בדיקת מישוש מיסוך בין האמות

Introduction

מיסוך משושי המקום שבו גירוי מישוש במקום אחד על הגוף משנה את תפיסת מגע במקום אחר. זוהי טכניקה חלוץ ידי פון Bekesy ¹ לחשוף אינטראקציות מיקום, במיוחד עיכוב לרוחב, בין אזורים של עור כי הם סמוכים על פני הגוף. בעוד מיסוך מישוש נחקר בהרחבה במהלך השנים, מחקר בעיקר חקר מיסוך מישוש ipsilateral באמצעות גירוי ^{2 חשמל, 3,} לחץ ^4, ו vibrotactile גירוי ^{5, 6.} לעומת זאת, מחקרים מעטים בחנו בהסוואת מישוש נגדית שבו באתרי מיסוך חללית ניתן רחוקות. תופעות מיסוך מישוש ארוך טווח הוכחו בין נקודות-סימטרי מראות על היד והזרוע ^{5, 7 - 9} אך מחקרים אלה הוגבלו בעיקר מסתכלים על כף היד והאצבעות ⁷, ^10, עם חלקים נרחבים יותר של הגוף כולו שמתעלמים ממנו במידה רבה. מטרה של ניסויי מיסוך ארוך טווח כזו היא כדי לציין כיצד מרכיבים של ייצוג של הגוף במוח עשויים להיות קשור מבחינה תפקודית. כאן, תופעת מיסוך מישוש ארוך טווח היא חקרה על ידי חוקר כיצד רטט להחיל זרוע אחת עשוי להשפיע ספי רגישות מישוש על האמה ההפוכה. סף מתייחס הגירוי הנמוך ביותר הנדרשת כדי לזהות גירוי. אנו מגדירים זה את עוצמת שבו הגירוי מזוהה 75% מהזמן. השתמשנו בטכניקה מיסוך מישוש שבה רגישות מישוש (ההופכי של סף) על זרוע אחת נמדדת בנוכחות גירוי רוטט (המסכה) על חלק אחר של הגוף. מיסוך אפקטיבי מתגלה על ידי גידול כלומר סף זיהוי, ירידה ברגישות. הטכניקה יכולה לשמש בשילוב עם מניפולציות אחרות כגון מיקום איבר משתנים oתנועת r לחקור והשפיעה על האפקטיביות של מיסוך.

כאן השתמשתי גירויי vibrotactile כמו גירוי המיסוך. היתרון של זה הוא כי התדירות, ומכאן סוג קולטן כי זה מגרה ניתן לשלוט. הטכניקה יכולה להתארך עד להסתכל כאב באמצעות גירויים חשמליים כמו החללית או מסכה או שניהם. כמו כן, כל אתר יכול לשמש כאתר מיסוך המאפשר חקירת אתרי דיקור למשל.

Protocol

כל הניסויים אושרו על ידי מועצת האתיקה יורק וכל המשתתפים חתמו על טופס הסכמה מדעת. הניסויים בוצעו בהתאם לאמנת הלסינקי.

1. גירויים

1. Stimulus איתור המשושים
   1. השתמש tactor (1.17 "בקוטר 0.30" עבה) כדי לספק גירויים מישוש של 250 רטט הרץ 100 msec. באמצעות ייעודי tactor מספק קשר לינארי בין כמות הנסיעות ואת המתח מיושם.
   2. שליטת משלוח גירוי מישוש עם כרטיס 64 ביט קול.
      1. כדי להסיע את tactor, להתייחס אליו כאל רמקול. חבר מגבר אודיו סטריאו לכרטיס צליל סטריאו במחשב של 64 סיביות. חבר את tactor לאחד היציאות של מגבר (למשל, "הדובר נשאר בחוץ"). חבר את הערוץ השני (למשל, 'הרמקול ממני החוצה') של מגבר רמקול רגיל לספק אותות שמיעה אל הנקובticipant.
      2. בקוד מחשב שליטה על הניסוי, ליצור צורת הגל אשר ישמשו לרטוט tactor (למשל, sinewave 250 הרץ של msec משך 100), ואת צורת הגל ולכבוש את האות השמיעה (למשל, sinewave 3,000 הרץ עם משך זמן של 100 אלפיות השניה). ראה דוגמא קוד 1 קובץ קוד המשלימה.
      3. שים כל אחד משני גל אלה לתוך מערך דו-ממדי. עבור מערך tactor לשים את האות בממד הראשון ולהגדיר את הממד השני לכל האפסים. עבור המערך קול לשים את האות במימד השני וקבע את הראשון לכל אפסים. לשחק במערך המתאים כרטיס קול בנקודה המתאימה בתכנית. ראה דוגמא קוד 1 קובץ הקוד משלים להפגנה של איך זה נעשה.
   3. צרף את tactor על רצועה עם מוצר הידוק מכני מבוסס.
2. Stimulus מיסוך
   1. לספק את הגירוי מיסוך על ידי חשמל, חהnd שנערך ויברטור (בקוטר 4 ס"מ; 83 הרץ כאשר מוגדר על "נמוך").
   2. בהתבסס על האזורים שבהם מיסוך הוא להיבדק, בוחרים את האתרים שבהם הגירוי מיסוך ייושם.

2. הגדרה ותכנון ניסויים

1. מסדר את המחשב ואת הציוד על שולחן, עם כיסא מול זה, עבור הנסיין.
2. הגדרת שולחן שעליו המשתתף לנוח משמאלם זרוע (מבחן). מניחים על כיסא לצד ימין של השולחן. שים עמדת משענת ליד כיסא שעליו המשתתף לנוח זכותם מרפק (מיסוך זרוע). להוסיף ריפוד לשולחן משענת עבור נוחות.
3. מסדרים ברמקול על משטח מבודד באופן מכני. מסדרים דוושות רגל (מחובר כפתורים על ימין ועל שמאל של עכבר מחשב) כך הרגליים של משתתף ינוחו בנוחות עליהם (איור 1).
4. בחר את הפרמטרים של המחקר, כולל את המספר המתאים של הניסויים הנדרשיםכדי לקבל אומדן מהימן של הסף (בדרך כלל, בין 40-50 ניסויים) ומספר רחובות שלתוכו הניסוי הוא יחולק (למשל, שני בלוקים של 20-25 ניסויים לכל מצב).
5. ערוך רשימה של ההסדר שבו התנאים יהיו לרוץ. השתמש ברשימה זו כדי לקבוע היכן לקיים את גירוי המיסוך עבור כל בלוק.
6. הזן את מספר הניסויים ישירות לתוך קוד תוכנת המחשב (למשל, ntrials = 25; ראה קובץ קוד משלימה). ודא כי כל בלוק הוא לא יותר מ 10 דקות כדי לשמור על תשומת לב.
7. לתכנת משימת זיהוי מישוש דו אלטרנטיבה-הבחירה-הכפויה ¹¹ שבו גירוי בעצמה נשלטת עם הליך פסיכומטרי מדרגות psychophysical בייס אדפטיבית ^12.
   1. עבור כל ניסוי, במרווחים שני 1 שניות הנוכחי, בסימן שלושה צפצופים (5 kHz, 3 קילוהרץ ו -5 קילו-הרץ, משך 100 msec), עם גירוי חוש המישוש הציג באמצע אחד מפרקי הזמן. יש לי משתתףndicate שבו מרווח הגירוי הוצג באמצעות דוושות רגל (יצא ראשון, נכון עבור השני). ראה דוגמא קוד 2, אשר מראה כיצד במרווחים מנוהלים וכבש.
      הערה: עשרות מחשב התגובה כמו "נכון" או "לא בסדר" וגרם מדרגות אדפטיבית בוחרת את הערך הבא שיוצגו בהתאם.
      הערה: שיטה זו קובעת ערך סף לאיתור הרעידות באתר הבדיקה.

איור 1. עיצוב הניסיון. נתון זה מראה את ההגדרה של הניסוי ואת החומרים המשמשים. ראו טקסט לקבלת פרטים.

3. נוהל ניסיוני

1. קבלת הסכמה מדעת בכתב. סיאט המשתתף בכיסא ברגליים נחו על דוושות הרגל בתגובה ולהסביר הליך ניסוי. </ Li>
2. מדוד ורשום את אורך השטח הגבי של האמה השמאלית. החל את הרצועה כך tactor ממוקמת באמצע באמצע הזרוע בין הזווית הפנימית של מרפק קמט פרק כף היד.
3. לעטוף תחבושת מותח רופף סביב הזרוע מספר פעמים כדי להחזיק את tactor במקום.
4. הדרך המשתתפים למקום הזרוע השמאלית שלהם על שולחן לנוח מרפק זכותם על המשענת. כיסוי העיניים המשתתף כדי למנוע מהם להסתכל על גירוי או מיסוך מיקום ולהדריך אותם כדי להסתכל ישר קדימה לאורך הניסוי.
5. התחל עם בלוק של 20 ניסויים בפועל (ללא גירוי מיסוך) כדי להכיר משתתפים עם המשימה זיהוי מישוש וכדי לאפשר להם להכיר את הגירויים מישוש.
6. בעקבות הניסויים בפועל, להתחיל את הניסוי, הפעילו בלוקים של תנאים בסדר אקראי, מתאזן. לפני תחילת כל בלוק, להבטיח כי הזרועות stimu מיסוךlus נמצאים בעמדות הנכונות.
   1. עבור כל תנאי, להחזיק את גירוי מיסוך על האתר הנבחר, בהתייחסו לרשימת התנאים עשו קודם לכן. לחצות את כל המצב כפי שהוא מנוהל. החזק את גירוי המיסוך לאורך כל בלוק של ניסויי איסוף נתוני שמירה לחץ כ קבוע. גירוי המיסוך יכול להיות מיושם באמצעות בגדים דקים.
   2. הפעל את התכנית הניסיונית אשר תפעל באמצעות מספר ניסויי סט כפי שנבחרו קודם לכן. הציגו תקופת מנוחה 2 דקות לאחר כל בלוק קצר של ניסויים. לאחר בלוק של הניסויים נתונים הושלם, בחר באתר הבא עבור גירוי המיסוך להפעיל את התכנית שוב. חזור על הפעולה עד כל הניסויים הושלמו.

ניתוח 4. נתונים

1. כדי להמחיש ולאשר את אומדן ערך הסף חזר על ידי תוכנית המדרגות אדפטיבית ^12, להתאים את הנתונים של המשתתפים עם גאוס מצטבר הנוסחה עבור גאוס מצטבר(סיגמואיד) העובר מן 50% (רמת סיכוי - מספר שווה של 0s - טועה 1's- הנכון) עד 100% (כל 1 של, הכל נכון) הוא:
   ההסתברות של תשובה נכונה = 0.5 + 0.5 / (1 + exp (- (x-x0) / STD))
   כאשר x הוא הערך העוצם נבדק, X0 הוא ערך 75% סף, ו STD הוא סטיית התקן של האומדן. יכול להיות מצוידת נוסחא זו לנתונים באמצעות כל תוכנה עקומה-הולם, ואת תמורת X0 וכתוצאה מכך ביחס לשווי מדרגות אדפטיבית.
   1. ודא כי העקומה הולכת בין 50% (רמת ניחוש) ו -100%. לערוך ניתוחים סטטיסטיים (למשל, מבחני t או ANOVAs) על ערכי הסף 75% שהושג לפי כל תנאי הניסוי (למשל, בין אתרים מיסוך שונים) כדי לקבוע אם יש הבדלים בין התנאים שנבדקו.
2. על מנת לזהות חריגים, לחשב את הממוצע ואת סטיית התקן עבור מצב נתון. השווה כל של ציון משתתף עם הרשעאם ציון הפרט הוא יותר מ -2 סטיית התקן זה אומר אז רואים ציון זה כמו נתון חריג לבין להסירה בניתוח. קריטריונים חלופיים ניתן להשתמש אם תרצה בכך.
3. כדי לתקנן את ערך עוצמת tactors (אשר נמצא ביחידות כלשהן), ולהמיר אותם דציבלים ביחס הספים המלאים (נמדד כאשר גירוי המיסוך מוחל על האתר השליט, למשל, כתף). להשתמש בנוסחה זו:
   dB = 10 x יומן ₁₀ (ערך סף / שליטת ערך סף).

Representative Results

ניתוח של הנתונים דווח ^13. רגישות מישוש (הביע ביחס הספים נמדדו תנאי השליטה) על האמה צומצמה משמעותי (ספים הוגדלו באופן משמעותי) כאשר גירוי מיסוך vibrotactile היה מוחל על (האיור 2 א) היד הנגדית, הוכחת השפעת מיסוך נגדית בין אמות. ההשפעה תלויה בעמדה של גירוי המיסוך על זרוע המיסוך, עם ההשפעה הגדולה ביותר מתרחשת כאשר באתרי המסכה ולבדוק תואמים. האיור 2B מראה כי יציבה גם ממלאת תפקיד על האפקטיביות של מיסוך. השפעת המיסוך הייתה חזקה באופן משמעותי כאשר היד נגעו לעומת כשהיו מקבילים (3.3 dB לעומת 0.52 dB).

דְמוּת2. נתונים אופייניים שהושגו באמצעות טכניקה זו. (א) העלאת הסף היא זמם כפונקציה של המיקום של מסכה (כפי שמוצגים חצים כחולים בקריקטורה מעל הגרף). (ב) העלאת סף באתר החללית על יד שמאל נגרמת על ידי גירוי מיסוך באתר המקביל על הזרוע הימנית תלוי אם הזרועות הן נגיעה או במקביל. כל הנתונים הם ביטוי dB ביחס הספים להשיג עם רטט להחיל אתר מלאה על הכתף (חץ ירוק). סטיות התקן מוצגות. נתוני N = 15. מצויר מחדש מן דאמור ואריס 2014.

משלימה קוד קובץ 1. (אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.)

Discussion

כאן, פרוטוקול מפורט עבור מסוך מישוש נגדי מתואר בעבר תוצאות שפורסם באמצעות טכניקה כדי לבדוק ספי זיהוי משושים מוצגות. היתרון של שיטה זו הוא כי ספי נמדדים באמצעות טכניקה קפדנית psychophysically. הבחירה אילצו שני-אלטרנטיבי (2AFC) ההליך הוא רגיש יחסית הטיית דיווח ולכן מתופעות קשב. ההליך המדרג אדפטיבית עבור מתרכז ערך סף בפועל הוא יעיל מאוד כמו רוב הנתונים נאספים עם עוצמות גירוי קרובות לרמת הסף. קשירת עיניים המשתתפות שיש להם להסתכל קדימה תפוקת תקופת איסוף נתוני תופעות קשב קטינה עוד יותר.

מבחינה טכנית הוא מאוד תובעני כדי למדוד את הלחץ בפועל מיושם על ידי tactor. זה אינו מספיק כדי לכייל את המכשיר לפני כן בגלל הלחץ המופעל גם יהיה תלוי כמה בחוזקה את tacטור הוא כבול אל פני העור. כך אנחנו יכולים רק להצהיר הצהרות בנוגע לשינויים ספי ולא ערכי מוחלט. מאז בניסוי הזה אנחנו רק מחפשים שינויים שחוללו גירוי המיסוך, זו אינה חשובה בעיצוב הזה.

על ידי interleaving בלוקים קצרים יחסית (כ -10 דקות) עבור כל תנאי (כלומר, כל עמדה של גירוי המיסוך) והצגתי ברצף כי היה מתאזן בין משתתפי הערנות של המשתתף נשמרה.

מיסוך נגדי יכול להיות יעיל לבדיקת הייצוג של גוף במוח באמצעות חשיפה שפרטיו חלקים מחוברים מבחינה תפקודית לאחרים. טכניקה זו מספקת התנהגותי ^{5, 7, 8, 13 - 15} עדויות התומכות הנוירופיזיולוגיים ^{16 - 18} ו הדמייה נתונים¹⁹ - 23 המרמזים כי שילוב של תשומות חושיות משני צידי הגוף מתרחש ייצוג somatotopic. בניסויים אלו, השפעת מיקום זרוע ונבדק בשטחיות על ידי השוואת מיסוך כשהידיים נוגעות או במקביל. למרות הבדל נמצא, זה לא ניתן להסיק אם היא נגרמת עקב המגע של העור בפועל או תנוחת יד. בתוך קבוצה של הניסויים חדשים, נקטנו בשיטות אלה ונבדקנו במגוון תפקידי זרוע שונה הן של הבדיקה וזרועות מיסוך. ממצאים אלה יסייעו כתובת אם תופעות מיסוך ארוך טווח להתרחש לפני או אחרי פרטי יציבה נוסף.

הטכניקה היא מאוד גמישה ויכולה לשמש כדי לחקור באופן מכל סוג של אינטראקציה בין חלקים שונים של המערכת החושית. לדוגמא, תוכן בתדירות מיסוך או בדיקת גירוי יכול להיות מגוון כדי אופטימלי מעורר התאמתו במהירות או התאמה לאט משנה-systems. מגבלה פוטנציאל של שיטות אלה היא גירויי המישוש בשימוש. באמצעות זיהוי שונה וגירויי מיסוך (כגון גודל, תדירות, משך, וכו ') עלול לחשוף תוצאות שונות במיוחד כאשר מודדים את הכוונון המרחבי של אפקט המיסוך. גירוי מיסוך קטן יאפשר דיוק טוב יותר ולאפשר מדידות מדויקות יותר של אזורים ספציפיים. ביישומים עתידיים, פרוטוקול זה יכול להיות שונה על ידי בדיקת השפעת מיסוך תוך שימוש במגוון רחב של גירויים מישוש.

מחקר בדרך כלל התרכז בלימוד המיסוך התפייס משושים על כף יד ואצבעות עם מחקרים מעטים יחסית בחינת הגוף ^{14, 24 - 27.} כיוונים עתידיים יכולים לכלול בדיקות מיסוך נגדי על שטחים נרחבים יותר של גוף, אשר עלול לחשוף קשרים בלתי צפויים בין חלקי גוף אחרים או בתוך איבר שיכול לשפוך אור על האופן שבו השלוש dimensioגוף הפנימי מיוצג בתוך המוח.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
C-2 tactor	ATAC Technology; Engineering Acoustics, Inc.		http://www.atactech.com/PR_tactors.html
Magic Wand	Hitachi		http://magicwandoriginal.com/magic-wand-original/
FC5 Foot Pedals	Yamaha Corporation		http://ca.yamaha.com/en/products/music-production/accessories/footpedals/fc5/?mode=model
MATLAB	The Mathworks, Inc.		http://www.mathworks.com/products/matlab/
Velcro	Velcro Industries B.V.		http://www.velcro.com/