Name: characterization of the sense of agency over the actions of neural-machine interface-operated prostheses
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
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Los autores desean agradecer a Madeline Newcomb por su contribución a la generación de la figura. Este trabajo fue financiado por los contribuyentes de Estados Unidos a través de un NIH, oficina del Director, fondo común, Premio de investigación R01 transformadora (grant #1R01NS081710-01) y la Defense Advanced Research Projects Agency (contrato número N66001-15-C-4015 bajo los auspicios de Oficina de tecnología de Biología programa Administrador D. Weber).

Este protocolo ha sido aprobado anteriormente y sigue los lineamientos del Comité de ética de investigación humana de la clínica Cleveland.
1. hardware y Software de la NMI
<ol><li>Establecer cada persona participante NMI de control y retroalimentación para que cuando intenta realizar un movimiento, ver y sentir una prótesis virtual completar ese movimiento.<ol>
<li>Generar un percept kinestésica de la mano a través NMI del participante y capturar la cinemática del movimiento percib...

<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. 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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>

Aquí se presenta un marco metodológico para caracterizar la experiencia de la Agencia formada durante la operación prótesis sensate vía INE. En este contexto, la Agencia es particularmente relevante como puentes acción física a los procesos cognitivos de fondo que configuran la percepción. A través de un participante prótesis y NMI, tenemos acceso directo a una serie de elementos fundamentales que establecen el sentido de agencia: intención, salida del motor y la sensación de movimiento. De importanc...

Como prótesis robóticas se convierten cada vez más avanzadas, la importancia de la retroalimentación sensorial relevante seguirá creciendo. Retroalimentación sensorial afecta a cómo los seres humanos perciben, interactuaran con y máquinas incluso integrarán su esquema corporal. Recientes técnicas de NMI ahora pueden ofrecer a los usuarios de prótesis con control intuitivo y lograr sensaciones asociadas con toquen1,2,3,4,5,6 , 7 y cinestesia (sensación de movimiento)8,9 en miembros que falta. Cuando esta información sensorial se combina con la información visual proporcionada por ver la prótesis durante la operación, tenemos acceso a los elementos esenciales que informan la distinción de uno mismo -versus-otros. Aprovechando este acceso puede ayudar a que a los usuarios de prótesis un paso más cerca a una extremidad artificial de funcionamiento como parte de su cuerpo, en lugar de sólo una herramienta.
Conciencia corporal y el sentido vivido surge de la creación de la agencia (la experiencia de autoría sobre acciones de un miembro) y propiedad (la sensación de que un miembro es una parte del cuerpo)10,11. Propiedad está mediada principalmente a través de la integración de táctil y visual de la información12. La Agencia surge de la integración de la intención, sensación de movimiento (cinestesia), información visual y modelos predictivos cognitiva11. Durante la ejecución de una acción voluntaria, Agencia es formada cuando las consecuencias sensoriales de esa acción se alinean con la intención del artista y predicciones de modelos internos13 su interpretación o. La Agencia es independiente y distinto de la propiedad. El concepto de propiedad de miembro se ha estudiado con frecuencia en prótesis literatura14. Un sentido de formas de propiedad de miembro en los participantes NMI cuando retroalimentación táctil es espacial y temporal apropiada, como juicios de orden medido explícitamente a través de cuestionarios o implícitamente a través de cambios en la temperatura del miembro residual o temporal15. Sin embargo, han existido menos oportunidades para explorar el organismo en el contexto de NMI16. Trabajo reciente con participantes de NMI ha demostrado que la Agencia puede ser útil promovida y es independiente de la experiencia de propiedad8.
Agencia es particularmente significativa en el funcionamiento de prótesis robóticas ya que es un enlace cognitivo para el control de las acciones físicas de la prótesis a través de experiencias de la causalidad, la sensación de controlar las extremidades artificiales o causar algo a pasar de17. Prótesis robóticas avanzan máquinas computarizadas que el usuario debe cooperar con las tareas con eficacia completa. Algunas prótesis han incorporado funciones autónomas, como detección de agarre antideslizante y corrección; sin embargo estos sistemas han visto adopción limitada funcionalidad ejecutando fuera de control de usuario puede ser visto como frustrante si no debidamente implementado8,18. Esto presenta un desafío fundamental que se repite a través de aplicaciones de la cooperación humana con máquinas autónomas. Es decir, los seres humanos a menudo confían en sus propias acciones sobre los resultantes de una colaboración con equipos o máquinas, y esta confianza influye directamente en la probabilidad de un operador para utilizar las funciones autónomas19,20. Como seres humanos, innatamente confiamos en nosotros mismos y nuestros cuerpos para realizar las acciones que nos proponemos; Cuando esto se logra, establecemos un intrínseco sentido de agencia. Curiosamente, la formación del organismo se ve afectada en acciones de cooperación hombre-máquina. Durante las tareas cooperativas de hombre a hombre, un sentimiento compartido de agencia puede formarse por movimiento21; sin embargo, la literatura sugiere que agencia compartida recaigan en cooperación hombre-máquina22,23. Estos desafíos se reflejan en el uso de la prótesis miembro superior, y las tasas de rechazo de dispositivos robóticos siguen siendo altas, con 23% - 39% de los usuarios de descontinuar su uso24. De hecho, muchos usuarios de prótesis todavía prefieren sistemas corporal25. Estos sistemas Retire la máquina automatizada desde el bucle de control y más íntimamente pareja movimiento del cuerpo del usuario a los prótesis movimiento a través de cables de alambre. Esto refuerza aún más la importancia de la integración cognitiva en el uso de prótesis avanzadas. Sugerimos que NMI sistemas pueden proporcionar un número de las piezas sensoriales y del motores necesarias para ayudar a mover extremidades artificiales más cerca a establecer un sentido cooperativo de la agencia, y esto será fundamental en la promoción de la aceptación y la verdadera integración de estas máquinas computarizadas con sus usuarios.
Agencia puede medirse en un número de maneras. Las medidas más simples utilizan psicofísicos cuestionarios o escalas que explícitamente pida a los participantes a quién o a qué atribuyen un evento17,26,27. Esto depende de la percepción actual de un individuo de "auto" al exigir a los participantes a hacer juicios inferenciales de la atribución (es decir, explícitamente juzgar si "I" u otra entidad era responsable de una acción o evento). Medidas implícitas proporcionan la penetración en el fondo procesos cognitivos que ocurren durante la acción motor y eventos sensoriales. Esta visión de la Agencia intenta medir aquello que explícitamente no es percibido por un individuo. Normalmente esto se logra teniendo los participantes caracterizan a una diferencia percibida en uno mismo y externamente-generados por informe de acciones, por ejemplo, teniendo los participantes la duración de tiempo que percibe entre un evento de uno mismo y externamente-generados 17 , 28. durante la realización de acciones generados, Agencia implícitamente se manifiesta como una compresión perceptual entre acciones y sus consecuencias sensoriales, conocidos como Unión intencional28. Cuando personas informar al tiempo que percibe entre una acción y su resultado, una menor duración percibida de tiempo corresponde a un sentido más fuertemente formado de agencia29,30. Curiosamente, se ha demostrado que medidas explícitas e implícitas no pueden correlacionar directamente, ya que probablemente están caracterizando diferentes mecanismos perceptivos17 que juntos el sentido de agencia. Por lo tanto, establecer una comprensión más integral de formación de la Agencia durante el uso de prótesis requerirán protocolos experimentales empleando medidas explícitas e implícitas.
Este trabajo describe un marco metodológico que permite explícitamente y caracteriza implícitamente el sentido de agencia desarrollada el control de NMI del sensate manos protésicas virtuales o robóticas. Se destacan dos técnicas para medir la Agencia durante la realización de una tarea de aferramiento al objeto sensoriomotora. Se emplean cuestionarios psicofísicos establecidos para capturar la experiencia explícita de la agencia, mientras que estimaciones de intervalo de tiempo (Unión intencional) se emplean para medir implícitamente el sentido de agencia.
El alcance de este protocolo es evaluar el sentido de agencia en el contexto de una NMI que proporciona control del motor activa fisiológicamente relevante y retroalimentación cinestésica. Estas técnicas son generalizables a los sistemas de NMI prótesis virtuales o físicos. Hay restricciones mínimas en las poblaciones que pueden ser reclutadas para realizar este protocolo. Por ejemplo, la movilidad de miembros superiores del participante no puede ser afectada bilateral (deben tener un miembro sano), y deben poseer la capacidad cognitiva para hacer juicios basados en el tiempo y articular sensaciones experimentadas.

<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

Este trabajo describe un marco metodológico que permite explícitamente y caracteriza implícitamente el sentido de agencia desarrollado sobre el control neural interfaz (NMI) de sensate manos protésicas virtuales o robóticas. La formación de la Agencia es fundamental en la distinción de las acciones que realizamos con nuestras extremidades como nuestra propia. Intentando incorporar avanzadas prótesis de miembro superior en estos mismos mecanismos de percepción, podemos empezar a integrar una extremidad artificial más cerca marco cognitivo del usuario para el control de la extremidad. Esto tiene implicaciones importantes en la promoción de aceptación de usuario, el uso y control efectivo de las prótesis de miembro superior avanzadas. En el presente Protocolo, los participantes controlan una mano protésica virtual y reciben un feedback sensorial cinestésico a través de su legal preexistente. Se realizan una serie de tareas virtuales de agarre y las perturbaciones se introducen sistemáticamente a la retroalimentación cinestésica y movimientos de la mano virtual. Se emplean dos medidas independientes de la Agencia: establecido cuestionarios psicofísicos (para capturar la experiencia explícita de agencia) y un intervalo de tiempo estiman tarea para captar el sentido implícito de agencia (Unión intencional). Resultados de este protocolo (puntuaciones del cuestionario y el intervalo de tiempo estima) puede ser analizada para cuantificar el grado de formación de la Agencia.

El protocolo experimental fue realizado con tres participantes amputado de funcionamiento una prótesis virtual sensate vía su NMI8 (figura 1). El programa de instalación utiliza una mano virtual participante controlable a través de perfiles cinemáticos programados utilizando la MuJoCo HAPTIX física motor31. La mano virtual se muestra en un monitor horizontal frente a los participantes en una ubica...

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

Caracterización del sentido de la agencia sobre las acciones de prótesis funciona de interfaz Neural máquina

Aquí presentamos un protocolo que caracteriza el sentido de agencia desarrollada el control del sensate manos protésicas virtuales o robóticas. Cuestionarios psicofísicos se emplean para capturar la experiencia explícita de la agencia, y estimaciones de intervalo de tiempo (Unión intencional) se emplean para medir implícitamente el sentido de agencia.

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

El reemplazo verdadero de las extremidades requiere desdibujar las líneas perceptivas cognitivas entre uno mismo y la máquina. La agencia es el puente crucial para percibir las acciones de una extremidad artificial generadas por uno mismo e intencional. Esta técnica proporciona una visión única de la eficacia de la comunicación perceptiva cognitiva entre el usuario humano y la máquina.Este método podría extenderse a cualquier examen de los efectos de la retroalimentación en la agencia, como con prótesis mioeléctricas o accionadas por el cuerpo, estimulación cortical, accidente cerebrovascular, o incluso trasplantes de manos. Demuestran este procedimiento, Dylan Beckler y Zachary Thumser, ingenieros de investigación de nuestro laboratorio. Acompañe al participante a la sala de pruebas y pídales que se sienten frente a un monitor.Comience generando una percepción cinetésica de la mano a través de la interfaz de la máquina neuronal de los participantes, o NMI, y capture la cinemática del movimiento percibido haciendo que el participante demuestre lo que siente usando su mano intacta. Utilice una simulación de mano virtual o prótesis para reproducir la cinemática de la percepción del movimiento. A continuación, configure el hardware para capturar las señales de control de movimiento intencional de la mano del NMI del participante.Asigne esta señal de control a la actividad de la prótesis virtual. A continuación, cree un programa de control maestro que coordine la adquisición de la señal de control NMI, el movimiento de la prótesis virtual y la generación de retroalimentación de NMI cinestésico en tiempo real. Muestre la prótesis virtual en el monitor y ajuste su tamaño y ubicación para que se posicione de forma congruente con la ubicación de su extremidad faltante.A continuación, renderice objetos, como bolas flotantes, en el entorno virtual para dar servicio a los puntos de detención para las posiciones de cierre y apertura de la mano. Por último, configure el programa de control maestro para que cuando los dígitos virtuales se ponga en contacto con los puntos de parada virtuales, se reproduzca un tono auditivo después de un retardo de tiempo ajustable. Antes de iniciar el experimento, cree un archivo de entrada para el programa de control maestro que especifique la configuración de cada prueba, así como las condiciones de control y experimental.Programe condiciones adicionales diseñadas para analizar las contribuciones a la agencia de la intención motora, la sensación cinestésica y el desajuste temporal con la cinemática mostrada de la prótesis virtual. Por ejemplo, considere la posibilidad de utilizar las cinco condiciones siguientes, el movimiento opuesto, demasiado rápido, demasiado lento, el retraso de inicio y la no retroalimentación. Para iniciar cada prueba, pulse el botón de inicio en el programa de control maestro, que mueve la mano virtual a la posición de inicio, lo que indica el comienzo de la prueba.En la primera sesión de práctica, pida al participante que conduzca la mano hasta el punto final del movimiento y reproduzca el tono auditivo 1.000 milisegundos después de que los dígitos virtuales alcancen el punto de parada virtual para 10 ensayos. En la segunda sesión de práctica, vuelva a hacer que el participante conduzca la mano hasta el punto final del movimiento. Aleatorice los tonos auditivos de modo que los intervalos de retardo de 300, 500 y 700 milisegundos se presenten al menos cinco veces cada uno.Registre la estimación verbal de los participantes del intervalo de retardo de tiempo. Finalmente, proceda con los conjuntos experimentales de 15 ensayos para cada condición. Presente las condiciones en un pedido aleatorio y administre un cuestionario al final de cada condición.Aquí, los resultados indican la puntuación media de las cuatro preguntas de la agencia, así como cuatro preguntas de control para cada participante y para cada condición de retroalimentación. Una calificación media mayor que una indica un acuerdo con una declaración determinada, y cero indica la neutralidad del acuerdo. Las diferencias entre los intervalos de tiempo reales y percibidos se promediaron entre los tres participantes y se presentan en relación con la condición de retroalimentación de línea de base.Las diferencias negativas más grandes son una indicación de un sentido implícito más fuerte del albedrío, como con la condición demasiado rápida. Además, estos resultados muestran una comparación de medidas explícitas e implícitas de los organismos. La condición demasiado rápida demostró la formación más fuerte del albedrío, tanto explícita como implícitamente.Las modificaciones menores podrían ampliar nuestras técnicas para estudiar modalidades adicionales de sensores, como el tacto, y cómo afectan a la agencia. Además, agregar mediciones de propiedad de las extremidades podría ayudarnos a entender las interrelaciones entre la agencia y la realización. Esta técnica permitió explorar el papel de la retroalimentación del movimiento perceptivo en una interfaz de máquina neuronal en el mecanismo intrínseco que el cerebro utiliza para establecer la autoría sobre los movimientos previstos.

Research

JoVE Journal

Behavior

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

Inyección estereotáctica de microARN que expresan lentivirus al ratón hipocampo CA1 Región y evaluación de los resultados del comportamiento

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

Investigación

Comportamiento

Comprehensive Analysis of Transcription Dynamics from Brain Samples Following Behavioral Experience

Análisis Integral de Transcripción Dinámica del cerebro muestras Siguiendo Experiencia del Comportamiento

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

El uso de la caja de rompecabezas como un medio para evaluar la eficacia de Enriquecimiento Ambiental

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

La cuantificación de aprendizaje en jóvenes Bebés: Seguimiento de la pierna acciones durante una tarea de descubrimiento-learning

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

Una prueba de extracción instrumentada para caracterizar las respuestas posturales

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

Evaluar la coherencia de las narrativas cortas de los padres con respecto a su hijo utilizando el procedimiento de muestra de habla de cinco minutos

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

Examen de los cambios en la VDH y la emoción después del arte con tres materiales de arte diferentes

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

Evaluación de la somatosensaca de presión de punto lingual de línea media con monofilamentos de cabello Von Frey

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

Evaluación del rendimiento cognitivo de pacientes hipertensos con lesiones cerebrovasculares silenciosas

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

Un método estandarizado para la medición de la quinestesia del codo

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