Влияние виртуального манипулирования объектами на восприятие тела и внутренние эталоны

Изменения в восприятии тела после манипуляции виртуальными объектами сопровождаются изменениями внутреннего эталонного масштаба

Изменения в восприятии тела часто возникают, когда наблюдатели сталкиваются с связанными, но противоречивыми мультисенсорными сигналами. Некоторые из этих эффектов интерпретируются как результаты сенсорной интеграции различных сигналов, в то время как связанные с ними искажения приписываются зависимой от обучения рекалибровке кодирования отдельных сигналов. Настоящее исследование изучило, влечет ли один и тот же сенсомоторный опыт изменения в восприятии тела, которые указывают на мультисенсорную интеграцию, и те, которые указывают на рекалибровку.

Введение в проблематику исследования

Ранее было продемонстрировано, что восприятие человеческого тела может искажаться при определенных условиях, как показано, например, несколькими телесными иллюзиями. Например, закрытая рука кажется ближе к искусственной руке, когда движения искусственной руки контролируются движениями реальной руки. Этот и подобные феномены, вероятно, возникают потому, что наблюдатели склонны интегрировать связанные, но пространственно несоответствующие мультисенсорные сигналы, такие как проприоцептивные сигналы от реальной руки и зрительные сигналы от искусственной руки.

Рассмотрим пример схватывания объекта, где наблюдатели получают проприоцептивную обратную связь о размере касаемого объекта, которая несколько не соответствует визуальному размеру объекта. Когда размер схватываемого визуального объекта и величина раскрытия руки наблюдателя не соответствуют, восприятие раскрытия руки и размера объекта изменяется систематическим и предсказуемым образом. В частности, текущий визуальный размер объекта притягивает ощущаемое раскрытие руки и наоборот, текущее ощущаемое раскрытие руки притягивает визуальный размер объекта.

Методология экспериментального исследования

В эксперименте участники виртуально охватывали визуальные объекты, показанные во фронтальной плоскости, парой визуальных курсоров, управляемых движениями пальцев. В этой "задаче виртуального схватывания" ощущаемое расстояние между пальцами обычно смещается в сторону текущего размера охватываемого визуального объекта и, наоборот, видимый размер объекта смещается в сторону текущего ощущаемого расстояния между пальцами (хотя и в меньшей степени).

Мы систематически варьировали размер целевого объекта и предположили, что для заданного расстояния между пальцами увеличение размера охватываемого целевого объекта должно быть связано с увеличением оценки расстояния между пальцами, как в наших предыдущих исследованиях. Это указывало бы на мультисенсорную интеграцию, которая создает притяжение пространственной информации в одной сенсорной модальности к оценкам пространственной информации другой модальности.

Результаты исследования

Результаты показали, что виртуальное схватывание большего целевого объекта ассоциировалось с большими оценками расстояния между пальцами, чем схватывание меньшего объекта. Этот эффект был значительным, как показал значительный основной эффект для ширины целевого объекта. Одновременно, после виртуального схватывания большего объекта заданное производимое расстояние между пальцами недооценивалось по сравнению с виртуальным схватыванием меньшего объекта.

Обсуждение результатов и выводы

Настоящее исследование показало, что изменения в восприятии тела, обычно приписываемые процессам мультисенсорной интеграции, сопровождаются изменениями в восприятии тела, которые обычно приписываются процессам сенсорной или моторной рекалибровки. Мы наблюдали, что после виртуального схватывания более крупных объектов заданное расстояние между пальцами воспринималось как большее, чем после схватывания меньших объектов.

Одновременно, после виртуального схватывания большего объекта заданное производимое расстояние между пальцами недооценивалось по сравнению с виртуальным схватыванием меньшего объекта. Это новое наблюдение указывает на то, что проприоцептивная шкала была изменена или откалибрована таким образом, что может также объяснять мультисенсорные искажения. Таким образом, изменения в восприятии, указывающие на мультисенсорную интеграцию, и те, что указывают на рекалибровку, могут иметь общее происхождение в условиях нашего исследования.

Практическое значение и перспективы исследований

Результаты данного исследования имеют важное значение для понимания механизмов восприятия собственного тела и могут найти применение в различных областях, включая:

• Разработку систем виртуальной и дополненной реальности
• Реабилитацию пациентов с нарушениями двигательных функций
• Создание более эффективных интерфейсов человек-компьютер
• Исследование нейропластичности и механизмов адаптации

Будущие исследования могли бы изучить, как долго сохраняются наблюдаемые эффекты рекалибровки, и как они взаимодействуют с другими сенсорными модальностями. Также представляет интерес вопрос о том, можно ли generalize эти findings к другим типам движений и задач.

Наблюдаемое совпадение искажений, указывающих на интеграцию и рекалибровку, может быть не общезначимым и зависит от условий задачи и контекста

Ограничения исследования

Следует отметить, что мы использовали моторную задачу для измерения рекалибровки, в которой участники активно выравнивали свои пальцы по определенным расстояниям. Таким образом, мы не можем разделить, отражают ли эффекты, наблюдаемые в условии рекалибровки, изменения в сенсорной (т.е. проприоцептивной) или моторной (т.е. моторной команды) карте, или в обеих. В первом приближении мы предположили, что изменения в восприятии и моторном поведении взаимосвязаны и arise из одного источника.

Это предположение согласуется с некоторыми предыдущими предложениями, но противоречит другим. Таким образом, основной вывод относительно выводимых изменений в общем внутреннем масштабе действителен в той степени, в которой это предположение эмпирически подтверждено.

Заключение

Результаты настоящего исследования указывают на то, что перцептивные искажения, возникающие после мультисенсорной интеграции, и те, что возникают в ходе сенсомоторного обучения во время взаимодействий с окружающей средой, опираются на сходные механизмы. Это открытие углубляет наше понимание того, как мозг обрабатывает и интегрирует информацию от различных сенсорных каналов для создания последовательного восприятия собственного тела и окружающего пространства.