Brain-inspired bodily self-perception model for robot rubber hand illusion

要約

タイトル：ロボットラバーハンドイリュージョンのための脳にインスパイアされた身体自己知覚モデル

要約：

– 身体自己意識の中心には、自分自身の身体の所有感覚の知覚がある。
– 身体自己意識のメカニズムに理解を深めるための最近の努力は、関連する行動と神経生理学的現象を説明するための統一的な理論的枠組みを開発する様々な試みを導いた。
– ラバーハンドイリュージョンなどの身体イリュージョンがどのように発生するかという中心的な問題は、説明されようとしている。
– 身体自己意識のメカニズムの概念的説明と可能な関連する脳領域にもかかわらず、既存の理論モデルには、脳が自分自身の身体の知覚をエンコードする計算のメカニズムと、私たちの主観的に知覚される身体イリュージョンがどのように神経ネットワークによって生成されるかを説明することができる計算のメカニズムがまだ欠けています。
– ここでは、身体自己意識の生物学的研究成果を統合し、自己身体の知覚を監視信号なしで自律的に構築できる脳にインスパイアされた身体自己知覚モデルを提案しています。
– iCubヒューマノイドロボットとシミュレーテッド環境を含む6つのラバーハンドイリュージョン実験と障害実験で私たちの計算モデルを正常に検証しました。
– 実験結果は、私たちのモデルが猿の生物学的実験の行動と神経データを良く再現できるだけでなく、生物学的に解釈可能な利点により神経レベルでのラバーハンドイリュージョンの原因と結果を合理的に説明できることを示し、ラバーハンドイリュージョンの発生に潜む計算および神経メカニズムを明らかにすることに貢献しています。

要約(オリジナル)

At the core of bodily self-consciousness is the perception of the ownership of one’s body. Recent efforts to gain a deeper understanding of the mechanisms behind the brain’s encoding of the self-body have led to various attempts to develop a unified theoretical framework to explain related behavioral and neurophysiological phenomena. A central question to be explained is how body illusions such as the rubber hand illusion actually occur. Despite the conceptual descriptions of the mechanisms of bodily self-consciousness and the possible relevant brain areas, the existing theoretical models still lack an explanation of the computational mechanisms by which the brain encodes the perception of one’s body and how our subjectively perceived body illusions can be generated by neural networks. Here we integrate the biological findings of bodily self-consciousness to propose a Brain-inspired bodily self-perception model, by which perceptions of bodily self can be autonomously constructed without any supervision signals. We successfully validated our computational model with six rubber hand illusion experiments and a disability experiment on platforms including a iCub humanoid robot and simulated environments. The experimental results show that our model can not only well replicate the behavioral and neural data of monkeys in biological experiments, but also reasonably explain the causes and results of the rubber hand illusion from the neuronal level due to advantages in biological interpretability, thus contributing to the revealing of the computational and neural mechanisms underlying the occurrence of the rubber hand illusion.

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arxiv.jp, OpenAI