Name: applying incongruent visual-tactile stimuli during object transfer with vibro-tactile feedback
Uploaded: 2019-05-23T14:30:00
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Questo studio non è stato finanziato.

Il seguente protocollo segue le linee guida del comitato etico di ricerca umana dell'Università. Vedere la tabella dei materiali per il riferimento ai prodotti commerciali.
Nota: dopo aver ricevuto l'approvazione della Commissione d'etica universitaria, sono stati reclutati 20 individui sani (7 maschi e 13 femmine, media e deviazione standard [DS] di età 30,2 ± 16,3 anni). Ogni soggetto ha letto e firmato un modulo di consenso informato preprocessato. I criteri di inclusion...

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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multisensory+integration:+attending+to+seen+and+felt+hands.">Multisensory integration: attending to seen and felt hands.</a> Current Biology. 10 (23), R863-R865 (2000).</li><li>Tsakiris, 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=The+rubber+hand+illusion+revisited:+visuotactile+integration+and+self-attribution.">The rubber hand illusion revisited: visuotactile integration and self-attribution.</a> Journal of Experimental Psychology, Human Perception, and Performance. 31 (1), 80-91 (2005).</li></ol>

In questo studio, è stato presentato un protocollo che quantifica l'effetto dell'aggiunta di VTF sulla cinematica di trasferimento di oggetti in presenza di incongruenti stimoli visivi-tattili. Al meglio delle nostre conoscenze, questo è l'unico protocollo disponibile per testare l'effetto di VTF sulla risposta a stimoli visivi-tattili incongruenti. I diversi passaggi critici coinvolti nell'applicazione di incongruenti stimoli visivi-tattili durante il trasferimento di oggetti con VTF includono i seguenti: collegare il...

Le illusioni sono sfruttazioni dei limiti dei nostri sensi, poiché percepiamo erroneamente le informazioni che si discosta dalla realtà oggettiva. La nostra inferenza percettiva si basa sulla nostra esperienza nell'interpretare i dati sensoriali e sul calcolo del nostro cervello della stima più affidabile della realtà in presenza di input sensoriale ambiguo1.
Una sottocategoria nella ricerca delle illusioni è quella che unisce segnali sensoriali incongruenti. L'illusione che deriva da segnali sensoriali incongruenti proviene dalla costante integrazione multisensoriale eseguita dal nostro cervello. Mentre ci sono numerosi studi riguardanti l'incongruenza nei segnali visivi-uditivi, l'incongruenza in altre coppie sensoriali è meno segnalata. Questa differenza nel numero di report potrebbe essere attribuita alla maggiore semplicità nella progettazione di una configurazione che incorpora incongruenza visiva-uditiva. Tuttavia, gli studi che riportano i risultati relativi ad altre modalità di coppie sensoriali, sono interessanti. Ad esempio, l'effetto di segnali visivi-aptici incongruenti sulla sensibilità visiva2 è stato studiato utilizzando un sistema in cui gli stimoli visivi e aptici sono stati abbinati in frequenza spaziale; Tuttavia, l'orientamento tattile e visivo era identico (congruente) o ortogonale (incongruente). In un altro studio, l'effetto di incongruenti stimoli di movimento visivo-tattile sulla direzione visiva percepita del movimento è stato studiato utilizzando uno stimolatore di integrazione cross-modale visivo-tattile con un pannello illuminato che presenta stimoli visivi e un tattile stimolatore che presenta stimoli di movimento tattili con direzione di movimento arbitrario, velocità e profondità di indentazione nella pelle3. È stato suggerito che rappresentiamo internamente sia la distribuzione statistica del compito e la nostra incertezza sensoriale, combinandole in un modo coerente con un processo bayesiano che ottimizza le prestazioni4.
La realtà virtuale ha fatto la capacità di ingannare il feedback visivo al soggetto un compito facile. Diversi studi hanno utilizzato la realtà virtuale multisensoriale per boli di informazioni visive e somatosensoriali. Ad esempio, la realtà virtuale è stata recentemente utilizzata per indurre l'incarnazione nel corpo di un bambino, con o senza attivazione di una distorsione vocale a forma di bambino5. In un altro esempio, la presentazione visiva della distanza percorsa durante l'auto-movimento è stata estesa ed è quindi incongruente con la distanza percorsa dai segnali a base di corpo6. Una configurazione di realtà virtuale simile è stata progettata per un'attività in bicicletta7. Tutta la suddetta letteratura, tuttavia, non combinava un'interferenza con uno dei sensi, oltre al segnale incongruente. Abbiamo scelto il senso tattile per ricevere un tale disturbo.
Il nostro sistema sensoriale tattile fornisce una prova diretta sul fatto che un oggetto sia affinato. Ci aspettiamo quindi che quando il feedback visivo diretto è distorto o non disponibile, il ruolo del sistema sensoriale tattile nelle attività di manipolazione degli oggetti sarà prominente. Ma cosa accadrebbe se anche il canale sensoriale tattile fosse disturbato? Questo è un possibile risultato dell'utilizzo di feedback vibrotattile (VTF) per l'aumento sensoriale, in quanto cattura l'attenzione del singolo8. Oggi, il feedback aumentato di diverse modalità viene utilizzato come strumento esterno, inteso a migliorare il nostro feedback sensoriale interno e migliorare le prestazioni durante l'apprendimento motorio, nello sport e nelle impostazioni di riabilitazione9.
Lo studio di incongruenti stimoli visivi-tattili può migliorare la nostra comprensione per quanto riguarda la percezione dell'input sensoriale. In particolare, la quantificazione del valore additivo o riduttivo di VTF durante la funzione motoria che coinvolge incongruenti stimoli visivi-tattili, può aiutare nel futuro disegno protesica, Smart sport-usura, o qualsiasi altro indumento che incorporano VTF. Poiché gli amputati sono privi di stimoli tattili all'aspetto distale del loro residuo, il loro uso quotidiano del VTF, incorporato nella protesi per trasmettere la conoscenza dell'afferrare, ad esempio, potrebbe influenzare il modo in cui percepiscono il feedback visivo. La comprensione del meccanismo di percezione in queste condizioni, consentirà agli ingegneri di perfezionare le modalità VTF per ridurre l'effetto negativo sugli utenti VTF.
Abbiamo mirato a testare l'effetto di VTF sulla risposta a stimoli visivi-tattili incongruenti. Nella configurazione presentata, il feedback tattile viene acquisito afferrando un blocco e spostandolo su una partizione; il feedback visivo è una presentazione virtuale in tempo reale del blocco in movimento e della partizione (acquisita utilizzando un sistema di Motion Capture). Dal momento che il soggetto è impedito di vedere il movimento effettivo della mano, l'unico feedback visivo è quello virtuale. Il feedback congruente è la presentazione affidabile del movimento del blocco, in modo che il soggetto senta che il blocco è affinato e vede muoversi insieme al percorso della mano. Il feedback incongruente appare come il movimento del blocco diverte dal percorso di movimento effettivo, in modo che sembra cadere dalla mano quando è in realtà ancora detenuto dal soggetto, in modo da contraddire il feedback tattile. Sono state testate tre ipotesi: quando si sposta un oggetto da un luogo all'altro utilizzando un feedback visivo virtuale, (i) il percorso e la durata del movimento di trasferimento dell'oggetto aumenteranno quando vengono presentati gli stimoli visivi-tattili incongruenti, (II) questa modifica sarà aumentare quando si presentano incongruenti stimoli visivi-tattili e VTF è attivato sul braccio mobile, e (III) si trova una correlazione positiva tra il livello di difficoltà percepito di eseguire il compito con il VTF attivato e il percorso e la durata del movimento di trasferimento dell'oggetto. La prima ipotesi proviene dalla suddetta letteratura che riporta che varie modalità di feedback incongruenti influenzano le nostre risposte. La seconda ipotesi riguarda le precedenti constatazioni che VTF cattura l'attenzione dell'individuo. Per la terza ipotesi, abbiamo ipotizzato che i soggetti che erano più disturbati dal VTF, si fideranno del feedback visivo virtuale più del loro senso tattile.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>Makerbot</td>
			<td></td>
			<td>https://www.makerbot.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Box and Blocks test</td>
			<td>Sammons Preston</td>
			<td></td>
			<td>https://www.performancehealth.com/box-and-blocks-test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexiforce sensors (1lb)</td>
			<td>Tekscan Inc.</td>
			<td></td>
			<td>https://www.tekscan.com/force-sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JASP</td>
			<td>JASP Team</td>
			<td></td>
			<td>https://jasp-stats.org/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labview</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ni.com/en-us/shop/labview/labview-details.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Arduino</td>
			<td>Arduino LLC</td>
			<td></td>
			<td>https://store.arduino.cc/arduino-micro</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion capture system</td>
			<td>Qualisys</td>
			<td></td>
			<td>https://www.qualisys.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaftless vibration motor</td>
			<td>Pololu</td>
			<td></td>
			<td>https://www.pololu.com/product/1638</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS</td>
			<td>IBM</td>
			<td></td>
			<td>https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics-software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

applying incongruent visual-tactile stimuli during object transfer with vibro-tactile feedback

Raramente si esplorava l'applicazione di segnali sensoriali incongruenti che coinvolgono un feedback tattile interrotto, in particolare con la presenza di feedback vibrotattili (VTF). Questo protocollo mira a testare l'effetto di VTF sulla risposta a stimoli visivi-tattili incongruenti. Il feedback tattile viene acquisito afferrando un blocco e spostandolo su una partizione. Il feedback visivo è una presentazione virtuale in tempo reale del blocco mobile, acquisita utilizzando un sistema di Motion Capture. Il feedback congruente è la presentazione affidabile del movimento del blocco, in modo che il soggetto senta che il blocco è affinato e vederlo muoversi insieme al percorso della mano. Il feedback incongruente appare come il movimento del blocco diverte dal percorso di movimento effettivo, in modo che sembra cadere dalla mano quando è in realtà ancora detenuto dal soggetto, in modo da contraddire il feedback tattile. Venti soggetti (età 30,2 ± 16,3) ripetevano 16 blocchi di trasferimento, mentre la loro mano era nascosta. Questi sono stati ripetuti con VTF e senza VTF (totale di 32 blocchi di trasferimento). Gli stimoli incongruenti sono stati presentati casualmente due volte all'interno delle 16 ripetizioni in ogni condizione (con e senza VTF). Ogni soggetto è stato chiesto di votare il livello di difficoltà di eseguire il compito con e senza il VTF. Non vi sono state differenze statisticamente significative nella lunghezza dei percorsi delle mani e delle durate tra i trasferimenti registrati con segnali visivi-tattili congruenti e incongruenti – con e senza il VTF. Il livello di difficoltà percepito di eseguire l'operazione con il VTF significativamente correlato con la lunghezza del percorso normalizzato del blocco con VTF (r = 0,675, p = 0,002). Questa impostazione viene utilizzata per quantificare il valore additivo o riduttivo di VTF durante la funzione motoria che coinvolge incongruenti stimoli visivi-tattili. Le applicazioni possibili sono la progettazione protesica, l'abbigliamento sportivo intelligente o qualsiasi altro indumento che incorpora VTF.

Abbiamo usato la tecnica descritta per testare le tre ipotesi che quando si sposta un oggetto da un luogo ad un altro utilizzando il feedback visivo virtuale: (i) il percorso e la durata del movimento di trasferimento dell'oggetto aumenteranno quando gli stimoli visivi-tattili incongruenti sono presenti II) questa variazione aumenterà quando si presenteranno incongruenti stimoli visivi-tattili e si attiverà il VTF sul braccio mobile; e (III) si riscontrerà una correlazione positiva tra il livello di difficoltà percep...

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Applying Incongruent Visual-Tactile Stimuli during Object Transfer with Vibro-Tactile Feedback

Applicazione di stimoli visivi e tattili incongruenti durante il trasferimento di oggetti con feedback vibro-tattile

Presentiamo un protocollo per applicare gli stimoli visivi-tattili incongruenti durante un'attività di trasferimento di oggetti. In particolare, durante i trasferimenti a blocchi, eseguiti mentre la mano è nascosta, una presentazione virtuale del blocco mostra occorrenze casuali di blocchi falsi. Il protocollo descrive anche l'aggiunta di feedback vibrotattili durante l'esecuzione del task motore.

The application of incongruent sensory signals that involves disrupted tactile feedback is rarely explored, specifically with the presence of vibrotactile ...

Il protocollo testa l'effetto del feedback vibro-tattile sulla risposta a stimoli visivo-tattili incongruenti. Un sistema di motion capture calcola le coordinate 3D di un blocco trasferito attraverso una partizione. Quindi l'analisi del tempo di movimento e del percorso del blocco in ogni ripetizione può essere eseguita in modo efficiente e preciso alla fine della prova.La reazione del soggetto agli stimoli visivo-tattili incongruenti in presenza di feedback vibro-tattile può essere facilmente quantificata. La quantificazione del contributo positivo o negativo del feedback vibro-tattile durante la funzione motoria che comporta stimoli visivo-tattili incongruenti può aiutare nella progettazione futura di protesi operative, aptiche e strumenti chirurgici, abbigliamento sportivo intelligente o qualsiasi altro capo che incorpora feedback vibro-tattile. Qualsiasi sistema di motion capture e sistema di feedback vibro-tattile può essere utilizzato per replicare il nostro protocollo.Inizia ottenendo una scatola di legno con una partizione alta 15,2 centimetri al centro. Posizionare uno strato di spugna morbida su entrambi i lati della partizione. Quindi, posizionare sei marcatori riflettenti passivi sull'aspetto opposto allo schermo ai quattro angoli e su entrambe le estremità della partizione.Utilizzare una stampante 3D per produrre un cubo con dimensioni di 2,5 centimetri per 2,5 centimetri per 2,5 centimetri attaccati a una base con dimensioni di 4,5 centimetri per 4,5 centimetri per un centimetro. Quindi, posizionare un grande schermo, di circa 1,5 metri, davanti a un tavolo e posizionare la scatola sul tavolo, a 10 centimetri dal bordo opposto allo schermo. Infine, utilizza un sistema di motion capture a sei telecamere attivato a 100 hertz per visualizzare la partizione e il movimento del blocco in tempo reale.Calibrare il sistema di motion capture con una bacchetta struzionata in modo che il blocco e la partizione della scatola siano riconosciuti come corpi rigidi. Quindi, posizionare la casella sul tavolo a 10 centimetri dal bordo opposto allo schermo. In primo luogo, istruisci il soggetto a rimuovere eventuali orologi, braccialetti e anelli.Collegare il controller di sistema VTF all'avambraccio. Quindi, attaccare due sensori di forza sottili e flessibili all'aspetto palmare del pollice e indicizzare le dita su uno strato sottile e spugnoso. Posizionare un polsino sulla pelle della parte superiore del braccio del soggetto e assicurarsi che si sieda comodamente.Premere il pulsante per attivare la batteria collegata al controller. E poi chiedi al soggetto di premere leggermente il pollice e le dita indice insieme. Istruisi il soggetto ad allenarsi per 10 minuti afferrando il blocco nel modo più leggero possibile, usando solo le due dita strutturate.Chiedere loro di sollevare il blocco, spostarlo e riposizionare più volte sul tavolo, tentando di applicare una quantità minima di forza sul blocco. Successivamente, istruisi il soggetto a stare vicino alla tabella in cui sono posizionate la casella e la partizione. Posizionare un divisore sul bordo del tavolo vicino al soggetto e sopra la casella in modo che il soggetto non sia in grado di vedere la casella, ma possa facilmente vedere lo schermo di fronte a lui o lei.Quindi, posizionare il blocco al centro del vano destro della scatola e guidare la mano del soggetto ad esso. Avviare il software che controlla le telecamere del sistema di acquisizione del movimento. Nel pannello di controllo del software di feedback visivo selezionare con/senza VTF, digitare il codice dell'oggetto, fare clic su esegui, connetti, apri e avvia.Istruisi il soggetto a trasferire il blocco 16 volte con i sensori di forza struttivi a mano, mentre visualizzo il movimento del blocco virtuale sullo schermo. Dopo ogni trasferimento, spostare di nuovo il blocco attraverso la partizione nella posizione iniziale. Dopo che il soggetto ha completato tutte le 16 ripetizioni, fare clic su Interrompi nel software.Infine, chiedi al soggetto di valutare il livello di difficoltà di eseguire il compito di trasferire il blocco 16 volte due volte, con e senza il VTF, secondo la seguente scala. Zero non è affatto difficile, uno è leggermente difficile, due è moderatamente difficile, tre è molto difficile e quattro è estremamente difficile. I risultati indicavano che il livello di difficoltà percepito da zero a quattro di esecuzione dell'attività con il VTF era significativamente correlato con la lunghezza normalizzata del percorso del blocco con VTF.La lunghezza del percorso normalizzata in presenza di segnali visivo-tattili incongruenti era più lunga per i soggetti che percepivano il compito come più difficile quando si utilizzava il VTF. Inoltre, la lunghezza del percorso normalizzata era significativamente più lunga per i soggetti che percepivano il compito come più difficile quando si utilizzava il VTF. È fondamentale che l'argomento non sia a conoscenza della possibilità di un feedback fuorviante durante il processo.Per garantire questo, il fondo della scatola è rivestito con uno strato di spugna morbido e il soggetto indossa auricolari circum-ear per eliminare il feedback uditivo del blocco che cade e colpisce la scatola di legno. Inoltre, i due trasferimenti con feedback incongruente dovrebbero essere scelti casualmente tra i 16 trasferimenti eseguiti.

Research

JoVE Journal

Behavior

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Stimoli irrilevanti e Azione di controllo: Analizzare l&#39;influenza di stimoli Ignorato tramite il distrattore-Response Binding Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

Ricerca

Comportamento

Applying Stereotactic Injection Technique to Study Genetic Effects on Animal Behaviors

L&#39;applicazione tecnica di iniezione stereotassica per studiare gli effetti genetici sui comportamenti animali

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Novel Object Exploration as a Potential Assay for Higher Order Repetitive Behaviors in Mice

Esplorazione oggetto romanzo come un test Potenziale di ordine superiore ripetitivi comportamenti nei topi

Restricted, repetitive behaviors (RRBs) are a core feature of autism spectrum disorder (ASD) and disrupt the lives of affected individuals.  RRBs are ...

Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice

Test di riconoscimento di oggetto romanzo per l'indagine di apprendimento e memoria in topi

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is ...

The (Spatial) Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

The Spatial Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

Il gioco di memoria (spaziale): Prova il rapporto tra linguaggio spaziale, oggetto conoscenza e cognizione spaziale

The memory game paradigm is a behavioral procedure to explore the relationship between language, spatial memory, and object knowledge. Using two different ...

Control of Eating Behavior Using a Novel Feedback System

Controllo di mangiare comportamento utilizzando un sistema di Feedback romanzo

Subjects eat food from a plate that sits on a scale connected to a computer that records the weight loss of the plate during the meal and makes up a curve ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Riconoscimento di oggetti nuovi e oggetto posizione comportamentali test in topi con un budget limitato

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

A Vibrotactile Feedback Device for Seated Balance Assessment and Training

Un dispositivo di Vibrotactile Feedback per la valutazione di equilibrio seduti e formazione

Postural perturbations, motion tracking, and sensory feedback are modern techniques used to challenge, assess, and train upright sitting, respectively. ...