一致性的任务作为一种手段来获取目标行为的措施中的橡胶手错觉范式Crossmodal

摘要

我们演示了如何广泛采用的橡胶手错觉范式可受聘于一个客观的衡量。这项措施获得通​​过修改行之有效的crossmodal的一致性任务。此任务允许多感官的过程，这是至关重要的身体陈述调制橡胶手错觉调查。

摘要

橡胶手错觉（RHI）是一种流行的实验范式。与会者观看的人工橡胶手触摸而参与者自己看不见的手触摸。如果同时查看和毡触及，那么这是足以引起橡胶手的令人信服的经验，是一个人的自己的手。 RHI可以用于研究大脑构造不同的身体陈述自己的身体究竟如何。这些陈述是至关重要的成功与外部世界的互动。要获得一种主观衡量RHI，研究人员通常要求参与率的语句，如“我觉得，如果橡胶手是我的手”。在这里，我们将演示如何的crossmodal一致性任务可以用来获得客观行为的措施，在这个范式。

该变种的crossmodal一致性任务，我们聘请涉及的呈现的触觉目标和视觉分心。达瑞ETS和分心空间是一致的（ 即同一手指）上的一些试验和别人不一致的（ 即不同的手指）。之间的性能差异不一致的和全等试验的 - 的的一致性效果crossmodal（CCE） - 多感官​​指标相互作用。重要的是，CCE是通过查看手以及查看和毡触摸的同步性，这两者都是至关重要的因素为RHI调制。

RHI范式的叠合crossmodal任务内的使用有几个优点。这是一个简单的行为的措施，可以重复多次可以期间获得参与者的错觉，同时查看人工手。此外，这种措施是不容易受到观察者和实验者偏见。 RHI范式的与一致性crossmodal任务相结合，允许特别调查这是至关重要为身体representat调制的多感官的过程RHI离子。

引言

我们演示了如何范式与的行之有效的crossmodal一致性任务相结合，普遍采用的橡胶手错觉范式的影响可以得到一个客观的衡量。

RHI范式参与者查看人造橡胶手触摸而参与者自己看不见的手触摸。如果同时查看和毡触及，那么这是足以引起橡胶手的令人信服的经验，是一个人的自己的手，为广大参与者。当触摸异步然后的RHI被废除或减少。正如它的名字所暗示的，RHI范式通常涉及一只手，但类似的范式也建立了对整个机构^1-3。使用这种模式的实验可以探索的条件调节身体陈述。例如以前的实验表明，观看身体形态以及同步性特定触摸自己的身体^4,5为代表的重要线索。因此，作为实验范式RHI可用于大脑是如何构造和更新不同的表示自己的身体^4-7揭示。这样的机构表示支持许多重要的过程，当与外部环境相互作用。此外，身体表达的变化与许多临床疾病如慢性疼痛，进食障碍和精神分裂症^8-10。

为了调查机制建设不同的身体陈述研究者所采用的几项措施是在橡胶手错觉范式调制。通常情况下，研究人员要求参与者率语句，如“我觉得，如果橡胶手是我的手一样。”从-3到3 ^7,11的规模。另一个更经常被采用的间接措施，包括要求参与者指示的位置自己的手之前和之后的错觉诱导^12。手的位置通常被认为是更接近橡胶手RHI诱导后（“本体感受漂移”）。

研究人员还雇用生理措施RHI实验操作中的索引的效果，例如皮肤电导反应时，一场突如其来的威胁（例如接近刀）的橡胶手被认为^13,14。 RHI也已经涉及到小的皮肤温度的变化，可以测量^15。这些生理措施的优点是，它会自动进行，因此不容易受到潜在的实验偏差。这些技术的潜在劣势包括适应整个​​实验操作的生理反应。此外，生理过程，这些措施进军可以普遍放开某些病人群体（例如慢性疼痛，进食障碍和精神分裂症，见补充材料^15）。

我们的具体目标是获得一个客观行为的措施在橡胶手错觉，这是不太容易受到可能的观察员或实验者偏见的影响。为此，我们结合的RHI与一致性crossmodal任务。此任务涉及速成目标的一种形式，而被迫选择位置歧视，额外的刺激呈现在不同的形态^16,17。因此，这项措施涉及到一个相对简单的任务，它不像生理措施，可反复多次给药。此外，不像“本体漂移”，这一措施可以得到上线期间的错觉，而参与者查看人工手。并结合的RHI范式的与一致性crossmodal任务让特别多感官的调查过程是至关重要的调制王贤明身体陈述在RHI ^4,5,18。我们认为，CCE措施适合研究在病人群体的身体陈述。我们认为这是研究的疾病，其中包括一系列的认知，动机或生理上的变化，通常可能会影响更加主观和生理的措施RHI尤其如此。

在变异，我们使用的RHI，触觉的目标（淡振动）被提交给不同的手指（例如，食指和中指）的一方面。只是要求参与者按下两个按钮之一，放开手脚手指触觉刺激。分心的视觉刺激（简短的小灯闪烁）上面安装过的橡胶手的手指。这些视觉刺激发生时间接近触觉刺激。重要的是，视觉刺激出现在同一手指 - 空间全等 - 一半的日e时代，发生在其他手指 - 空间不一致 - 另一半。空间一致的视觉刺激改善的本地化的触觉目标，而空间上不一致的视觉刺激可以减慢这一过程。的的一致性效果crossmodal（CCE）称为不一致和全等试验的性能之间的整体差异，反映区分触觉确定目标位置和指标多感官互动的视觉信息的影响。

查看手形式^19-21 RHI在给定的接触²²的同步性以及确定的CCE的大小。换言之，CCE幅度指标多少附近的橡胶手的视觉刺激的影响对一个人的自己的手触摸的响应。当参与者体验橡胶手是一个人的自己的手，然后增加视觉触觉刺激的CCE。据认为，RHI在多感官p的变化这可能增加之间的相互作用，触觉和视觉刺激^5,18 rocessing。

我们以前曾使用的组合的RHI和crossmodal的叠合任务RHI ²²中的调查实验的效果。其他CCE幅度可作为衡量整个身体的幻想涉及更多的全球身体方面的陈述^23。在这项研究中，参与者歧视振动触觉刺激的位置，在自己的背上。与此同时，与会者认为自己的身体，仿佛站在自己的身体背后2米通过一个摄像头和头的位置安装显示屏。与会者还可以看到灯其中闪现在相同的位置的的触觉目标（全等试验）或在不同的位置（不一致试验）。此外的一致性crossmodal任务，还抚摸着背上的参与者。这种抚摸同步chrony浏览过的招或不同步。这种操纵引起的平均值的差的经验身体所有权的CCE的大小也受到影响。因此，在CCE幅度可以用来更改RHI，以及在“全身错觉作为一个客观的衡量。这些范式的组合与一致性crossmodal任务允许，特别是探测多感官的过程，这些幻想的发生是至关重要的。现在，我们将提供一份详细的一步一步的描述RHI范式我们如何实现crossmodal的一致性任务。

研究方案

1。实验装置

1. 材料和橡胶手错觉设置的设置
   1. 使用一个盒子，其中包括参与者自己的手盖RHI范式。使用长衫还包括肩膀和手臂的参与者，以及上升到手腕部分的橡胶手。
   2. 获得一个人工手。此手不一定必须由橡胶（名称为“橡胶手错觉'给定的，因为使用了橡胶手在精液的工作^7）。例如假体都可以使用。
   3. 用两个软刷RHI提供的笔触。
   4. 使用节拍器，一个预先录制的声音文件或实验软件提供定时信号实验者提供的笔触。
2. 实验设置-材料一致性的任务和设置的Crossmodal
   1. 对于一致性任务crossmodal，病理因素以提供触觉刺激。例如小喇叭，骨导体（助听器）或电磁线圈型刺激可以采用。使用'假病理因素的橡胶手。
   2. 通过计算机的声音输出控制提供触觉刺激，通过一个接口卡或TTL脉冲。
   3. 修复的音箱包装盒中的位置。
   4. 使用例如发光二极管（LED）提供视觉刺激。这些可以与TTL脉冲控制从计算机并行卡，例如使用USB端口或电池供电。
   5. 使用实验性的软件程序刺激呈现。
   6. 块触觉刺激的传递过程中可能出现的任何潜在的声音。例如，使用耳机和白噪声。
   7. 例如使用响应框中，然后，一台计算机鼠标或键盘的世界纪录的回应。

2。参与者

1. 所有方面的实验是在符合W与道德标准所定下的1964年“赫尔辛基宣言”，并已获批准由当地麦考瑞大学人类研究伦理委员会，伦理委员会（澳大利亚）。
2. 取得书面知情同意参与在实验开始前。
3. 尤其是对刺激的位置视觉或触觉赤字的参与者需要被排除在外。

3。实验步骤

1. 确保参与者都坐在一个舒适的位置。
2. 确保与会者都可以看到橡胶手，而不是自己的手。
3. 包括培训块，所以参与者熟悉与一致性crossmodal任务。理想的情况是第一次使用练习试验没有crossmodal视觉刺激以参与者习惯于触觉目标，然后使用实践试验的视觉刺激呈现，并没有去试验（见下文）。
4. 在每个crossmodal的一致性试验目前触觉刺激和视觉刺激的其中一个位置，无论是在空间上的全等的位置（同一手指）的还是不一致的位置（不同的手指）。
5. 指导参与者，回应和歧视的触觉尽可能快和尽可能准确的目标位置。
6. 参与者应注视整个实验过程中灯之间找到一个固定点。
7. 没有去试验，以确保参与者正在寻找刺激。例如，要求参与者隐瞒他们的反应，如果在这两个位置的灯同时开启。当学员定期在这些试验中按下一个按钮，那么这可以表明，他们不看灯。
8. 使用超阈值的刺激和确保参与者可以看到/感觉到刺激。
9. 引入一个短暂的延迟（150-250毫秒），以减少这些刺激的干扰RHI本身之间的visuotactile crossmodal刺激。
10. 每个条件包括足够数量的一致和不一致的审判（约60-100试验）。
11. 目前一致和不一致的审判在不同的地方，在一个随机序列。
12. 记住，响应要求和映射可能会影响的CCE幅度^24。
13. 为了诱导RHI使用刷1至3分钟前一致性crossmodal任务抚摸，那么中风，前一次每个crossmodal的一致性试验。
14. 为了诱导RHI错觉使用同步刷抚摸着，双手被感动的同时，在同一位置。
15. 使用异步轻抚作为控制条件下，应双手抚摸着与时间偏移。
16. 确保实验者可以舒适地进行抚摸。
17. 您还可以使用RHI评定量表监测RHI范式在主观经验。有些研究者建议使用客观和主观例²⁵的橡胶手错觉范式的措施。获得评级的反应后的任务块，如果你想比较CCE效果，因为任务本身可调​​节RHI的经验。

4。数据分析

1. 试验中，参与者的反应太快（ 例如刺激后发病速度超过200毫秒）或过慢（ 如超过1500毫秒）应丢弃从分析：检查数被丢弃的试验条件下潜在的显着差异。
2. 分析误报的数量没有去试验：检查是否有潜在的显着差异的条件误报警数量。
3. 获得性能措施的速度和响应的准确性的错误的（响应时间）为每个参与者，每个条件的平均值或中值。
4. 只有正确的试验中使用的响应时间。
5. 另外，也可以结合RESPONSË时间和错误的一个单一的措施：逆效率（IE）=响应时间/错误^17。
6. 计算和描绘crossmodal的一致性效果表现不一致减去全等试验每一个试验和条件。
7. 使用统计测试，以评估条件的差异有统计学意义（ 如方差分析，t检验）。

结果

的CCE的幅度显着调制RHI。在图2和图3中，我们提出了从先前的研究中，我们已经进行了^22次的有代表性的结果。在图2中的CCE响应时间和响应误差之间不同的RHI条件显着差异。 CCE幅度显着增加RHI同步轻抚相比异步抚摸着减少或废除RHI的诱导。在图3中，我们描述了刷抚摸前每crossmodal叠合任务交付从实验的数据。相反，刷牙受阻，事先到整个大组的试验。在本设计中的CCE是不显着的调制。

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图1。概述设置和程序。实验装置包括参与者真实的手，橡胶手，病理因素，灯光，刷子和响应设备的掩护。覆盖手的参与者和橡胶手刷，同步诱导RHI。的笔触前给予每crossmodal一致性试验。之间的性能差异不一致的和全等试验的-的的一致性效果crossmodal（CCE） -指标变化RHI 点击这里查看大图 。

图2。的的叠合效应crossmodal（CCE）所示响应时间和响应误差。 同步刷牙（红色）诱导RHI和异步刷牙（蓝色）废除RHI。不同的的一致性效果crossmodal（CCE）的响应时间和响应错误显著之间的同步和异步刷牙。改编自措普夫等 。 （2010年），权限（平均同步和异步抚摸实验2）。

图3。 （CCE）Crossmodal一致性效果并不显着不同的RHI条件之间刷抚摸时，不执行前到crossmodal一致性试验，在这种情况下，只有一个街区，前一组试验。措普夫等人 （2010）改编自，许可（平均从实验1的同步和异步抚摸）。

讨论

我们证明了这种范式与的行之有效的crossmodal一致性任务相结合，可以得到一个客观的衡量标准中普遍采用的RHI范式的影响如何。的RHI诱导时的幅度的叠合crossmodal效果是显着增加。

在橡胶手错觉范式刺激调节身体有关的经验，如身体所有权和身体位置的几个方面。研究提供的证据表明，知觉，稳态和行动有关的几道工序调制RHI ^{14,15,22,26,27。}更重要的是，RHI范式的与一致性crossmodal任务相结合，允许在特定的调查多感官的过程，所有这些方面是至关重要的。

已经显示出人的手，抚摸着在RHI，以及在整个身体的错觉的同步性，这两种观看这样调制的CCE的大小^{，20,22,23。}的叠合crossmodal任务提供了一个相对简单的上线的措施，可以反复进行多次，并且不容易受到观察者和实验偏压。

使用此任务的潜在的缺点是，它可以是耗费更多的时间，并可以在技术上较为复杂，较其他措施。此外，测量的RHI的影响，本身可以调节的错觉。最重要的挑战的一致性crossmodal任务是，它涉及多感官视觉和触觉的刺激，它可以独立刷抚摸调节身体表示变化。crossmodal的一致性任务本身，因而有可能干扰RHI刷抚摸的效果。我们发现前，抚摸着每个crossmodal一致性试验，不仅仅是抚摸试验^22日开始的一整套更有效。此外，埃斯佩等人 （2009）找到的d表示呈现的视觉和触觉的刺激为的叠合crossmodal任务进一步分开（例如，一个小的延迟为150-250毫秒）增加前抚摸着的影响。这样一个小的延迟仍然允许²⁸多感官互动，但减少触觉刺激的干扰visuo的RHI操纵上。此外，我们发现，减少当使用crossmodal的叠合任务，而在同一时间将相对接近真实的手^22的橡胶手抚摸同步的效果。最有可能的，这部分是由于相对较长的刺激时间间隔（最多15分钟），并可能部分地是因为异步条件还包括crossmodal的这种情况下“同步”或“异步少”比通常将是的visuotactile刺激。因此，我们建议实施这种方法时，使用较大的两手之间的距离。所有的一切，多感官刺激在crossmodal同余ENCY任务本身调节身体的呈现，通过改变整体的同步或异步多感官刺激的量。当比较的错觉范式中同步与异步刺激，因此，重要的，以确保在刷抚摸导致相对整体的同步或异步的视觉触觉刺激。这样就可以实现由审试刷抚摸，并用一个短暂的延迟之间visuotactile crossmodal叠合任务刺激。

我们以前的研究表明CCE ²² RHI操作的效果。然而，其他方面已经研究了其他RHI措施仍然需要进行调查。举例来说，这将是有趣的研究，如果度数与CCE的大小和如果CCE幅度随时间变化的，例如所有权的经验RHI。此外，这将是有趣的调查，如果CCE的影响在RHI COMPAR的能够观察到的结果相同的任务上的真正的手。

来概括，我们表明，的crossmodal叠合任务可以使用在橡胶手错觉，得到目标行为的措施。这种行为的任务相对简单，我们认为这是适当的研究身体陈述变动，在一般人群以及病人群体及相关的多感官处理。然而，重要的是要注意，这一措施可能没有因果相关的主观体验的橡胶手错觉^29。这很可能是客观和主观的措施，依靠相同或相似的多感官机制，但也可能在不同的机制。根据所研究的问题，它可能是最好获得一个客观行为的措施，也是一个较为主观的措施，使用评定量表。

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
artificial hand	Otto Bock Australia Pty. Ltd	passive arm prostheses	other company or custom made is possible
paint brushes
custom-made box			e.g. cardboard or wood
2 tactors e.g. small speakers	Altronics, China	C0600 (Mylar Cone Speaker)	other tactors can be used for example bone conductors (from hearing aids, e.g. Oticon) or electromagnetic solenoid-type stimulators (e.g. dancerdesign.co.uk)
2 light-emitting diodes (LEDs)	A-Bright Industrial Co., LTD	AL-513YD-004
computer with mouse
Presentation software	Neurobehavioural Systems	Presentation	other software can be used
headphones and recorded sound file as metronome