Tactile illusory movement: Effects of spatio-temporal stimulus characteristics on the integrative processing of saltatory and successively activated stimulus patterns


Schwab, Anja


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URL: http://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/2224
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-22240
Dokumenttyp: Dissertation
Erscheinungsjahr: 2008
Verlag: Universität Mannheim
Gutachter: Hölzl, Rupert
Datum der mündl. Prüfung: 18 Juli 2008
Sprache der Veröffentlichung: Englisch
Einrichtung: Fakultät für Sozialwissenschaften > Klinische u. Biologische Psychologie (Hölzl Em)
Fachgebiet: 150 Psychologie
Normierte Schlagwörter (SWD): Scheinbewegung , Taktiler Reiz , Psychophysik , Somatosensorisches System
Freie Schlagwörter (Deutsch): Saltation , spatio-temporale Reizverarbeitung
Freie Schlagwörter (Englisch): Saltation, apparent movement, tactile perception, spatio-temporal processing, somatosensory system
Abstract: Saltation and apparent movement are related phenomena: Both generate illusory stimuli in-between the actually activated stimulus sites. This dissertation examines spatio-temporal stimulus parameters where both phenomena create equivalent percepts. In these cases it is assumed that cortical representations adapt identically to the properties of both stimulus patterns – saltation and apparent movement. Furthermore it is tested whether repetitive stimulation results in plastic changes of the cortical map and related perceptual changes. Another focus lies on the integration of the stimulus patterns over both body halves. We used varying numbers of vibrotactile point stimuli that were presented on a horizontal array around the trunk. In two pilot studies and three main studies with a total of 139 subjects we reached the following conclusions: In accordance with neural network models stimuli presented close together in time are expected to belong together. Therefore both stimulus patterns generate indistinguishable percepts at short interstimulus intervals (<100 ms); the same applies for short stimulus durations (<50 ms). Increasing the number of tactors – and thus decreasing inter-tactor distance – tends to improve the integration of both stimulus patterns into a percept of continuous movement. Vibration frequency affects the quality of illusory movement as well as the similarity of both patterns. Further studies exploring the spatial resolution of low- and high-frequency vibrotactile stimulus patterns on hairy skin are needed to clearly explain this result. An effect of repetitive stimulation on the comparability of both stimulus patterns could not be found – presumably because plastic changes in the cortical map of body sites like the trunk – which are less innervated and rarely used to explore the environment compared to the fingers – might require more stimulus repetitions. Crossing the body midline impairs comparability of both stimulus patterns, however in the majority of cases saltation and apparent movement generate indiscriminable percepts when presented unilaterally or bilaterally indicating that integration of spatio-temporal stimuli occurred over the body midline – yet interstimulus intervals might differ due to interhemispheric transmission time. The results of this dissertation shed further light on the processing of spatio-temporal stimuli and might also be used in the design of tactile torso displays.
Übersetzter Titel: Taktile Scheinbewegung: Effekte spatio-temporaler Reizparameter auf die integrative Verarbeitung von saltatorischen und sukzessiv aktivierten Reizmustern (Deutsch)
Übersetzung des Abstracts: Saltation und taktile Scheinbewegung sind verwandte Phänomene, da beide illusorische Reize zwischen physikalischen Reizpunkten generieren. Diese Dissertation untersucht die Ausprägungen der spatio-temporalen Reizmerkmale, bei denen beide Phänomene als identisch wahrgenommen werden. In diesen Fällen wird eine identische Anpassung der zerebralen Repräsentation an die beiden taktilen Reizmuster - Saltation und Scheinbewegung - angenommen. Darüber hinaus wird getestet ob eine wiederholte Reizdarbietung eine Veränderung der kortikalen Karte und damit perzeptiver Korrelate nach sich zieht. Die Integration der Reizmuster über beide Körperhälften ist ein weiterer Fokus dieser Arbeit. Stimuli waren punktuelle Vibrationsreize, die in unterschiedlicher Anzahl auf einer horizontal um den Rumpf verlaufenden Stimulus-Matrix vorgegeben wurden. In zwei Pilot- und drei Hauptstudien mit insgesamt 139 Versuchspersonen wurden folgende Ergebnisse erhoben: Im Einklang mit neuronalen Netzwerk-Modellen werden Stimuli, die in engem zeitlichen Abstand präsentiert werden als zusammenhängend wahrgenommen, beide taktilen Reizmuster generieren daher nicht unterscheidbare Perzepte bei kurzen Interstimulus-Intervallen (<100ms); gleiches gilt für eine kurze Stimulusdauer (<50ms). Eine Erhöhung der Anzahl der Reizgeber – und damit eine Verkürzung der Reizdistanz - verbessert tendenziell ebenfalls die Integration der beiden Reizmuster zu einer glatten Scheinbewegung. Die Vibrationsfrequenz beeinflusst die Qualität der Scheinbewegung und damit auch die Vergleichbarkeit der Reizmuster. Weitere Studien zur räumlichen Auflösung hoch- und niedrigfrequenter taktiler Reizmuster auf haariger Haut sind nötig, um dieses Ergebnis eindeutig erklären zu können. Ein Effekt repetitiver Stimulation auf die Vergleichbarkeit der Reizmuster konnte nicht nachgewiesen werden – vermutlich weil plastische Veränderungen der kortikalen Karte bei Körperregionen wie dem Rumpf – die weniger sensibel innerviert und seltener im täglichen Gebrauch genutzt werden wie z.B. Finger - mehrere Reizwiederholungen erfordern. Das Überqueren der Köpermitte beeinträchtigt zwar die Vergleichbarkeit der Reizmuster, jedoch generieren Saltation und Scheinbewegung sowohl bei unilateraler wie bei bilateraler Darbietung überzufällig oft identische Perzepte, so dass von einer Integration spatio-temporaler Reizmuster auch über die Körpermitte hinweg ausgegangen werden kann – evtl. jedoch bei unterschiedlichen Interstimulus-Intervallen aufgrund der interhemisphärischen Übertragungszeit bei bilateralen Reizen. Die Ergebnisse dieser Dissertation leisten einen Beitrag zur Erklärung der Verarbeitung von spatio-temporalen Reizmustern und tragen auch zur Entwicklung taktiler Displays bei. (Deutsch)
Zusätzliche Informationen:

Das Dokument wird vom Publikationsserver der Universitätsbibliothek Mannheim bereitgestellt.




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Schwab, Anja (2008) Tactile illusory movement: Effects of spatio-temporal stimulus characteristics on the integrative processing of saltatory and successively activated stimulus patterns. Open Access [Dissertation]
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