3 лет). Каждый субъект читать и подписал информированное согласие форме предварительного. Критерии включения были правша лиц в возрасте 18 лет и старше. Критериями исключения были любые неврологические или ортопедические нарушения, затрагивающие верхние конечности или неисправленные нарушения зрения. Испытуемые были наивны к вхождения несовместимые визуально-тактильной обратной связи.
1. Досудебная подготовка
- Используйте деревянную коробку из коробки и блоки тест10. Размеры коробки 53,7 см х 26,9 см х 8,5 см, а в середине его, является 15,2 см высотой раздела. Поместите слой мягкой губки с обеих сторон перегородки. Поместите шесть пассивных отражательных маркеров на противоположный угол экрана, на четыре угла и на обоих концах раздела (рис. 1a).
- Используйте 3D-принтер для изготовления Куба с размерами 2,5 см х 2,5 см х 2,5 см, прикрепленной к основанию с размерами 4,5 см x 4,5 см х 1 см. Перед печатью, вырезать каждый уголок базы, чтобы создать квадрат размером 1 см х 1 см в каждом углу (рис. 1a). Прикрепите пассивные отражательные маркеры на четырех углах базы.
- Поместите большой экран приблизительно 1,5 m перед столом, так, чтобы предмет, стоящий за столом, был приблизительно 2 м от экрана. Поместите коробку на стол, 10 см от края напротив экрана.
- Использование 6-камеры захвата движения системы, активированный на 100 Гц, с плагин для визуализации раздела и движение блока в режиме реального времени (рис. 1). Калибровка системы захвата движения, в соответствии с руководящими принципами производителя, так что блок и раздела коробки признаются жесткие органов.
Примечание: правильная калибровка системы захвата движения и использование небольших маркеров, которые прочно прикреплены к блоку и разделу, требуются для поддержания иллюзии.
2. размещение системы vibroтактильной обратной связи на эту тему
Примечание: система vtf, описанная здесь, была ранее опубликована11,12,13,14.
- Проинструктировать предмет, чтобы удалить наручные часы, браслеты и кольца. Прикрепите контроллер системы VTF к предплечье субъекта (Рисунок 2, левое изображение).
- Прикрепите два тонких и гибких датчиков силы к Пальмару аспекта большого пальца и указательным пальцами на тонкий губчатый слой (Рисунок 2, правое изображение).
- Поместите манжеты на кожу верхней части руки субъекта (Рисунок 2, левое изображение) и использовать застежку, чтобы закрыть манжеты удобно. Манжеты будет содержать три vibroтактильных приводов, активированных с помощью открытого исходного кода платформы электронного прототипирования на частоте 233 Гц в линейном отношении к силе воспринимается датчиков силы. Датчики силы и vibroтактильные приводы подключены к платформе электронного прототипирования с открытым исходным кодом через экранированные электрические провода.
3. Активация VTF
- Нажмите кнопку, чтобы активировать аккумулятор, прикрепленный к контроллеру (Рисунок 2, левое изображение).
- Попросите предмета нажать на измерительный палец силы датчика (то есть, большой и указательный пальцы) вместе слегка. Обратите внимание, что тема сообщит чувство вибрации в области под манжеты.
- Проинструктировать предмет, чтобы тренироваться в течение 10 минут в схватывания блока как можно более легким, используя только два инструментальных пальца. Попросите объект снять блок, переместить его и поместить его обратно на стол несколько раз, пытаясь применить минимальное количество силы на блоке. Поощряйте объект к попытке уменьшить прикладное усилие, даже если блок отброшен во время схвата.
4. Позиционирование и подготовка предмета
- Проинструктировать субъект стоять близко к столу (до 10 см от него), где находится коробка и раздел.
- Поместите разделитель на краю стола рядом с предметом и над коробкой, так, чтобы субъект не мог видеть коробку, но мог легко видеть экран перед ним (рис. 1a). Для разделителя, используйте твердый non-светоотражающий материал, предпочтительно древесина, зафиксированное на 4 ногах, которые позволяют регулировку их высоты, приспособить предметы различной высоты.
- Проинструктировать предмет, чтобы поместить наушники на его или ее голову.
- Поместите блок в середину правого отсека коробки и направлять руку субъекта к нему.
5. начало судебного разбирательства
Примечание: описанное испытание повторяется дважды, с и без VTF (перекрестное проектирование рекомендуется для подтверждения отсутствия учебного эффекта). Чтобы выполнить пробную версию без VTF, выключите аккумулятор, прикрепленный к контроллеру (рис. 2).
- Активируйте программное обеспечение, контролирующее камеры системы захвата движения.
- В панели управления программного обеспечения визуальной обратной связи (рис. 1b), выберите с/без vtf, введите код предмета, нажмите Run, Подключите, откройте и Начните.
- Проинструктировать объект для выполнения 16 повторений передачи блока с помощью инструментальной руки датчика силы во время просмотра движения виртуального блока на экране (рис. 1b). После каждого переноса переместите блок обратно через перегородку в исходное местоположение.
- После того как предмет завершило 16 повторений, щелкните стоп.
- Попросите субъект оценить уровень сложности выполнения задачи переноса блока 16 раз дважды, с и без VTF, согласно следующей шкале: ' 0 ' (не трудно вообще), ' 1 ' (немного трудный), ' 2 ' (умеренно трудный), ' 3 ' (очень трудно), и ' 4 ' (чрезвычайно трудно).
6. анализ почты
- Использование 3D координатной информации блока вычисляют путь блока и его время передачи. Отметьте время начала и смещения каждой передачи вручную, когда блок находится на высоте обода правой (начало), а затем влево (смещение) сторон коробки. Расчет длины пути каждой передачи в соответствии с следующим уравнением:
1
где
и 
являются 3D координаты блока в двух последующих точках времени. - Для обоих условий, с и без VTF, средняя длина пути и время передачи один раз для двух переводов с несовместимые визуально-тактильные сигналы и один раз для 14 переводы с конгруэнтных визуально-тактильных сигналов.
- Нормализованных путь и время во время блока передачи в присутствии несовместимые визуальные-тактильные сигналы по пути и времени во время блока передачи с наличием конгруэнтных визуально-тактильных сигналов. Выполните нормализацию отдельно для двух условий (с и без VTF).
- Выполните в пределах субъекта повторил-меры Анова с двумя факторами: VTF (с и без) и несовместимые визуально-тактильной обратной связи (с и без).
- Если нет статистических различий при анализе результатов в соответствии с инструкциями в подразделе 6,4, использовать Байесовские повторные меры ANOVAs с двумя факторами15.
- Используйте корреляционный тест Спирмана с предполагаемым уровнем сложности выполнения задачи с активированным VTF и нормализованном пути и продолжительности движения
- Установите статистическую значимость для p <. 05.
и 
являются 3D координаты блока в двух последующих точках времени.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Мы использовали Описанный метод, чтобы проверить три гипотезы, что при перемещении объекта из одного места в другое с помощью виртуальной визуальной обратной связи: (i) путь и продолжительность движения объекта передачи будет увеличиваться, когда несоответствие визуально-тактильных раздражителей представлены (II) это изменение будет увеличиваться, если представлено несоответствие визуально-тактильных стимулов, и VTF активируется на движущейся руке; и III) будет найдена положительная корреляция между предполагаемым уровнем сложности выполнения задачи с активированным VTF и движением и продолжительностью перемещения объекта.
Результаты поддерживают третью гипотезу. На рисунке 3представлены уровни сложности выполнения задачи с и без ВГФ. В соответствии с корреляционного теста Спирмана, воспринимаемый уровень сложности (от ' 0 ' = не трудно вообще, до ' 4 ' = чрезвычайно трудно) выполнения задачи с VTF значительно коррелирует с нормализованной длины пути блока с VTF (r = 0,675, p = 0,002; Рис. 4). Другими словами, нормализованная длина пути в присутствии несоответствий визуально-тактильных сигналов была длиннее для субъектов, которые воспринимали задачу как более сложную при использовании VTF. Не было значительной корреляции между предполагаемыми уровнем сложности выполнения задачи с VTF и нормализованной длиной пути блока без VTF (r = 0,132, p = 0,589). Кроме того, не было существенных корреляций между предполагаемыми уровнем сложности выполнения задачи с VTF и нормализованным временем передачи блока, с и без VTF (r =-0,056, p = 0,825 и r =-0,066, p = 0,788, соответственно).
Мы предлагаем нормализовать длину и время пути, так как абсолютное время и путь каждого предмета зависели от скорости движения и стратегии каждого предмета, так что ненормализованная величина не отразилась бы на изменении модели движения человека из-за появление несовместимые визуально-тактильные сигналы. Поскольку, после каждого переноса, мы перепозиционируем блок обратно в точную отправную позицию, длина пути блока не была затронута исходной позицией. Для однопредметного повторного измерения Анова с двумя факторами, VTF (с и без) и несовместимые визуально-тактильной обратной связи (с и без), никаких статистически значимых основных эффектов были обнаружены в длине пути рук во время блока передачи для испытаний с VTF по сравнению с испытаниями без VTF (F (1, 15) = 0,029, p = 0,866) и для испытаний с конгруэнтными визуально-тактильной обратной связью по сравнению с испытаниями с несовместимые визуально-тактильной обратной связи (F (1, 15) = 0,031, p = 0,863). Кроме того, не было обнаружено статистически значимых основных эффектов в разы, чтобы перенести блок для испытаний с VTF по сравнению с испытаниями без VTF (F (1, 15) = 0,354, p = 0,561) и для испытаний с конгруэнтными визуально-тактильной обратной связью по сравнению с испытаниями с несовместимые визуально-тактильная обратная связь (F (1, 15) = 1,169, p = 0,297).
Во время испытаний без VTF не было статистически значимых различий в длине путей рук во время передачи блока между переводами, записанными с несоответственными и конгруэнтными визуально-тактильными сигналами (27,3 ± 13,1 см и 25,9 ± 12,2 см, соответственно) и между временами передавать блок, записанный с несовместимые и конгруэнтные визуальные-тактильные сигналы (1,18 ± 0,56 s и 1,20 ± 0,57 s, соответственно). Аналогичным образом при добавлении VTF не было статистически значимых различий в длине путей рук во время передачи блока, зафиксировала несоответствие и конгруэнтные визуальные-тактильные сигналы (24,7 ± 7,4 см и 26,1 ± 11,1 см соответственно) и между время, чтобы перенести блок, записанный с несовместимые и конгруэнтные визуальные-тактильные сигналы (1,21 ± 0,38 s и 1,06 ± 0,41 s, соответственно). В соответствии с байесовской статистикой, отсутствие различий, связанных с групповым факторами, может быть принято только как неофициальные данные, учитывая, что ни одна из приспособленный моделей существенно лучше, чем нулевая модель (2,769 < все BF01 < 33,573) с Максимальная погрешность в 2,72%.
Рисунок 1: пробная Настройка. (a) маркеры, размещенные на коробке (6 маркеров в красном, 2 из которых были помещены на перегородку) и блок (4 маркера синим цветом), скрытые от объекта глаза. Маркеры были отслежены в режиме реального времени системой захвата движения и 3D координаты всех маркеров были записаны в режиме реального времени. b) раздел и перемещение блока были представлены на экране, расположенном перед объектом. Этапы активации программного обеспечения описаны в протоколе исследования. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Рисунок 2: система vibroтактильной обратной связи. Системный контроллер прикреплен к предплечье субъекта и манжеты обернут вокруг плеча (левое изображение). Датчики силы размещаются на аспекте Пальмар пальца и указательных пальцев (правое изображение). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Рисунок 3: сообщаемое уровни сложности (0 = не сложно вообще, 1 = немного сложно, 2 = умеренно трудно, 4 = чрезвычайно трудно) выполнения задачи с и без vibroтактильной обратной связи (VTF). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Рисунок 4: точечная диаграмма предполагаемого уровня сложности (0 = не сложная, 1 = немного сложная, 2 = умеренно трудная, 4 = чрезвычайно трудная) выполнения задачи с VTF по отношению к нормализованной траектории пути блока при передаче с VTF. Нормализованная длина пути (длина пути в присутствии несоответизованных визуально-тактильных сигналов, разделенных длиной пути в присутствии конгруэнтных визуально-тактильных сигналов), была значительно длиннее для субъектов, которые воспринимали задачу как более сложную, когда использования VTF. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенном варианте этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В этом исследовании, протокол, который количественно эффект добавления VTF на объекте передачи киноматики в присутствии несовместимые визуально-тактильные раздражители был представлен. Насколько нам известно, это единственный протокол, доступный для проверки влияния VTF на реакцию на несовместимые визуально-тактильные раздражители. Несколько критических шагов, участвующих в применении несовместимые визуальные-тактильные стимулы во время передачи объекта с VTF включают в себя следующие: подключение системы VTF к предмету, активация VTF, подготовка системы захвата движения и задачи движения и активации визуальной обратной связи. Крайне важно, чтобы субъект не знал о возможности вводить в заблуждение обратную связь в ходе судебного разбирательства. Для обеспечения этого, в нижней части окна выложены мягким слоем губки и предметы носили наушники для устранения слуховой обратной связи блока падения и поражения деревянной коробке. Кроме того, две передачи несовместимые обратной связи выбираются случайным образом из 16 переводов, и запрограммированы для имитации падения в отсек для начала коробки после достижения 2 см ниже высоты раздела, так что рука находится в воздухе. Два случайных вводящие в заблуждение визуальные сигналы были запрограммированный, таким образом они не будут происходить ни в первом или последнем из двух трансфертов блока и с по крайней мере одной не вводящей в заблуждение передачей между ними.
Одним из преимуществ этого протокола является то, что вводящая в заблуждение визуальная обратная связь появляется случайным образом и только пару раз в течение 16-передачи пробы. Это не позволяет предмету не доверять виртуальной презентации. Поскольку конфликт между двумя сигналами, представленной предмету в данном испытании, очень высок, то указанный протокол направлен на повышение надежности вводящей в заблуждение визуальной обратной связи, представив разумное количество капель блока. Было обсуждено Шамс16 , что взаимодействие между слуховыми и визуальными сигналами влияет на степень конфликта между двумя и предшествующими знаниями относительно процесса установки. Это также может быть в случае взаимодействия между тактильные и визуальные сигналы, разработанные в настоящем документе. Еще одно преимущество системы заключается в том, что для представления местоположения блока в режиме реального времени система улавливания движения вычисляет 3D-координаты блока, с тем чтобы можно было выполнить анализ времени и траектории движения блока в каждом повторении. эффективно и точно в конце судебного разбирательства.
С помощью этого протокола, наши предварительные результаты предполагают, что при анализе визуально-тактильных несоответних сигналов, приобретенных непосредственно легким прикосновением и другим приобретенным косвенно зрением (виртуальное представление), субъект, возможно, игнорировал косвенную визуальной обратной связи, и ответил на прямой тактильный сигнал. Это было также подтверждено в присутствии VTF, тем самым отвергая вторую гипотезу. Мы ожидали, что VTF будет отвлекать внимание субъекта от света прямой тактильной обратной связи, тем самым заставляя субъекта реагировать с нерешительностью на несовместимые стимулы. Колебания, как ожидается, будут выражены более длинный путь и продолжительность блока передачи. Предположение основано на результатах предыдущих исследований, которые показали, что vibroтактильный Роман стимулы захватить внимание от текущей визуальной задачи8. Длина и длительность пути были выбраны в качестве индикаторов колебаний, дифференцируя между двумя условиями: когда происходит вводящая в заблуждение визуальная обратная связь, субъект может либо доверять тактильной обратной связи, либо визуальной обратной связи. Если субъект доверяет тактильной обратной связи, то мы ожидаем, что он или она будет продолжать плавную траекторию движения. И наоборот, если субъект доверяет ложной визуальной обратной связи, мы ожидаем, что он или она будет двигаться рука назад, чтобы понять упавший блок и перепередать его (увеличение длины пути и продолжительности). Одним из возможных объяснений отсутствия влияния VTF на блок движущихся киноматики является то, что, поскольку VTF был применен в сочетании с прямой тактильной обратной связью, VTF не функционирует как помеха, а скорее как косвенный усилитель для прямого тактильного Обратной связи. Это позволило субъектов сохранить доверяя тактильной обратной связи, как прямые, так и косвенные, над виртуальной визуальной обратной связи. Помимо возможности отвлечения на вибротактильный сигнал, следует учитывать еще один аспект применения вибрации во время двигательных задач: его влияние на наше восприятие тактильной и проприоцепции чувств. Исследования показали, что вибрация сухожилий вызвала иллюзии между тактильным восприятием и чувством измерения тела или положения17,18,19. Например, вибрации на бицепс или трицепс мышцы сухожилия производства проприоцептивной иллюзии, которые оказывают влияние на чувство прикосновения20. Однако влияние VTF (т.е. вибрации в сочетании с тактильными стимулами) на само тактильное восприятие не исследовано, так что нельзя говорить о том, повлияли ли вибрации, применные на верхнюю руку во время испытания, на восприятие проприоцептивные или тактильные чувства субъекта. Наконец, возможное объяснение отклонения второй гипотезы заключается в индивидуальных различиях в способности субъектов обрабатывать VTF, как об этом говорилось ниже.
В этом исследовании сильная корреляция между предполагаемым уровнем сложности выполнения задачи с ВГФ и нормализованной траектории блока с VTF, доказывает третью гипотезу и предполагает, что субъекты, которые считали, что ВФТ нарушало их, доверяли виртуальную визуальную обратную связь больше, чем их тактильные чувства. Аналогичные сообщения о индивидуальных различиях восприятия иллюзий чувств зафиксированы в литературе. Например, субъекты с высшим сенсорная внушаемость шкала (ССС) оценки оценили чувство собственности резиновую руку в резиновую иллюзию руки, как выше по сравнению с субъектами с более низкими оценками ССС21. Другой аспект индивидуальных различий в восприятии иллюзий может возникать из-за различий в временном перцептивной связывающей окне, что вызывает изменения при интеграции мультисенсорных сигналов22. Было обнаружено, что лица с более узкими, перцептивные обязательные окна были менее склонны воспринимать иллюзию, предполагая, что они, скорее всего, отделить височно асинхронных входов. Следует отметить, что не было значительной корреляции между предполагаемым уровнем сложности выполнения задачи с ВГФ и нормализованном времени блока с VTF. Это может быть объяснено скоростью руки. В частности, когда испытуемые увеличили длину пути рук в присутствии обманчивого виртуального сигнала, они, возможно, ускорили движение рук, так что общая продолжительность выполнения задачи оставалась аналогичной той, которая выполняалась ими без вводящей в заблуждение обратной связи.
Одним из ограничений этого протокола является то, что инструкции, предоставленные испытующим применять минимальное усилие к блоку, вероятно, были выполнены по-разному субъектами, так что некоторые применили высшие силы, чем другие, тем самым воспринимая более высокую прямую тактильную сигнала, что, возможно, повлияло на результаты. К сожалению, силы, обнаруженные датчиками силы для подтверждения этого предположения, не были записаны. Регистрация сил является необязательной функцией для будущих исследований, которые могут способствовать информации о тактильной информации, воспринимаемой субъектом в ходе судебного разбирательства. Кроме того, виртуальное представительство, предназначенное здесь, обеспечило движение блока и расположение раздела коробки так, чтобы не было виртуального представления руки субъекта. Как предыдущие исследования показали, что визуальная информация относительно очевидной позиции руки может иметь перекрестное влияние на тактильные суждения, даже когда зрение противоречит проприоцепции23,24,25, Добавление руки в этом испытании, возможно, изменило результаты этого исследования. Кроме того, выбранная задача переноса блоков могла быть слишком быстрой. Будущая модификация этого протокола могла бы включать в себя более сложную задачу, с тем чтобы различия в длительности выполнения задачи, с и без VTF, были бы более значительными. Кроме того, индивидуальные различия могут контролироваться с помощью НДС. И Последнее, только минимальное количество повторений визуально-тактильных несовместимые Отзывы возможны в этом протоколе, чтобы не предупредить тему о вводящей в заблуждение визуальной обратной связи. Надежность протокола будет скомпрометирована, если субъекты будут подозревать, что они обманывают визуальной презентации. Таким образом, доля вводящей в заблуждение обратной связи в общем числе судебных разбирательств должна быть минимальной. К сожалению, малое количество инстантиентного экземпляров может ограничить статистическую мощность.
Таким образом, новый протокол, который представляет вводящую в заблуждение виртуальную визуальную обратную связь движения, был протестирован с и без VTF. Предварительные результаты показывают, что мы доверяем прямым и косвенным тактильным сигналам по косвенному визуальному сигналу. Кроме того, различия между субъектами влияют на реакцию на несовместимые сигналы, так что субъекты, которые чувствовали себя более обеспокоенными VTF, доверяли вводящим в заблуждение визуальным сигналом над тактильным сигналом. Этот протокол можно дополнительно исследовать в ампутантов верхних конечностей, которые используют протезы, оснащенные VTF.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Это исследование не финансировалось.
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).
