Introduction
身体上の1つの場所での触覚刺激が別の場所にタッチの認識を変えるところ触覚マスキングがあります。これは、体表面に隣接する皮膚の領域との間の位置の相互作用を明らかにするためにフォンベーケーシ1によって開発技術、特に側方抑制、です。触覚マスクが長年にわたって広く研究されてきたが、研究は、主に電気刺激2、3、圧力4、および振動触覚刺激5,6を使用して同側触覚マスクを調べました。これとは対照的に、いくつかの研究は、マスキングとプローブサイトがはるかに除去することができる、反対側の触覚マスキングを見てきました。長距離触覚マスキング効果が手に鏡面対称点の間に示されており、5アーム 、7されている- 9しかし、これらの研究は、主に手や指を見に制限されている7、10は 、全身のより広範な部分でほとんど無視されています。そのような長距離マスキング実験の目的は、脳における身体表現の構成要素が機能的に連結することができる方法を示すことです。ここでは、長距離触覚マスキングの現象が1前腕に加わる振動が反対の前腕に触覚感度のしきい値にどのような影響を与えるか調査することによって探求されています。しきい値は、刺激を検出するのに必要な最小の刺激を指します。私たちは、刺激が、時間の75％を検出した強度としてこれを定義します。私たちは、1前腕に触覚感度（閾値の逆数）は、身体の他の部分に振動刺激（マスク）の存在下で測定された触覚マスキング技術を使用していました。効果的なマスキングは、検出閾値、すなわち増加、感度の低下によって明らかにされます。技術は、四肢の位置Oを変化させるなど、他の操作と組み合わせて使用することができますマスキングの有効性に及ぼす影響を調査するには、r動き。
ここでは、マスキング刺激として振動触覚刺激を使用します。これの利点は、刺激周波数、ひいては受容体タイプを調節することができるということです。技術は、プローブ、マスク、または両方として電気刺激を使用して痛みを見て拡張することができます。また、任意のサイトは、例えば、鍼治療部位の調査を可能にするマスキング部位として使用することができます。
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Protocol
全ての実験は、ニューヨーク倫理委員会によって承認され、すべての参加者は、インフォームドコンセントフォームに署名しました。実験は、ヘルシンキ条約に従って行われました。
1.刺激
- 触覚検出刺激
- 100ミリ秒、250 Hzの振動の触覚刺激を提供するために触覚器（1.17 "直径0.30"厚）を使用します。専用の触覚器を使用すると、移動量と印加電圧との間に線形関係を提供します。
- 64ビットサウンドカードと触覚刺激の配信を制御します。
- 触覚器を駆動するために、拡声器として扱います。 64ビットコンピュータのステレオサウンドカードにステレオ・オーディオ・アンプを接続します。アンプ（ 例えば 、「左スピーカーアウト'）の出力のいずれかに触覚器を接続します。パーに聴覚信号を提供するために、定期的なスピーカに増幅器の第2のチャネル（ 例えば 、「右スピーカーアウト'）を接続しますticipant。
- 実験を制御しているコンピュータコードでは、との触覚器を振動させるために使用される波形（所要時間100ミリ秒の例えば 、250 Hzの正弦波）、および聴覚信号のための別の波形（ 例えば 、3000 Hzの正弦波を生成します100ミリ秒の持続時間）。補足コードファイルにコード例1を参照してください。
- 2次元配列にこれらの2つの波形のそれぞれを置きます。触覚器アレイの最初の次元の信号を入れて、すべてゼロに第二の次元を設定します。音配列では二次元で信号を入れて、すべてゼロに最初に設定します。プログラム中の適切な時点でサウンドカードに適切な配列を再生します。これがどのように行われるかのデモのために補足コードファイルにコード例1を参照してください。
- 機械ベースの締結製品にストラップに触覚器を取り付けます。
- マスキング刺激
- ヘクタール、電気によってマスキング刺激を与えますND-開催された振動子（直径4cm、「低」に設定された83ヘルツ）。
- マスキングは、試験される領域に基づいて、マスキング刺激が適用されるサイトを選択します。
2.実験のセットアップおよびデザイン
- 実験のために、それの前の椅子で、机の上のコンピュータや機器を配置します。
- 参加者は自分の左（テスト）腕を休まれているテーブルを設定します。表の右側に椅子を置きます。次の参加者は彼らの権利（マスキングアーム）肘を休まれた椅子にアームレストスタンドを置きます。テーブルにクッションを追加し、快適さのためにアームレスト。
- 機械的に分離された表面上にスピーカーを配置します。参加者の足が（ 図1）それらに快適に休むますように（コンピュータマウスの左右のボタンに接続されている）フットペダルを配置します。
- 必要な試験の適切な数を含め、研究のパラメータを選択します。閾値（典型的には、40~50の間の試験）実験が分割されるべきブロックの数の信頼できる推定値を得るために（例えば、条件当たり20〜25の試験の二つのブロック）。
- 条件が実行される順序のリストを作成します。ここで、各ブロックのマスキング刺激を保持するかを決定するために、このリストを使用します。
- 直接コンピュータ・プログラム・コードに試行回数を入力します（ 例えば 、ntrials = 25;補足コードファイルを参照してください）。各ブロックは注意を維持することはもはや10分以上であることを確認していません。
- ベイズ適応心理物理階段心理測定手順12で制御される強度を刺激する二代替-強制選択触覚検出タスク11をプログラムします 。
- 各試験のために、本2 1秒間隔は、間隔の1の中央に提示触覚刺激して、3回のビープ音（5 kHzの、3 kHzから5 kHzの、持続時間100ミリ秒）でマークされました。参加者の私を持っています刺激はフットペダルによって提示された間隔でndicate（右秒間、最初の放置します）。間隔が実行され、採点される方法を示しますサンプルコード2を参照してください。
注意：コンピュータのスコアが「正しい」か「間違っている」と適応階段のような応答は、それに応じて提示される次の値を選択します。
注：この方法は、試験部位における振動を検出するための閾値を決定します。
- 各試験のために、本2 1秒間隔は、間隔の1の中央に提示触覚刺激して、3回のビープ音（5 kHzの、3 kHzから5 kHzの、持続時間100ミリ秒）でマークされました。参加者の私を持っています刺激はフットペダルによって提示された間隔でndicate（右秒間、最初の放置します）。間隔が実行され、採点される方法を示しますサンプルコード2を参照してください。
図 1。実験デザイン 。この図は、実験のセットアップおよび使用される材料を示しています。詳細は本文を参照してください。
3.実験手順
- 書面によるインフォームドコンセントを取得します。自分の足が応答フットペダルに快適に休んで椅子に参加者を収容し、実験手順を説明します。</李>
- 測定し、左前腕の背面の長さを記録。触覚器は、肘と手首のしわの内側の角度とアーム途中の中間に位置しているので、ストラップを適用します。
- 所定の位置に触覚器を保持するために、アームの周りにゆるく数回テンソル包帯を巻き。
- テーブルの上に自分の左腕を置き、アームレストに自分の右肘を休まよう参加者に指示します。参加者を目隠しして刺激を見ているかの位置をマスキングすることを防止し、直進実験を通して見るためにそれらを指示します。
- 触覚検出タスクに参加者を理解するために、（マスキング刺激なし）20練習試行のブロックで開始し、それらを触覚刺激に慣れることができるように。
- 練習試行の後、ランダム、カウンターバランス順序で条件のブロックを実行して、実験を開始します。各ブロックを開始する前に、確実にその腕とマスキングSTIMULUが正しい位置にあります。
- 各条件については、以前作られた条件のリストを参照して、選択されたサイト上のマスキング刺激を保持します。それが実行されるように各条件をオフに渡ります。ほぼ一定の圧力を維持し、データ収集の試験の各ブロック全体にマスキング刺激を保持します。マスキング刺激は薄い衣服を介して適用することができます。
- 以前に選択したトライアルのセット数を介して実行されます実験プログラムを実行します。試験の各ショートブロックの後に2分の休止期間をご紹介します。試験の所定のブロックが終了した後、マスキング刺激のための次のサイトを選択して、もう一度プログラムを実行します。すべての試験が完了するまで繰り返します。
4.データ解析
- 適応階段プログラム 12によって返された閾値の推定値を視覚化し、確認するために、累積ガウスで累積ガウスための式を参加者のデータを適合（チャンスレベル - 0の同数 - 間違った、正しい1's-）50％から行く（シグモイド）（すべて正しい、すべて1のの）100％には、次のとおりです。
正しい応答の確率= 0.5 + 0.5 /（1 + EXP（ - （X-X0）/ STD））
xは、試験された強度値であり、X0は、75％閾値であり、STDは、推定値の標準偏差です。この式は、任意のカーブフィッティングソフトウェアを使用してデータおよび適応階段値と比較して、得られたX0値に取り付けることができます。- カーブが50％（偶然の性能）と100％の間になることを確認してください。試験した条件に違いがあるかどうかを判断するために（異なるマスキング部位の間など 、）は、実験の各条件で得られた75％のしきい値に統計分析（ 例えば 、t検定またはANOVAを）を実施します。
- 外れ値を識別するために、平均値と所定の条件の標準偏差を計算します。平均で各参加者のスコアを比較し、個々のスコアはそれから2つ以上の標準偏差であるならば、外れ値としてこのスコアを捉えと分析から取り外し意味。所望であれば、代替的な基準を使用することができます。
- （任意の単位でである）tactorsの強度の値を標準化するために、制御しきい値（マスキング刺激が制御部位に適用されたときに測定、 例えば 、肩）を基準にしたデシベル値に変換します。この式を使用します。
デシベル= 10×10（閾値/制御閾値）を記録します。
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Representative Results
データの分析は、13で報告されました。前腕上（対照条件で測定されたしきい値に対して表さ）触覚感度が大幅に前腕の間で対側マスキング効果を実証し、（閾値が有意に増加した）振動触覚マスキング刺激が反対の腕（ 図2A）に適用されたときに減少しました。効果はマスクとテストサイトが一致したときに最大の効果が発生すると、マスキングアームのマスキング刺激の位置に依存していた。 図2Bは、姿勢はまた、マスキングの有効性についての役割を果たしていることを示しています。腕は、彼らが（0.52デシベルと比較して3.3デシベル）並列した場合に比べて触れたとき、マスキング効果はかなり強かったです。
フィギュアこの技術を用いて得られた 。2. 典型的なデータ。（A）閾値の上昇は、マスクの位置の関数としてプロットされる（グラフの上の漫画の青い矢印で示します）。 （B）右腕に対応するサイト上のマスキング刺激によって引き起こされる左腕上のプローブ部位での閾値の上昇は、腕が触れたり、平行であるかどうかに依存します。全てのデータは相対閾値が肩（緑の矢印）に対照部位に加わる振動で得dBで表されています。標準誤差が示されています。 D'Amourのハリス、2014年から再描画さN = 15のデータ。
補足コードファイル1. （このファイルをダウンロードするにはこちらをクリックしてください。）
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Discussion
ここで、対触覚マスクの詳細なプロトコルが記載されており、触覚の検出しきい値をテストするための技術を使用して、以前に公表された結果が示されています。この方法の利点は、しきい値がpsychophysically厳格な技術を用いて測定していることです。 2-代替強制選択（2AFC）の手順では、回答の偏りに比較的鈍感であるため、注意の効果から。データのほとんどが閾値に近い刺激強度で収集されているように、実際のしきい値にでホーニングのための適応階段手順は非常に効率的です。参加者を目隠しし、それらを真っすぐ前を見るデータ収集期間をさらに低減注意の効果をスループットました。
触覚器によって適用される実際の圧力を測定するために技術的に非常に過酷です。加えられる圧力はまたどのようにしっかりとTACに依存しますので、事前にデバイスを校正するのに十分ではありませんTORは、皮膚表面に結合しています。したがって、私たちは唯一のしきい値の変化ではなく、絶対値についてのステートメントを作ることができます。この実験では、我々は唯一のマスキング刺激によってもたらされる変化を探しているので、これは、この設計では問題ではありません。
各条件のために、比較的短いブロック（約10分）をインターリーブすることによって（ すなわち 、それぞれのマスキング刺激の位置）と参加者の覚醒度が維持されている参加者の間で相殺された順序でそれらを提示します。
反対側のマスキングは、部品が機能的に他の人に接続されているの詳細を明らかにすることによって、脳内の体の表現を探索するのに役立ちます。 18と神経画像データ-神経生理学16をサポートするための15の証拠-この技術は、行動5、7、8、13を提供体の両側から体性感覚入力の統合は体部位の表現で起こることを示唆している23から19。これらの実験では、アームの位置の影響を簡単に手が触れて、並列された際にマスキングを比較することによって調べました。違いが見つかったが、実際の皮膚接触や腕の位置から引き起こされているかどうかを結論付けることはできません。新しい一連の実験では、我々はこれらのメソッドを採取し、試験及びマスキング両アームの異なるアームのさまざまな位置をテストしています。これらの知見は、長距離マスキング効果が姿勢情報が付加される前または後に発生するかどうかのアドレスを助けます。
技術は、非常に柔軟で、体性感覚系の様々な部分の間の相互作用のいずれかの方法を調査するために使用することができます。例えば、マスキングまたは試験刺激の周波数成分は、最適に適合またはゆっくりサブ適応急速に刺激するように変えることができます-Systems。これらの方法の潜在的な制限を使用し、触覚刺激です。マスキング効果の空間的なチューニングを測定する場合は特に異なる検出および（ 等サイズ、頻度、期間、など）マスキング刺激を使用すると、異なる結果を明らかにする可能性があります。小さいマスキング刺激は、より良い精度を可能にし、特定の領域のより正確な測定を可能にするであろう。将来のアプリケーションのために、このプロトコルは、触覚刺激の広い範囲を使用して、マスキング効果を試験することによって変更することができます。
27 -研究は、一般的に全身14、24を調べ 、比較的少数の研究に手や指にマスキングと触覚の勉強に集中しています。今後の方向性は、他の身体部分の間、またはどのように三dimensioに光を当てることができ、四肢内の予期しない接続を明らかにするかもしれない体のより広範な分野に対側マスキングのテストを含むことができます最終体は、脳内で表現されます。
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Disclosures
著者は、彼らが競合する金融利害関係を持たないことを宣言します。
Acknowledgments
LRHは、カナダの自然科学と工学研究評議会（NSERC）によってサポートされていました。 SDは、部分的にプログラムを作成NSERCからサポートされていました。
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/ |
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