Interazioni uditive, visive e tattili durante il tocco attivo e dinamico (INTOUCH)

Questo studio, intitolato "InTOUCH: interazioni uditive, visive e tattili durante il tocco attivo e dinamico" è condotto nell'ambito di un progetto europeo multi-partner (Marie Curie Initial Training Network MULTITOUCH, intitolato "Multimodal haptic with touch devices") . Il progetto MULTITOUCH mira a formare i ricercatori nel campo dell'aptica e ad acquisire conoscenze scientifiche su come il feedback tattile può essere integrato con il feedback uditivo e tattile nelle interfacce uomo-computer (HCI).

A tale scopo, lo studio ''InTOUCH'' utilizzerà la psicofisica e l'elettroencefalografia (EEG) non invasiva in soggetti umani sani per caratterizzare il modo in cui il cervello integra le informazioni tattili con le informazioni uditive e visive durante il tocco attivo.

Sebbene sia stato fatto molto lavoro per indagare la somatosensazione, sia a livello percettivo che neurale, gli studi che indagano il tocco da una visione più naturalistica, tenendo conto della sua natura di processo di esplorazione attivo e dinamico, sono limitati. Inoltre, i meccanismi neurali che sono alla base dell'integrazione di informazioni tattili e visive/uditive in condizioni di esplorazione tattile attiva rimangono in gran parte sconosciuti.

Lo studio ''InTOUCH'' indagherà, in condizioni di tocco dinamico attivo (ad esempio l'esplorazione tattile attiva di un display) e tocco passivo, le interazioni multisensoriali tra stimoli tattili, uditivi e visivi utilizzando la psicofisica, e sfrutterà approcci basati su EEG isolare e caratterizzare l'attività corticale correlata all'elaborazione di (1) input somatosensoriale prodotto dalle interazioni meccaniche tra il polpastrello in contatto e le visualizzazioni tattili, (2) input somatosensoriale prodotto da uno stimolatore tattile ultrasonico a mezz'aria che consente di stimolare i meccanocettori del mano e (3) stimolazione uditiva e visiva concomitante. Gli stimolatori tattili convenzionali utilizzati nella ricerca somatosensoriale si basano sulla vibrazione superficiale. Per fornire stimoli tattili in condizioni di tocco dinamico attivo, verranno utilizzati display tattili basati su attrito controllato. I dispositivi ad attrito controllato operano mediante modulazione attiva degli effetti di attrito tra un dito e una superficie. Le minuscole e impercettibili vibrazioni della piastra alle frequenze ultrasoniche tramite l'attuazione piezoelettrica inducono una pellicola di compressione che riduce l'attrito tra la punta delle dita e il display. Le modulazioni transitorie dell'attrito mentre il dito scorre sul display possono generare sensazioni tattili, comprese le sensazioni di scorrimento del dito contro un bordo o una trama. Un altro approccio innovativo per attivare i meccanorecettori cutanei in condizioni di tocco attivo sono gli altoparlanti ultrasonici a mezz'aria organizzati in un array per emettere onde ultrasoniche sulla pelle per creare sensazioni tattili sul palmo della mano. Tali dispositivi sono disponibili in commercio e utilizzati per configurazioni di realtà virtuale (ad es. Ultrahaptics Stratos Esplora; https://www.ultraleap.com/haptics/).

Un vantaggio importante di tali stimoli è che possono generare sensazioni tattili naturalistiche ma comunque controllate durante la libera esplorazione con le mani. Poiché la tempistica degli stimoli è controllata sperimentalmente, l'EEG può essere utilizzato per campionare, in modo non invasivo, l'attività corticale suscitata dagli stimoli meccanici in varie condizioni di tocco attivo e passivo. In particolare, verranno sfruttati due approcci EEG: la registrazione dei potenziali evocati sensoriali transitori (SEP) e la registrazione dei potenziali evocati in stato stazionario (SS-EP). A differenza dei SEP transitori convenzionali che riflettono una risposta corticale fasica innescata dal verificarsi di un breve stimolo, gli SS-EP riflettono una risposta corticale prolungata indotta dalla ripetizione periodica di lunga durata di uno stimolo sensoriale, che si ritiene derivi da un trascinamento di popolazioni neuronali che rispondono alla caratteristica periodicamente modulata dello stimolo. Si prevede che gli SS-EP offriranno un mezzo unico per isolare l'attività corticale sostenuta indotta dalla presentazione sostenuta di uno stimolo sensoriale e come questa attività è modulata da stimoli uditivi e/o tattili concorrenti. L'analisi nel dominio della frequenza dell'attività EEG suscitata da tali stimoli è quindi particolarmente adatta per indagare le dinamiche temporali alla base della rappresentazione corticale del tocco attivo sostenuto. Inoltre, rispetto ad altri approcci non invasivi per campionare l'attività cerebrale, lo studio della funzione cerebrale mediante SS-EP offre numerosi vantaggi. In primo luogo, gli SS-EP mostrano un elevato rapporto segnale/rumore. In secondo luogo, gli SS-EP consentono di isolare l'attività neurale correlata specificamente a ciascuno dei numerosi flussi di stimoli sensoriali applicati contemporaneamente per studiare i processi coinvolti nell'integrazione multisensoriale.