CRCNS US-Japan Research Proposal: A computational neuroscience approach to skill acquisition and transfer from visuo-haptic VR to the real-world

CRCNS 美日研究提案:一种计算神经科学方法,用于获取技能并将其从视觉触觉 VR 转移到现实世界

基本信息

  • 批准号:
    2011716
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 76.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-15 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The ability to learn motor skills allows people to perform critical activities of daily life (walking, dressing, cooking, etc.). It also enables people to engage in social and artistic endeavors and for some to attain virtuoso levels of performance. Understanding the changes that occur in the brain as we learn a motor skill and how we might develop training programs to accelerate such learning, would have impact for many areas, including skill acquisition in robotic training and human-robot interaction, motor skill re-learning in limb amputees, and rehabilitation of motor disorders such as dystonia and gait disorders.Studies of motor learning are often restricted to highly simplified tasks; few studies have tried to study complex skill learning. The current research project aims to develop a neurobehavioral model of complex skill learning by integrating information from both brain activity and body movement in real time as participants learn real-world activities. The second aim studies ways to enhance learning of complex motor skills. The investigators have developed new visuo-haptic virtual reality (VR) systems that allow detailed interaction with virtual objects, complete with force feedback, to provide a convincing simulation of the real-world but with finer experimental control. This creative VR environment also can simulate changes in the gravitational field which allows using the neurobehavioral model to predict and test human behavior in non-standard environments, such as in space or in underwater applications. Such research is expected to be highly accessible and engaging for the broader public, and the researchers have proposed a range of outreach plans to enhance participation in STEM among groups typically under-represented in these sciences. A companion project is being funded by the National Institute of Information and Communications Technology, Japan (NICT).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
学习运动技能的能力使人们能够进行日常生活的关键活动(步行,穿衣,烹饪等)。它还使人们能够从事社会和艺术的努力,并使某些人达到演奏的表现水平。了解当我们学习运动技能以及如何制定培训计划以加速此类学习时,了解大脑中发生的变化,将对许多领域产生影响,包括在机器人训练和人类机器人互动中的技能获取,在肢体截肢者中重新学习运动技能,以及对运动障碍的康复运动,例如肌张力障碍和gait疾病等运动障碍。很少有研究试图研究复杂的技能学习。当前的研究项目旨在通过在参与者学习真实世界活动时实时整合大脑活动和身体运动的信息来开发复杂技能学习的神经行为模型。第二个目的研究方法来增强对复杂运动技能的学习。调查人员开发了新的视觉虚拟现实(VR)系统,这些系统允许与虚拟对象(以力反馈形式使用)进行详细的互动,以提供对现实世界的令人信服的模拟,但具有更精细的实验控制。这种创造性的VR环境还可以模拟引力场的变化,该环境允许使用神经行为模型预测和测试非标准环境中的人类行为,例如在太空或水下应用中。预计此类研究将对更广泛的公众进行高度访问和吸引力,研究人员提出了一系列外展计划,以增强这些科学中通常代表性不足的群体中的STEM参与。一个伴侣项目由日本国家信息与通信技术研究所(NICT)资助。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准通过评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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    2022
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  • 影响因子:
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    Hiroyuki Kambara;Wanhee Cho;Hyeonseok Kim;Rikiya Oya;Yusuke Kitami;Makoto Kobayashi;Supat Saetia;Takahiro Kagawa;Hirokazu Tanaka;Makoto Miyakoshi;John Iversen;Scott Makeig;Makoto Sato;Natsue Yoshimura;中山敦子
  • 通讯作者:
    中山敦子
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    Hiroyuki Kambara;Wanhee Cho;Hyeonseok Kim;Rikiya Oya;Yusuke Kitami;Makoto Kobayashi;Supat Saetia;Takahiro Kagawa;Hirokazu Tanaka;Makoto Miyakoshi;John Iversen;Scott Makeig;Makoto Sato;Natsue Yoshimura
  • 通讯作者:
    Natsue Yoshimura

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    $ 76.61万
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