研究人员调查了交互作用力在人类如何感知手的所有权和手的能动性中的作用

研究人员调查了交互作用力在人类如何感知手的所有权和手的能动性中的作用
研究人员使用的实验装置。(A) 研究I的实验装置包括一个机器人手指操纵器,通过USB数据采集卡由LabVIEW控制。该装置被放置在支撑结构上的参与者腹部上方。主体的右手放在木块上。参与者佩戴头戴式显示器(未显示)。机器人装置允许通过移动食指抵住拇指来执行主动或被动的捏紧动作。它由固定拇指插座、连接到线性轨道的可移动食指插座、通过电缆/皮带轮传动装置驱动食指插座的电机、角度位置编码器和力传感器组成。(B) 虚拟环境显示一个执行挤压动作的化身。同步(同步与异步)和一致性(左虚拟手移动与右虚拟手移动)可以在计算机控制下进行操作。(C) 主动试验(即受试者移动)和被动试验(即机器人移动)的位置和力轨迹示例。(D) 研究II的实验装置由一个由LabVIEW控制的MR兼容机器人组成。该设备的输出通过可调支架连接到扫描仪底座。受试者的前臂靠在泡沫垫上。参与者佩戴MR兼容护目镜(未显示)。该机器人装置配备了光纤力传感器和光电编码器,并允许通过移动食指抵住拇指来主动或被动地执行挤压运动。直流电机通过主轴驱动线性驱动器,液压活塞固定在主轴上,并通过静液压传动装置远程控制扫描仪室内的从属模块。(E) 虚拟环境显示一个执行挤压动作的化身。同步(同步与异步)和一致性(左虚拟手移动与右虚拟手移动)可以在计算机控制下进行操作。(F) 主动试验(即受试者移动)和被动试验(即机器人移动)的位置和力轨迹示例。学分:科学报告内政部:10.1038/s41598-021-97540-9。

当人类在周围环境中进行动作时,他们通常会感觉自己拥有并控制身体的不同部位。过去的理论研究表明,身体所有权感来自于大脑中连贯的多传感器信号的整合。另一方面,身体能动性的感觉被认为是从一个人行为的预测结果和感知结果之间的一致性中产生的。

过去的神经bob体育下载链接科学研究发现所有权和身体能动性可以通过有趣的方式“调整”,只需向人们呈现相互冲突的感官刺激。虽然这些感觉错觉的影响已被广泛记录,但身体运动产生对这两种感知的可能影响仍知之甚少。

苏黎世ETH康复工程实验室、EPFL认知神经科学实验室和CHUV的MySpace实验室的研究人员最近进行了一项研究,旨在调查代理人与其周围环境之间的相互作用力对代理人认知能力的贡献bob体育下载链接所有权(SO)和手感代理(SA)。他们的论文发表在科学报告,勾勒出一种新的幻觉,通过这种幻觉SO和SA可以相互关联。

“这项研究的最初动机是我们观察到的一个缺口在现有文献之间的关系两个主观身体经验的重要组成部分,即手所有权的感觉(因此,“这是我的手”)和手机构(SA),“我控制这只手的)和人类/环境交互的特点,”开展这项研究的研究人员之一米歇尔·阿克塞罗德(Michel Akselrod)告诉《医学快报》(Medical express)。“我们希望通过结合三个实验室的专业知识来为这个主题做出贡献:康复工程实验室,机器人和人类/机器人互动专家(ETHZ,瑞士),认知神经科学实验室(EPFL,瑞士)和MySpace实验室(CHUV,瑞士),都是大脑-身体互动和主观身体体验方面的专家。”bob体育下载链接

在过去,其他几个研究小组调查了SO和SA之间的关系。然而,Akselrod和他的同事们的研究引入了一个新的视角,可以帮助进一步了解哪些低水平感觉运动特征有助于主观手部体验,以及它们如何有助于这些体验。

为了进行实验,研究人员开发了一种结合了机器人技术和虚拟现实(VR)的设备。通过这种设备,他们能够创造出一种幻觉,人类代理“拥有”和“控制”一只实际上不是他们自己的手,而是通过虚拟现实头盔在虚拟环境中呈现给他们。

阿克塞罗德解释说:“这种身体错觉经常被用于研究操纵和研究主观的手部体验,其中最著名的就是‘橡胶手错觉’。”“通过结合机器人技术和VR,我们获得了测量运动特性的能力,比如用户和设备之间的交互力,并以前所未有的方式控制视觉反馈。”

在他们的实验中,Akselrod和他的同事收集了一系列有趣的发现。最值得注意的是,他们观察到人与周围环境之间的相互作用会参数化地调节SA,而不是SO。此外,他们能够表明和代理人的SO和SA相互作用超出他们共同的多感觉特征。

这些结果可能对探索主体/环境交互作用和主观体验的几个领域有重要的启示。这些领域包括机器人、神经修复术和物理治疗。

阿克塞尔罗德补充道:“在未来,我们的工作可能有助于设计更好的设备,以改善使用者的控制感和接受感,例如使用假肢的截肢者。继续这一研究方向,我们目前感兴趣的是SO和SA涉及哪些脑区,以及它们如何与其他脑区相互作用。”处理代理/环境交互的低级感觉运动特征,以解释我们的行为结果。”


进一步探索

利用虚拟现实训练增强代理意识,改善运动控制

更多信息:Michel Akselrod等人,《交互力对手的归属感和手的能动性的贡献》,科学报告(2021)。内政部:10.1038/s41598-021-97540-9
期刊信息: 科学报告

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引用:研究人员调查了交互作用力在人类如何感知手的所有权和手的能动性(2021年9月27日)中的作用,该研究于2021年9月28日从//www.tnp-china.com/news/2021-09-role-interaction-human-ownership-agency.html
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