Os autores gostariam de agradecer aos membros do Laboratório de Vision Research eo sensório-motor Laboratório de Integração para ajudar os participantes a execução deste estudo, Polina Yanovich, Joshua Dobias, e Robert W. Isenhower ajuda na fase inicial do projeto, e Tom Graça a sua ajuda na construção do estímulo. Este trabalho foi financiado pelas seguintes fontes: o Programa de Pós-Graduação Research Fellowship NSF: Award # DGE-0937373, a NSF CyberEnabled Descoberta e Inovação Tipo I (Idea): Grant # 094158, e do Programa de Formação NIH Biotecnologia Rutgers-UMDNJ: Grant # 5T32GM008339-22.

1. Construindo o Aparelho de estímulo <ol><li> Construir uma plataforma móvel em uma faixa de deslizamento. Cada estímulo irá ser colocado sobre a plataforma móvel de acordo com o tipo de ensaio chamado para. </li><li> Prenda o trilho sobre uma mesa a uma altura adequada que permita a plataforma de estímulo a ser ao nível dos olhos com o participante para se sentar em frente à mesa. </li><li> Anexar um mecanismo de mola retrátil para a plataforma de estímulo. Ligar a entrada para o mecanismo de mola para uma placa de circuito. </li><li> Coloque um conjunto de lâmpadas por trás do banco do participante, de frente para a plataforma de estímulo. É importante para iluminar a plataforma estímulo uniformemente porque iluminação desigual pode lançar sombras que interferem com a percepção ilusória. Conecte o conjunto de faróis para um conversor que liga a placa de circuito. </li><li> Coloque uma caixa de comutação para a borda da mesa mais próximo da onde o participante serão assentados. Os participantes colocam a mão na caixa de interruptor umat no início de cada prova e ativar o interruptor, assim que levantar sua mão para executar o movimento alcance. Ligue a entrada de caixa de interruptor para a placa de circuito. </li><li> Conecte cada pino da placa de circuito de saída para um pino do microcontrolador para controlar a ativação simultânea da retração da plataforma móvel via o mecanismo de mola eo desligamento de luzes de uma vez a caixa de interruptor é acionado. O estímulo deve retrair e as luzes devem desligar após o início do movimento de alcance em cada tentativa para evitar as correções visuais on-line e feedback tátil ocorra. A caixa de distribuição é empregado para que a retração estímulo eo início escuridão são realizados somente após o movimento começa, tornando esta uma tarefa alcance imediato. </li><li> Escreva um programa MATLAB que controla os sinais do microcontrolador. Use o código MATLAB para armazenar uma seqüência de ensaios e instruir o experimentador que estímulos e condições de visualização de usar para cada tentativa. </li><li> Construestímulos de treinamento t, o estímulo reversa perspectiva, eo estímulo perspectiva adequada (Figuras 1 e 2). Estímulos de treinamento consiste em dois painéis retangulares que representam o direito de superfície isolado parede do prédio meio embutido no estímulo reversa perspectiva eo estímulo perspectiva adequada. A finalidade dos estímulos de formação será discutido no procedimento experimental. Apor alvos planares disco vermelho para a direita da linha média dos estímulos. </li></ol> 2. Participantes <ol><li> Obter o consentimento informado por escrito do IRB protocolo aprovado em conformidade com a Declaração de Helsinque, antes de começar a sessão experimental. </li><li> Teste o participante para a acuidade visual de cada olho, estereopsia (usando um teste Randot-Stereo), e dominância ocular. </li><li> Set-up do sistema de captura de movimento. Use catorze sensores eletro-magnética a 240 Hz e software de rastreamento de movimento. A alta resolução de al sistema de gravaçãobaixos para a análise em profundidade do desdobramento do movimento em três dimensões de catorze sensores simultaneamente, que estudos anteriores não têm. <ol><li> Coloque doze dos quatorze sensores nos seguintes segmentos corporais utilizando bandas de esportes projetados para otimizar o movimento irrestrito do corpo: cabeça, tronco, ombros direito e esquerdo, braço esquerdo, antebraço esquerdo, punho esquerdo, braço direito, antebraço direito, direito pulso, dedo indicador mão direita e polegar da mão direita. </li><li> Coloque os restantes dois sensores na parte traseira dos estímulos diretamente atrás do local de destino para alcançar uma posição exata do alvo no espaço 3D em relação ao participante durante a formação e blocos experimentais. </li></ol></li></ol> 3. Procedimento Experimental <ol><li> Coloque todos os estímulos de vista do participante no momento. Desligar todas as luzes, exceto as lâmpadas usadas para iluminar a plataforma de estímulo. Dim quaisquer telas de computador que estão em uso para executar o experiment de modo que as suas luzes não interfiram com a iluminação mesmo projectado sobre o aparelho. </li><li> Antes de iniciar qualquer ensaios, informará o participante do fluxo de experiência. Notifique-los da retração estímulo e desligar das luzes, uma vez que iniciar o movimento, levantando a mão fora da caixa do interruptor. Lembre-lhes para não tentar seguir a plataforma retrátil, mas para apenas pegar para onde o alvo foi visto pela última vez. Demonstrar como agarrar onde último lembro de ter visto o alvo, aproximando-o normal à superfície percebida. </li><li> Comece provas práticas. Estes ensaios permitem que o participante tornar-se confortável com a configuração. Não há estímulo teste na plataforma - apenas uma placa preta com uma protrusão centro pólo usado para prender estímulos. Instruir o participante a chegar no pólo central e trazer a mão para trás para descansar após a conclusão do alcance, em sua / seu próprio ritmo; repita por três ensaios. Nota: É importante não dar instruções sobre como retraçãot da mão; este componente deve ser automática e abaixo controle consciente. </li><li> Iniciar os ensaios de treinamento. Peça ao participante para fechar o seu / seus olhos depois de cada ensaio para o restante do experimento. Enquanto os olhos do participante estão fechados, apor o estímulo de treinamento chamado no programa MATLAB para o pólo central; a ordem de apresentação do estímulo de treinamento é ao acaso pelo programa MATLAB para um total de oito provas, quatro para cada estímulo. Estímulos de treinamento ajudam a demonstrar a curvatura do alcance quando pediu para pegar em alvos em superfícies físicas representante dos alvos utilizados nos estímulos experimentais. </li><li> Comece ensaios experimentais. Há três condições de estímulo para os ensaios experimentais: (1) reverspective sob percepção ilusória, como na Figura 1-F (REV-ILLU), (2) reverspective sob percepção verídica, como na Figura 1e (REV-VER), e (3) -perspectiva adequada (PRO), como na Figura 1-C. Lembre-se que condiçõesções (1) e (2) utilizar o mesmo estímulo físico reverspective. <ol><li> Primeiro apresentar o estímulo reverspective. Peça ao participante se ele / ela pode estabilizar a percepção ilusória do prédio do meio &quot;pulando para fora&quot; em relação a ele / ela. Se o participante tem dificuldade em estabilizar a percepção ilusória, coloque uma lente com foco de no olho não dominante para enfraquecer estereopsia, a fim de preservar a percepção ilusória, mantendo a distância para atingir a meta de 18. Se o participante requer a lente de focagem de, em seguida, certifique-se de instruir a ele / ela para colocá-los antes de cada ensaio REV-ILLU. </li><li> Após o primeiro julgamento REV-ILLU, o programa MATLAB irá embaralhar a ordem dos julgamentos. Para cada ensaio, dá as instruções a seguir, dependendo da condição de estímulo: REV-ILLU: &quot;Ver o edifício como meio pulando para fora para você.&quot; REV-VER: &quot;Ver o edifício como meio cedendo longe de você.&quot; PRO: &quot;Ver o edifício como meio pulando para fora em direção you. &quot; Uma vez que o participante confirma uma percepção estável, pedir-lhes para agarrar o alvo. Realize doze ensaios para cada condição para um total de 36 ensaios experimentais. </li></ol></li></ol> 4. Análise de Dados <ol><li> Para analisar os movimentos em termos de alcance alvo-dirigida e retrações automáticos, primeiro decompor os dados em duas classes de movimento, detectando o ponto em que a velocidade do movimento, depois de seu início, se aproxima da velocidade instantânea zero. </li><li> Para olhar para as diferenças na curvatura das trajetórias de caminho de mão para cada condição de estímulo, executar Lambda teste estatístico do Wilk no conjunto de dados 3-dimensional em cada ponto no tempo durante a trajetória. O Lambda Teste de Wilk reduz a probabilidade estatística Λ teste para um valor escalar por meio de determinantes para nos ajudar a inferir se o vector de trajectória significativo para REV-ILLU é semelhante ao REV-VER ou PRO 22. </li><li> Para o estudo da orientaçãoção da mão em direcção ao alvo no final do alcance meta-dirigida, comparar o ângulo formado entre o vector de abordagem unidade gerado pelas posições dos sensores polegar, indicador e do punho em relação à unidade de vector do alvo normal à superfície (Figuras 5a e 5b). </li></ol>

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Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.

Os nossos métodos de fornecer uma plataforma para testar a validade de modelos de percepção-ação através da análise de todo o desenrolar do movimento em relação à tarefa experimental. O paradigma pode ser modificado para testar outros tipos de estímulos visuais para ampliar essa área de pesquisa. Por exemplo, outro Diis 3D podem ser testados no aparelho para ver como as interações entre processos top-down e bottom-up traduzir a vários estímulos. Os métodos também podem ser adaptados para testar popula?...

Vision-para-Percepção vs Visão para-Ação Para navegar com sucesso o ambiente, a informação do sistema visual é utilizado para ajudar a coordenar o movimento humano. Como a informação visual é selecionado e priorizado para influenciar ações motoras permanece obscuro. Duas projeções anatômicas importantes surgem a partir do córtex visual primário para formar o ventral (&quot;o que&quot;, ou &quot;visão de percepção&quot;) caminho, estendendo-se até a região temporal, eo dorsal (&quot;onde&quot;, ou &quot;visão para a ação&quot;) via , para o lobo parietal 1-2. O fluxo ventral está implicado na utilização de informação visual para os processos perceptivos, tais como reconhecimento de objetos e de identificação, ao passo que o fluxo dorsal é pensado para processar sinais exclusivamente para orientação de ação e percepção espacial. A pergunta é se ou não processos de cima para baixo a partir do fluxo ventral moldar a forma em que os movimentos são executados. O festudo de caso de paciente amous DF, avaliada pela Goodale e Milner em 1992, forneceu evidência forte e apoio à visuais hipótese de dois córregos, que afirma que os processos de fluxo ventral e dorsal são separáveis ​​para a percepção e ação 3. Em teoria, os sinais de baixo para cima de paralaxe de movimento e disparidade binocular pode substituir top-down informação perceptual, como o conhecimento prévio e familiaridade, a fim de orientar com precisão as nossas ações, sugerindo que o planejamento motor é impermeável ao controle de fluxo ventral. DF, que sofria de forma agnosia visual causada por lesões occipitais bilaterais ventral, manteve a capacidade de preensão exata em direção aos objetos que ela tinha dificuldade em reconhecer, apoiar a premissa do visual hipótese de dois córregos 3-4. Por causa de estudos de casos, como DF, assumiu-se que a dicotomia fluxo ventral-dorsal funcional também existiu em indivíduos saudáveis ​​não patológicas. No entanto, se esses resultados fornecem evidência de um absodivisão alaúde do trabalho para a percepção e ação em populações neurotypical foi muito debatido ao longo dos últimos vinte anos, 5-10. O Uso das Ilusões segregar percepção e ação Para testar a hipótese visuais de dois córregos em indivíduos neurotypical, os pesquisadores empregam ilusões visuais para investigar como juízos perceptivos distorcidas do ambiente afetam nossas ações motoras. A ilusão de Ebbinghaus / Titchener, por exemplo, utiliza um alvo de disco rodeado por discos menores que parece ser maior do que o outro disco do mesmo tamanho rodeado por círculos maiores; isto é devido a um efeito de tamanho de contraste 11. Quando os participantes chegar a compreender o destino de disco, se a hipótese de dois fluxos é verdade, então a abertura aperto da mão agarrando o alvo disco não seria afetado pela ilusão, fazendo com que o participante para atuar sobre a verdadeira geometria do disco alvo em vez de confiar em tamanho incorreto estim perceptualates. Aglioti et al. no relatório de fato esse comportamento, raciocínio que os processos visuais separados governam as ações qualificados e percepção consciente 11. Por outro lado, outros grupos contestaram estes resultados, não encontrando a dissociação entre os processos de percepção e ação quando controlando cuidadosamente a adequação das tarefas de percepção e de apreensão, propondo uma integração de informações de fluxo visual ao invés de separação 12. Apesar de vários estudos de acompanhamento realizados para validar ou refutar a hipótese de dois córregos visual usando a ilusão de Ebbinghaus, há peças concorrentes de evidência para apoiar ambos os lados do argumento 13. Para explorar ainda mais a influência da percepção visual em processos de ação, também têm sido utilizados 3D ilusões inversão profundidade (DII). Diis produzir movimento ilusório e reversão profundidade percebida de cenas em que os ângulos fisicamente côncavas são percebidos como convexa e vice-versa 14. The HollowIlusão de rosto é um exemplo de uma DII que gera a percepção de um cara normal, convexo, embora o estímulo é fisicamente côncavo, implicando o papel das influências de cima para baixo, como o conhecimento prévio e preconceito convexidade para provocar a percepção ilusória 15-16. Apesar dos esforços para caracterizar o comportamento motor no alcance no sentido de objectivos no oco da ilusão de face, a evidência permanece ambígua: um estudo relata um efeito sobre a saída do motor 17 enquanto outro não 18. Estes estudos dependem de comparação de estimativas de profundidade de percepção até ao ponto final cálculos de distância de mão em relação a alvos localizados no Oco Ilusão de Rosto. Resultados conflitantes sobre as ações realizadas sobre este tipo de estímulos pode ser um resultado das variações nos métodos utilizados pelos pesquisadores. Porque a forma como a informação ventral e dorsal fluxo é utilizada ainda está a debater, esta controvérsia provoca a necessidade de um estímulo mais robusto, com medidas avançadas adicionais de behavio motorar. Este é precisamente por isso que a técnica foi desenvolvida utilizando estímulos reversa perspectiva, comumente referido como &quot;reverspectives&quot;, que formam outra classe de Diis 14. Sugestões perspectiva linear que são pintados em superfícies planas por partes 3D produzir competição entre a geometria física do estímulo e da cena pintada real. Sinais sensoriais orientados por dados, tais como a disparidade binocular e movimento paralaxe favorecem a percepção verídica da geometria física, enquanto baseada na experiência familiaridade com perspectiva favorece a percepção de profundidade de inversão (Figura 1). A vantagem do reverspective é que ele permite a colocação de um alvo numa superfície estímulo cujo percebida orientação espacial sob a ilusão difere em cerca de 90 graus a partir da sua orientação física (figuras 1e e 1f). Esta enorme diferença facilita muito o teste se os movimentos alcance-de-agarramento são ou não são influenciados pela ilusão. Esta noção é fundamental para explorar ou não ações motoras realizadas no reverspective são afetados por influências de cima para baixo a partir do fluxo ventral. Classes de Movimento em Modelos de percepção-ação Se diferentes estratégias motoras são empregados sob percepções ilusórias e verídicas quando pegar em direção a um alvo em um estímulo reverspective, então ele pode ser facilmente rastreados por estudar a curvatura da abordagem da mão. Além disso, uma análise de todo o movimento de desdobramento desde o início do movimento de meta-dirigida para a retração espontânea, automática da mão de volta para seu estado de repouso pode ser de fato ignorar quaisquer deficiências encontradas nos métodos antigos de testes para a influência da percepção na saída do motor. Estudos recentes destacam a importância de se estudar o equilíbrio entre estas duas classes de circulação, bem como a utilização dos segmentos espontâneas pelos sistemas nervosos para contro preditivo e antecipatórial 19-21,23-24. A classe recém estatisticamente definido de movimentos espontâneos-automática fornece novas métricas e recursos que acabam por ser tão crucial quanto as dirigidas a objetivos têm sido, até agora, para controlar as alterações sensório-motoras e quantificar aspectos sutis de comportamentos naturais. Para o nosso conhecimento, a pesquisa existente sobre a hipótese de dois córregos visual só se concentra em atos dirigidos a objetivos, ignorando, assim, os efeitos sobre os movimentos de transição automáticos que são componentes importantes para completar o ciclo de ação visuomotor. A ênfase, portanto, deve ser colocado sobre a importância dos movimentos automáticos, a fim de capturar totalmente ambos os modos de comportamento motor no presente paradigma para esclarecer questões sobre modelos de percepção-ação visuais. Aqui métodos são desenvolvidos para investigar o papel da sinalização de cima para baixo na corrente ventral visual na modulação do comportamento motor no, domínio de ação dirigida a objetivos deliberada em conjunto com o espontâneo, o trânsitomovimentos ional usando um robusto DII reversa perspectiva de estímulo. Análise racional A hipótese é que, se os processos visuais de cima para baixo influenciar o sistema sensório-motor, as trajetórias de movimento completo em direção ao alvo incorporado na cena reversa perspectiva 3D sob a percepção ilusória será diferente da abordagem alvo provocada pela percepção verídica (Figuras 1e e 1f). Além disso, uma vez que a percepção ilusória do estímulo reverspective é muito similar ao obtido por uma adequada (&quot;forçado&quot;) perspectiva estímulo, atinge realizada para um alvo incorporado no reverspective deve, portanto, ser semelhante em características ao atinge realizados sob a influência do ilusão sobre o estímulo reverspective (Figuras 1c e 1f). Se influências visuais de cima para baixo não afetam a trajetória de movimento, em seguida, é a hipótese de que alcança feito under a percepção ilusória seria apresentar as mesmas características que alcances realizados sob a percepção verídica sobre o estímulo reverspective (Figura 1e). Em outras palavras, atinge Percept tanto ilusórios e veridical seria semelhante na natureza, de tal modo que os dois caminhos de trajectória para a frente poderia actuar sobre o verdadeiro geometria do estímulo. Como efeitos observados no alcance dianteiro traduzir na retração automática da mão é desconhecida. Empregando uma análise completa do motor, pretendemos avançar nossa compreensão da ação e da percepção loops para esclarecer as questões existentes na mão.

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		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Laboratory bench</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Slidable Track with Retractable Spring</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>built in-house</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Retractable Spring</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Adjustable Lamps</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Switch Box</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Circuit Board</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Arduino</td>
			<td style="width:252px;">Smart Projects, Italy</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:276px;">MATLAB</td>
			<td style="width:252px;">The MathWorks Inc., Natick, MA, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Randot-dot Stereo Test</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Reverse-Perspective Stimulus</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>built in-house</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Proper-Perspective Stimulus</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>built in-house</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Training Stimuli</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>built in-house</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Polhemus Motion Capture System</td>
			<td style="width:252px;">Liberty, Colchester, VT, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:276px;">The Motion Monitor Motion-Tracking Software</td>
			<td style="width:252px;">Innovative Sports Training, Inc., Chicago, IL</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">Sport Sweatbands</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:276px;">De-Focusing Lens</td>
			<td style="width:252px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methods to explore the influence of top-down visual processes on motor behavior

Atenção cinestésica é importante para navegar com sucesso no ambiente. Quando nos relacionamos com nosso ambiente diário, alguns aspectos do movimento são deliberadamente planejado, enquanto outras ocorrem espontaneamente abaixo da consciência. O componente deliberada dessa dicotomia tem sido extensivamente estudada em vários contextos, enquanto a componente espontânea permanece largamente sub-exploradas. Além disso, como os processos perceptivos modular essas classes de movimento ainda não está claro. Em particular, a questão atualmente debatida é se o sistema visuomotor é governada pela percepção espacial produzida por uma ilusão visual, ou se ele não é afetado pela ilusão e rege-se não por a percepção verídica. Percepts biestável como 3D ilusões inversão profundidade (DIIS) fornecem um contexto excelente para estudar essas interações e equilíbrio, especialmente quando usado em combinação com movimentos alcance-a-alcance. Neste estudo, a metodologia é desenvolvido que utiliza um DII para clarify o papel dos processos de cima para baixo na ação motora, principalmente explorando como chegar em direção a um alvo em uma DII são afetados em ambos os domínios movimento deliberado e espontâneas.

<html> 1. Mão Trajetórias de Caminho Os resultados são apresentados para representativas Objecto VT. Lambda teste estatístico do Wilk permite a redução dos nossos dados espaciais tridimensionais para um valor escalar pelo uso de determinantes. Lambda estatística do Wilk usa o teste da razão de verossimilhança <img alt="" fo:content-width=".8in" src="/files/ftp_upload/51422/51422eq1.jpg" width="90" /> , Em que a soma &quot;dentro&quot; de quadrados e produtos formar matriz E, ea soma &#3...

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Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Não está claro como os sinais de cima para baixo a partir do corrente visual ventral afetar o movimento. Nós desenvolvemos um paradigma para testar o comportamento do motor para um alvo em uma ilusão inversão profundidade 3D. As diferenças significativas são relatadas em ambos, movimentos deliberados dirigidas a objetivos e ações automáticas sob condições de visualização ilusórias e verídicas.

Métodos para pesquisar a influência de cima para baixo processos visuais em Comportamento Motor

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are ...

methods-to-explore-influence-top-down-visual-processes-on-motor

Research

JoVE Journal

Behavior

24.2K visualizações.  Rutgers University.  Não está claro como os sinais de cima para baixo a partir do corrente visual ventral afetar o movimento. Nós desenvolvemos um paradigma para testar o comportamento do motor para um alvo em uma ilusão inversão profundidade 3D. As diferenças significativas são relatadas em ambos, movimentos deliberados dirigidas a objetivos e ações automáticas sob condições de visualização ilusórias e verídicas. 

Vídeo: Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Methods to Test Visual Attention Online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative data samples than can typically be collected on college campuses. However, before such methods can be widely adopted, a number of technological challenges must be overcome &#8211; in particular in experiments where tight control over stimulus properties is necessary. Here we present methods for collecting performance data on two tests of visual attention. Both tests require control over the visual angle of the stimuli (which in turn requires knowledge of the viewing distance, monitor size, screen resolution, etc.) and the timing of the stimuli (as the tests involve either briefly flashed stimuli or stimuli that move at specific rates). Data collected on these tests from over 1,700 online participants were consistent with data collected in laboratory-based versions of the exact same tests. These results suggest that with proper care, timing/stimulus size dependent tasks can be deployed in web-based settings.

To replicate laboratory settings, online data collection methods for visual tasks require tight control over stimulus presentation. We outline methods for the use of a web application to collect performance data on two tests of visual attention.

Métodos de Ensaio Visual Atenção online

Online data collection methods have particular appeal to behavioral scientists because they offer the promise of much larger and much more representative ...

Comportamento

Investigating Motor Skill Learning Processes with a Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be time-intensive and ambiguous to quantify beyond simple success rates. Here, we describe the training procedure for reach-and-pull tasks with ETH Pattus, a robotic platform for automated forelimb reaching training that records pulling and hand rotation movements in rats. Kinematic quantification of the performed pulling attempts reveals the presence of distinct temporal profiles of movement parameters such as pulling velocity, spatial variability of the pulling trajectory, deviation from midline, as well as pulling success. We show how minor adjustments in the training paradigm result in alterations in these parameters, revealing their relation to task difficulty, general motor function or skilled task execution. Combined with electrophysiological, pharmacological and optogenetic techniques, this paradigm can be used to explore the mechanisms underlying motor learning and memory formation, as well as loss and recovery of function (e.g. after stroke).

A paradigm is presented for training and analysis of an automated skilled reaching task in rats. Analysis of pulling attempts reveals distinct subprocesses of motor learning.

Investigação dos processos de aprendizagem motora habilidade com uma Robotic Manipulandum

Skilled reaching tasks are commonly used in studies of motor skill learning and motor function under healthy and pathological conditions, but can be ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. However, studying human locomotor learning can be challenging. During infancy and childhood, the neuromuscular system is quite immature, and it is unlikely that locomotor learning during early stages of development is governed by the same mechanisms as in adulthood. By the time humans reach maturity, they are so proficient at walking that it is difficult to come up with a sufficiently novel task to study de novo locomotor learning. The split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed, enables the study of both short- (i.e., immediate) and long-term (i.e., over minutes-days; a form of motor learning) gait modifications in response to a novel change in the walking environment. Individuals can easily be screened for previous exposure to the split-belt treadmill, thus ensuring that all experimental participants have no (or equivalent) prior experience. This paper describes a typical split-belt treadmill adaptation protocol that incorporates testing methods to quantify locomotor learning and generalization of this learning to other walking contexts. A discussion of important considerations for designing split-belt treadmill experiments follows, including factors like treadmill belt speeds, rest breaks, and distractors. Additionally, potential but understudied confounding variables (e.g., arm movements, prior experience) are considered in the discussion.

We describe a protocol for investigating human locomotor adaptation using the split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed. We specifically focus on a paradigm designed to test the generalization of adapted locomotor patterns to different walking contexts (e.g., gait speeds, walking environments).

Usando uma escada rolante Split-cinto para avaliar a generalização de adaptação de locomoção humana

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that involves finger-pressing movements while sitting, the modified SRT task requires participants to step with both feet while maintaining a standing posture. This stepping task necessitates whole body actions that impose postural challenges. The foot-stepping task complements the classic SRT task in several ways. The foot-stepping SRT task is a better proxy for the daily activities that require ongoing postural control, and thus may help us better understand sequence learning in real-life situations. In addition, response time serves as an indicator of sequence learning in the classic SRT task, but it is unclear whether response time, reaction time (RT) representing mental process, or movement time (MT) reflecting the movement itself, is a key player in motor sequence learning. The foot-stepping SRT task allows researchers to disentangle response time into RT and MT, which may clarify how motor planning and movement execution are involved in sequence learning. Lastly, postural control and cognition are interactively related, but little is known about how postural control interacts with learning motor sequences. With a motion capture system, the movement of the whole body (e.g., the center of mass (COM)) can be recorded. Such measures allow us to reveal the dynamic processes underlying discrete responses measured by RT and MT, and may aid in elucidating the relationship between postural control and the explicit and implicit processes involved in sequence learning. Details of the experimental set-up, procedure, and data processing are described. The representative data are adopted from one of our previous studies. Results are related to response time, RT, and MT, as well as the relationship between the anticipatory postural response and the explicit processes involved in implicit motor sequence learning.

The &quot;Motor&quot; in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

We introduce the foot-stepping serial reaction time (SRT) task. This modified SRT task, complementing the classic SRT task that involves only finger-pressing movement, better approximates daily sequenced activities and allows researchers to study the dynamic processes underlying discrete response measures and disentangle the explicit process operating in implicit sequence learning.

O "Motor" em Motor implícita sequência de aprendizagem: uma reação Serial depuração pé tempo tarefa

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that ...

Using Eye Movements Recorded in the Visual World Paradigm to Explore the Online Processing of Spoken Language

In a typical eye tracking study using the visual world paradigm, participants' eye movements to objects or pictures in the visual workspace are recorded via an eye tracker as the participant produces or comprehends a spoken language describing the concurrent visual world. This paradigm has high versatility, as it can be used in a wide range of populations, including those who cannot read and/or who cannot overtly give their behavioral responses, such as preliterate children, elderly adults, and patients. More importantly, the paradigm is extremely sensitive to fine grained manipulations of the speech signal, and it can be used to study the online processing of most topics in language comprehension at multiple levels, such as the fine grained acoustic phonetic features, the properties of words, and the linguistic structures. The protocol described in this article illustrates how a typical visual world eye tracking study is conducted, with an example showing how the online processing of some semantically complex statements can be explored with the visual world paradigm.

The visual world paradigm monitors participants' eye movements in the visual workspace as they are listening to or speaking a spoken language. This paradigm can be used to investigate the online processing of a wide range of psycholinguistic questions, including semantically complex statements, such as disjunctive statements.

Usando movimentos oculares gravados no paradigma Visual do mundo para explorar o processamento on-line de língua falada

In a typical eye tracking study using the visual world paradigm, participants' eye movements to objects or pictures in the visual workspace are recorded ...

Assessing the Influence of Personality on Sensitivity to Magnetic Fields in Zebrafish

To orient themselves in their environment, animals integrate a wide array of external cues, which interact with several internal factors, such as personality. Here, we describe a behavioral protocol designed for the study of the influence of zebrafish personality on their orientation response to multiple external environmental cues, specifically water currents and magnetic fields. This protocol aims to understand whether proactive or reactive zebrafish display different rheotactic thresholds (i.e., the flow speed at which the fish start swimming upstream) when the surrounding magnetic field changes its direction. To identify zebrafish with the same personality, fish are introduced in the dark half of a tank connected with a narrow opening to a bright half. Only proactive fish explore the novel, bright environment. Reactive fish do not exit the dark half of the tank. A swimming tunnel with low flow rates is used to determine the rheotactic threshold. We describe two setups to control the magnetic field in the tunnel, in the range of the earth&#8217;s magnetic field intensity: one that controls the magnetic field along the flow direction (one dimension) and one that allows a three-axial control of the magnetic field. Fish are filmed while experiencing a stepwise increase of the flow speed in the tunnel under different magnetic fields. Data on the orientation behavior are collected through a video-tracking procedure and applied to a logistic model to allow the determination of the rheotactic threshold. We report representative results collected from shoaling zebrafish. Specifically, these demonstrate that only reactive, prudent fish show variations of the rheotactic threshold when the magnetic field varies in its direction, while proactive fish do not respond to magnetic field changes. This methodology can be applied to the study of magnetic sensitivity and rheotactic behavior of many aquatic species, both displaying solitary or shoaling swimming strategies.

We describe a behavioral protocol designed to assess how zebrafish&#8217;s personalities influence their response to water currents and weak magnetic fields. Fishes with the same personalities are separated based on their explorative behavior. Then, their rheotactic orientation behavior in a swimming tunnel with a low flow rate and under different magnetic conditions is observed.

Avaliar a influência da personalidade na sensibilidade a campos magnéticos no Zebrafish

To orient themselves in their environment, animals integrate a wide array of external cues, which interact with several internal factors, such as ...

Integrating Visual Psychophysical Assays within a Y-Maze to Isolate the Role that Visual Features Play in Navigational Decisions

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired investigations into collective motion, specifically, their ability to integrate environmental and social information across ecological contexts. This demonstration illustrates techniques used for quantifying behavioral responses of fish, in this case, Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas), to visual stimuli using computer visualization and digital image analysis. Recent advancements in computer visualization allow for empirical testing in the lab where visual features can be controlled and finely manipulated to isolate the mechanisms of social interactions. The purpose of this method is to isolate visual features that can influence the directional decisions of the individual, whether solitary or with groups. This protocol provides specifics on the physical Y-maze domain, recording equipment, settings and calibrations of the projector and animation, experimental steps and data analyses. These techniques demonstrate that computer animation can elicit biologically-meaningful responses. Moreover, the techniques are easily adaptable to test alternative hypotheses, domains, and species for a broad range of experimental applications. The use of virtual stimuli allows for the reduction and replacement of the number of live animals required, and consequently reduces laboratory overhead.
This demonstration tests the hypothesis that small relative differences in the movement speeds (2 body lengths per second) of virtual conspecifics will improve the speed and accuracy with which shiners follow the directional cues provided by the virtual silhouettes. Results show that shiners directional decisions are significantly affected by increases in the speed of the visual cues, even in the presence of background noise (67% image coherency). In the absence of any motion cues, subjects chose their directions at random. The relationship between decision speed and cue speed was variable and increases in cue speed had a modestly disproportionate influence on directional accuracy.

Here, we present a protocol to demonstrate a behavioral assay that quantifies how alternative visual features, such as motion cues, influence directional decisions in fish. Representative data are presented on the speed and accuracy where Golden Shiner (Notemigonus crysoleucas) follow virtual fish movements.

Integrando ensaios psicofísicos visuais dentro de um labirinto Y para isolar a função que os recursos visuais desempenham em decisões de navegação

Collective animal behavior arises from individual motivations and social interactions that are critical for individual fitness. Fish have long inspired ...

Using the Race Model Inequality to Quantify Behavioral Multisensory Integration Effects

Multisensory integration research investigates how the brain processes simultaneous sensory information. Research on animals (mainly cats and primates) and humans reveal that intact multisensory integration is crucial for functioning in the real world, including both cognitive and physical activities. Much of the research conducted over the past several decades documents multisensory integration effects using diverse psychophysical, electrophysiological, and neuroimaging techniques. While its presence has been reported, the methods used to determine the magnitude of multisensory integration effects varies and typically faces much criticism. In what follows, limitations of previous behavioral studies are outlined and a step-by-step tutorial for calculating the magnitude of multisensory integration effects using robust probability models is provided.

The current study aims to provide a step-by-step tutorial for calculating the magnitude of multisensory integration effects in an effort to facilitate the production of translational research studies across diverse clinical populations.

Usando a desigualdade de modelo de corrida para quantificar efeitos de integração multissensorial comportamental

Multisensory integration research investigates how the brain processes simultaneous sensory information. Research on animals (mainly cats and primates) ...

Exploring Infant Sensitivity to Visual Language using Eye Tracking and the Preferential Looking Paradigm

We discuss the use of the preferential looking paradigm in eye tracking studies in order to study how infants develop, understand, and attend to the world around them. Eye tracking is a safe and non-invasive way to collect gaze data from infants, and the preferential looking paradigm is simple to design and only requires the infant to be attending to the screen. By simultaneously showing two visual stimuli that differ in one dimension, we can assess whether infants show different looking behavior for either stimulus, thus demonstrating sensitivity to that difference. The challenges in such experimental approaches are that experiments must be kept brief (no more than 10 min) and be carefully controlled such that the two stimuli differ in only one way. The interpretation of null results must also be carefully considered. In this paper, we illustrate a successful example of an infant eye tracking study with a preferential looking paradigm to discover that 6-month-olds are sensitive to linguistic cues in a signed language despite having no prior exposure to signed language, suggesting that infants possess intrinsic or innate sensitivities to these cues.

Eye tracking studies using a preferential looking paradigm can be used to study infants&#39;&#160;emerging understanding of, and attention to, their external visual world.

Explorando a sensibilidade infantil à linguagem visual usando o rastreamento de olhos e o paradigma de aparência preferencial

We discuss the use of the preferential looking paradigm in eye tracking studies in order to study how infants develop, understand, and attend to the world ...

Investigating the Effect of Visual Imagery and Learning Shape-Audio Regularities on Bouba and Kiki

This article presents a protocol for investigating the role of visual imagery in the bouba/kiki-effect, whether training in noticing the bouba/kiki shape-audio regularities affects the bouba/kiki-effect and the recognition of individual bouba and kiki shapes, and finally what mental images these regularities produce. To generate bouba/kiki shape-audio regularities, there were two types of shapes (filled; outlined) and two types of audio (word; non-word sound). Three groups of individuals participated in three experiments: Blind, blindfold, and vision. The experiments were conducted in fixed order across participants, with no break between them. In Experiment 1 (pre-test-post-test design with three repeated within-group measures) the participants were asked to pick out the shape they associated with the auditory bouba/kiki; in Experiment 2 (within-subject design), to name one shape and some audio (sometimes congruous; sometimes incongruous) as &#8216;bouba&#8217; or &#8216;kiki;&#8217; and in Experiment 3 (post-test only design), to draw the shape they associated with the auditory bouba/kiki. The results suggest that the blindfold-group draw upon visual imagery to solve new problems, but not long term; that training in noticing bouba/kiki shape-audio regularities affects the bouba/kiki-effect and the recognition of individual bouba and kiki shapes, but differently in each experimental group; and that all experimental groups create mental images of the most characteristic shape feature of bouba (curve) and kiki (angle). In fact, the effect of visual imagery is robust across tasks, but not long term; the effect of learning shape-audio regularities is robust long term, but not across tasks. The presented protocol is appropriate for investigating the effect of visual imagery and learning shape-audio regularities, when they occur and how robust they are; in specific individuals and groups of individuals. This protocol is unique in that it keeps under control both the visual imagery and the sensory information during training and testing.

The aim of the presented protocol is to investigate the role of visual imagery in the bouba/kiki-effect, whether training in noticing the bouba/kiki shape-audio regularities affects the bouba/kiki-effect and the recognition of individual bouba and kiki shapes, and finally what mental images these regularities produce.

Investigando o efeito de imagens visuais e aprendizagem forma-regularidades de áudio em Bouba e Kiki

This article presents a protocol for investigating the role of visual imagery in the bouba/kiki-effect, whether training in noticing the bouba/kiki ...