طرق لاستكشاف تأثير من أعلى إلى أسفل العمليات البصرية على السلوك الحركي

Summary

ومن غير الواضح كيف إشارات من أعلى إلى أسفل من مجرى البصرية بطني تؤثر الحركة. قمنا بتطوير نموذج لاختبار السلوك الحركي نحو الهدف على عمق 3D انعكاس الوهم. أما فروق كبيرة في كل من المتعمد، والحركات الموجهة الهدف والإجراءات التلقائي تحت ظروف العرض وهمية وveridical.

Abstract

الوعي حركي من المهم للتنقل بنجاح البيئة. عندما نتفاعل مع محيطنا اليومي، ومن المزمع بعض جوانب الحركة عمدا، والبعض الآخر تحدث عفويا دون الإدراك الواعي. وقد درس المكون المتعمد لهذا الانقسام على نطاق واسع في العديد من السياقات، بينما يبقى عنصر عفوية إلى حد كبير تحت استكشافها. وعلاوة على ذلك، كيف العمليات الإدراكية تعدل هذه الفئات الحركة لا تزال غير واضحة. على وجه الخصوص، موضوع نقاش في الوقت الراهن هو ما إذا كان يخضع لنظام visuomotor من قبل المدرك المكانية التي تنتجها الوهم البصري أو ما إذا كان لا يتأثر فإنه من الوهم ويخضع بدلا من المدرك veridical. رؤيتين ثنائي وضع الاستقرار مثل 3D أوهام عمق قلب (شهر كانون الأول) توفير سياق ممتازة لدراسة هذه التفاعلات والتوازن، وخاصة عند استخدامها في تركيبة مع الحركات متناول إلى فهم. في هذه الدراسة، تم تطوير منهجية يستخدم لDII CLARify دور العمليات من أعلى إلى أسفل على العمل الحركي، خاصة استكشاف كيف تصل إلى نحو الهدف على DII تتأثر في كل المجالات حركة متعمدة وعفوية.

Introduction

الرؤية مقابل الإدراك مقابل الرؤية مقابل العمل

من أجل التنقل بنجاح البيئة، ويستخدم المعلومات من النظام البصري للمساعدة في تنسيق حركة الإنسان. كيف يتم تحديد المعلومات البصرية والأولوية للتأثير الإجراءات المحرك لا يزال غير واضح. تنشأ اثنين التوقعات التشريحية الرئيسية من القشرة البصرية الأولية لتشكيل بطني ("ماذا"، أو "رؤية لتصور") المسار، وتمتد إلى المنطقة الزمنية، والظهرية ("حيث"، أو "رؤية للعمل") المسار ، إلى الفص الجداري ^1-2. وتورط تيار بطني في استخدام المعلومات البصرية لعمليات الإدراك الحسي مثل التعرف على وجوه وتحديد الهوية، في حين يعتقد أن تيار الظهرية لمعالجة الإشارات حصرا لتوجيه العمل والوعي المكاني. السؤال المطروح هو ما إذا كان أو لم العمليات من أعلى إلى أسفل من مجرى بطني تشكيل الطريقة التي يتم تنفيذ الحركات.

وودراسة حالة المريض عموس DF، تقييمها من قبل جودال وميلنر في عام 1992، قدمت أدلة قوية ودعم فرضية يومين تيارات البصرية، والتي تدعي أن العمليات تيار بطني وظهري هي انفصال عن الإدراك والعمل ^3. من الناحية النظرية، يمكن أن إشارات من أسفل إلى أعلى من المنظر الحركة والتفاوت مجهر تجاوز أعلى إلى أسفل المعلومات الحسية مثل المعرفة السابقة والألفة من أجل توجيه أعمالنا بدقة، مما يدل على أن التخطيط هو المحرك منيع للسيطرة تيار بطني. DF، الذين عانوا من عمه شكل البصرية التي تسببها الآفات القذالي بطني الثنائية، احتفظ قدرة استيعاب نحو دقيق الكائنات التي كان لديها صعوبة في التعرف، ودعم فرضية البصرية يومين تيارات فرضية ^3-4. لأن من دراسات الحالة مثل DF، كان من المفترض أن ظيفية البطني الظهري تيار الانقسام موجودة أيضا في الأصحاء، والأفراد nonpathological. ومع ذلك، ما إذا كانت هذه النتائج تقدم دليلا لabsoتقسيم العمل العود للتصور والعمل في السكان neurotypical تم نقاش ساخن على مدى السنوات العشرين الماضية ^5-10.

استخدام أوهام لفصل الإدراك والعمل

لاختبار الفرضية يومين تيارات البصرية في المواضيع neurotypical والباحثين توظيف الأوهام البصرية للتحقيق في كيفية الأحكام الإدراكية للبيئة منحرفة تؤثر الإجراءات السيارات لدينا. الوهم إبنجهاوس / Titchener، على سبيل المثال، يستخدم هدفا القرص محاطة الأقراص الصغيرة التي يبدو أن تكون أكبر من قرص آخر من نفس الحجم وتحيط بها دوائر أكبر؛ ويرجع ذلك إلى تأثير حجم هذا التباين ^11. عندما تصل مشاركين لفهم الهدف القرص، إذا يحمل فرضية يومين تيارات صحيحا، ثم الفتحة قبضة اليد والاستيلاء على الهدف القرص سوف تتأثر الوهم، مما تسبب في المشاركين للعمل على هندسة الحقيقي للهدف القرص بدلا من الاعتماد على الإدراك الحسي غير صحيحة حجم estimآتش. Aglioti وآخرون. في تقرير حقيقة هذا السلوك، والمنطق أن العمليات البصرية منفصلة تحكم الإجراءات المهرة والإدراك الواعي ^11. على العكس، المجموعات الأخرى قد اعترضت هذه النتائج، فلم يعثروا على أية التفكك بين عمليات الإدراك والعمل عند التحكم بعناية مطابقة المهام الإدراكية واستيعاب، واقتراح تكامل المعلومات البصرية تيار بدلا من الفصل ^12. على الرغم من العديد من الدراسات التي أجريت المتابعة للتحقق من صحة أو دحض فرضية البصرية يومين تيارات باستخدام الوهم إبنجهاوس، وهناك قطعة المتنافسة من الأدلة لدعم كلا الجانبين من حجة ^13.

لمزيد من استكشاف تأثير الإدراك البصري على عمليات العمل، كما تم استخدام 3D أوهام عمق قلب (DII). شهر كانون الأول إنتاج حركة وهمية وينظر عكس عمق المشاهد التي ينظر إليها في زوايا مقعرة جسديا ومحدبة والعكس بالعكس ^14. في الجوفالوهم هو الوجه مثال على DII الذي يولد تصور عادي، وجه محدب على الرغم من أن التحفيز هو مقعر جسديا، تورط دور التأثيرات من أعلى إلى أسفل مثل المعرفة المسبقة والتحيز تحدب للحصول على المدرك وهمية ^15-16. على الرغم من الجهود لتوصيف السلوك الحركي في الوصول نحو تحقيق الأهداف على الوجه الجوف الوهم، لا تزال الأدلة ملتبسة: تقارير دراسة واحدة لها تأثير على انتاج السيارات ¹⁷ بينما آخر لا ^18. هذه الدراسات تعتمد على مقارنة التقديرات عمق الإدراك الحسي إلى نقطة النهاية الحسابات مسافة يد النسبية لأهداف تقع على الجوف الوهم الوجه. نتائج متضاربة بشأن الإجراءات التي أجريت على هذا النوع من المحفزات قد تكون نتيجة للتغيرات في الأساليب المستخدمة من قبل الباحثين. لأن الطريقة التي يتم بها استخدام المعلومات بطني وظهري تيار لا يزال حتى للنقاش، هذا الجدل يثير الحاجة إلى التحفيز أكثر قوة مع تدابير إضافية متقدمة من behavio السياراتص.

هذا هو بالضبط لماذا تم تطوير تقنية تستخدم المحفزات العكسية المنظور، ويشار إليها باسم "reverspectives"، والتي تشكل فئة أخرى من شهر كانون الأول ^14. العظة المنظور الخطي التي رسمت على السطوح المستوية piecewise 3D تنتج المنافسة بين الهندسة الفيزيائية للتحفيز والمشهد رسمت الفعلية. إشارات الحسية التي تعتمد على البيانات، مثل التفاوت مجهر والحركة المنظر صالح المدرك veridical من الهندسة الفيزيائية، في حين يستند إلى تجربة الألفة مع منظور تفضل المدرك العمق انعكاس (الشكل 1). الاستفادة من reverspective هو أنه يتيح لوضع هدف على سطح التحفيز الذي ينظر التوجه المكاني تحت الوهم يختلف قبل ما يقرب من 90 درجة من التوجه المادي (أرقام 1e و 1F). هذا فرق كبير يسهل كثيرا اختبار ما إذا كانت الحركات متناول مقابل استيعاب أو هي ليست influenced من الوهم. هذه الفكرة هي مفتاح لاستكشاف ما إذا كان أو لا تتأثر الإجراءات التي تجرى على السيارات عن طريق reverspective من أعلى إلى أسفل التأثيرات من تيار بطني.

فئات الحركة في نماذج التصور العمل

إذا تستخدم استراتيجيات مختلفة تحت المحرك رؤيتين وهمية والاستيلاء على veridical عند نحو الهدف على التحفيز reverspective، ومن ثم يمكن تعقبها بسهولة من خلال دراسة انحناء نهج اليد و. علاوة على ذلك، تحليلا لحركة تتكشف كامل من بدء الحركة الموجه إلى الهدف عفوية، التراجع التلقائي من ناحية العودة إلى حالة الراحة لها في الواقع قد تجاوز أي قصور وجدت في أساليب الماضي من اختبار لنفوذ الإدراك الحسي على انتاج السيارات. الدراسات التي أجريت مؤخرا تسليط الضوء على أهمية دراسة التوازن بين هذه الفئات الحركة اثنين فضلا عن استخدام شرائح عفوية من قبل الجهاز العصبي للكنترول التنبؤية والاستباقيل ^{19-21،23-24.} الطبقة حديثا إحصائية محددة من الحركات العفوية التلقائي يوفر المقاييس والميزات التي تتحول إلى أن تكون حاسمة كما كانت تلك الموجهة الهدف حتى الآن لتتبع التغيرات الحسية والحركية وتحديد جوانب خفية من السلوكيات الطبيعية الجديدة.

على حد علمنا، والبحوث القائمة على البصرية يومين تيارات فرضية يركز فقط على الأفعال الموجهة الهدف، متجاهلة بذلك أي تأثير على الحركات الانتقالية التلقائية التي هي مكونات هامة لاستكمال حلقة العمل visuomotor. التركيز لذلك يجب أن توضع على أهمية الاقتراحات التلقائي من أجل القبض على كل من وسائط بالكامل من السلوك الحركي في النموذج الحالي لتوضيح القضايا المتعلقة نماذج تصور للعمل البصري. هنا يتم تطوير أساليب للتحقيق في دور أعلى إلى أسفل إشارات في مجرى بطني البصرية على تحوير السلوك الحركي في المتعمد، مجال العمل الموجه الهدف بالتزامن مع العفوية والعبورالحركات IONAL باستخدام قوية DII العكسية منظور التحفيز.

الأساس المنطقي

وافترض أنه إذا تؤثر العمليات البصرية من أعلى إلى أسفل نظام الحسية والحركية، مسارات الحركة الكامل نحو الهدف جزءا لا يتجزأ من المشهد 3D عكس المنظور تحت المدرك وهمية سوف تختلف عن النهج الهدف أثارت من قبل المدرك veridical (أرقام 1E و1F). ولذلك ينبغي علاوة على ذلك، منذ المدرك وهمية من التحفيز reverspective هي مشابهة جدا لتلك التي حصلت عليها السليم ("القسري") حافزا المنظور، ويصل يؤديها نحو هدف جزءا لا يتجزأ من على reverspective تكون مشابهة في الخصائص إلى الروافد التي أجريت تحت تأثير وهم على التحفيز reverspective (أرقام 1C و1F).

إذا من أعلى إلى أسفل التأثيرات البصرية لا تؤثر على مسار الحركة، ثم يتم الافتراض بأن يصل اوند أدلىإيه المدرك وهمية سوف يحمل نفس الخصائص الروافد المحرز في إطار المدرك veridical على التحفيز reverspective (الشكل 1E). وبعبارة أخرى، فإن الروافد المدرك على حد سواء وهمية وveridical تكون مماثلة في طبيعتها، مثل أن كلا من المسارات مسار إلى الأمام ستعمل على هندسة الحقيقي للتحفيز. كيف الآثار التي لوحظت في الوصول إلى الأمام تترجم في التراجع التلقائي من جهة غير معروفة. من خلال استخدام التحليل الحركي الكامل، ونحن نهدف لتعزيز فهمنا للعمل وتصور حلقات لتوضيح القضايا القائمة في متناول اليد.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. بناء جهاز التحفيز

1. بناء منصة متحركة على مسار انزلاق. سيتم وضع كل التحفيز على منصة متحركة تبعا لنوع من المحاكمة دعا.
2. تأمين المسار على طاولة في أحد الارتفاع المناسب الذي يسمح لمنصة التحفيز لتكون في مستوى العين مع المشاركين على أن يجلسوا أمام الطاولة.
3. إرفاق آلية الربيع قابل للسحب إلى منصة التحفيز. ربط مدخلات لآلية الربيع إلى لوحة الدائرة.
4. وضع مجموعة من المصابيح وراء مقعد المشارك، في مواجهة منصة التحفيز. من المهم تسليط الضوء على منصة التحفيز بالتساوي لأن الإضاءة غير المتكافئ قد يلقي الظلال التي تتداخل مع المدرك وهمية. ربط مجموعة من المصابيح لتحويل يربطها مع لوحات الدوائر الالكترونية.
5. إرفاق مربع التبديل إلى حافة الطاولة الأقرب إلى حيث سيجلس المشارك. وضع المشاركون أيديهم على مربع التبديل لر بداية كل محاكمة وتفعيل التبديل بمجرد رفع أيديهم لتنفيذ حركة اليد. ربط مدخلات مربع التحول إلى لوحات الدوائر الالكترونية.
6. ربط كل دبوس إخراج لوحات الدوائر الالكترونية إلى دبوس على متحكم للسيطرة على التنشيط في وقت واحد من التراجع من منصة متحركة عبر آلية الربيع وتحول قبالة الأضواء مرة واحدة يتم تشغيل مربع التبديل. التحفيز يجب أن تتراجع ويجب إطفاء الأنوار بعد الشروع في متناول الحركة في كل محاكمة لمنع أي تصحيحات البصرية عبر الإنترنت، وردود فعل لمسي من الحدوث. ويستخدم مربع التبديل بحيث يتم تنفيذ تراجع التحفيز والظلام بداية فقط بعد بدء الحركة، مما يجعل هذا مهمة الوصول الفوري.
7. كتابة برنامج MATLAB الذي يتحكم في إشارات متحكم. استخدام التعليمات البرمجية MATLAB لتخزين سلسلة من المحاكمات وإرشاد مجرب ما محفزات وظروف العرض لاستخدامه في كل محاكمة.
8. الإنشاءاتالمحفزات ر التدريب، والتحفيز العكسي-المنظور، وتحفيز المنظور الصحيح (الشكلان 1 و 2). تتكون المحفزات تدريب فريقين مستطيل يمثل جدار السطح الحق معزولة من المبنى وسط جزءا لا يتجزأ من التحفيز العكسية منظور وتحفيز المنظور الصحيح. الغرض من المحفزات التدريب ستناقش في إجراء التجارب. يضعوا أهدافا القرص مستو الحمراء على يمين خط الوسط من المحفزات.

2. المشاركون

1. الحصول على الموافقة المسبقة الخطية من الاتحاد الدولي للرجبي وافق بروتوكول امتثالا لإعلان هلسنكي قبل بداية الدورة التجريبية.
2. اختبار المشارك لحدة البصر في كل عين، المجسمة (باستخدام اختبار Randot ستيريو)، وهيمنة العين.
3. انشاء نظام التقاط الحركة. استخدام أجهزة الاستشعار أربعة عشر الكهرومغناطيسي في 240 هرتز وبرامج تتبع الحركة. عالية الدقة نظام تسجيل آلأدنى مستوى للتحليل متعمق لتتكشف الحركة في ثلاثة أبعاد أربعة عشر أجهزة الاستشعار في وقت واحد، أن دراسات سابقة تفتقر.
   1. وضع اثني عشر من أجهزة الاستشعار الأربعة عشر على قطاعات الهيئة التالية باستخدام نطاقات الرياضية المصممة لتحسين الحركة غير المقيدة من الجسم: الرأس والجذع والكتفين اليمين واليسار، العضد الأيسر، الساعد الأيسر والرسغ الأيسر، الذراع اليمنى، الساعد الأيمن، والحق المعصم، والحق السبابة اليد، واليد اليمنى الإبهام.
   2. وضع أجهزة الاستشعار المتبقيين على مساعدات من المحفزات مباشرة وراء الموقع المستهدف لتحقيق موقف دقيق للهدف في الفضاء 3D بالنسبة إلى المشاركين خلال التدريب وكتل التجريبية.

3. الإجراءات التجريبية

1. وضع كل المحفزات للخروج من وجهة نظر من المشاركين في هذا الوقت. إيقاف كل الأضواء باستثناء المصابيح المستخدمة لإلقاء الضوء على منصة التحفيز. خافت أي شاشات الكمبيوتر التي يتم استخدامها لتشغيل EXPERiment بحيث الأنوار للا تتدخل حتى مع الإضاءة المتوقعة على الجهاز.
2. قبل البدء في أي محاكمات، وإبلاغ المشاركين من تدفق التجربة. يخطر لهم من تراجع التحفيز وتنفير من الأضواء بمجرد بدء الحركة من خلال رفع أيديهم قبالة مربع التبديل. تذكيرهم بعدم محاولة اتباع منصة التراجع، ولكن فقط في انتزاع حيث كان الهدف شوهد آخر مرة. شرح كيفية الاستيلاء على مشاركة حيث أتذكر رؤية الهدف عن طريق الاقتراب من الطبيعي أن سطح المتصورة.
3. تبدأ المحاكمات الممارسة. هذه التجارب يسمح للمشارك لتصبح مريحة مع الإعداد. ليس هناك اختبار التحفيز على منصة - فقط لوحة سوداء مع بروز مركز القطب يستخدم لإرفاق المحفزات. إرشاد المشاركين للوصول إلى القطب مركز وتقديم يد إلى باقي على الانتهاء من متناول اليد، في له / لها تيرة الخاصة؛ تكرار لثلاث محاكمات. ملاحظة: من المهم عدم اعطاء تعليمات حول كيفية retracر من ناحية؛ وينبغي أن يكون هذا المكون التلقائي وتحت سيطرة واعية.
4. بدء المحاكمات التدريب. اطلب من المشاركين لإغلاق له / عينيها بعد كل محاكمة للفترة المتبقية من التجربة. بينما عيون المشارك مغلقة، يضعوا الحوافز التدريب المطلوب في برنامج MATLAB لمركز القطب؛ والعشوائية في ترتيب عرض الحوافز التدريب من قبل برنامج MATLAB ليصبح المجموع ثمانية المحاكمات، وأربعة لكل من الحوافز. محفزات التدريب مساعدة في توضيح انحناء عن متناول عندما طلب منه الاستيلاء على أهداف على ممثل السطوح المادية من الأهداف المستخدمة في المحفزات التجريبية.
5. تبدأ المحاكمات التجريبية. هناك ثلاثة شروط التحفيز للمحاكمات التجريبية: (1) reverspective تحت المدرك وهمية، كما في الشكل 1F (REV-ILLU)، (2) reverspective تحت المدرك veridical، كما في الشكل 1E (REV-VER)، و (3) -المنظور الصحيح (PRO)، كما في الشكل 1C. نذكر بأن كونديستعقد (1) و (2) الاستفادة من نفس الحوافز المادية reverspective.
   1. الأول تقديم الحوافز reverspective. اسأل المشاركين ما اذا كان / انها يمكن تحقيق الاستقرار في المدرك وهمية للمبنى المتوسطة "تفرقع" نحو له / لها. إذا المشاركين يعاني من متاعب في تحقيق الاستقرار في المدرك وهمية، ووضع عدسة التركيز دي على العين غير السائد لإضعاف المجسمة من أجل الحفاظ على المدرك وهمية مع الحفاظ على مسافة تصل إلى الهدف ^18. إذا كان المشارك يتطلب عدسة التركيز دي، ثم تأكد من أن يكلف له / لها لوضعها على قبل كل محاكمة REV-ILLU.
   2. بعد أول محاكمة REV-ILLU، فإن برنامج MATLAB بطريقة عشوائية ترتيب المحاكمات. لكل المحاكمة، وإعطاء الإرشادات التالية تبعا لحالة التحفيز:
      REV-ILLU: "عرض المبنى المتوسطة كما تفرقع نحو لكم."
      REV-VER: "عرض المبنى المتوسطة كما رضوخ بعيدا عنك."
      PRO: "عرض المبنى المتوسطة كما تفرقع نحو ذأوو ".
      مرة واحدة المشارك يؤكد المدرك مستقرة، ونطلب منهم للاستيلاء على الهدف. أداء اثني عشر محاكمات لكل حالة ليصبح المجموع 36 المحاكمات التجريبية.

4. تحليل البيانات

1. لتحليل الحركات من حيث وصول الموجه هدف والتراجع التلقائي، تتحلل أول البيانات إلى فئتين الحركة عن طريق الكشف عن النقطة التي سرعة الحركة، وبعد بدايته، تقترب من الصفر لحظية سرعة.
2. للبحث عن الاختلافات في انحناء المسارات مسار اليد لكل حالة التحفيز، تنفيذ ويلك لامدا اختبار الإحصائي على بيانات 3 الابعاد في كل نقطة في الوقت المناسب خلال مسار. امدا اختبار ويلك من يقلل من احتمال اختبار الإحصائية Λ إلى قيمة العددية عن طريق المحددات لمساعدتنا استنتاج ما إذا كان أو لم يكن مسار ناقلات يعني لREV-ILLU يشبه REV-VER أو PRO ^22.
3. لدراسة orientation اليد نحو الهدف في نهاية متناول الموجهة الهدف، قارن زاوية شكلت بين ناقلات نهج الوحدة الناتجة عن المواقف استشعار الإبهام، السبابة، والمعصم نسبة إلى وحدة مكافحة ناقلات الهدف العادي إلى السطح (أرقام 5A و5B).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

1. مسارات مسار اليد

وتظهر النتائج للموضوع الممثل VT. ليلك لامدا اختبار الإحصائي يسمح للحد من البيانات الفضائية ثلاثية الأبعاد لدينا في قيمة العددية عن طريق استخدام المحددات. يستخدم لامدا إحصائية ليلك لاختبار نسبة احتمال

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

توفير وسائل لدينا منصة لاختبار صحة نماذج الإدراك للعمل من خلال تحليل كامل تتكشف الحركة فيما يتعلق المهمة التجريبية. يمكن تعديل النموذج لاختبار أنواع أخرى من المحفزات البصرية لتوسيع هذا المجال من الأبحاث. على سبيل المثال، وغيرها شهر كانون الأول 3D يمكن اختباره على جه?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Laboratory bench
Slidable Track with Retractable Spring			built in-house
Retractable Spring
Adjustable Lamps
Switch Box
Circuit Board
Arduino	Smart Projects, Italy
MATLAB	The MathWorks Inc., Natick, MA, USA
Randot-dot Stereo Test
Reverse-Perspective Stimulus			built in-house
Proper-Perspective Stimulus			built in-house
Training Stimuli			built in-house
Polhemus Motion Capture System	Liberty, Colchester, VT, USA
The Motion Monitor Motion-Tracking Software	Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL
Sport Sweatbands
De-Focusing Lens