文献集总览 / 运动控制、内模型、最优反馈与目标拦截 / G · 拦截行为学(9 篇) / G09 · 遮挡运动拦截中模型与在线控制之争

G09 · Hand interception of occluded motion in humans: a test of model-based versus on-line control

Barbara La Scaleia, Myrka Zago, Francesco Lacquaniti (2015) Journal of Neurophysiology, 114, 1577–1592. doi:10.1152/jn.00475.2015

目标离开斜面后的运动被遮挡时,参与者仍能较好地击中沿抛物线下落的球。这支持利用经验预测运动阶段的变化,同时可见条件的位置散布更小,说明视觉信息仍有价值。

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本文目录
  1. 背景
  2. 研究思路
  3. 方法
  4. 主要结果
  5. 逐图解读
  6. 讨论与解读边界
  7. 思考问题

背景

只沿最后可见的运动规律外推,可能错过离开斜面后改变的动力学。本文用遮挡检验参与者是否能预期这种变化。

研究思路

固定装置并改变起始位置,比较可见与遮挡的接触率、时序和终点散布,检查终点更接近真实抛物线还是斜面延长线。

方法

10名成人,各完成可见和遮挡会话。球在斜面段约0.2g加速,离开后受重力与空气阻力作用;斜面段始终可见,遮挡只覆盖后段。六种起点各15次,总1800次,剔除25次后分析。

记录手持杆与接触加速度,计算交会点、计时误差及95%容忍椭球;椭球不是均值的95%置信区间。未记录眼动,不能排除相关外视网膜信息。

主要结果

结果部分报告接触率可见约87%、遮挡86%,未检出主效应;没有等效性检验,不能写成完全无损。遮挡会话顺序影响明显,先做遮挡约74%,先经历可见后约95%。

多数动作短且单峰,交会点沿实际下落轨迹而非斜面延长线分布,首次尝试也有这种趋势。说明简单沿可见直线继续外推不足,但不唯一确定脑内使用显式重力加空气阻力方程。

遮挡时空间散布较大;两条件计时误差中位数约零,不等于每次无误差。大多数接触在球仍被遮挡时发生,少量重新可见时段很短,使最后重新看到球后再大幅修正的解释较困难。

逐图解读

图1 原文 Fig. 1 · PDF 第 2 页

图1 · 实际轨迹与直线外推。 六种起点产生不同落点,图中的轨迹是物理标定。

图2 原文 Fig. 2 · PDF 第 3 页

图2 · 装置和交会点定义。 成功接触与最近点的计算不同,作者另作替代定义检查。

图3 原文 Fig. 3 · PDF 第 5 页

图3 · 接触率。 未显著不等于等效,需结合顺序效应和区间。

图4 原文 Fig. 4 · PDF 第 6 页

图4 · 手轨迹。 展示不同参与者和视觉条件,不能代表所有动作完全一致。

图5 原文 Fig. 5 · PDF 第 6 页

图5 · 接近交会点的轨迹。 用相应坐标比较末段路径,注意截取范围。

图6 原文 Fig. 6 · PDF 第 7 页

图6 · 启动时间。 相对球离开斜面的时间随目标改变。

图7 原文 Fig. 7 · PDF 第 8 页

图7 · 速度剖面。 多数单峰,少量有次峰;原图片丢失了曲线,现重新渲染。

图8 原文 Fig. 8 · PDF 第 8 页

图8 · 单目标终点分布。 终点更接近实际抛物线,不能单独反推唯一预测算法。

图9 原文 Fig. 9 · PDF 第 9 页

图9 · 全目标容忍椭球。 展示散布及方向,遮挡造成的空间精度损失不能忽略。

图10 原文 Fig. 10 · PDF 第 10 页

图10 · 首次尝试。 支持既有经验贡献,但首次该目标不等于没有任何先前相关经验。

讨论与解读边界

预测仍需要斜面可见段提供出射信息;单峰动作也不证明所有感觉反馈均无作用。顺序效应提示学习与记忆,不能先验排除策略学习。原笔记把此前2014年研究称作虚拟球对照,但本文讨论描述的也是斜面滚落真球,差异包括固定终点与手位置反馈,不能据此归因真球/虚拟触觉之别。

思考问题

  1. 改变离开斜面后的运动规律而保留前段线索,参与者的错误与学习能区分哪些预测模型?
  2. 把遮挡、会合点限制与眼动要求分别操纵,视觉信息和先验各影响哪些误差成分?
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