Sluchové, vizuální a hmatové interakce během aktivního, dynamického dotyku (INTOUCH)

Tato studie nazvaná „InTOUCH: Auditory, visual, and hmatové interakce během aktivního, dynamického dotyku“ se provádí v zastřešujícím rámci evropského projektu s mnoha partnery (Marie Curie Initial Training Network MULTITOUCH, s názvem „Multimodální haptika s dotykovými zařízeními“). . Projekt MULTITOUCH si klade za cíl vyškolit výzkumníky v oblasti haptiky a získat vědecké poznatky o tom, jak lze hmatovou zpětnou vazbu integrovat se sluchovou a hmatovou zpětnou vazbou v rozhraní člověk-počítač (HCI).

Za tímto účelem bude studie ''InTOUCH'' využívat psychofyziku a neinvazivní elektroencefalografii (EEG) u zdravých lidských subjektů k charakterizaci toho, jak mozek integruje hmatové informace se sluchovými a vizuálními informacemi během aktivního doteku.

I když bylo vynaloženo mnoho práce na zkoumání somatosenzace, jak na percepční, tak na neurální úrovni, studie zkoumající dotek z naturalističtějšího pohledu, berouce v úvahu jeho povahu aktivního, dynamického průzkumného procesu, jsou omezené. Kromě toho neurální mechanismy, které jsou základem integrace hmatových a vizuálních/sluchových informací za podmínek aktivního hmatového průzkumu, zůstávají do značné míry neznámé.

Studie „InTOUCH“ bude v podmínkách aktivního dynamického doteku (např. aktivní hmatové zkoumání displeje) a pasivního doteku zkoumat multismyslové interakce mezi hmatovými, sluchovými a vizuálními podněty pomocí psychofyziky a využívat přístupy založené na EEG. izolovat a charakterizovat kortikální aktivitu související se zpracováním (1) somatosenzorického vstupu produkovaného mechanickými interakcemi mezi kontaktní podložkou prstu a hmatovými displeji, (2) somatosenzorického vstupu produkovaného ultrazvukovým haptickým stimulátorem ve vzduchu umožňujícím stimulovat mechanoreceptory ruku a (3) současnou sluchovou a zrakovou stimulaci. Konvenční hmatové stimulátory používané v somatosenzorickém výzkumu spoléhají na povrchové vibrace. Pro dodávání hmatových podnětů v podmínkách aktivního dynamického dotyku budou použity hmatové displeje založené na řízeném tření. Řízená třecí zařízení fungují pomocí aktivní modulace třecích účinků mezi prstem a povrchem. Nepatrné a nepostřehnutelné vibrace desky při ultrazvukových frekvencích prostřednictvím piezoelektrického ovládání vyvolávají stlačovací film, který snižuje tření mezi špičkou prstu a displejem. Přechodné modulace tření při klouzání prstu po displeji mohou vytvářet hmatové vjemy, včetně pocitů klouzání prstu po hraně nebo textuře. Dalším novým přístupem k aktivaci mechanoreceptorů kůže v podmínkách aktivního doteku jsou ultrazvukové reproduktory ve vzduchu organizované v poli, které vysílají ultrazvukové vlny na kůži a vytvářejí pocity dotyku na dlani ruky. Taková zařízení jsou komerčně dostupná a používají se pro nastavení virtuální reality (např. Ultrahaptics Stratos Explore; https://www.ultraleap.com/haptics/).

Důležitou výhodou takových podnětů je, že mohou vytvářet naturalistické, ale přesto kontrolované hmatové vjemy během volného zkoumání rukama. Protože načasování stimulů je řízeno experimentálně, lze EEG použít k neinvazivnímu vzorkování kortikální aktivity vyvolané mechanickými stimuly v různých podmínkách aktivního a pasivního doteku. Konkrétně budou využity dva přístupy EEG: záznam přechodných senzoricky evokovaných mozkových potenciálů (SEPs) a záznam steady-state evoked potentials (SS-EPs). Na rozdíl od konvenčních přechodných SEP, které odrážejí fázickou kortikální odpověď vyvolanou výskytem krátkého stimulu, SS-EP odrážejí trvalou kortikální reakci vyvolanou dlouhotrvajícím periodickým opakováním senzorického stimulu, o kterém se předpokládá, že je výsledkem strhávání neuronových populací odpovídajících. k periodicky modulované vlastnosti stimulu. Očekává se, že SS-EP nabídnou jedinečný způsob, jak izolovat trvalou kortikální aktivitu vyvolanou trvalou prezentací senzorického stimulu a jak je tato aktivita modulována souběžnými sluchovými a/nebo hmatovými stimuly. Analýza frekvenční domény EEG aktivity vyvolané takovými stimuly je tedy zvláště vhodná pro zkoumání časové dynamiky, která je základem kortikální reprezentace trvalého aktivního dotyku. Kromě toho ve srovnání s jinými neinvazivními přístupy k odběru vzorků mozkové aktivity nabízí zkoumání mozkových funkcí pomocí SS-EP několik výhod. Za prvé, SS-EP vykazují vysoký odstup signálu od šumu. Za druhé, SS-EP umožňují izolovat nervovou aktivitu specificky související s každým z několika souběžně aplikovaných proudů smyslových podnětů ke studiu procesů zapojených do multisenzorické integrace.