Motor Davranış Top-down Görsel Süreçlerin Etkisi keşfedin Yöntemleri
16 Nisan 2014
Bu ventral görsel akışından yukarıdan aşağıya sinyaller hareketini nasıl etkilediğini belirsizdir. Biz 3D derinlik inversiyon illüzyonun bir hedefe doğru motor davranışlarını test etmek için bir paradigma geliştirdi. Önemli farklılıklar hayali ve veridical izleme koşullarında kasıtlı, amaca yönelik hareketler ve otomatik eylemler hem de bildirilmiştir.
Bu prosedürün genel amacı, yukarıdan aşağıya görsel süreçlerin motor hareket üzerindeki rolünü netleştirmek için 3B derinlik ters çevirme yanılsaması kullanan bir metodoloji geliştirmektir. Bu, ilk olarak, farklı algısal durumlar altında erişimleri gerçekleştirmek için sağlam bir 3B ters perspektif uyaranı sunan bir aparat inşa edilerek gerçekleştirilir. Prosedürün ikinci adımı, bir katılımcının bu uyaranla etkileşimini kaydetmek için bir hareket yakalama sistemi kurmaktır.
Üçüncü adım, katılımcıların herhangi bir çevrimiçi görsel düzeltme veya dokunsal geri bildirim olmadan uyaran üzerinde bulunan bir hedefi en son algıladıkları yere ulaşmalarını sağlayan bir platform oluşturmaktır. Son adım, bu bağlamda kapsamlı bir görsel motor davranış modeli oluşturmak için hem ileri erişim verilerini hem de kolun talimatsız geri çekilmesini analiz etmektir. Sonuç olarak, sonuçlar, bu paradigmada sağlanan kinematik değerlendirme yoluyla farklı algısal durumlar altında erişim dinamiklerindeki değişiklikleri gösterebilir.
Bu tekniğin, içi boş yüz yanılsamasını kullananlar gibi mevcut yöntemlere göre ana avantajı, ilgili uyaranın, dikey ve yanıltıcı algısal durumlar altında yüzey oryantasyonunda yaklaşık 90 derecelik maksimum farklılıklara izin vermesidir. Bu yeni yöntem, algısal bilim alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir ve insanın sözlü öz raporlarının veya tuşlara basmanın ötesine geçen yeni tekniklerle daha nesnel bir psikoloji bilimine doğru ilerlemeye başlayabilir. Yani motor kontrol sisteminin illüzyondan etkilenip etkilenmemesi bu hipotezi test etmemizi sağlar.
Bugün prosedürü laboratuvarlarımızda araştırma görevlisi olan Jay Val, CD pathak ve R Sadık gösterecek. İlk olarak, 65 x 55 santimetre boyutlarında ve 55 santimetre uzunluğunda kayan bir yol üzerinde hareket eden hareketli bir platform inşa edin. Platforma çeşitli uyaranlar yerleştirilecektir.
Uyaranlar, oturan bir katılımcıya göz hizasında sunulmalıdır, bu nedenle parkur uygun yükseklikte sabitlenmelidir. Platform, geri çekilebilir bir yay mekanizmasına sahip olmalıdır. Bu mekanizmayı, katılımcının koltuğunun arkasındaki çeşitli olayları senkronize eden bir devre kartına bağlayın.
Platformu eşit şekilde aydınlatmak için lambaları ayarlayın. lambaları, katılımcı koltuğunun el dayama yerlerinin altındaki aynı devre kartına bağlayın. Katılımcının elini kaldırmasıyla kolayca bastırılabilen bir anahtar kutusunu sabitleyin.
Anahtarı devre kartındaki devre kartına bağlayın. Uyaran aktivasyonu için çıkış pinlerini mikrodenetleyicinin pinlerine bağlayın. Platform geri çekilmeli ve katılımcı koluyla dışarı doğru uzanarak tetik kutusuna basıldığında ışık sönmelidir.
Deneme dizisini kaydetmek ve deneyciye her deneme için hangi görüntüleme koşullarının gerekli olduğunu bildirmek için mikro denetleyiciyi kontrol etmek için MATLAB'ı kullanın. Şimdi uygun perspektif uyaranını oluşturun ve ters perspektif uyaranını oluşturun. Merkezi bina dışbükey gibi görünse de, her iki uyaranda da fiziksel olarak orta hattın sağında içbükeydir.
Kırmızı bir düzlemsel disk takın. Her paneldeki dikdörtgen panellerden iki eğitim uyaranı oluşturun. Kırmızı disk ile orta binanın izole edilmiş sağ yüzeylerinden birini temsil edin.
Panellerden biri ters perspektif uyaranı, diğeri ise uygun perspektif uyaranı içindir. İlk olarak, bir Rand nokta stereo testi kullanarak katılımcıların stereopsisini test edin. Ayrıca göz hakimiyetlerini de belirleyin.
Ardından, 240 hertz'de 14 elektromanyetik sensör ve hareket izleme yazılımından oluşan hareket yakalama sistemini kurun. 14 sensörden 12'sini spor bantları kullanarak katılımcının üzerine yerleştirin. Bunları başa, gövdeye, iki omuza, üst kollara, ön kollara ve anahtarı çalıştıran elin işaret parmağına ve başparmağına takın.
Diğer iki sensörü kırmızı disklerin arkasındaki iki uyaranın arkasına yerleştirin. Katılımcı, testten önce uyaranları görmemelidir. Uyaran platformunu aydınlatmak için kullanılan lambalar dışındaki tüm ışıkları kapatın.
Bilgisayar ekranlarını karartın ve deney düzeneğinden uzak tutun. Katılımcıya deneysel akış ve anahtar kutusunu nasıl tetikleyecekleri hakkında bilgi verin. Katılımcının yalnızca görünür olduğu platformdan nasıl tutması gerektiğini gösterin.
Şimdi, bir uyaran için bir deneme denemesi yapın. Nesneleri asmak için yalnızca üzerinde direk bulunan bir kara tahta gönderin. Katılımcıdan direğe uzanmasını ve elini tekrar dinlenmeye getirmesini isteyin.
Bunu katılımcının rahat temposunda üç kez yapın. İki eğitim uyaranını kullanarak başlangıç denemelerine başlayın. Katılımcının her denemeden sonra gözlerini kapatmasını sağlayın, böylece uyaranların değiş tokuş edildiğini görmezler.
Yazılım, iki uyaranın her birini dört kez gösterme sırasını rastgele ayarlar. Şimdi deneysel denemelere başlayın. Bu denemeler üç koşuldan oluşur.
Biri, yanıltıcı algı altında ters spesifikasyona bakmaktır. Bir sonraki koşul, dikey algı altında ters perspektifi görüntülemektir. Üçüncüsü, elbette, doğru bakış açısıdır.
Önce ters perspektif uyaranını sunun ve katılımcıya ortadaki binanın ortaya çıktığına dair yanıltıcı algıyı dengeleyip dengeleyemeyeceğini sorun. Katılımcı, baskın olmayan gözde bulanık bir lens oynatarak illüzyonu stabilize edemezse, lense ihtiyaç duyulursa, her retrospektif yanıltıcı deneme için kullanın. Denemelerin geri kalanı için sıra randomize edilmelidir.
Her koşul için toplam 12 deneme sunulmuş ve 36 deneysel çalışma elde edilmiştir. Toplam deneme sayısı 47'dir. Buna uygulama eğitimi ve deneysel denemeler dahildir.
Geriye dönük yanıltıcı deneme için her deneme için sözlü talimatlar verin ve uygun perspektif denemesi, katılımcıya ortadaki binayı spektifin ortaya çıktığı gibi görmesi talimatını verir. Dikey denemeler, katılımcıya ortadaki binayı çöküyormuş gibi görmesi talimatını verir. Her zaman katılımcıdan yalnızca algı stabilize olduktan sonra ulaşmasını isteyin.
Protokolün en kritik kısmı, katılımcının tüm deneme süresi boyunca yanıltıcı veya dikey algıyı sürdürmesini sağlamaktır. Katılımcının bunu başarmak için zaman ayırmasına izin veriyoruz ve şüphe varsa deneme tekrarlanıyor. Wilkes Lambda testi istatistiği, analiz için kullanılan bir ölçümdür.
Bir temsilci için el yolu verileri. Denek, ilgili uyaranın yeşil renkli dikey algısı ve mavi renkli yanıltıcı algısı altında gerçekleştirilen denek erişimleri için el yolu yörünge profillerinde önemli farklılıklar gösterdi. Algı başına dikey ve yanıltıcı altında el yolu eğriliğindeki bu farklılık, kolların talimatsız geri çekilmesinde de görülür.
Spektif dikey uygun perspektif karşılaştırıldığında, hem ileri uzanma uzantısı hem de istatistikler üzerindeki el geri çekme tartışmaları için beklendiği gibi ortaya çıkan veriler, uyaranlara yaklaşma sırasında elin oryantasyonu incelenirken metin protokolünde detaylandırılmıştır. Yeşil renkli ters spektif dikey uyaran altındaki el yaklaşım vektörleri, diğer iki uyaran koşulundan farklıydı. El yaklaşımı vektörleri elde.
Yönelimler belirgin şekilde benzerdi. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik doğru yapılırsa yaklaşık bir saat içinde gerçekleştirilebilir. Bu prosedüre katılırken, hem öne doğru elin hedefe doğru uzanma hareketi hem de kendiliğinden elin geri çekilmesi dahil olmak üzere kolun sürekli tam hareketini kaydetmeyi unutmamak çok önemlidir.
Merdiven, geliştirildikten sonra herhangi bir Talimat olmadan otomatik olarak gerçekleştirildi. Bu teknik, sinirbilim alanındaki araştırmacıların hem tipik olarak gelişen hem de patolojik popülasyonlarda yukarıdan aşağıya kontrol ile duyusal motor işleme arasındaki ilişkiyi keşfetmelerinin önünü açabilir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, ventral görsel akıştan gelen üst-alt görsel süreçlerin motor hareketleri nasıl etkilediğini araştırmaktadır. 3D derinlik tersine çevirme illüzyonu kullanarak, araştırma, değişen algısal koşullar altında hem kasıtlı hem de otomatik hareketleri incelemektedir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Davranışsal Psikoloji
- Görsel Algı
Arka Plan
- Üst-alt sinyaller görsel işleme sürecinde kritik bir rol oynamaktadır.
- Görsel uyaranlara verilen motor tepkiyi anlamak esastır.
- Illüzyonlar algıyı değiştirebilir ve motor hareketleri üzerinde etkisi olabilir.
- Önceki çalışmalar, görsel bağlamın hareket üzerindeki çeşitli etkilerini göstermiştir.
Çalışmanın Amacı
- Üst-alt görsel süreçlerin motor hareketi üzerindeki rolünü açıklamak.
- Algının ulaşım dinamiğini nasıl etkilediğini değerlendirmek.
- Görsel-motor etkileşimleri incelemek için bir yöntem geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Bir 3D derinlik tersine çevirme illüzyonu cihazının yapımı.
- Katılımcı etkileşimi için bir hareket yakalama sisteminin uygulanması.
- Görsel düzeltmeler olmadan ulaşım için bir platformun yaratılması.
- Görsel motor davranışını modellemek için ulaşım verilerinin ve kol geri çekilmesinin analizi.
Ana Sonuçlar
- İllüzyonlu ve gerçek koşullar altında hareketlerde önemli farklılıklar.
- Algısal durumlara göre ulaşım dinamiğinde değişiklikler gözlendi.
- Hem kasıtlı hem de otomatik hareketler illüzyondan etkilendi.
- Sonuçlar görsel-motor entegrasyonun anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır.
Sonuçlar
- Üst-alt görsel süreçler motor hareketleri üzerinde önemli etkilere sahiptir.
- Illüzyonlar görsel algı ve motor davranış hakkında içgörüler sağlayabilir.
- Gelecek araştırmalar bu bulgulara dayanarak daha fazla sonuçları keşfetmeye devam edebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
This methodology enables mechanistic de-risking of target validation by isolating top-down visual influences on motor behavior, providing quantitative readouts for perceptual-motor integration. It supports predictive confidence in early discovery by modeling how perceptual states alter spontaneous and deliberate actions, informing assay design for neuroscience target engagement. The approach enhances translational biomarker alignment through objective kinematic assessment, reducing reliance on subjective reports in preclinical validation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by testing whether motor output is driven by perceptual illusion or veridical percept, clarifying target engagement mechanisms.
- Operational Value: Enables biological de-risking through standardized isolation of perceptual variables in motor response assays.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by quantifying how top-down processes modulate reach dynamics under controlled perceptual states.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream workflows by establishing reproducible reach-to-grasp paradigms under defined perceptual conditions.
- Quantitative Outputs: Delivers kinematic metrics (hand path curvature, approach vectors) enabling compound effect comparison across perceptual states.
- Platform Reuse: Scalable motion capture framework supports high-throughput screening of neuromodulators targeting visual-motor pathways.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models perceptual distortions in neuropsychological disorders, aligning with translational biomarker strategies for conditions like schizophrenia or Parkinson’s.
- Preclinical Continuity: Bridges discovery to validation by capturing both deliberate and spontaneous motor components under perceptual manipulation.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions by revealing perceptual confounds that could distort motor endpoint interpretation in vivo.
Pipeline & Workflow Integration
Positions the method within early discovery to lead identification, where perceptual confounds in motor assays must be de-risked before compound screening.
- Discovery Biology: Tests hypothesis that motor behavior reflects perceptual state rather than reflexive response, reducing mechanistic ambiguity in target validation.
- Screening: Ensures assay readiness by standardizing reach initiation and retraction phases without online visual correction, improving data reliability.
- Analytics: Uses Wilkes Lambda test statistic and kinematic profiling to compare conditions, enabling statistical rigor in perceptual-motor effect detection.
- Translational Research: Connects to preclinical work by modeling how perceptual alterations in disease models affect naturalistic motor output.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable neuromotor assessment platform adaptable across disease areas involving sensory integration deficits.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by dissociating perceptual from motor contributions to action, reducing false target signals.
- Operational Value: Delivers standardization through fixed platform geometry, synchronized stimulus timing, and motion capture protocols.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by identifying perceptually confounded assays early, preventing late-stage attrition due to unmodeled cognitive biases.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on robustness of effect across perceptual states.
Implementation Considerations
- Requires expertise in perceptual neuroscience, motion capture systems, and experimental psychology paradigms.
- Dependent on electromagnetic motion tracking infrastructure and stimulus presentation hardware (platform, lighting, switch synchronization).
- Necessitates cross-team standardization of perceptual state verification (e.g., participant report, lens correction) to ensure trial validity.
- Adaptation across model systems may require modification of reach tasks and perceptual inducers while preserving dissociation of deliberate and spontaneous components.
- Practical limitation: Participant susceptibility to illusion must be screened, potentially reducing cohort size and increasing screening overhead.
