アクティブでダイナミックなタッチ時の聴覚、視覚、触覚のインタラクション (INTOUCH)

「InTOUCH: アクティブでダイナミックなタッチ中の聴覚、視覚、および触覚の相互作用」と題されたこの研究は、マルチパートナーの欧州プロジェクト (Marie Curie Initial Training Network MULTITOUCH、「タッチ デバイスによるマルチモーダル触覚」と題) の包括的な枠組みの中で実施されます。 。 MULTITOUCH プロジェクトは、ハプティクス分野の研究者を訓練し、ヒューマン コンピューター インターフェイス (HCI) において触覚フィードバックを聴覚および触覚フィードバックとどのように統合できるかについて科学的知識を獲得することを目的としています。

この目的のために、「InTOUCH」研究では、健康な被験者を対象に心理物理学と非侵襲的脳波検査（EEG）を使用して、アクティブタッチ中に脳がどのように触覚情報を聴覚および視覚情報と統合するかを特徴づけます。

知覚レベルと神経レベルの両方で体性感覚を研究するために多くの研究が行われてきましたが、活動的で動的な探索プロセスの性質を考慮して、より自然主義的な観点から接触を研究する研究は限られています。 さらに、活発な触覚探索の条件下で触覚情報と視覚/聴覚情報の統合の基礎となる神経メカニズムは、ほとんど不明のままです。

「InTOUCH」研究では、能動的な動的タッチ（ディスプレイの能動的な触覚探索など）と受動的なタッチの条件下で、心理物理学を使用して触覚、聴覚、視覚の刺激間の多感覚相互作用を調査し、EEGベースのアプローチを活用します。 (1) 接触する指の腹と触覚ディスプレイの間の機械的相互作用によって生成される体性感覚入力、(2) 身体の機械受容体を刺激することを可能にする超音波空中触覚刺激装置によって生成される体性感覚入力の処理に関連する皮質活動を分離し、特徴付ける。手と (3) 聴覚と視覚の同時刺激。 体性感覚の研究で使用される従来の触覚刺激装置は、表面振動に依存しています。 アクティブでダイナミックなタッチの条件で触覚刺激を伝達するために、制御された摩擦に基づいた触覚ディスプレイが使用されます。 制御された摩擦デバイスは、指と表面の間の摩擦効果をアクティブに調整することによって動作します。 圧電駆動による超音波周波数でのプレートの微小で知覚できない振動は、指先とディスプレイ間の摩擦を軽減するスクイーズフィルムを誘発します。 指がディスプレイ上で滑っている間の摩擦の一時的な変調により、エッジやテクスチャに対して指を滑らせる感覚などの触覚が生成される可能性があります。 アクティブタッチの状態で皮膚の機械受容体を活性化する別の新しいアプローチは、アレイ状に組織された空中超音波スピーカーで、超音波を皮膚に放射して手のひらにタッチの感覚を生み出します。 このようなデバイスは市販されており、仮想現実セットアップに使用されます（例: ウルトラハプティクス ストラトス エクスプロア; https://www.ultraleap.com/haptics/)。

このような刺激の重要な利点は、手を使って自由に探索する際に、自然でありながら制御された触感を生成できることです。 刺激のタイミングは実験的に制御されるため、EEG を使用して、能動的および受動的接触のさまざまな条件における機械的刺激によって引き起こされる皮質活動を非侵襲的にサンプリングできます。 具体的には、一過性感覚誘発脳電位 (SEP) の記録と定常状態誘発電位 (SS-EP) の記録という 2 つの EEG アプローチが活用されます。 短期間の刺激の発生によって引き起こされる一過性の皮質反応を反映する従来の一過性SEPとは異なり、SS-EPは、感覚刺激の長期にわたる周期的繰り返しによって誘発される持続的な皮質反応を反映し、反応する神経細胞集団の同調に起因すると考えられています。刺激の周期的に変調される特徴に影響を与えます。 SS-EPは、感覚刺激の持続的な提示によって誘発される持続的な皮質活動と、この活動が同時の聴覚および/または触覚刺激によってどのように調節されるかを分離するための独自の手段を提供すると期待されています。 したがって、このような刺激によって誘発されるEEG活動の周波数領域分析は、持続的なアクティブタッチの皮質表現の基礎となる時間的ダイナミクスを調査するのに特に適しています。 さらに、脳活動をサンプルする他の非侵襲的アプローチと比較して、SS-EP を使用した脳機能の調査にはいくつかの利点があります。 まず、SS-EP は高い信号対雑音比を示します。 第二に、SS-EP を使用すると、同時に加えられる感覚刺激のいくつかの流れのそれぞれに特に関連する神経活動を分離して、多感覚統合に関与するプロセスを研究することができます。