Neural mechanisms of ownership of real and artifical bodies
- Reference number
- F06-0048
- Start and end dates
- 080301-131231
- Amount granted
- 8 500 000 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Sciences
Summary
When we look at our hands we immediately know that they are part of our own body. This feeling of ownership of our body is a fundamental aspect of self-consciousness. The first aim of this research programme is to identify the neuronal mechanism of body ownership. The second aim is to use this knowledge to create methods to project ownership onto various artificial bodies. This has important medical and industrial applications. To achieve these goals I will use a wide range of state-of-the-art methods from the fields of neuroscience, psychology, computer science and robotics. My prediction is that body ownership is mediated by the integration of information from different sensory modalities (vision, touch and muscle sense) in multisensory brain areas (premotor and intra-parietal cortex). To test this I will use perceptual illusions that allow me to change body ownership in healthy participants, in conjunction with non-invasive registration or focal disruption of brain activity. These experiments will result in a physiologically-based model of body ownership and methods to project ownership onto artificial bodies. This will lead to important new applications: a new type of hand prostheses that feel more like real limbs, computer-generated virtual bodies in virtual reality that feel like yourself, and a method of controlling the movements of humanoid robots by an illusion of ‘becoming the robot’.
Popular science description
Hur känner vi igen vår egen kropp? Frågan verkar kanske lite konstig. Upplevelsen av att kroppen är en del av jaget är nämligen grundläggande för vårt självmedvetande och därför något som de flesta av oss tar för givet. Men inom neurologin är det sedan länge känt att skador som drabbar hjärnans fram- och hjässlober, exempelvis till följd av en hjärninfarkt, kan leda till en oförmåga att känna igen sin egen kropp. Mitt forskningsprojekt har två huvudmål. För det första att identifiera de hjärnmekanismer som ligger till grund för vår kroppsliga jag-uppfattning. För det andra att använda denna kunskap för att utveckla tekniker för att få jag-uppfattningen att flyttas till på olika typer av konstgjorda kroppar. Detta har vikitiga medicinska och industriella tillämpningar. För att uppnå dessa mål kommer jag använda metoder från en rad olika forskningsfält inom medicin, naturvetenskap, psykologi, datavetenskap och robotik. Min hypotes är att hjärnan kan skilja på egna kroppsdelar och externa föremål genom att jämföra information från våra olika sinnen (syn, beröring, ledkänsel) i s.k. ’multisensoriska’ områden i associationshjärnbarken. För att studera detta kommer jag framkalla ’känselvillor’ hos friska försöksdeltagare då de upplever förändringar i den kroppsliga jag-uppfattningen. Exempelvis kan de uppleva att en gummihand blir deras egen hand, eller att en människoliknande robot känns som deras egen kropp. Samtidigt mäter jag lokala förändringar i nervcellsaktivitet i hjärnbarken med olika moderna hjärnavbildningstekniker. Dessa experiment kommer inte bara att visa vilka hjärnområden som gör så att vi känner igen våra egen kropp, utan också hur detta sker, dvs vad som är den underliggande mekanismen. Dessa grundforskningsresultat kommer sedan att användas för att utveckla nya tekniker för att projicera jag-upplevelsen på konstgjorda kroppar. Detta kan leda till tre viktiga nya uppfinningar: en ny typ av handprotes som känns precis som en riktig hand, datorgenererade kroppar med jag-känsla i ’virtual reality’ och datorspel, och en ny metod att styra människoliknande robotar genom en illusion där man ’blir roboten’.