Perception of the Body in Space: Mechanisms

The principal topic is the perception of body orientation and motion in space and the extent to which these perceptual abstraction can be related directly to the knowledge of sensory mechanisms, particularly for the vestibular apparatus. Spatial orientation is firmly based on the underlying sensory mechanisms and their central integration. For some of the simplest situations, like rotation about a vertical axis in darkness, the dynamic response of the semicircular canals furnishes almost enough information to explain the sensations of turning and stopping. For more complex conditions involving multiple sensory systems and possible conflicts among their messages, a mechanistic response requires significant speculative assumptions. The models that exist for multisensory spatial orientation are still largely of the non-rational parameter variety. They are capable of predicting relationships among input motions and output perceptions of motion, but they involve computational functions that do not now and perhaps never will have their counterpart in central nervous system machinery. The challenge continues to be in the iterative process of testing models by experiment, correcting them where necessary, and testing them again

C-9 and Other Microgravity Simulations

This document represents a summary of medical and scientific evaluations conducted aboard the C-9 and other NASA-sponsored aircraft from June 2008 to June 2009. Included is a general overview of investigations manifested and coordinated by the Human Adaptation and Counter-measures Division. A collection of brief reports that describe tests conducted aboard the NASA-sponsored aircraft follows the overview. Principal investigators and test engineers contributed significantly to the content of the report, describing their particular experiment or hardware evaluation. Although this document follows general guidelines, each report format may vary to accommodate differences in experiment design and procedures. This document concludes with an appendix that provides background information concerning the Reduced Gravity Program. Acknowledgment

An experimental approach for the characterization of prolonged sitting postures using pressure sensitive mats

The adoption of prolonged sitting posture,which is a condition commonly encountered in several working tasks,is known to induce a wide range of negative effects,including discomfort,which has been recognized as an early predictor for musculoskeletal disorders (particularly low back pain).In this regard,the continuous monitoring of worker’s psychophysical state while sitting for long periods of time, may result useful in to preventing and managing potentially risky situations and to promote ergonomics and macroergonomics interventions,aimed to better organize work shifts and workplaces.The aim of this dissertation is to provide and test the reliability of a set of monitoring parameters,based on the use of quantitative information derived from body-seat contact pressure sensors.In particular, he study was focused on the assessment of trunk postural sway (the small oscillations resulting from the stabilization control system) and the number of In Chair Movements (ICM) or postural shifts performed while sitting, proven as a reliable tool for discomfort prediction. This thesis is articulated into four experimental campaigns.The first is a pilot study which aimed to define the most reliable algorithm and the set of parameters useful to assess the performed postural shifts or In chair Movements (ICM), which result useful to characterize postural strategies in the long term-monitoring. In this regard, a pilot study was conducted in which two different algorithms for the ICM computing were tested, based on different parameters and having different thresholds. The chosen algorithm was used, together with trunk sway parameters, to evaluate postural strategies in the other three experiments of this thesis. The second and the third studies evaluated sitting postural strategies among bus drivers during regular, long-term work shifts performed on urban and extra-urban routes. The results, in this case, showed that, all drivers reported a constant increase in perceived discomfort levels and a correspondent increase in trunk sway and overall number of ICM performed. This may indicate the adoption of specific strategies in order to cope with discomfort onset, a fatigue-induced alteration of postural features, or both simultaneously. However, it was interesting to observe differences in ICM vs trunk sway trend considering the single point-to-point route in the case of urban drivers. This difference between may indicate that these parameters refer to different aspects of sitting postural strategies: ICM may be more related to discomfort while sway may be more representative of task-induced fatigue. Trunk sway monitoring, as well as the count of ICM performed by bus drivers may thus be a useful tool in detecting postural behaviors potentially associated with deteriorating performance and onset of discomfort. Finally, the last experiment aimed to characterize modifications in sitting behavior, in terms of trunk sway and ICM among office workers during actual shifts. Surprisingly, results showed a decreasing trend in trunk sway parameters and ICM performed over time, with significant modifications in sitting posture in terms of trunk flexion-extension. Subjects were also stratified basing on their working behavior (staying seated or making short breaks during the trial) and significant differences were identified among these two groups in terms of postural sway and perceived discomfort. This may indicate that the adoption of specific working strategies can significantly influence sitting behavior and discomfort onset. In conclusion, the trunk sway monitoring and the ICM assessment in actual working environments may represent a useful tool to detect specific postural behaviors potentially associated with deteriorating performance and onset of discomfort, both among professional drivers and office workers.They might effectively support the evaluation of specific working strategies,as well as the set-up of macroergonomics interventions

A transdisciplinary collaborative journey leading to sensorial clothing

Recent science funding initiatives have enabled participants from a diverse array of disciplines to engage in common spaces for developing solutions for new wearables. These initiatives include collaborations between the arts and sciences, fields which have traditionally contributed very different forms of knowledge, methodology, and results. However, many such collaborations often turn out as science communication and dissemination activities that make no concrete contribution to technological innovation. Magic Lining, a transdisciplinary collaborative project involving artistic and scientific partners working in the fields of e-textile design, cognitive neuroscience and human-computer interaction, creates a shared experiential knowledge space. This article focuses on the research question of how a transdisciplinary collaborative design processinvolving material explorations, prototyping, first-person-perspective and user studies, can lead to the creation of a garment that invites various perceptual and emotional responses in its wearer. The article reflects on the design journey, highlighting the transdisciplinary team's research through design experience and shared language for knowledge exchange. This process has revealed new research paths for an emerging field of 'sensorial clothing', combining the various team members' fields of expertise and resulting in a wearable prototype.This work was partially supported by the VERTIGO project as part of the STARTS program of the European Commission, based on technological elements from the project Magic Shoes (grant PSI2016-79004-R, Ministerio de Economía, Industria y Competitividad of Spain, AEI/FEDER). The work was also supported by the project Magic outFIT, funded by the Spanish Agencia Estatal de Investigación (PID2019-105579RB-I00/AEI/10.13039/501100011033). Aleksander Väljamäe’s work was supported by the Estonian Research Council grant PUT1518; and Ana Tajadura-Jiménez’s work was supported by RYC-2014–15421 grant, Ministerio de Economía, Industria y Competitividad of Spain

The effect of G-seat tactile cueing on linear motion perception

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Aeronautics and Astronautics, 1998.Includes bibliographical references (p. 67-68).by Patricia Barrett Schmidt.M.S

Improving passive driver fatigue, sitting health risk factors and user experience in automobiles. Conception, development and evaluation of a novel interactive seating system

Lange Fahrten in Automobilen werden oftmals von monotoniebedingter Ermüdung durch mangelnde Stimulation sowie körperlichen Gesundheitsrisiken durch langanhaltendes Sitzen begleitet. In der Literatur werden kognitive Zusatzaufgaben als Maßnahme gegen monotoniebedingte Ermüdung vorgeschlagen. Der Stand der Technik um gesundheitliche Risiken durch langanhaltendes Sitzen im Fahrzeug zu reduzieren, beschränkt sich hauptsächlich auf Sitzsysteme, welche die Passagiere passiv mobilisieren. Mit dem Ziel die Fahrsicherheit zu erhöhen und gleichzeitig Gesundheitsrisiken zu reduzieren, wurde ein neuartiges interaktives Sitzsystem (IASS) konzipiert, entwickelt und evaluiert. Das IASS soll den Fahrer/die Fahrerin oder die Passagiere dazu motivieren mit dem Sitz zu interagieren und dabei aktive Bewegungen gegen die Sitzfläche auszuführen. Im Gegensatz zu aktuellen interaktiven Sitzsystemen erfolgt die grundlegende Interaktion nicht über ein Display. Stattdessen werden auditive Einsprachen, Luftblasen in der Lehne, Vibrationsmotoren sowie die Ambientebeleuchtung genutzt. Ein Display kommt lediglich bei der Einführung in die Nutzung des Systems oder ergänzend für die Passagiere zum Einsatz. Das ermöglicht, dass der Fahrer/die Fahrerin den Blick und damit auch die Aufmerksamkeit auf der Straße behalten kann. Dadurch soll das System, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht nur für die Passagiere, sondern auch für den Fahrer/die Fahrerin geeignet sein. Das wiederum eröffnet die Möglichkeit das IASS als Zusatzaufgabe neben dem Fahren zu nutzen, um einer momotoniebedingten Reduktion der Aufmerksamkeit entgegenzuwirken. Dabei ist anzumerken, dass die erhöhte Fahrsicherheit durch eine verbesserte Aufmerksamkeit nicht nur den Insassen, sondern auch den anderen Verkehrsteilnehmern dient. Gleichzeitig haben alle Passagiere die Möglichkeit, durch die physiologisch sinnvollen Bewegungen gegen den Sitz, die Gesundheitsrisiken durch langanhaltendes Sitzen zu reduzieren. Insgesamt wurden drei Probandenstudien durchgeführt, um das IASS zu entwickeln und zu evaluieren. Die erste Probandenstudie diente der Entwicklung des IASS. Um die Bewegungen des Passagiers/der Passagierin bei der Interaktion zu detektieren, wurden Drucksensoren in der Sitzlehne integriert. Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Bewegungserkennung von Passagieren mit unterschiedlichen anthropometrischen Merkmalen, war es entscheidend, die Sensoren an optimalen Positionen in der Lehne zu platzieren. Daher war der erste Schritt im Entwicklungsprozess des IASS die Durchführung einer Probandenstudie, um diese optimalen Positionen festzulegen. Im Rahmen der Studie wurden Sitzdruckverteilungsbilder erfasst und anschließend mit einer Methode, dem Statistical Parametric Mapping ausgewertet, die für gewöhnlich bei der funktionellen Magnetresonanztomographie eingesetzt wird. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Methode erstmalig zur Auswertung von Sitzdruckverteilungen herangezogen. Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Methoden ist die hohe örtliche Auflösung. Damit war es möglich, die Sensoranbringungspunkte sehr präzise zu definieren. Anschließend wurde das IASS auf Basis der in der ersten Studie gewonnenen Information aufgebaut und anschließend in zwei weiteren Probandenstudien mit einem aktuellen Sitzmassagesystem (MS) hinsichtlich Wirksamkeit verglichen. In der zweiten Probandestudie sollte das Potential des IASS für die Fahrsicherheit bewertet werden. Die im Fahrsimulator durchgeführte Studie zeigte, dass das IASS die monotoniebedingte Ermüdung reduzierte, während dieser Effekt bei Nutzung des MS nicht auftrat. Das IASS wurde ebenfalls bezüglich des Nutzererlebnisses sowie der emotionalen Wahrnehmung gegenüber dem MS bevorzugt. Außerdem bewerteten die Probanden und Probandinnen, dass das IASS im Vergleich zum MS, sowohl Komfort wesentlich stärker erhöhte als auch Diskomfort stärker reduzierte. In der dritten und abschließenden Probandenstudie wurde untersucht, ob das IASS den körperlichen Gesundheitsrisiken durch langanhaltendes Sitzen besser entgegen wirkt als das MS. Hierfür wurden beide Sitzsysteme in einem Serienfahrzeug verbaut. Um die Effekte beider Sitzsysteme zu vergleichen, wurden gesundheitsrelevante Parameter erfasst. Damit fahrtbedingte Signalstörungen ausgeschlossen werden konnten, wurde die Studie im stehenden Fahrzeug durchgeführt. Das Elektrokardiogramm zeigte, dass ausschließlich das IASS die Herzfrequenz erhöhte. Elektromyographische Messungen zeigten außerdem, dass das IASS die Aktivität in den sechs erfassten Muskeln erhöhte, während beim MS lediglich ein Muskel eine Tendenz zur Aktivitätserhöhung zeigte. Entsprechend sind die gesundheitsfördernden Effekte des IASS im Vergleich zum MS als wesentlich stärker einzustufen. Nach dem Kenntnisstand des Autors, ist dies die erste wissenschaftliche Publikation welche eine motorische Zusatzaufgabe als Maßnahme gegen monotoniebedingte Ermüdung im Fahrzeug untersucht. Darüber hinaus wurde erstmalig direkt verglichen, ob ein automobiles Sitzsystem welches zu aktiven Bewegungen animiert, einem System das die Passagiere passiv bewegt, hinsichtlich der Reduktion der negativen körperlichen Effekte des Sitzens überlegen ist

User-centred car design and the role of feedback in driving

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and awarded by Brunel University.A survey of car manufacturers reveals an impressive list of upcoming technologies, the combined effect of which is likely to have a profound impact upon feedback to the driver. Feedback is information that the situation provides back to the driver and is specified with reference to content, source, and timing. Feedback quality is achieved when the information requirements of the task, derived from a new task analysis of driving, are matched to the sources, content, and timing of feedback provided by the environment and the vehicle. An exploratory on-road study begins by observing that better quality feedback is implicated in increasing driver's situational awareness (even though drivers have little self awareness of this fact), and optimising mental workload. The exploratory level of analysis builds into the experimental, whereby a highly controlled simulator study replicates and builds upon these findings. Feedback is again seen to positively influence situational awareness, where changes in driver's confidence ratings as to the presence or absence of feedback information in the simulation were observed, according to the modality of feedback presented. This was achieved with a probe recall paradigm, and using psychophysical techniques as a useful extension to the Situational awareness Global Assessment Technique (SAGAI). Similarly, an analysis of mental workload via the NASA TLX self report questionnaire demonstrates that a combination of visual, steering force feedback and auditory feedback gives rise to lower mental workload, lower driver frustration, and lower, though possibly more realistic self ratings of performance. This knowledge can be discussed with reference to a feedback framework of driving that provides the theoretical backdrop to the key psychological variables implicated in driving task performance. Overall, the findings contribute to knowledge in terms of new and imaginative ways of designing future vehicle technologies in order to maximise safety, efficiency, and enjoyment.This research is funded by the Hamilton Research Studentship