操作中のオブジェクトダイナミクスの予測と知覚における視覚的な手がかり、期待、および感覚運動記憶

新しいオブジェクトを把握して持ち上げるとき、視覚的な手がかりと感覚運動記憶に依存して、指の力を予測的にスケーリングし、オブジェクトの特性に従って補償トルクを発揮します。最近、オブジェクトの外観、以前のフォーススケーリングエラー、および以前のトルク補償エラーが私たちの知覚に強く影響することが示されました。ただし、視覚的な幾何学的キューがオブジェクトのトルクと重量を把握してタスクを持ち上げることに及ぼす影響は、あまり理解されていません。さらに、視覚的な手がかり、以前の期待、感覚フィードバック、および感覚運動記憶が、予測トルク制御とオブジェクト知覚のために統合されていることについてはほとんど知られていません。ここでは、オブジェクトの傾きを防ぎながら、12人の若い参加者と12人の高齢参加者が繰り返し把握してオブジェクトを把握して持ち上げました。各試行の前に、両方のオブジェクトハンドルをランダムに再配置し、今後のトルクに幾何学的なキューと隠れた重量を提供し、予期せぬトルク変動を追加しました。持ち上げる前に、被験者はトルクの期待を示し、各リフト後にトルクと重量の経験を報告しました。混合効果の重度回帰モデルは、視覚形状の手がかりが予測トルクの補償を支配するのに対し、感覚運動記憶はあまり役割を果たしていないことを示しました。対照的に、リフトオフ時の外部トルクとコミットされた補償エラーは、主にオブジェクトのトルクと重量がどのように知覚されるかを決定しました。ハンドル位置の適度な効果は、トルクと体重知覚に対して異なっていました。明示的なトルクの期待は、予測トルクの補償とトルクの知覚とも相関していました。私たちの主な調査結果は、両方の年齢層に一般化されました。私たちの結果は、信頼性に応じたアクションと知覚のための入力の明確な重み付けを示唆しています。

When we grasp and lift novel objects, we rely on visual cues and sensorimotor memories to predictively scale our finger forces and exert compensatory torques according to object properties. Recently, it was shown that object appearance, previous force scaling errors, and previous torque compensation errors strongly impact our percept. However, the influence of visual geometric cues on the perception of object torques and weights in a grasp to lift task is poorly understood. Moreover, little is known about how visual cues, prior expectations, sensory feedback, and sensorimotor memories are integrated for anticipatory torque control and object perception. Here, 12 young and 12 elderly participants repeatedly grasped and lifted an object while trying to prevent object tilt. Before each trial, we randomly repositioned both the object handle, providing a geometric cue on the upcoming torque, as well as a hidden weight, adding an unforeseeable torque variation. Before lifting, subjects indicated their torque expectations, as well as reporting their experience of torque and weight after each lift. Mixed-effect multiple regression models showed that visual shape cues governed anticipatory torque compensation, whereas sensorimotor memories played less of a role. In contrast, the external torque and committed compensation errors at lift-off mainly determined how object torques and weight were perceived. The modest effect of handle position differed for torque and weight perception. Explicit torque expectations were also correlated with anticipatory torque compensation and torque perception. Our main findings generalized across both age groups. Our results suggest distinct weighting of inputs for action and perception according to reliability.