Name: applying incongruent visual-tactile stimuli during object transfer with vibro-tactile feedback
Uploaded: 2019-05-23T14:30:00
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Este estudio no fue financiado.

El siguiente protocolo sigue las pautas del Comité de ética de la investigación humana de la Universidad. Ver tabla de materiales para referencia a los productos comerciales.
Nota: después de recibir la aprobación del Comité de ética universitaria, se reclutaron 20 individuos sanos (7 varones y 13 hembras, media y desviación estándar [SD] de edad 30,2 ± 16,3 años). Cada asignatura leyó y firmó un formulario de consentimiento informado previo al juicio. Los criteri...

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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>

En este estudio, se presentó un protocolo que cuantifica el efecto de añadir VTF en la cinemática de transferencia de objetos en presencia de estímulos visuales-táctiles incongruentes. A nuestro mejor conocimiento, este es el único protocolo disponible para probar el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. Los varios pasos críticos involucrados en la aplicación de los estímulos visuales-táctiles incongruentes durante la transferencia de objetos con VTF incluyen lo sig...

Las ilusiones son explociones de las limitaciones de nuestros sentidos, ya que percibimos erróneamente información que se desvía de la realidad objetiva. Nuestra inferencia perceptual se basa en nuestra experiencia en la interpretación de datos sensoriales y en el cálculo de nuestro cerebro de la estimación más fiable de la realidad en presencia de la entrada sensorial ambigua1.
Una subcategoría en la investigación de las ilusiones es aquella que combina las señales sensoriales incongruentes. La ilusión que resulta de señales sensoriales incongruentes se origina en la integración multisensorial constante que realiza nuestro cerebro. Si bien existen numerosos estudios sobre la incongruencia en las señales visuales-auditivas, la incongruencia en otros pares sensoriales es menos reportada. Esta diferencia en el número de informes podría atribuirse a la mayor simplicidad en el diseño de una configuración que incorpora incongruencia visual-auditiva. Sin embargo, los estudios que informan de resultados relacionados con otras modalidades de pares sensoriales son interesantes. Por ejemplo, el efecto de las señales visuales-Hápticas incongruentes en la sensibilidad visual2 se estudió utilizando un sistema en el que los estímulos visuales y Hápticas fueron emparejados en frecuencia espacial; sin embargo, la orientación háptica y visual era idéntica (congruente) u ortogonal (incongruente). En otro estudio, el efecto de los estímulos visuales-táctiles incongruentes en la dirección visual de movimiento percibida fue investigado usando un estimulador de integración modal visual-táctil con un panel iluminado que presenta estímulos visuales y un tacto estimulador que presenta estímulos de movimiento táctiles con dirección de movimiento arbitraria, velocidad y profundidad de indentación en la piel3. Se sugirió que representamos internamente tanto la distribución estadística de la tarea como nuestra incertidumbre sensorial, combinándolas de manera consistente con un proceso bayesiano de optimización del rendimiento4.
La realidad virtual ha hecho que la capacidad de engañar la retroalimentación visual al sujeto una tarea fácil. Varios estudios utilizaron la realidad virtual multisensorial para desalinear la información visual y somatosensorial. Por ejemplo, la realidad virtual se usó recientemente para inducir la encarnación en el cuerpo de un niño, con o sin la activación de una distorsión de voz de tipo niño5. En otro ejemplo, la presentación visual de la distancia a pie durante el automovimiento se extendió y, por lo tanto, fue incongruente con la distancia de viaje sentida por las señales del cuerpo6. Una configuración de realidad virtual similar fue diseñada para una actividad de ciclismo7. Toda la literatura mencionada, sin embargo, no combinó una interferencia con uno de los sentidos, además de la señal incongruente. Elegimos el sentido táctil para recibir tal perturbación.
Nuestro sistema sensorial táctil proporciona evidencia directa sobre si un objeto está siendo captado. Por lo tanto, esperamos que cuando la retroalimentación visual directa se distorsione o no esté disponible, el papel del sistema sensorial táctil en las tareas de manipulación de objetos será prominente. Sin embargo, ¿qué pasaría si también se perturba el canal sensorial táctil? Este es un posible resultado del uso de retroalimentación vibrotáctil (VTF) para el aumento sensorial, ya que capta la atención de la persona8. Hoy en día, la retroalimentación aumentada de diferentes modalidades se utiliza como una herramienta externa, destinada a mejorar nuestra retroalimentación sensorial interna y mejorar el rendimiento durante el aprendizaje motor, en el deporte y en los ajustes de rehabilitación9.
El estudio de los estímulos visuales-táctiles incongruentes puede mejorar nuestro entendimiento con respecto a la percepción de la estimulación sensorial. En particular, la cuantificación del valor aditivo o reductivo de la VTF durante la función motora que involucra estímulos visuales-táctiles incongruentes, puede ayudar en el diseño protésico futuro, el desgaste deportivo inteligente, o cualquier otra prenda que incorpore VTF. Dado que los amputados son privados de estímulos táctiles en el aspecto distal de su residuo, su uso diario de la VTF, incrustado en la prótesis para transmitir conocimiento de agarre, por ejemplo, podría influir en cómo perciben la retroalimentación visual. La comprensión del mecanismo de percepción en estas condiciones, permitirá a los ingenieros perfeccionar las modalidades de VTF para reducir el efecto negativo sobre los usuarios de VTF.
Nuestro objetivo era poner a prueba el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. En la configuración presentada, la retroalimentación táctil se adquiere agarrando un bloque y desplazando a través de una partición; la retroalimentación visual es una presentación virtual en tiempo real del bloque móvil y la partición (adquirida mediante un sistema de captura de movimiento). Dado que el sujeto se impide ver el movimiento real de la mano, la única retroalimentación visual es la virtual. La retroalimentación congruente es la presentación fiable del movimiento del bloque, por lo que el sujeto siente que el bloque está agarrado y ve que se mueve junto con el camino de la mano. La retroalimentación incongruente aparece como el movimiento del bloque se desvía de la trayectoria de movimiento real, por lo que parece caer de la mano cuando en realidad todavía está en manos del sujeto, contradigiendo así la retroalimentación táctil. Se probaron tres hipótesis: cuando se mueve un objeto de un lugar a otro utilizando la retroalimentación visual virtual, (i) el camino y la duración del movimiento de transferencia del objeto aumentará cuando se presenten los estímulos visuales-táctiles incongruentes, (II) este cambio se aumento cuando se presentan estímulos visuales-táctiles incongruentes y la VTF se activa en el brazo móvil, y (III) se encuentra una correlación positiva entre el nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF activado y el camino y la duración de la movimiento de transferencia del objeto. La primera hipótesis proviene de la literatura mencionada que informa que varias modalidades de retroalimentación incongruente afectan nuestras respuestas. La segunda hipótesis se relaciona con los hallazgos previos que la VTF capta la atención del individuo. Para la tercera hipótesis, asumimos que los sujetos que estaban más perturbados por la VTF, confiarán en la retroalimentación visual virtual más que su sentido táctil.

<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

La aplicación de señales sensoriales incongruentes que implican alteraciones de la retroalimentación táctil es raramente explorada, específicamente con la presencia de retroalimentación vibrotáctil (VTF). Este protocolo tiene como objetivo probar el efecto de la VTF en la respuesta a los estímulos visuales-táctiles incongruentes. La retroalimentación táctil se adquiere agarrando un bloque y desplazando a través de una partición. La retroalimentación visual es una presentación virtual en tiempo real del bloque móvil, adquirida mediante un sistema de captura de movimiento. La retroalimentación congruente es la presentación fiable del movimiento del bloque, por lo que el sujeto siente que el bloque está agarrado y ver que se mueve junto con el camino de la mano. La retroalimentación incongruente aparece como el movimiento del bloque se desvía de la trayectoria de movimiento real, por lo que parece caer de la mano cuando en realidad todavía está en manos del sujeto, contradigiendo así la retroalimentación táctil. Veinte sujetos (edad 30,2 ± 16,3) repitieron 16 transferencias de bloques, mientras que su mano estaba escondida. Estos se repitieron con VTF y sin VTF (total de 32 transferencias de bloques). Los estímulos incongruentes se presentaron aleatoriamente dos veces dentro de las 16 repeticiones en cada condición (con y sin VTF). Se pidió a cada sujeto que calificaría el nivel de dificultad de realizar la tarea con y sin la VTF. No hubo diferencias estadísticamente significativas en la longitud de las trayectorias y duraciones de las manos entre las transferencias grabadas con señales visuales-táctiles congruentes e incongruentes – con y sin la VTF. El nivel de dificultad percibido de realizar la tarea con el VTF significativamente correlacionado con la longitud de trayecto normalizada del bloque con VTF (r = 0,675, p = 0,002). Esta configuración se utiliza para cuantificar el valor aditivo o reductivo de VTF durante la función motora que implica estímulos visuales-táctiles incongruentes. Las posibles aplicaciones son el diseño de prótesis, el desgaste deportivo inteligente o cualquier otra prenda que incorpore VTF.

Usamos la técnica descrita para probar las tres hipótesis que al mover un objeto de un lugar a otro usando la retroalimentación visual virtual: (i) el camino y la duración del movimiento de transferencia del objeto aumentará cuando los estímulos visuales-táctiles incongruentes se posteriores del (II) este cambio aumentará cuando se presenten estímulos visuales-táctiles incongruentes y se active la VTF en el brazo móvil; y (III) se encontrará una correlación positiva entre el nivel de dificultad percibido de ...

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

Aplicación de estímulos visuales-táctiles incongruentes durante la transferencia de objetos con retroalimentación Vibro-táctil

Presentamos un protocolo para aplicar los estímulos visuales-táctiles incongruentes durante una tarea de transferencia de objetos. Concretamente, durante las transferencias de bloques, realizadas mientras la mano está oculta, una presentación virtual del bloque muestra apariciones aleatorias de caídas de bloques falsas. El protocolo también describe la adición de retroalimentación vibrotáctil mientras se realiza la tarea del motor.

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

El protocolo prueba el efecto de la retroalimentación vibroctil en la respuesta a estímulos visual-táctiles incongruentes. Un sistema de captura de movimiento calcula las coordenadas 3D de un bloque transferido a través de una partición. Por lo tanto, el análisis del tiempo de movimiento y la trayectoria del bloque en cada repetición se puede realizar de manera eficiente y precisa al final del ensayo.La reacción del sujeto a los estímulos visual-táctiles incongruentes en presencia de retroalimentación vibrocáctil se puede cuantificar fácilmente. La cuantificación de la contribución positiva o negativa de la retroalimentación vibrocáctica durante la función motora que implica estímulos visual-táctiles incongruentes puede ayudar en el diseño futuro de prótesis operativas, hápticas y herramientas quirúrgicas, ropa deportiva inteligente o cualquier otra prenda que incorpore retroalimentación vibro-táctil. Cualquier sistema de captura de movimiento y sistema de retroalimentación vibro-táctil se puede utilizar para replicar nuestro protocolo.Comience por obtener una caja de madera con una partición de 15,2 centímetros de altura en el centro. Coloque una capa de esponja suave en ambos lados de la partición. A continuación, coloque seis marcadores reflectantes pasivos en el aspecto opuesto a la pantalla en las cuatro esquinas y en ambos extremos de la partición.Utilice una impresora 3D para fabricar un cubo con las dimensiones de 2,5 centímetros por 2,5 centímetros por 2,5 centímetros unidos a una base con las dimensiones de 4,5 centímetros por 4,5 centímetros por un centímetro. A continuación, coloque una pantalla grande, aproximadamente 1,5 metros, delante de una mesa y coloque la caja sobre la mesa, a 10 centímetros del borde opuesto a la pantalla. Por último, utilice un sistema de captura de movimiento de seis cámaras activado a 100 hercios para visualizar la partición y el movimiento del bloque en tiempo real.Calibre el sistema de captura de movimiento con una varita instrumentada para que el bloque y la partición de la caja se reconozcan como sólidos rígidos. A continuación, coloque la caja en la mesa a 10 centímetros del borde opuesto a la pantalla. En primer lugar, instruya al sujeto a quitar cualquier reloj, pulsera y anillo.Conecte el controlador del sistema VTF a su antebrazo. A continuación, conecte dos sensores de fuerza delgados y flexibles al aspecto palmar del pulgar y los dedos índice sobre una capa delgada y esponjista. Coloque un brazalete en la piel de la parte superior del brazo del sujeto y asegúrese de que se siente cómodamente.Pulse el botón para activar la batería conectada al mando. Y luego pida al sujeto que presione sus dedos pulgar e índice juntos ligeramente. Instruir al sujeto a entrenar durante 10 minutos en el agarre del bloque tan ligeramente como sea posible, utilizando sólo los dos dedos instrumentados.Pídales que levanten el bloque, lo muevan y vuelvan a colocarlo sobre la mesa varias veces, intentando aplicar una cantidad mínima de fuerza en el bloque. A continuación, indique al sujeto que se acerque a la tabla donde se colocan el cuadro y la partición. Coloque un divisor en el borde de la mesa cerca del sujeto y encima de la caja para que el sujeto no pueda ver la caja, pero pueda ver fácilmente la pantalla delante de él o ella.A continuación, coloque el bloque en el centro del compartimiento derecho de la caja y guíe la mano del sujeto a ella. Inicie el software que controla las cámaras del sistema de captura de movimiento. En el panel de control del software de retroalimentación visual, seleccione con/sin VTF, escriba el código del sujeto, haga clic en ejecutar, conectar, abrir e iniciar.Instruya al sujeto para transferir el bloque 16 veces con la mano instrumentada de los sensores de fuerza, mientras ve el movimiento del bloque virtual en la pantalla. Después de cada transferencia, mueva el bloque de nuevo a través de la partición a su ubicación inicial. Después de que el sujeto complete las 16 repeticiones, haga clic en detener en el software.Por último, pida al sujeto que califique el nivel de dificultad de realizar la tarea de transferir el bloque 16 veces dos veces, con y sin el VTF, de acuerdo con la siguiente escala. Cero no es difícil en absoluto, uno es un poco difícil, dos es moderadamente difícil, tres es muy difícil, y cuatro es extremadamente difícil. Los resultados indicaron que el nivel de dificultad percibido de cero a cuatro de realizar la tarea con el VTF se correlacionó significativamente con la longitud de trayecto normalizado del bloque con VTF.La longitud de trayecto normalizada en presencia de señales visual-táctiles incongruentes era más larga para los sujetos que percibían la tarea como más difícil cuando se utiliza el VTF. Además, la longitud de la ruta normalizada era significativamente más larga para los sujetos que percibían la tarea como más difícil cuando se usaba el VTF. Es fundamental que el sujeto no sea consciente de la posibilidad de retroalimentación engañosa durante el ensayo.Para asegurar esto, la parte inferior de la caja está forrada con una capa de esponja suave y el sujeto usa auriculares circun-oreja para eliminar la retroalimentación auditiva del bloque que cae y golpea la caja de madera. Además, las dos transferencias con retroalimentación incongruente deben ser elegidas al azar de las 16 transferencias realizadas.

Research

JoVE Journal

Behavior

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Estímulos irrelevantes y Control de la Acción: analizar la influencia de Ignorado estímulos a través del distractor-Respuesta Encuadernación Paradigma

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 ...

Investigación

Comportamiento

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

El juego de memoria (espacial): Prueba de la relación entre el lenguaje espacial, objeto de conocimiento y cognición espacial

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

Control de comportamiento mediante un novedoso sistema de comer

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

Reconocimiento de objetos nuevos y ubicación del objeto conductual en ratones en un presupuesto

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 de retroalimentación vibrotáctil evaluación equilibrio sentado y formación

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