✖


Jump to content

Сенсорная замена

Сенсорная замена – это изменение характеристик одной сенсорной модальности на стимулы другой сенсорной модальности.

Система сенсорного замещения состоит из трех частей: сенсора, системы связи и стимулятора. Датчик записывает стимулы и передает их системе связи, которая интерпретирует эти сигналы и передает их стимулятору. В случае, если датчик получает сигналы, изначально недоступные носителю, это случай сенсорного дополнения . Сенсорная замена касается человеческого восприятия и пластичности человеческого мозга; и, следовательно, позволяет нам лучше изучать эти аспекты нейробиологии с помощью нейровизуализации .

Системы сенсорной замены могут помочь людям, восстанавливая их способность воспринимать определенные дефектные сенсорные модальности, используя сенсорную информацию от функционирующей сенсорной модальности.

История

[ редактировать ]

Идея сенсорного замещения была предложена в 1980-х годах Полом Бах-и-Ритой как средство использования одной сенсорной модальности, главным образом тактильности , для получения информации об окружающей среде, которая будет использоваться другой сенсорной модальностью, главным образом зрением . [1] [2] После этого вся область обсуждалась Хаимом-Мейером Шеффом в «Экспериментальной модели для изучения изменений в организации обработки сенсорной информации человека посредством разработки и тестирования неинвазивных протезных устройств для людей с сенсорными нарушениями». [3] Первая система сенсорного замещения была разработана Бах-и-Ритой и соавт. как средство пластичности мозга у врожденно слепых людей. [4] После этого исторического изобретения сенсорная замена стала основой многих исследований, изучающих перцептивную и когнитивную нейробиологию . Сенсорная замена часто используется для исследования предсказаний воплощенной структуры познания . В теоретическом контексте, в частности, концепция сенсомоторных непредвиденных обстоятельств. [5] исследуется с использованием сенсорного замещения. Кроме того, сенсорная замена способствовала изучению функций мозга, человеческого познания и реабилитации. [6]

Физиология

[ редактировать ]

Когда человек становится слепым или глухим, он обычно не теряет способности слышать или видеть; они просто теряют способность передавать сенсорные сигналы от периферии ( сетчатки для зрения и улитки для слуха) в мозг. [7] Поскольку пути обработки зрения все еще не повреждены, человек, потерявший способность получать данные от сетчатки, все еще может видеть субъективные изображения, используя данные, полученные с помощью других сенсорных модальностей, таких как осязание или слух. [8]

В обычной зрительной системе данные, собранные сетчаткой, преобразуются в электрический стимул зрительного нерва и передаются в мозг, который воссоздает изображение и воспринимает его. Поскольку за окончательное восприятие отвечает мозг, возможна сенсорная замена. Во время сенсорной замены неповрежденная сенсорная модальность передает информацию в области зрительного восприятия мозга, чтобы человек мог воспринимать зрение. При сенсорной замене информация, полученная от одной сенсорной модальности, может достигать структур мозга, физиологически связанных с другими сенсорными модальностями. Сенсорная замена прикосновения к зрительному передает информацию от сенсорных рецепторов в зрительную кору для интерпретации и восприятия. Например, с помощью фМРТ можно определить, какие части мозга активируются во время сенсорного восприятия. Видно, что у слепых людей, хотя они получают только тактильную информацию, их зрительная кора также активируется, когда они воспринимают зрительные объекты. [9] Также возможна сенсорная замена прикосновения, при которой информация от рецепторов прикосновения одной области тела может использоваться для восприятия прикосновения в другой области. Например, в одном эксперименте Бач-и-Риты сенсорное восприятие удалось восстановить у пациента, потерявшего периферическую чувствительность из-за проказы. [10]

Технологическая поддержка

[ редактировать ]

Чтобы добиться сенсорной замены и стимулировать мозг без неповрежденных органов чувств для передачи информации, для передачи сигнала можно использовать машины, а не органы чувств. Этот интерфейс мозг-машина собирает внешние сигналы и преобразует их в электрические сигналы, которые мозг может интерпретировать. Обычно камера или микрофон используются для сбора зрительных или слуховых стимулов, которые используются для замены утраченного зрения и слуха соответственно. Визуальные или слуховые данные, собранные с датчиков, преобразуются в тактильные стимулы, которые затем передаются в мозг для визуального и слухового восприятия. Важно отметить, что эта трансформация поддерживает сенсомоторную непредвиденность, присущую соответствующей сенсорной модальности. Этот и все виды сенсорного замещения возможны только благодаря нейропластичности . [10]

Пластичность мозга

[ редактировать ]

Пластичность мозга означает способность мозга адаптироваться к изменяющейся среде, например, к отсутствию или ухудшению ощущений. Вполне возможно, что переназначение или реорганизация коры в ответ на потерю одного чувства может быть эволюционным механизмом, который позволяет людям адаптироваться и компенсировать это за счет лучшего использования других чувств. Исследования по визуализации мозга показали, что при нарушениях зрения и слепоте (особенно в первые 12–16 лет жизни) зрительная кора подвергается огромной функциональной реорганизации, в результате которой она активируется другими сенсорными модальностями. [11] [12] [13] Такая кросс-модальная пластичность была также обнаружена с помощью функциональной визуализации врожденно слепых пациентов, которая показала кросс-модальное вовлечение затылочной коры во время перцептивных задач, таких как чтение Брайля, тактильное восприятие, тактильное распознавание объектов, локализация звука и различение звука. [6] Это может свидетельствовать о том, что слепые люди могут использовать свою затылочную долю, обычно используемую для зрения, для восприятия объектов с помощью других сенсорных модальностей. Эта кросс-модальная пластичность может объяснить часто описываемую тенденцию слепых людей демонстрировать улучшенные способности в других чувствах. [14] [15] [16] [17] [18]

Восприятие против ощущения

[ редактировать ]

Рассматривая физиологические аспекты сенсорного замещения, важно различать ощущение и восприятие. Общий вопрос, возникающий в связи с этим различием, заключается в следующем: видят или воспринимают слепые люди , чтобы видеть, объединяя различные сенсорные данные? В то время как ощущение приходит в одной модальности – зрительной, слуховой, тактильной и т. д. – восприятие вследствие сенсорного замещения является не одной модальностью, а результатом кросс-модальных взаимодействий. Таким образом, делается вывод, что, хотя сенсорная замена зрения вызывает зрительное восприятие у зрячих , она вызывает слуховое или тактильное восприятие у слепых . [19] Короче говоря, слепые люди воспринимают зрение посредством осязания и слуха с помощью сенсорной замены.В ходе экспериментов с устройством тактильно-визуальной сенсорной замены (TVSS), разработанным Бач-и-Ритой, испытуемые описали перцептивный опыт TVSS как особенно визуальный, так что объекты воспринимались так, как будто они расположены во внешнем пространстве, а не на спине или кожа. Дальнейшие исследования с использованием TVSS показали, что такие изменения восприятия были возможны только тогда, когда участники могли активно исследовать окружающую среду с помощью TVSS. [20] [21] Эти результаты были подкреплены многими другими исследованиями, в которых тестировались различные системы замены на слепых субъектах, такие как замена зрения на тактильную, [22] замена зрения на слух [23] [24] и замена зрения на вестибулярный [25] Такие результаты также наблюдаются у зрячих испытуемых с завязанными глазами. [26] [27] и обеспечить дальнейшую поддержку теории сенсомоторных непредвиденных обстоятельств.

Различные приложения

[ редактировать ]

Приложения не ограничиваются людьми с ограниченными возможностями, но также включают художественные презентации, игры и дополненную реальность . Некоторыми примерами являются замена визуальных стимулов звуковыми или тактильными, а также звуковых стимулов тактильными. Одними из самых популярных, вероятно, являются «Тактильное зрительное сенсорное замещение» Пола Бах-и-Риты (TVSS), разработанное совместно с Картером Коллинзом из Института Смита-Кеттлуэлла , и подход Питера Мейера «Видение с помощью звука» (VOICe). Технические разработки, такие как миниатюризация и электрическая стимуляция, способствуют развитию устройств сенсорной замены.

В системах сенсорной замены обычно есть датчики, которые собирают данные из внешней среды. Эти данные затем передаются в систему связи, которая интерпретирует и преобразует информацию, а затем воспроизводит ее на стимуляторе. Этот стимулятор в конечном итоге стимулирует функционирующую сенсорную модальность. [19] После тренировки люди учатся использовать информацию, полученную в результате этой стимуляции, чтобы испытать ощущение ощущения, которого им не хватает, вместо фактически стимулированного ощущения. Например, больному проказой, у которого восстановилось восприятие периферического прикосновения, надели перчатку, содержащую искусственные контактные датчики, соединенные с сенсорными рецепторами кожи на лбу (которые стимулировались). После тренировки и акклиматизации пациент смог воспринимать данные от перчатки так, как если бы они исходили из кончиков пальцев, игнорируя при этом ощущения во лбу. [10]

Тактильные системы

[ редактировать ]

Чтобы понять тактильную сенсорную замену, важно понять некоторые основы физиологии тактильных рецепторов кожи. Существует пять основных типов тактильных рецепторов: тельце Пачини , тельце Мейснера , окончания Руффини , нервные окончания Меркеля и свободные нервные окончания . Эти рецепторы в основном характеризуются тем, какой тип стимулов лучше всего их активирует, а также скоростью их адаптации к устойчивым стимулам. [28] Из-за быстрой адаптации некоторых из этих рецепторов к устойчивым стимулам для оптимальной активации этим рецепторам требуются быстро меняющиеся системы тактильной стимуляции. [29] Среди всех этих механорецепторов тельца Пачини обладают наибольшей чувствительностью к высокочастотным вибрациям от нескольких десятков Гц до нескольких кГц с помощью своего специализированного механотрансдукции . механизма [30] [31]

Существовало два разных типа стимуляторов: электротактильные и вибротактильные. Электротактильные стимуляторы используют прямую электрическую стимуляцию нервных окончаний в коже, чтобы инициировать потенциалы действия; возникающие ощущения, жжение, зуд, боль, давление и т. д. зависят от возбуждающего напряжения. Вибротактильные стимуляторы используют давление и свойства механорецепторов кожи для инициации потенциалов действия. Обе эти системы стимуляции имеют свои преимущества и недостатки. В системах электротактильной стимуляции на вызываемое ощущение влияет множество факторов: стимулирующее напряжение, ток, форма волны, размер электрода, материал, сила контакта, расположение кожи, толщина и гидратация. [29] Электротактильная стимуляция может включать прямую стимуляцию нервов ( чрескожная ) или через кожу ( чрескожная ). Чрескожное применение вызывает у пациента дополнительные страдания и является основным недостатком этого подхода. Кроме того, стимуляция кожи без введения приводит к необходимости стимуляции высоким напряжением из-за высокого сопротивления сухой кожи. [29] если только язык не используется в качестве рецептора, для которого требуется всего около 3% напряжения. [32] Этот последний метод проходит клинические испытания для различных применений и одобрен для помощи слепым в Великобритании. [33] [34] Альтернативно, нёбо было предложено как еще одна область, где можно ощутить слабое течение. [35]

Электростатические массивы исследуются как устройства взаимодействия человека и компьютера для сенсорных экранов . [36] Они основаны на явлении, называемом электровибрацией , которое позволяет токам микроамперного уровня ощущаться как шероховатость поверхности. [37] [38]

Вибротактильные системы используют свойства механорецепторов кожи, поэтому у них меньше параметров, которые необходимо контролировать, по сравнению с электротактильной стимуляцией. Однако системы вибротактильной стимуляции должны учитывать быструю адаптацию тактильных ощущений.

Еще одним важным аспектом систем тактильной сенсорной замены является место тактильной стимуляции. Тактильные рецепторы обильны на кончиках пальцев, лице и языке, но мало на спине, ногах и руках. Очень важно учитывать пространственное разрешение рецептора, поскольку оно оказывает большое влияние на разрешение сенсорного замещения. [29] Дисплей с высоким разрешением способен отображать пространственную информацию с помощью тактильных символов, таких как карты города. [39] и карты препятствий. [40]

Ниже вы можете найти некоторые описания современных систем тактильной замены.

Тактильно-визуальный

[ редактировать ]

Одним из самых ранних и наиболее известных устройств сенсорной замены был TVSS Пола Бах-и-Риты, который преобразовывал изображение с видеокамеры в тактильное изображение и соединял его с тактильными рецепторами на спине слепого субъекта. [1] Недавно было разработано несколько новых систем, которые связывают тактильное изображение с тактильными рецепторами на различных участках тела, таких как грудь, брови, кончики пальцев, живот и лоб. [7] Тактильное изображение создается сотнями активаторов, помещенных на человека. Активаторы представляют собой соленоиды диаметром один миллиметр. В экспериментах слепые (или с завязанными глазами ) испытуемые, оснащенные TVSS, могут научиться обнаруживать формы и ориентироваться. В случае простых геометрических фигур потребовалось около 50 попыток, чтобы добиться 100-процентного правильного распознавания. Чтобы идентифицировать объекты в разных ориентациях, требуется несколько часов обучения.

Наиболее практичной является система, использующая язык в качестве человеко-машинного интерфейса. Интерфейс язык -машина защищен закрытым ртом, а слюна во рту обеспечивает хорошую электролитную среду, обеспечивающую хороший контакт электрода. [32] Результаты исследования Bach-y-Rita et al. показали, что электротактильная стимуляция языка требует 3% напряжения, необходимого для стимуляции пальца. [32] Кроме того, поскольку носить ортодонтический фиксатор, удерживающий систему стимуляции, практичнее, чем аппарат, прикрепленный к другим частям тела, интерфейс язык-машина более популярен среди систем TVSS.

Эта система TVSS языка работает, доставляя электротактильные стимулы на спинку языка через гибкую решетку электродов, расположенную во рту. Эта группа электродов подключена к устройству отображения языка (TDU) посредством ленточного кабеля, выходящего изо рта. Видеокамера записывает картинку, передает ее в ТДУ для преобразования в тактильное изображение. Затем тактильное изображение проецируется на язык через ленточный кабель, где рецепторы языка улавливают сигнал. После обучения испытуемые способны ассоциировать определенные типы стимулов с определенными типами зрительных образов. [7] [41] Таким образом, тактильные ощущения можно использовать для зрительного восприятия.

Сенсорные замены также оказались успешными с появлением носимых тактильных приводов, таких как вибротактильные моторы, соленоиды, диоды Пельтье и т. д. В Центре повсеместных когнитивных вычислений при Университете штата Аризона исследователи разработали технологии, которые позволяют слепым людям воспринимать социальные ситуационные ситуации. информирование с помощью носимых вибротактильных ремней [42] (Гаптический пояс) и перчатки. [43] [44] (Виброперчатка). Обе технологии используют миниатюрные камеры, которые крепятся на очки слепого пользователя. Haptic Belt передает вибрации, которые передают направление и расстояние, на котором человек стоит перед пользователем, а VibroGlove использует пространственно-временное картирование моделей вибрации для передачи выражения лица партнера по взаимодействию. С другой стороны, было показано, что даже очень простые сигналы, указывающие на наличие или отсутствие препятствий (посредством небольших вибрационных модулей, расположенных в стратегических местах тела), могут быть полезны для навигации, стабилизации походки и снижения беспокойства при движении в неизвестном пространстве. Этот подход получил название «Гаптический радар». [45] изучается с 2005 года исследователями Токийского университета в сотрудничестве с Университетом Рио-де-Жанейро . [46] К аналогичным продуктам относятся жилет и пояс Eyeronman, [47] [48] [49] и система сетчатки лба. [50]

Тактильно-слуховой

[ редактировать ]

Нейробиолог Дэвид Иглман представил на конференции TED в 2015 году новое устройство для слухового восприятия звук-прикосновение; [51] его лабораторные исследования затем расширились до компании Neosensory, базирующейся в Пало-Альто, Калифорния. [52] Неосенсорные устройства улавливают звук и превращают его в многомерные прикосновения к коже. [53] [54]

Эксперименты Шурмана и др. показывают, что тактильные ощущения могут активировать слуховую кору человека. В настоящее время вибротактильные стимулы можно использовать для улучшения слуха у нормальных и слабослышащих людей. [55] Чтобы проверить слуховые области, активируемые прикосновением, Schurmann et al. испытуемые стимулировали пальцы и ладони вибрирующими импульсами, а кончики пальцев - тактильным давлением. Они обнаружили, что тактильная стимуляция пальцев приводит к активации области слухового пояса, что позволяет предположить наличие связи между слухом и тактильностью. [55] Таким образом, могут быть проведены будущие исследования для изучения вероятности существования системы тактильно-слухового сенсорного замещения. Один многообещающий [ нужна ссылка ] изобретение – «Синтезатор органов чувств». [56] целью которого является обеспечение нормального диапазона слуха в девять октав с помощью 216 электродов, последовательно воздействующих на зоны сенсорного нерва, расположенные рядом с позвоночником.

Тактильно-вестибулярный

[ редактировать ]

У некоторых людей с нарушениями равновесия или побочными реакциями на антибиотики развивается двустороннее вестибулярное повреждение (БВД). У них возникают трудности с поддержанием позы, неустойчивая походка и осциллопсия . [57] Тайлер и др. изучали восстановление постурального контроля посредством тактильной замены вестибулярной чувствительности. Поскольку пациенты с БВД не могут интегрировать визуальные и тактильные сигналы, им очень трудно стоять. закрепленного на голове С помощью акселерометра, , и интерфейса «мозг-компьютер» , который использует электротактильную стимуляцию языка, информация об ориентации головы и тела была передана пациенту, так что стал доступен новый источник данных для ориентации и поддержания хорошей осанки. [57]

Тактильно-тактильное восстановление периферической чувствительности.

[ редактировать ]

Сенсорная замена прикосновения — это когда информация от сенсорных рецепторов одной области может использоваться для восприятия прикосновения в другой. Например, в одном эксперименте Бач-и-Риты сенсорное восприятие было восстановлено у пациента, потерявшего периферическую чувствительность из-за проказы. [10] Например, этот больной проказой был снабжен перчаткой, содержащей искусственные контактные датчики, соединенные с сенсорными рецепторами кожи на лбу (которые стимулировались). После тренировки и акклиматизации пациент смог воспринимать данные от перчатки так, как если бы они исходили из кончиков пальцев, игнорируя при этом ощущения во лбу. [10] После двух дней тренировок один из больных проказой сообщил о «чудесном ощущении прикосновения к своей жене, которого он не мог испытать в течение 20 лет». [58]

Система тактильной обратной связи для протезов конечностей

[ редактировать ]

Развитие новых технологий в настоящее время сделало возможным предоставление пациентам протезов рук с тактильной и кинестетической чувствительностью. [59] Хотя это не просто система сенсорной замены, она использует те же принципы для восстановления восприятия чувств. Некоторыми методами тактильной обратной связи для восстановления восприятия прикосновения у людей с ампутированными конечностями могут быть прямая или микростимуляция афферентов тактильных нервов. [59]

Другие применения систем сенсорной замены можно увидеть в функциональных роботизированных протезах для пациентов с квадриплегией высокой степени. Эти роботизированные руки имеют несколько механизмов обнаружения скольжения, вибрации и текстуры, которые они передают пациенту посредством обратной связи. [58] После дополнительных исследований и разработок информация, поступающая от этих рук, может быть использована пациентами, чтобы понять, что они держат предметы и манипулируют ими, в то время как их роботизированная рука фактически выполняет задачу.

Слуховые системы

[ редактировать ]

Системы слуховой сенсорной замены, такие как системы тактильной сенсорной замены, направлены на использование одной сенсорной модальности для компенсации отсутствия другой, чтобы получить представление о недостающей модальности. При слухо-сенсорной замене зрительные или тактильные сенсоры обнаруживают и сохраняют информацию о внешней среде. Эта информация затем преобразуется интерфейсами в звук. Большинство систем представляют собой замены слуха и зрения, направленные на использование слуха для передачи зрительной информации слепым.

Слуховой дисплей vOICe

[ редактировать ]

«The vOICe» преобразует изображения с видеокамеры в реальном времени в звуковые ландшафты, образцы множества разных тонов с разной громкостью и высотой звука, воспроизводимые одновременно. [60] Технология vOICe была изобретена в 1990-х годах Питером Мейером и использует общее преобразование видео в аудио, связывая высоту с высотой звука и яркость с громкостью при сканировании любого видеокадра слева направо. [7]

ГлазМузыка

[ редактировать ]

Пользователь EyeMusic носит миниатюрную камеру, подключенную к небольшому компьютеру (или смартфону), и стереонаушники. Изображения преобразуются в «звуковые ландшафты». Высокие места на изображении проецируются как высокие музыкальные ноты пентатоники, а низкие вертикальные места — как низкие музыкальные ноты.

EyeMusic передает информацию о цвете, используя различные музыкальные инструменты для каждого из следующих пяти цветов: белого, синего, красного, зеленого и желтого. EyeMusic использует промежуточное разрешение 30×50 пикселей. [61] [62] [63]

LibreAudioView

[ редактировать ]

Этот проект, представленный в 2015 году, [64] предлагает новое универсальное мобильное устройство и метод ультразвуковой обработки, специально разработанный для пешеходного передвижения людей с нарушениями зрения. Он обрабатывает пространственную информацию в режиме реального времени из видеопотока, полученного со стандартной частотой кадров. Устройство состоит из миниатюрной камеры, встроенной в оправу очков, которая соединена с мини-компьютером с батарейным питанием, который носится на шее с помощью ремешка. Аудиосигнал передается пользователю через работающие наушники. Эта система имеет два режима работы. В первом режиме, когда пользователь неподвижен, озвучиваются только края движущихся объектов. Во втором режиме, когда пользователь движется, озвучиваются края как статических, так и движущихся объектов. Таким образом, видеопоток упрощается за счет выделения только краев объектов, которые могут стать опасными препятствиями. Система позволяет локализовать движущиеся объекты, оценивать траектории и обнаруживать приближающиеся объекты.

ПСВА

[ редактировать ]

Еще одним успешным устройством для замены зрительно-слуховых сенсорных ощущений является протез, заменяющий зрение для прослушивания (PSVA). [65] В этой системе используется закрепленная на голове телевизионная камера, которая позволяет в режиме реального времени онлайн-преобразовывать визуальные образы в звук. Пока пациент передвигается, устройство фиксирует визуальные кадры на высокой частоте и генерирует соответствующие сложные звуки, позволяющие его распознавать. [7] Визуальные стимулы преобразуются в слуховые с помощью системы, которая использует соотношение пикселей и частот и объединяет грубую модель сетчатки человека с обратной моделью улитки. [65]

Атмосфера

[ редактировать ]

Звук, создаваемый этим программным обеспечением, представляет собой смесь синусоидальных звуков, создаваемых виртуальными «источниками», каждый из которых соответствует «рецепторному полю» изображения. Каждое рецептивное поле представляет собой набор локализованных пикселей. Амплитуда звука определяется средней яркостью пикселей соответствующего рецептивного поля. Частота и межушное несоответствие определяются центром тяжести координат пикселей рецептивного поля на изображении (см. «Там что-то есть: дистальная атрибуция в сенсорном замещении, двадцать лет спустя»; Овре М. ., Ханнетон С., Леней К., О'Риган К. Журнал интегративной нейронауки 4 (2005) 505–21). Vibe — это проект с открытым исходным кодом, размещенный на SourceForge.

Другие системы

[ редактировать ]

Другие подходы к замене зрения на слух используют бинауральные направленные сигналы, подобно естественной эхолокации человека . Примером последнего подхода является чип SeeHear от Калифорнийского технологического института. [66]

Другие устройства визуально-слуховой замены отклоняются от отображения изображений в оттенках серого vOICe. Кромофон Зака ​​Капальбо использует базовый цветовой спектр, соотносящийся с различными звуками и тембрами, чтобы предоставить пользователям перцептивную информацию, выходящую за рамки возможностей vOICe. [67]

Имплантаты нервной системы

[ редактировать ]

С помощью стимулирующих электродов, имплантированных в нервную систему человека, можно подавать импульсы тока, которые будут запоминаться и надежно распознаваться реципиентом. успешно доказал в ходе экспериментов Кевин Уорвик , что сигналы от индикаторов силы/прикосновения на руке робота могут использоваться в качестве средства связи. [68]

Терминология

[ редактировать ]

Утверждалось, что термин «замещение» вводит в заблуждение, поскольку это просто «дополнение» или «дополнение», а не замена сенсорной модальности. [69]

Сенсорное увеличение

[ редактировать ]
См. Также: Улучшение человека и дистанционное зондирование.

Основываясь на исследованиях сенсорной замены, сейчас начинаются исследования возможности расширения сенсорного аппарата организма. Цель состоит в том, чтобы расширить способность организма воспринимать аспекты окружающей среды, которые обычно не воспринимаются телом в его естественном состоянии. Более того, такая новая информация об окружающей среде может быть использована не для непосредственной замены органа чувств, а для предоставления сенсорной информации, обычно воспринимаемой через другую, потенциально вредную сенсорную модальность. Таким образом, сенсорная аугментация также широко используется в целях реабилитации, а также для исследования перцептивной и когнитивной нейробиологии.

Активную работу в этом направлении ведет, в том числе, проект e-sense. [70] Открытого университета и Эдинбургского университета , проект FeelSpace Университета Оснабрюка и проект HearSpace университета Парижского .

Результаты исследований сенсорного увеличения (а также сенсорной замены в целом), изучающих возникновение перцептивного опыта (квалиа) в результате активности нейронов, имеют значение для понимания сознания. [8]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Бах-и-Рита П., Коллинз CC, Сондерс Ф., Уайт Б., Скадден Л. (1969). «Замена зрения тактильной проекцией изображения». Природа . 221 (5184): 963–964. Бибкод : 1969Natur.221..963B . дои : 10.1038/221963a0 . ПМИД   5818337 . S2CID   4179427 .
  2. ^ Николас Хамфри (1999). История разума: эволюция и рождение сознания . Спрингер. ISBN  978-0-387-98719-4 .
  3. ^ Шефф, Хаим-Мейер (1 января 1986 г.). «Экспериментальная модель исследования изменений в организации обработки сенсорной информации человека посредством проектирования и испытаний неинвазивных протезных устройств для людей с сенсорными нарушениями». СИГКАФ Компьютер. Физ. Гандикап. (36): 3–10. дои : 10.1145/15711.15713 . S2CID   11924232 .
  4. ^ Бах-и-Рита П. (2004). «Исследования тактильного сенсорного замещения». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1013 (1): 83–91. Бибкод : 2004NYASA1013...83B . дои : 10.1196/анналы.1305.006 . ПМИД   15194608 . S2CID   44624575 .
  5. ^ О'Риган, Джон Кевин; Ноэ, Альва (2001). «Сенсомоторный отчет о зрении и зрительном сознании». Поведенческие и мозговые науки . 24 (5): 939–1031. дои : 10.1017/S0140525X01000115 . ПМИД   12239892 .
  6. ^ Перейти обратно: а б Ренье Л., Де Волдер АГ (2005). «Когнитивные и мозговые механизмы сенсорной замены зрения: вклад в изучение человеческого восприятия». Журнал интегративной нейронауки . 4 (4): 489–503. дои : 10.1142/S0219635205000999 . ПМИД   16385643 .
  7. ^ Перейти обратно: а б с д и Бах-и-Рита П., Керсель SW (2003). «Сенсорная замена и человеко-машинный интерфейс» (PDF) . Тенденции в когнитивных науках . 7 (12): 541–546. CiteSeerX   10.1.1.159.9777 . дои : 10.1016/j.tics.2003.10.013 . ПМИД   14643370 . S2CID   2466391 .
  8. ^ Перейти обратно: а б О'Риган, Дж. К.; Ноэ, А. (2001). «Сенсомоторный отчет о зрении и зрительном сознании». Поведенческие и мозговые науки . 24 (5): 939–973. дои : 10.1017/s0140525x01000115 . ПМИД   12239892 . S2CID   22606536 .
  9. ^ Бах-и-Рита П. Мозговые механизмы сенсорной замены , Academic Press, Нью-Йорк: 1972.
  10. ^ Перейти обратно: а б с д и Бах-и-Рита П. Несинаптическая диффузная нейротрансмиссия и поздняя реорганизация мозга , Демос-Верманд, Нью-Йорк: 1995.
  11. ^ Коллиньон, О.; Лассонд, М.; Лепор, Ф.; Бастьен, Д.; Вераарт, К. (2007). «Функциональная реорганизация головного мозга для слуховой пространственной обработки и слухового замещения зрения у ранних слепых». Кора головного мозга . 17 (2): 457–465. дои : 10.1093/cercor/bhj162 . ПМИД   16581983 .
  12. ^ Садато, Н.; Окада, Т.; Хонда, М.; Ёнекура, Ю. (2002). «Критический период кросс-модальной пластичности у слепых людей: функциональное исследование МРТ». НейроИмидж . 16 (2): 389–400. дои : 10.1006/нимг.2002.1111 . ПМИД   12030824 . S2CID   1927987 .
  13. ^ Коэн, LG; Садато, Н.; Целник, П.; Исии, К.; Халлетт, М. (1999). «Период восприимчивости к кросс-модальной пластичности у слепых». Анналы неврологии . 45 (4): 451–460. doi : 10.1002/1531-8249(199904)45:4<451::AID-ANA6>3.0.CO;2-B . ПМИД   10211469 . S2CID   22588834 .
  14. ^ Ван Бовен, RW; Гамильтон, Р.Х.; Кауфман, Т.; Кинан, JP; Паскуаль-Леоне, А. (27 июня 2000 г.). «Тактильное пространственное разрешение у слепых читателей Брайля» . Неврология . 54 (12): 2230–2236. дои : 10.1212/wnl.54.12.2230 . ISSN   0028-3878 . ПМИД   10881245 . S2CID   12053536 .
  15. ^ Гольдрейх, Дэниел; Каникс, Ингрид М. (15 апреля 2003 г.). «Острота осязания повышается при слепоте» . Журнал неврологии . 23 (8): 3439–3445. doi : 10.1523/JNEUROSCI.23-08-03439.2003 . ISSN   1529-2401 . ПМК   6742312 . ПМИД   12716952 .
  16. ^ Гольдрейх, Дэниел; Каникс, Ингрид М. (ноябрь 2006 г.). «Работа слепых и зрячих людей с задачей обнаружения тактильной решетки» . Восприятие и психофизика . 68 (8): 1363–1371. дои : 10.3758/bf03193735 . ISSN   0031-5117 . ПМИД   17378422 .
  17. ^ Вонг, Майкл; Гнанакумаран, Виши; Гольдрайх, Дэниел (11 мая 2011 г.). «Повышение тактильной пространственной остроты зрения при слепоте: доказательства механизмов, зависящих от опыта» . Журнал неврологии . 31 (19): 7028–7037. doi : 10.1523/jneurosci.6461-10.2011 . ПМК   6703211 . ПМИД   21562264 .
  18. ^ Бхаттачарджи, Ариндам; Да, Аманда Дж.; Лисак, Джой А.; Варгас, Мария Г.; Гольдрейх, Дэниел (27 октября 2010 г.). «Эксперименты по вибротактильному маскированию выявили ускоренную соматосенсорную обработку у врожденно слепых читателей Брайля» . Журнал неврологии . 30 (43): 14288–14298. doi : 10.1523/jneurosci.1447-10.2010 . ПМЦ   3449316 . ПМИД   20980584 .
  19. ^ Перейти обратно: а б Пуарье С., Де Волдер А.Г., Шайбер С. (2007). «Что нейровизуализация говорит нам о сенсорном замещении». Неврологические и биоповеденческие обзоры . 31 (7): 1064–1070. doi : 10.1016/j.neubiorev.2007.05.010 . ПМИД   17688948 . S2CID   45083182 .
  20. ^ Бах-Й-Рита, П.; Керсель, Юго-Запад (2003). «Сенсорная замена и человеко-машинный интерфейс». Тенденции в когнитивных науках . 7 (12): 541–546. дои : 10.1016/j.tics.2003.10.013 . ПМИД   14643370 . S2CID   2466391 .
  21. ^ Бах-И-Рита, П. (2004). «Исследования тактильного сенсорного замещения». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1013 (1): 83–91. Бибкод : 2004NYASA1013...83B . дои : 10.1196/анналы.1305.006 . ПМИД   15194608 . S2CID   44624575 .
  22. ^ Сампайо, Э.; Марис, С.; Бах-И-Рита, П. (2001). "). Пластичность мозга: "Острота зрения слепых через язык". Brain Research . 908 (2): 204–207. : 10.1016 /S0006-8993(01)02667-1 . PMID   11454331. . S2CID   17323161 doi
  23. ^ Аббуд, С.; Ханасси, С.; Леви-Цедек, С.; Мейденбаум, С.; Амеди, А. (2014). «EyeMusic: Представляем визуальный красочный опыт для слепых с использованием слухо-сенсорной замены» . Восстановление Нейрол Неврологии . 32 (2): 247–257. дои : 10.3233/RNN-130338 . ПМИД   24398719 .
  24. ^ Леви-Цедек, С.; Ханасси, С.; Аббуд, С.; Мейденбаум, С.; Амеди, А. (2012). «Быстрые и точные движения с помощью устройства визуально-слуховой сенсорной замены» . Восстановление Нейрол Неврологии . 30 (4): 313–323. дои : 10.3233/RNN-2012-110219 . ПМИД   22596353 .
  25. ^ Тайлер, М.; Данило Ю.; Бах-И-Рита, П. (2003). «Замыкание разомкнутой системы управления: вестибулярная замена через язык». Журнал интегративной нейронауки . 2 (3): 159–164. дои : 10.1142/S0219635203000263 . ПМИД   15011268 . S2CID   14565593 .
  26. ^ Шуман, Ф.; О'Риган, К. (2017). «Сенсорная аугментация: интеграция сигнала слухового компаса в восприятие человеком пространства» . Научные отчеты . 7 (1): 42197. Бибкод : 2017NatSR...742197S . дои : 10.1038/srep42197 . ПМК   5307328 . ПМИД   28195187 .
  27. ^ Кениг, SU; Шуман, Ф.; Кейзер, Дж.; Гёк, К.; Краузе, К.; Ваче, С. (2016). «). Изучение новых сенсомоторных непредвиденных обстоятельств: влияние длительного использования сенсорного увеличения на мозг и сознательное восприятие» . ПЛОС ОДИН . 11 (12): e0166647. Бибкод : 2016PLoSO..1166647K . дои : 10.1371/journal.pone.0166647 . ПМК   5154504 . ПМИД   27959914 .
  28. ^ Вальбо А.Б., Йоханссон Р.С. (1984). «Свойства кожных механорецепторов руки человека, связанные с ощущением прикосновения». Нейробиология человека . 3 (1): 3–14. ПМИД   6330008 .
  29. ^ Перейти обратно: а б с д Качмарек К.А., Вебстер Дж.Г., Бах-и-Рита П., Томпкинс В.Дж. (1991). «Электротактильные и вибротактильные дисплеи для систем сенсорного замещения» . Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 38 (1): 1–16. дои : 10.1109/10.68204 . ПМИД   2026426 . S2CID   23047344 .
  30. ^ Бисвас, Абхиджит; Маниваннан, М.; Сринивасан, Мандьям А. (2015). «Порог вибротактильной чувствительности: нелинейная стохастическая модель механотрансдукции тельца Пачини» . Транзакции IEEE на тактильных ощущениях . 8 (1): 102–113. дои : 10.1109/ТОХ.2014.2369422 . ПМИД   25398183 . S2CID   15326972 .
  31. ^ Бисвас, Абхиджит; Маниваннан, М.; Сринивасан, Мандьям А. (2015). «Многомасштабная многослойная биомеханическая модель тельца Пачини» . Транзакции IEEE на тактильных ощущениях . 8 (1): 31–42. дои : 10.1109/ТОХ.2014.2369416 . ПМИД   25398182 . S2CID   24658742 .
  32. ^ Перейти обратно: а б с Бах-и-Рита П., Качмарек К.А., Тайлер М.Е., Гарсия-Лара Дж. (1998). «Восприятие формы с помощью 49-точечной электротактильной стимуляции на языке: техническое примечание» (PDF) . J Rehabil Res Dev . 35 (4): 427–30. ПМИД   10220221 . См. также Брейнпорт
  33. ^ Лейтон, Джулия (17 июля 2006 г.). «Как работает BrainPort» . Как все работает . Проверено 21 июля 2016 г.
  34. ^ «Wicab объявляет об одобрении на европейском рынке своего неинвазивного вспомогательного средства для слепых» (PDF) (пресс-релиз). Wicab, Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 7 мая 2013 г.
  35. ^ Хуэй Тан; Диджей Биб (2003). «Проектирование и микроизготовление гибкого орального электротактильного дисплея». Журнал микроэлектромеханических систем . 12 (1): 29–36. дои : 10.1109/JMEMS.2002.807478 .
  36. ^ Дейл, Трэвис (11 августа 2010 г.). «Электротактильные матрицы для обратной связи по текстуре и давлению во время телеоперации робота» . Хизук . Проверено 21 июля 2016 г.
  37. ^ Гримнес С (1983). «Электровибрация, кожное ощущение микроамперного тока» (PDF) . Acta Physiologica Scandinavica . 118 (2): 19–25. дои : 10.1111/j.1748-1716.1983.tb07235.x . ПМИД   6624501 .
  38. ^ Курт А. Качмарек; Кришнакант Намми; Абхишек К. Агарвал; Митчелл Э. Тайлер; Стивен Дж. Хаазе; Дэвид Дж. Бибек (2006). «Эффект полярности в электровибрации для тактильного дисплея» . Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 53 (10): 2047–2054. дои : 10.1109/TBME.2006.881804 . ПМЦ   2582732 . ПМИД   17019869 .
  39. ^ Цзэн; и др. (2015). «Интерактивный аудио-гаптический проводник карт на тактильном дисплее». Взаимодействие с компьютерами . 27 (4): 413–429. дои : 10.1093/iwc/iwu006 .
  40. ^ Цзэн; и др. (2012). «Исследование и объезд окружающих препятствий для слабовидящих». Материалы 14-й международной конференции ACM SIGACCESS «Компьютеры и доступность — ASSETS '12» . стр. 111–118. дои : 10.1145/2384916.2384936 . ISBN  9781450313216 . S2CID   18623028 .
  41. ^ Бах-и-Рита П. и Качмарек К.А. (2002). На языке размещено тактильное устройство вывода . Патент США 6 430 450.
  42. ^ Т. МакДэниел; С. Кришна; В. Баласубраманян; Д. Колбри; С. Панчанатан (2008). Использование тактильного ремня для передачи невербальных сигналов общения во время социального взаимодействия слепым людям . Международный семинар IEEE по тактильным, аудио- и визуальным средам и играм, 2008 г. HAVE 2008. стр. 13–18. дои : 10.1109/HAVE.2008.4685291 .
  43. ^ Пол, Сатиш Кумар; Рекха, В.; Шиварасу, Судеш (2012). «Тактильные сенсорные ткани для выявления нарушений у больных проказой». Соответствующие технологии здравоохранения для развивающихся стран – AHT2012. 7-я Международная конференция «Здоровье и благополучие в мире» . Лондон, Великобритания: IEEE. дои : 10.1049/cp.2012.1461 .
  44. ^ С. Кришна; С. Бала; Т. МакДэниел; С. Макгуайр; С. Панчанатан (2010). VibroGlove: вспомогательное технологическое средство для передачи мимики (PDF) . Материалы 28-й международной конференции расширили тезисы докладов «Человеческий фактор в вычислительных системах». Атланта, Джорджия, США: ACM. стр. 3637–3642. дои : 10.1145/1753846.1754031 .
  45. ^ «Проект тактильного радара/расширенной кожи» . Лаборатория Исикава Ватанабэ.
  46. ^ А. Кассинелли; Э. Сампайо; С.Б. Джоффили; HRS Лима; БПГР Гужман (2014). «Двигаются ли слепые люди увереннее с тактильным радаром?» (PDF) . Технологии и инвалидность . 26 (2–3): 161–170. дои : 10.3233/TAD-140414 . Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2017 г. Проверено 21 июля 2016 г.
  47. ^ «Жилет-поводырь? Вибрирующая одежда помогает слепым ориентироваться» . https . 14 ноября 2014 года . Проверено 21 июня 2019 г.
  48. ^ «Виброжилет может помочь слепым избегать препятствий – CBS News» . https . 13 июня 2014 года . Проверено 21 июня 2019 г.
  49. ^ «Вибрирующая одежда может помочь слепым людям ориентироваться» — Business Insider . https . Проверено 21 июня 2019 г.
  50. ^ «Система лба сетчатки» . https . 8 августа 2006 г. Проверено 21 июня 2019 г.
  51. ^ Иглман, Дэвид (2015). Можем ли мы создать новые чувства для людей? Выступления TED.
  52. ^ Неосенсори, Inc.
  53. ^ Может ли этот футуристический жилет дать нам шестое чувство? , Журнал Smithsonian, апрель 2018 г.
  54. ↑ Познакомьтесь с человеком, который хочет дать людям шестое чувство , The Telegraph, январь 2019 г.
  55. ^ Перейти обратно: а б Шурманн М., Каэтано Г., Глущук Ю., Юсмаки В., Хари Р. (2006). «Прикосновение активирует слуховую кору человека». НейроИмидж . 30 (4): 1325–1331. doi : 10.1016/j.neuroimage.2005.11.020 . ПМИД   16488157 . S2CID   22045169 .
  56. ^ «Синтезатор органов чувств, заявка на патент США 20020173823» (PDF) .
  57. ^ Перейти обратно: а б Тайлер М., Данилов Ю., Бах-и-Рита П. (2003). «Замыкание разомкнутой системы управления: вестибулярная замена через язык». Журнал интегративной нейронауки . 2 (2): 159–164. дои : 10.1142/S0219635203000263 . ПМИД   15011268 . S2CID   14565593 .
  58. ^ Перейти обратно: а б Бах-и-Рита П. (1999). «Теоретические аспекты сенсорной замены и нейротрансмиссионной реорганизации при травме спинного мозга» . Спинной мозг . 37 (7): 465–474. дои : 10.1038/sj.sc.3100873 . ПМИД   10438112 .
  59. ^ Перейти обратно: а б Рисо Р.Р. (1999). «Стратегии предоставления людям с ампутированными конечностями тактильной обратной связи и обратной связи по положению рук – приближение к бионической руке» (PDF) . Технологии и здравоохранение . 7 (6): 401–409. дои : 10.3233/THC-1999-7604 . ПМИД   10665673 . Архивировано из оригинала (PDF) 27 июня 2010 г. Проверено 21 июля 2016 г.
  60. ^ Мейер ПБЛ (1992). «Экспериментальная система представления слуховых изображений». Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 39 (2): 112–121. дои : 10.1109/10.121642 . ПМИД   1612614 . S2CID   34811735 .
  61. ^ Леви-Цедек, Шелли; Ханасси С.; Аббуд С.; Майденбаум С.; Амеди А. (1 января 2012 г.). «Быстрые и точные движения с помощью устройства визуально-слуховой сенсорной замены» (PDF) . Восстановительная неврология и неврология . 30 (4): 313–323. дои : 10.3233/RNN-2012-110219 . ПМИД   22596353 .
  62. ^ Аббуд, Сами; Ханасси С; Леви-Цедек С; Майденбаум С; Амеди А. (2014). «EyeMusic: Представляем «визуальный» красочный опыт для слепых с использованием слухо-сенсорной замены» (PDF) . Восстановительная неврология и неврология . 32 (2): 247–257. дои : 10.3233/RNN-130338 . ПМИД   24398719 .
  63. ^ Майденбаум, Шахар; Аббуд С.; Амеди А. (апрель 2014 г.). «Сенсорная замена: сокращение разрыва между фундаментальными исследованиями и широко распространенной практической зрительной реабилитацией» (PDF) . Неврологические и биоповеденческие обзоры . 41 : 3–15. doi : 10.1016/j.neubiorev.2013.11.007 . ПМИД   24275274 .
  64. ^ Амбар, Максим; Бенезет Ю.; Пфистер П. (2015). «Мобильный преобразователь видео в аудио и обнаружение движения для сенсорной замены» . Границы в сфере ИКТ . 2 . дои : 10.3389/fict.2015.00020 .
  65. ^ Перейти обратно: а б Капелле С., Труллеманс С., Арно П., Вераарт С. (1998). «Экспериментальный прототип в реальном времени для улучшения реабилитации зрения - восстановления зрения с использованием замены слуха». Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 45 (10): 1279–1293. дои : 10.1109/10.720206 . ПМИД   9775542 . S2CID   7865760 .
  66. ^ Нильсон Л., Маховальд М., Мид С. (1989). «SeeHear», в книге «Аналоговые СБИС и нейронные системы», К. Мид, чтение: Аддисон-Уэсли, глава 13, 207–227.
  67. ^ [1] [ мертвая ссылка ]
  68. ^ Уорвик К., Гассон М., Хатт Б., Гудхью И., Киберд П., Шульцринн Х., Ву X (2004). «Мысленная коммуникация и контроль: первый шаг с использованием радиотелеграфии». Труды IEE - Коммуникации . 151 (3): 185–189. дои : 10.1049/ip-com:20040409 . S2CID   15804806 .
  69. ^ Ленай С., Гапенн О., Ханнетон С., Марк С., Жуэль С. (2003). «Сенсорная замена: пределы и перспективы». Прикосновение ради знания, Когнитивная психология тактильного мануального восприятия (PDF) . стр. 275–292.
  70. ^ «Дом – проект e-sense» . Архивировано из оригинала 10 августа 2014 г. Проверено 6 августа 2014 г.
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sensory_substitution&oldid=1192015861"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 975f5c29f0494c312d2ceb9c94a51bc4__1703639640
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/97/c4/975f5c29f0494c312d2ceb9c94a51bc4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Sensory substitution - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)