Name: characterization of the sense of agency over the actions of neural-machine interface-operated prostheses
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Characterization of the Sense of Agency over the Actions of Neural-machine Interface-operated Prostheses at JoVE.com

המחברים רוצה להודות מדלן ניוקומב לתרומות שלה לדור איור. עבודה זו מומן על ידי משלמי המיסים בארה ב דרך NIH, משרד המנהל, קרן משותפת, טרנספורמטיבי R01 מחקר (גרנט #1R01NS081710-01) ובפרס הסוכנות פרוייקטי מחקר מתקדם (מספר חוזה N66001-15-C-4015 תחת חסותה של ההגנה ביולוגיה טכנולוגיה תוכנית מנהל המשרד ד ובר).

פרוטוקול זה אושרה בעבר, מנחים את ועדת האתיקה האנושית מחקר של קליבלנד קליניק.
1. חומרה ותוכנה של אנגלית
<ol><li>ליצור משוב ובקרה מייל ימי לכל משתתף בודדים כך כשהם מנסים לבצע תנועה, הם רואים או מרגישים תותבת וירטואלי להשלים את התנועה.<ol>
<li>ליצור ההכרתיות תנועתית של היד דרך מייל ימ?...

<ol>
	<li>Kuiken, T. A., Marasco, P. D., Lock, B. A., Harden, R. N., Dewald, J. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redirection+of+cutaneous+sensation+from+the+hand+to+the+chest+skin+of+human+amputees+with+targeted+reinnervation.">Redirection of cutaneous sensation from the hand to the chest skin of human amputees with targeted reinnervation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (50), 20061-20066 (2007).</li><li>Hebert, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+targeted+sensory+reinnervation+technique+to+restore+functional+hand+sensation+after+transhumeral+amputation.">Novel targeted sensory reinnervation technique to restore functional hand sensation after transhumeral amputation.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 22 (4), 765-773 (2014).</li><li>Tan, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+neural+interface+provides+long-term+stable+natural+touch+perception.">A neural interface provides long-term stable natural touch perception.</a> Science Translational Medicine. 257 (6), (2014).</li><li>Oddo, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraneural+stimulation+elicits+discrimination+of+textural+features+by+artificial+fingertip+in+intact+and+amputee+humans.">Intraneural stimulation elicits discrimination of textural features by artificial fingertip in intact and amputee humans.</a> eLife. 5 (MARCH2016), (2016).</li><li>Raspopovic, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioengineering:+Restoring+natural+sensory+feedback+in+real-time+bidirectional+hand+prostheses.">Bioengineering: Restoring natural sensory feedback in real-time bidirectional hand prostheses.</a> Science Translational Medicine. 6 (222), (2014).</li><li>Flesher, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracortical+microstimulation+of+human+somatosensory+cortex.">Intracortical microstimulation of human somatosensory cortex.</a> Science Translational Medicine. 8 (361), (2016).</li><li>Tabot, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restoring+the+sense+of+touch+with+a+prosthetic+hand+through+a+brain+interface.">Restoring the sense of touch with a prosthetic hand through a brain interface.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (45), 18279-18284 (2013).</li><li>Marasco, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Illusory+movement+perception+improves+motor+control+for+prosthetic+hands.">Illusory movement perception improves motor control for prosthetic hands.</a> Science Translational Medicine. 10 (432), (2018).</li><li>Horch, K., Meek, S., Taylor, T. G., Hutchinson, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Object+discrimination+with+an+artificial+hand+using+electrical+stimulation+of+peripheral+tactile+and+proprioceptive+pathways+with+intrafascicular+electrodes.">Object discrimination with an artificial hand using electrical stimulation of peripheral tactile and proprioceptive pathways with intrafascicular electrodes.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 19 (5), 483-489 (2011).</li><li>Braun, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+senses+of+agency+and+ownership:+A+review.">The senses of agency and ownership: A review.</a> Frontiers in Psychology. 9 (APR), (2018).</li><li>Van Den Bos, E., Jeannerod, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sense+of+body+and+sense+of+action+both+contribute+to+self-recognition.">Sense of body and sense of action both contribute to self-recognition.</a> Cognition. 85 (2), 177-187 (2002).</li><li>Botvinick, M., Cohen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rubber+hands+&amp;#34;feel&amp;#34;+touch+that+eyes+see.">Rubber hands &amp;#34;feel&amp;#34; touch that eyes see.</a> Nature. 391 (6669), 756 (1998).</li><li>Gallagher, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Philosophical+conceptions+of+the+self:+Implications+for+cognitive+science.">Philosophical conceptions of the self: Implications for cognitive science.</a> Trends in Cognitive Sciences. 4 (1), 14-21 (2000).</li><li>Niedernhuber, M., Barone, D. G., Lenggenhager, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prostheses+as+extensions+of+the+body:+Progress+and+challenges.">Prostheses as extensions of the body: Progress and challenges.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 92, 1-6 (2018).</li><li>Marasco, P. D., Kim, K., Colgate, J. E., Peshkin, M. A., Kuiken, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+touch+shifts+perception+of+embodiment+to+a+prosthesis+in+targeted+reinnervation+amputees.">Robotic touch shifts perception of embodiment to a prosthesis in targeted reinnervation amputees.</a> Brain. 134 (3), 747-758 (2011).</li><li>Rognini, G., Blanke, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognetics:+Robotic+Interfaces+for+the+Conscious+Mind.">Cognetics: Robotic Interfaces for the Conscious Mind.</a> Trends in Cognitive Sciences. 20 (3), 162-164 (2016).</li><li>Dewey, J. A., Knoblich, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+implicit+and+explicit+measures+of+the+sense+of+agency+measure+the+same+thing.">Do implicit and explicit measures of the sense of agency measure the same thing.</a> PLoS ONE. 9 (10), (2014).</li><li>Edwards, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Adaptive and Autonomous Switching: Shared Control of Powered Prosthetic Arms Using Reinforcement Learning. , (2016).</li><li>Desai, M., Stubbs, K., Steinfeld, A., Yanco, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creating+trustworthy+robots:+Lessons+and+inspirations+from+automated+systems.">Creating trustworthy robots: Lessons and inspirations from automated systems.</a> Adaptive and Emergent Behaviour and Complex Systems - Proceedings of the 23rd Convention of the Society for the Study of Artificial Intelligence and Simulation of Behaviour, AISB 2009. , 49-56 (2009).</li><li>Lee, J. D., See, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trust+in+automation:+designing+for+appropriate+reliance.">Trust in automation: designing for appropriate reliance.</a> Human Factors. 46 (1), 50-80 (2004).</li><li>Moore, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+is+the+sense+of+agency+and+why+does+it+matter?.">What is the sense of agency and why does it matter?.</a> Frontiers in Psychology. 7 (AUG), 1-9 (2016).</li><li>Obhi, S. S., Hall, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sense+of+agency+in+joint+action:+Influence+of+human+and+computer+co-actors.">Sense of agency in joint action: Influence of human and computer co-actors.</a> Experimental Brain Research. 211 (3-4), 663-670 (2011).</li><li>Saha&#239;, A., Pacherie, E., Grynszpan, O., Berberian, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-representation+of+human-generated+actions+vs.+machine-generated+actions:+Impact+on+our+sense+of+we-Agency?.">Co-representation of human-generated actions vs. machine-generated actions: Impact on our sense of we-Agency?.</a> 2017 26th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN). , (2017).</li><li>Biddiss, E., Chau, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upper+limb+prosthesis+use+and+abandonment:+A+survey+of+the+last+25+years.">Upper limb prosthesis use and abandonment: A survey of the last 25 years.</a> Prosthetics and Orthotics International. 31 (3), 236-257 (2007).</li><li>Atkins, D. J., Heard, D. C. Y., Donovan, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiologic+overview+of+individuals+with+upper-limb+loss+and+their+reported+research+priorities.">Epidemiologic overview of individuals with upper-limb loss and their reported research priorities.</a> Journal of Prosthetics and Orthotics. 8 (1), 2-11 (1996).</li><li>Kalckert, A., Ehrsson, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moving+a+Rubber+Hand+that+Feels+Like+Your+Own:+A+Dissociation+of+Ownership+and+Agency.">Moving a Rubber Hand that Feels Like Your Own: A Dissociation of Ownership and Agency.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 6 (March), 1-14 (2012).</li><li>Caspar, E. A., Cleeremans, A., Haggard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+human+agency+and+embodiment.">The relationship between human agency and embodiment.</a> Consciousness and Cognition. 33, 226-236 (2015).</li><li>Haggard, P., Clark, S., Kalogeras, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voluntary+action+and+conscious+awareness.">Voluntary action and conscious awareness.</a> Nature Neuroscience. 5 (4), 382-385 (2002).</li><li>Engbert, K., Wohlschl&#228;ger, A., Haggard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Who+is+causing+what?+The+sense+of+agency+is+relational+and+efferent-triggered.">Who is causing what? The sense of agency is relational and efferent-triggered.</a> Cognition. 107 (2), 693-704 (2008).</li><li>Moore, J. W., Wegner, D. M., Haggard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulating+the+sense+of+agency+with+external+cues.">Modulating the sense of agency with external cues.</a> Consciousness and Cognition. 18 (4), 1056-1064 (2009).</li><li>Kumar, V., Todorov, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MuJoCo+HAPTIX:+A+virtual+reality+system+for+hand+manipulation.">MuJoCo HAPTIX: A virtual reality system for hand manipulation.</a> 2015 IEEE-RAS 15th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids). , (2015).</li><li>Kuiken, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+reinnervation+for+enhanced+prosthetic+arm+function+in+a+woman+with+a+proximal+amputation:+a+case+study.">Targeted reinnervation for enhanced prosthetic arm function in a woman with a proximal amputation: a case study.</a> Lancet. 369 (9559), 371-380 (2007).</li></ol>

כאן מוצגת מסגרת מתודולוגי לאפיין את החוויה של סוכנות נוצר תוך כדי הפעלה תותבות sensate ויה NMIs. בהקשר זה, הסוכנות היא רלוונטית במיוחד כפי היא מגשרת פעולה פיזית לתהליכים קוגניטיביים רקע המעצבות את התפיסה. דרך של המשתתף תותבת, אנגלית, יש לנו גישה ישירה אל מספר רב של אלמנטים מרכזיים כי ליצור ה...

כפי תותבות רובוטית הופכים יותר ויותר מתקדם, חשיבות המשוב החישה הרלוונטיים ימשיך לגדול. משוב חושית משפיעה על איך בני אדם תופסים, אינטראקציה עם, ולשלב אפילו מכונות סכימת הגוף שלהם. טכניקות אנגלית האחרונות עכשיו יכול לספק למשתמשים תותבת שליטה אינטואיטיבית, להשיג תחושות הקשורות לגעת1,2,3,4,5,6 , 7 ותחושת התנועה (חוש התנועה)8,9 ב חסר גפיים. כאשר המידע החושי הזה מזווג עם המידע החזותי צופה את האיבר המלאכותי במהלך המבצע, יש לנו גישה אלמנטים מרכזיים כי ליידע את ההבחנה של העצמי -נגד-אחרים. מינוף גישה זו עשויה לסייע להביא את המשתמשים תותבת צעד אחד קדימה אל הפועלים איבר מלאכותי כחלק של הגוף שלהם, ולא רק כלי.
מודעות הגוף, התחושה של להיות מתגלמת נובע הקמת סוכנות (החוויה של היוצרים על הפעולות של איבר) ובעלות (התחושה כי איבר הוא חלק של הגוף)10,11. הבעלות היא מתווכת בעיקר באמצעות השילוב של מגע ושל מידע חזותי12. סוכנות מגיח השילוב של כוונה, תנועה תחושה (תחושת התנועה), מידע חזותי ומודלים קוגניטיביים11. במהלך ביצוע פעולה מרצון, סוכנות נוצר כאשר ההשלכות חושית של פעולה זו ליישר עם כוונה של השחקן, תחזיות של השחקן מודלים פנימיים13. סוכנות שונה ונפרד מן הבעלות. הרעיון של האיבר בעלות נחקרה לעתים קרובות תותבת ספרות14. תחושה של איבר צורות בעלות משתתפים אנגלית כאשר מגע משוב במרחב של חנותם המתאימים, נמדד באופן מפורש באמצעות שאלונים או במרומז באמצעות שינויי טמפרטורה שיורית האיבר, או סדר פסקי דין15. עם זאת, פחות הזדמנויות היו קיימים לחקור סוכנות בהקשר של מייל ימי16. עבודה עם אנגלית משתתפים הוכיחה שהסוכנות. הזו יכולה להיות מקודמים בכוונה הוא נפרד מן החוויה של בעלות על8.
סוכנות היא משמעותית במיוחד על המבצע של תותבות רובוטית כפי שהיא קישור קוגניטיבית השליטה של פעולות פיזיות של האיבר המלאכותי דרך חוויות של סיבתיות, התחושה של שליטה על איבר מלאכותי או גרימת משהו לקרות17. תותבות רובוטית מתקדמים מכונות ממוחשבות המשתמש חייבים לשתף פעולה עם פעילויות מלאה ביעילות. כמה תותב שילבו פונקציות אוטונומיות, כגון אחיזת-slip זיהוי ותיקון; עוד מערכות אלה ראו אימוץ מוגבלת כפי פונקציונליות פועל מחוץ השליטה של המשתמש ניתן להציג גם מתסכל אם לא יושמה כראוי8,18. זה מהווה אתגר מהותי המהדהד לאורך כל היישומים של שיתוף פעולה אנושית עם מכונות אוטונומית כלומר, בני האדם לעיתים קרובות לסמוך הפעולות שלהם על אלו הנובעות שיתוף פעולה עם מחשבים או מכונות, האמון השפעות ישירות הסבירות של אופרטור לשימוש פונקציות אוטונומיות19,20. כמו בני אדם, אנחנו בוטחים מולד את עצמנו ואת הגוף שלנו כדי לבצע את הפעולות שבכוונתנו; כאשר זו מושגת, אנו להקים סוכנות חוש מהותי. מעניין, היווצרות של סוכנות גדושים בפעולות מחשבים שיתופיות במהלך משימות שיתופיות אדם-אדם, תחושה משותפת של הסוכנות עשוי להתרקם מעל התנועה21; ובכל זאת, הספרות מציעה הסוכנות המשותפת הוא מכביד במהלך שיתוף מחשבים22,23. האתגרים הללו באות לידי ביטוי בשימוש איבר העליונה התותבת, שיעורי דחייה של מכשירים רובוטיים עודם גבוהים, עם 23% - 39% מהמשתמשים הפסקת השימוש שלהם24. למעשה, משתמשים תותבת רבים עדיין מעדיפים את מערכות הגוף-powered25. מערכות אלו להסיר את המכונה ממוחשב הלולאה שליטה, יותר מקרוב כמה תנועות הגוף של המשתמש לכבלים תותבת תנועה באמצעות חוט. זה עוד מחזקת את החשיבות של אינטגרציה קוגניטיבית בשימוש של מכשירים מתקדמים תותבת. אנו ממליצים כי מערכות אנגלית יכול לספק מספר החלקים הדרושים ורפלקסי כדי לעזור להזיז איברים מלאכותיים קרוב יותר לביסוס תחושה קואופרטיב של הסוכנות, זה יהיה תפקיד חשוב בקידום קבלת ושילוב נכון של אלה מכונות ממוחשבות עם המשתמשים שלהם.
סוכנות יכול להימדד במספר דרכים. האמצעים הפשוטים ביותר להשתמש כאינטגרציה שאלונים או סולמות לבקש זאת במפורש למשתתפים מי או מה שהם מייחסים26,17,27של האירוע. זה מסתמך על הפרט קיימת תפיסת ה"אני" ואחרת למשתתפים לשפוט הסקתית ייחוס עצמי (קרי, לשפוט במפורש אם באנגלית או ישות אחרת היה אחראי על פעולה או אירוע). משתמע אמצעים מספקים תובנה הרקע תהליכים קוגניטיביים המתרחשים במהלך פעולה מוטורית, חושית אירועים. תצוגה זו של סוכנות מנסה למדוד את אשר במפורש לא נתפס על ידי הפרט. בדרך כלל זו מושגת על-ידי המשתתפים לאפיין את ההבדל הנתפס העצמי - ו מבחוץ-שנוצר פעולות, למשל שיש המשתתפים מדווחים משך הזמן שהם נתפסים בין אירוע העצמי ואת מבחוץ-שנוצר 17 , 28. במהלך ביצוע פעולות עצמי, סוכנות במרומז מתבטאת דחיסה תפיסתי בזמן בין מעשים בתוצאותיהן חושית, המכונה מחייב מכוון28. כאשר אנשים לדווח על הזמן שהם נתפסים בין הפעולה ותוצאותיה, משך נתפסת קצר יותר מהזמן מקביל תחושה בנוי בצורה חזקה יותר של סוכנות29,30. מעניין, זה הוכח כי אמצעים המפורשות והמשתמעות אולי לא מתואמים באופן ישיר כפי הם נמצאים ככל הנראה אפיון מנגנונים תפיסתיים שונים17 המיידעים יחד התחושה של הסוכנות. ככזה, יצירת הבנה מקיפה יותר של סוכנות היווצרות במהלך השימוש תותבת סביר ידרוש פרוטוקולים ניסיוני העסקת אמצעים וסמויים.
עבודה זו מתארת מסגרת מתודולוגי יכול לשמש כדי במפורש ולא במשתמע לאפיין את תחושת סוכנות שפותחה על השליטה אנגלית sensate ידיים תותבות וירטואלי או רובוטית. שתי שיטות למדידת סוכנות במהלך ביצוע משימה sensorimotor האוחז אובייקט מודגשים. שאלונים כאינטגרציה הוקמה מועסקים כדי לצלם את החוויה מפורשת של סוכנות, בעת הערכות מרווח זמן (מחייב מכוון) המועסקים למדוד במרומז את התחושה של הסוכנות.
הטווח של פרוטוקול זה היא להעריך את תחושת סוכנות בהקשר של אנגלית המספקת רלוונטי מבחינה פיזיולוגית המוטורי הפעיל ומשוב תנועתית. טכניקות אלה הן להכליל למערכות וירטואלי או פיזי תותבת מייל ימי. ישנם הגבלות מינימליות על האוכלוסיות יכול להתגייס כדי לבצע פרוטוקול זה. למשל, הניידות של הגפיים העליונות של המשתתף ניתן להשפיע באופן דו-צדדי (הם בטח האיבר צליל אחד), ואת חייבת להיות להם יכולת קוגניטיבית מבוססי-זמן לשפוט ורהוט תחושות מנוסים.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>LabVIEW 2015, Service Pack 1, Version 15.0.1f2 64-bit</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX, USA</td>
			<td>Full or Pro Version</td>
			<td>We wrote custom software in LabVIEW to coordinate virtual prosthesis control with kinesthetic feedback as well as to present experimental conditions and record data.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-Slot, USB CompactDAQ Chassis</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX, USA</td>
			<td>cDAQ-9178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#177;60 V, 800 kS/s, 12-Bit, 8-Channel C Series Voltage Input Module</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX, USA</td>
			<td>NI-9221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 kS/s/ch Simultaneous, &#177;10 V, 4-Channel C Series Voltage Output Module</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX, USA</td>
			<td>NI-9263</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Wearable Kinesthetic Tactor</td>
			<td>HDT Global, Solon, OH, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>This item was custom made. Other methods of delivering kinesthetic feedback are acceptable as long as the participant feels the sensation of the hand moving in real-time with the movements of the virtual hand.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MuJoCo Physics Engine, HAPTIX Version</td>
			<td>Roboti LLC, Redmond, WA, USA</td>
			<td>mjhaptix150</td>
			<td>Newer versions of MuJoCo should be acceptable as well. We used the MPL Gripper Model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Myobock Electrodes, powered by Otto Bock EnergyPack in MyoBoy Battery Receptacle</td>
			<td>Ottobock, Duderstadt, Germany</td>
			<td>electrodes: 13E200=60 
			battery: 757B21 
			battery receptacle: 757Z191=2</td>
			<td>Any setup that provides an amplified, filtered, and rectified EMG or neural control signal could be used.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of the sense of agency over the actions of neural-machine interface-operated prostheses

עבודה זו מתארת מסגרת מתודולוגי יכול לשמש כדי במפורש ולא במשתמע לאפיין את תחושת הסוכנות פיתח שליטה עצבית-מכונה ממשק (אנגלית) של ידיים תותבות sensate וירטואלי או רובוטית. היווצרות של הסוכנות הוא יסוד להבחין בין הפעולות שאנו מבצעים עם גפיים שלנו כמו להיות שלנו. על ידי שאיפה לשלב מתקדם העליונה-תותבות גפיים תחתונות אלה אותם מנגנונים תפיסתיים, אנחנו יכולים להתחיל לשלב איבר מלאכותי באופן הדוק יותר לתוך מסגרת קוגניטיבית הקיים של המשתמש עבור פקד האיבר. יש לכך השלכות חשובות בקידום משתמש קבלה, שימוש בהם שליטה אפקטיבית של מתקדם העליונה-תותבות גפיים תחתונות. אין פרוטוקול זה, המשתתפים לשלוט יד תותבת וירטואלי ולקבל משוב חושית תנועתית דרך NMIs שישנו שלהם. סדרה של משימות וותרו וירטואלי מבוצעות, לפליטת באופן שיטתי מוצגים בפני משוב תנועתית ותנועות יד וירטואלית. שני אמצעים נפרדים של הסוכנות הם מועסקים: הוקמה שאלונים פסיכופיזיים (כדי ללכוד את החוויה מפורשת של הסוכנות), מרווח זמן להעריך את הפעילות כדי ללכוד תחושה מרומזת של הסוכנות (מחייב מכוון). התוצאות של פרוטוקול זה (שאלון ציונים ואת מרווח זמן הערכות) ניתן לנתח כדי לכמת את מידת סוכנות היווצרות.

פרוטוקול הניסוי בוצע עם שלושה משתתפים קטועי איברים ההפעלה תותבת וירטואלי sensate דרך שלהם אנגלית8 (איור 1). הגדרת שימוש יד וירטואלית משתתף-לשליטה עוברים דרך פרופילים קנטית מתוכנת מראש באמצעות מנוע פיזיקה31MuJoCo HAPTIX. יד וירטואלית ה...

Watch this Scientific Journal Video about Characterization of the Sense of Agency over the Actions of Neural-machine Interface-operated Prostheses at JoVE.com

Characterization of the Sense of Agency over the Actions of Neural-machine Interface-operated Prostheses

אפיון התחושה של הסוכנות על הפעולות של תותבות המופעלים באמצעות ממשק עצבית-מכונה

כאן אנו מציגים פרוטוקול המאפיינת את תחושת סוכנות שפותחה על השליטה sensate ידיים תותבות וירטואלי או רובוטית. שאלונים כאינטגרציה מועסקים כדי ללכוד את החוויה מפורשת של הסוכנות, הערכות מרווח זמן (מחייב מכוון) המועסקים למדוד במרומז את התחושה של הסוכנות.

This work describes a methodological framework that can be used to explicitly and implicitly characterize the sense of agency developed over the ...

החלפת גפיים אמיתית דורשת טשטוש הקווים התפיסתיים הקוגניטיביים בין העצמי למכונה. הסוכנות היא הגשר המכריע לתווים את הפעולות של איבר מלאכותי כפי שנוצר על ידי עצמי ומכוון. טכניקה זו מספקת תובנות ייחודיות על האפקטיביות של התקשורת התפיסתית הקוגניטיבית בין המשתמש האנושי למכונה.שיטה זו יכולה להרחיב לתוך כל בדיקה של ההשפעות של משוב על הסוכנות, כגון עם תותבות מיואלקטריות או הגוף מופעל, גירוי קליפת המוח, שבץ, או אפילו השתלות יד. מדגימים הליך זה דילן בקלר וזאכרי ת'אמסר, מהנדסי מחקר במעבדה שלנו. מלווים את המשתתף לחדר הבדיקות, ויש להם לשבת מול צג.התחל על ידי יצירת תפיסת קינסתטית יד באמצעות ממשק המכונה העצבית המשתתפים, או NMI, וללכוד את הקינמיקה של התנועה הנתפסת על ידי כך שהמשתתף ידגים את מה שהם מרגישים באמצעות היד השלמה שלהם. השתמש ביד וירטואלית או בסימולציית תותבת כדי לשחזר את הקינמטיקה של תפיסת התנועה. לאחר מכן, הגדר חומרה כדי ללכוד את אותות בקרת תנועת היד המכוונים מה- NMI של המשתתף.מפה אות בקרה זה לפעילות התותבת הווירטואלית. לאחר מכן, צור תוכנית בקרה ראשית המתאמת את רכישת אות הבקרה של NMI, את התנועה של התותבת הווירטואלית, ואת הדור של משוב NMI קינסתטי בזמן אמת. הצג את התותבת הווירטואלית על הצג והתאם את גודלו ואת מיקומו כך שהוא ממוקם בהתאם למיקום האיבר החסר שלהם.לאחר מכן, לעבד אובייקטים, כגון כדורים צפים, בסביבה הווירטואלית כדי שירות נקודות עצירה עבור עמדות קרוב ופתוח של היד. לבסוף, הגדר את תוכנית הבקרה הראשית כך שכאשר הספרות הווירטואליות יוצרות קשר עם נקודות העצור הווירטואליות, צליל שמיעתי מתהשמיע לאחר השהיית זמן מתכווננת. לפני תחילת הניסוי, בנה קובץ קלט עבור תוכנית הבקרה הראשית המציינת את ההגדרות עבור כל ניסיון, כמו גם את תנאי הבקרה והניסוי.תוכנית תנאים נוספים שנועדו לנתח את התרומות לסוכנות של כוונה מוטורית, תחושה קינסתטית, ואי התאמה זמנית עם kinematics המוצגים של תותבת וירטואלית. לדוגמה, שקול להשתמש בחמשת התנאים הבאים, תנועה הפוכה, מהירות מדי, איטית מדי, השהיית התחלה וללא משוב. כדי ליזום כל ניסיון, לחץ על לחצן ההפעלה בתוכנית הבקרה הראשית, המזיזה את היד הווירטואלית למצב ההתחלה, מה שמסמן את תחילת המשפט.בתרגול הראשון, תן למשתתף להסיע את היד לנקודת הקצה של התנועה ולנגן את הטון השמיעתי 1,000 אלפיות השניה לאחר שהספרות הווירטואליות יגיעו לנקודת עצירה וירטואלית למשך 10 ניסויים. בתרגול השני, שוב יש את המשתתף להניע את היד לנקודת הסיום של התנועה. הפוך את צלילי השמיעה לאקראיים כך שמרווחי ההשהיה של 300, 500 ו- 700 אלפיות השניה יוצגו לפחות חמש פעמים כל אחד.רשום את המשתתפים דיווחו מילולית על הערכה של מרווח הזמן. לבסוף, להמשיך עם סטים ניסיוניים של 15 ניסויים עבור כל תנאי. הצג את התנאים בסדר אקראי, ולנהל שאלון בסוף כל תנאי.כאן, התוצאות מציינות את הציון הממוצע עבור ארבע שאלות הסוכנות, כמו גם ארבע שאלות בקרה עבור כל משתתף, ועל ידי כל תנאי משוב. דירוג ממוצע הגדול מאחד מציין הסכם עם הצהרה נתונה ואפס מציין ניטרליות של הסכמה. לאחר מכן, ההפרשים בין מרווחי הזמן בפועל לבין מרווחי הזמן הנתפסים היו ממוצעים בין שלושת המשתתפים, והם מוצגים ביחס למצב המשוב הבסיסי.הבדלים שליליים גדולים יותר הם אינדיקציה לתחושה מרומזת חזקה יותר של סוכנות, כגון עם המצב המהיר מדי. יתר על כן, תוצאות אלה מראות השוואה של צעדי סוכנות מפורשים ומרומזים. המצב המהיר מדי הפגין את היווצרות הסוכנות החזקה ביותר, הן במפורש והן במשתמע.שינויים קלים יכולים להרחיב את הטכניקות שלנו כדי ללמוד שיטות חיישן נוספות, כגון מגע, וכיצד הם משפיעים על הסוכנות. כמו כן, הוספת מדידות בעלות על גפיים יכולה לעזור לנו להבין את יחסי הגומלין בין סוכנות להתגלמות. טכניקה זו אפשרה לחקור את תפקידו של משוב תנועה תפיסתית בממשק מכונה עצבית על המנגנון המהותי שבו משתמש המוח כדי לבסס מחברים על פני תנועות מיועדות.

Research

JoVE Journal

Behavior

Stereotactic Injection of MicroRNA-expressing Lentiviruses to the Mouse Hippocampus CA1 Region and Assessment of the Behavioral Outcome

Lentiviruses הזרקת Stereotactic של microRNA-לבטא באזור CA1 היפוקמפוס העכבר והערכה של תוצאות ההתנהגות

MicroRNAs (miRNAs) are small regulatory single-stranded RNA molecules around 22 nucleotides long that may each target numerous mRNA transcripts and dim an ...

Comprehensive Analysis of Transcription Dynamics from Brain Samples Following Behavioral Experience

ניתוח מקיף של תמלול Dynamics מדוגמאות המוח בעקבות ניסיון התנהגות

The encoding of experiences in the brain and the consolidation of long-term memories depend on gene transcription. Identifying the function of specific ...

The Use of the Puzzle Box as a Means of Assessing the Efficacy of Environmental Enrichment

השימוש בתיבת פאזל כאמצעי להערכת היעילות של הסביבה העשרה

Environmental enrichment can dramatically influence the development and function of neural circuits.  Further, enrichment has been shown to successfully ...

Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

כימות למידה בתינוקות צעירים: פעולות מעקב רגלו במהלך משימה למידת גילוי

Task-specific actions emerge from spontaneous movement during infancy. It has been proposed that task-specific actions emerge through a discovery-learning ...

An Instrumented Pull Test to Characterize Postural Responses

מבחן Pull שעברו אינסטרומנטציה לאפיין תגובות בתנוחה

Impairment of postural reflexes, termed postural instability, is a common and disabling deficit in Parkinson's disease. To assess postural reflexes, ...

Assessing the Coherence of Parents' Short Narratives Regarding their Child Using the Five-Minute Speech Sample Procedure

הערכת הנרטיבים הקצרים של ההורים בנוגע לילדם באמצעות שגרת דגימת הדיבור של חמש דקות

Valid and efficient measures for assessing the quality of parent-child relationships are needed to facilitate research and evidence-based practice with ...

Examining Changes in HRV and Emotion Following Artmaking with Three Different Art Materials

בחינת שינויים ב-HRV וברגש בעקבות הכנת האמנות עם שלושה חומרים אמנותיים שונים

This protocol enables the examination of psychological and physiological responses to different types of behavioral engagements. Specifically, in this ...

Assessment of Midline Lingual Point-Pressure Somatosensation Using Von Frey Hair Monofilaments

הערכה לשוני בנקודת התורפה בשיטת פון פרי

Detection and discrimination threshold estimates for oral point pressure are assessed using Von Frey Hair monofilaments. Consistent with previously ...

Evaluation of the Cognitive Performance of Hypertensive Patients with Silent Cerebrovascular Lesions

הערכה של הביצועים הקוגניטיביים של חולים עם יתר לחץ דם עם נגעים מוחיים שקטים

Evidence accumulated from the last decade has proven that silent cerebrovascular lesions (SCLs) and their underlying pathogenic processes contribute to ...

A Standardized Method for Measurement of Elbow Kinesthesia

שיטה מתוקנת למדידה של קינסתזיה מרפק

Proprioception is an important component of controlled movement. The threshold to detection of passive movement (TDPM) is a commonly used method for ...