Introduction
본체에 하나의 위치에서 촉각 자극을 다른 위치에서 터치 위치를 인식 변경 택트 마스크이다. 이 신체 표면에 인접하는 피부 영역 사이의 상호 작용의 위치, 특히 측면 억제를 공개 Bekesy 폰 (1)에 의해 최초로 기술이다. 촉각 마스킹 수년간 광범위하게 연구되어 왔지만, 연구는 주로 전기 자극 (2, 3), (4)의 압력 및 촉각 자극 (5, 6)을 사용 동측 촉각 마스킹을 조사했다. 반대로, 몇몇 연구는 마스킹 및 프로브 사이트까지 제거 할 수있는 촉각 반대측 마스킹 살펴 보았다. 장거리 촉각 마스킹 효과는 손에 거울 대칭 점 사이 도시 팔 5, 7되었습니다 - 9 그러나 이러한 연구는 주로 손과 손가락 (7)보고로 제한되어, (10)는 몸 전체의 더 광범위한 부분과 크게 무시. 이러한 장거리 마스킹 실험 목표는 뇌의 신체의 표현 구성 요소는 기능적으로 결합 될 수있는 방법을 지시한다. 여기서, 장거리 촉각 마스킹 현상은 하나의 팔뚝인가 진동 대향 팔뚝 촉각 감도 임계 값에 영향을 미칠 수있는 방법을 모색함으로써 조사된다. 임계 자극을 감지하는 데 필요한 최소한의 자극을 말한다. 우리는 자극이 시간의 75 %를 검출하는 강도로 이것을 정의한다. 우리는 1 팔뚝 촉각 감도 (임계 값의 역수)가 신체의 다른 부분에 진동 자극 (마스크)의 존재 하에서 측정 된 촉각 마스킹 기술을 사용했다. 효과적인 마스킹 검출 임계치, 즉 증가, 감도의 저하에 의해 공개되어있다. 이러한 기술은 오 다양한 사지 위치로서 다른 조작과 함께 사용될 수있다R 운동은 마스킹의 효과에 미치는 영향을 탐구한다.
여기에서 우리는 마스킹 자극으로 촉각 자극을 사용했다. 이것의 장점은 자극 주파수, 따라서 수용체 유형을 제어 할 수 있다는 것이다. 이 기술은 프로브 또는 마스크 또는 두 가지 모두 같은 전기 자극을 이용하여 고통을보고하도록 확장 될 수있다. 또한, 임의의 사이트는, 예를 들면 침 위치의 조사를 허용 마스킹 사이트로 사용될 수있다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
실험의 모든 뉴욕 윤리위원회에 의해 승인되었고, 모든 참가자는 동의서 양식에 서명했다. 실험은 헬싱키 협정에 따라 수행 하였다.
1. 자극
- 촉각 감지 자극
- 100 밀리 초 250 Hz에서 진동 촉각 자극을 제공하기 위해 tactor (1.17 "지름 0.30"두께)를 사용합니다. 특수 제작 tactor 사용 주행 량과인가 전압 사이의 선형 관계를 제공한다.
- 64 비트 사운드 카드와 촉각 자극의 전달을 제어 할 수 있습니다.
- tactor를 구동하기 위해, 스피커로 취급합니다. 64 비트 컴퓨터 스테레오 사운드 카드 스테레오 오디오 앰프를 연결합니다. 앰프 (예를 들어, '좌측 스피커 아웃')의 출력 중 하나에 tactor를 연결합니다. 파에 청각 신호를 제공하기 위해 정규 스피커로 증폭기의 제 2 채널 (예를 들어, '오른쪽 스피커 출력')를 연결, 참가자.
- 실험을 제어하는 컴퓨터 코드 (tactor (기간 100 밀리의 예를 들면, 250 Hz의 사인파)를 진동하도록 사용되는 파형 및 청각 신호의 또 다른 파형을 생성 예와 3000 Hz의 사인파 100 밀리의 기간). 보조 코드 파일에 예제 코드 1을 참조하십시오.
- 2 차원 어레이로 두 파형을 각각 넣는다. tactor 배열의 첫 번째 차원에서 신호를 넣어 모두 0으로 두 번째 차원을 설정합니다. 사운드 어레이의 제 2 영역 신호를 넣어 모두 0 첫번째 세트. 프로그램의 해당 지점에서 사운드 카드에 대한 적절한 배열을 재생합니다. 이 작업을 수행하는 방법의 데모에 대한 보충 코드 파일에 예제 코드 1을 참조하십시오.
- 기계 기반 체결 제품과 함께 스트랩 tactor를 연결합니다.
- 마스킹 자극
- 하, 전기에 의해 마스킹 자극을 제공진동기 (4cm 직경 83 Hz의는 "낮은"에 설정 한 경우) ND-개최했다.
- 마스킹 시험되는 지역에 기초하여, 마스킹 자극이 적용되는 위치를 선택한다.
2. 실험 설정 및 디자인
- 실험을위한 그것의 앞에 의자와 책상에 컴퓨터와 장비를 정렬합니다.
- 참가자가 자신의 왼쪽 (테스트) 팔을 휴식하는 테이블을 설정합니다. 테이블의 오른쪽에 의자를 배치합니다. 다음 참가자가 자신의 오른쪽 (마스킹 암) 팔꿈치를 휴식하는 의자에 팔걸이 스탠드를 넣습니다. 테이블에 쿠션을 추가하고 편안하게 팔걸이.
- 기계적으로 격리 된 표면에 스피커를 정렬합니다. 참가자의 발 (그림 1) 그들에 편안하게 쉴 수 있도록 (컴퓨터 마우스의 왼쪽 및 오른쪽 버튼에 연결) 풋 페달을 정렬합니다.
- 시험에 필요한 적절한 수를 포함하여, 본 연구의 파라미터를 선택임계 값 (통상적으로, 40 ~ 50 사이의 시험) 및 실험 분할 될되는 블록의 수를 신뢰성있게 추정 얻었다 (예, 실험 조건에 따라 20 내지 25의 두 블록).
- 조건이 실행되는 순서의 목록을 만든다. 여기서 각 블록에 대한 마스킹 자극을 유지하는 결정이 목록을 사용합니다.
- 직접 컴퓨터 프로그램 코드로 시험 번호를 입력 (예 ntrials = 25, 기업 코드 파일 참조). 각 블록은 관심을 유지하기 위해 10 분 이상 더 이상 있는지 확인합니다.
- 베이지안 적응 정신 물리학 계단 심리 절차 (12) 제어 강도를 자극하는 두 대안 - 강제 선택 촉각 탐지 작업 (11)을 프로그램.
- 각 시험을 위해, 본 개의 1 초 간격은 간격 중 하나의 중앙에 제공 촉각 자극으로 세 경고음 (5 kHz에서 3 kHz 및 5 kHz의 지속 시간은 100msec)로 표시. 참가자 난이자극이 풋 페달에 의해 발표 된 간격으로 ndicate (오른쪽 두 번째를 들어, 첫 번째 왼쪽). 간격이 실행 펼친되는 방법을 보여줍니다 예제 코드 2를 참조하십시오.
주 : 컴퓨터 점수 "올바른"또는 "잘못된"및 적응 계단으로 응답 따라서 표시 될 다음의 값을 선택한다.
주 :이 방법은, 테스트 사이트에서의 진동을 검출하기위한 임계 값을 결정한다.
- 각 시험을 위해, 본 개의 1 초 간격은 간격 중 하나의 중앙에 제공 촉각 자극으로 세 경고음 (5 kHz에서 3 kHz 및 5 kHz의 지속 시간은 100msec)로 표시. 참가자 난이자극이 풋 페달에 의해 발표 된 간격으로 ndicate (오른쪽 두 번째를 들어, 첫 번째 왼쪽). 간격이 실행 펼친되는 방법을 보여줍니다 예제 코드 2를 참조하십시오.
그림 1. 실험 설계. 이 그림은 실험의 셋업과 사용되는 재료를 보여줍니다. 자세한 내용은 텍스트를 참조하십시오.
3. 실험 절차
- 서면 동의서를 얻습니다. 그들의 발을 응답 페달에 편안하게 휴식과 실험 과정을 설명과 함께 의자에 참가자 좌석. </ 리>
- 측정하고 왼쪽 팔뚝의 등면의 길이를 기록합니다. tactor는 팔꿈치 내측 각도 손목 주름 사이 아암 반의 중간에 위치하므로, 스트랩을 적용한다.
- 장소에 tactor를 개최 팔 주위에 느슨하게 여러 번 텐서 붕대를 감 쌉니다.
- 테이블에 자신의 왼쪽 팔을 배치하고 팔걸이에 자신의 오른쪽 팔꿈치를 휴식 참가자를 지시한다. 참가자 눈가리개하면 자극을보고 또는 위치를 마스킹을 방지하고 똑바로 실험을 통해보고하도록 지시합니다.
- 촉각 탐지 작업과 참가자에 익숙해 지도록 (마스킹 자극없이) 20 연습 시험의 블록으로 시작하고는 촉각 자극에 익숙해 질 수 있도록.
- 연습 시험 후, 무작위, 카운터 위해 조건 블록을 실행하고, 실험을 시작한다. 각 블록을 시작하기 전에 확인이 팔과 마스킹 stimuLU를 올바른 위치에 있습니다.
- 각 조건의 경우, 이전에 만든 조건 목록을 참조하여, 선택한 사이트의 마스킹 자극을 개최합니다. 그것이 실행되는 각 조건을 교차. 거의 일정한 압력을 유지 데이터 수집 시험의 각 블록에 걸쳐 마스킹 자극을 잡으십시오. 마스킹 자극은 얇은 옷을 통해 적용 할 수 있습니다.
- 이전에 선택한으로 시험 세트 번호를 통해 실행되는 실험적인 프로그램을 실행합니다. 시험의 각 단 블록 후 2 분 휴식 기간을 소개합니다. 시험 주어진 블록이 완료되면, 마스킹 자극의 다음 위치를 선택하고 프로그램을 다시 실행. 모든 시험이 완료 될 때까지 반복합니다.
4. 데이터 분석
- 누적 가우스의 누적 가우스와 공식 참가자의 데이터에 맞게, 시각화 및 적응 계단 프로그램 (12)에 의해 반환 된 임계 값의 추정치를 확인하려면50 %에서 진행 (S 자형) (기회 레벨 - 동일 0의 수 - 잘못과 1's- 올바른) 100 % (전체 1의 모든 올바른) 인로 :
올바른 응답의 확률 = 0.5 + 0.5 / (+ 특급 (1 - (X-X0) / 표준))
X는 테스트 강도 값이고, X0은 75 %의 임계 값이며, STD는 추정치의 표준 편차이다. 이 수식은 임의의 곡선 피팅 소프트웨어를 사용하여 데이터 및 적응 계단 값과 비교 X0 결과 값에 맞추어 질 수있다.- 곡선이 50 % (기회 성능) 100 % 사이 간다 있는지 확인합니다. 시험 조건 사이의 차이가 있는지를 결정하는 (다른 마스킹 사이트 사이 예) 각 실험의 조건 하에서 얻어진 75 %의 임계 값에 대해 통계적 분석 (예, t-시험 또는 ANOVAs)을 실시한다.
- , 아웃 라이어를 식별 평균과 주어진 조건에 대해 표준 편차를 계산하기 위해. 평균과 각 참가자의 점수를 비교하고개인 점수는 그 특이점으로이 점수를 생각하고 분석에서 제거 후 의미에서 2 개 이상의 표준 편차는 경우. 원하는 경우, 다른 기준이 사용될 수있다.
- (임의의 단위에서) tactors의 강도 값을 표준화 (마스킹 자극 제어 사이트 등, 어깨에인가 될 때 측정)들을 제어 임계 값에 대하여 데시벨 변환한다. 이 수식을 사용하여
dB = 10 × 10 (임계치 / 제어 임계치)를 기록.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
데이터의 분석은 (13)에보고되었다. 팔뚝 (제어 조건에서 측정 한 임계 값을 기준으로 표시) 촉각 감도는 크게 팔뚝과 반대측 마스킹 효과를 입증 (임계 값이 크게 증가 하였다) 촉각 마스킹 자극이 대향 암 (도 2A)에인가 될 때 감소되었다. 마스크 및 테스트 사이트 대응 때 효과가 큰 효과가 발생하여, 마스킹 팔 마스킹 자극의 위치에 의존한다.도 2b는 자세는 마스킹 효과에 중요한 역할을한다는 것을 보여준다. 팔 비교 취소를 터치했을 때 마스킹 효과는 상당히 강했다에 그들이 (0.52 dB에 비해 3.3 dB)을 평행 일 때.
그림이 기술을 사용하여 수득 2. 일반적인 데이터. (A)의 임계 값은 상승 마스크의 위치의 함수로서 플롯된다 (그래프 위 만화 푸른 화살표로 표시됨). (B)는 오른쪽 팔에 해당 사이트의 마스킹 자극에 의해 발생 왼쪽 팔에 프로브 사이트에서 임계 값의 상승은 팔을 만지거나 평행 여부에 따라 달라집니다. 모든 데이터는 상대 임계 값 어깨 (녹색 화살표)의 컨트롤 사이트에 적용 진동 얻기 dB로 표현된다. 표준 오류가 표시됩니다. D' 아무르와 해리스 2014 년부터 다시 그려 N = 15 데이터.
기업 코드 파일 (1) (이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
여기서, 반대측 촉각 마스킹 상세한 프로토콜 설명 촉각 검출 임계 값을 테스트하는 기술을 사용하여 이전에 출판 된 결과를 나타낸다. 이 방법의 이점은 한계가 psychophysically 엄격한 방법으로 측정된다는 것이다. 두 대안 강제 선택 (2AFC) 절차는 응답 바이어스에 상대적으로 영향을받지 때문에 주의력 효과에서입니다. 대부분의 데이터는 임계 레벨에 가까운 자극 강도로 수집된다로서 실제 임계 값에 대한 호닝 계단 적응 절차는 매우 효율적이다. 참가자 Blindfolding 그들을 똑바로보고 데이터 수집주기를 더 감소 주의력 효과를 갖는 스루풋.
기술적으로 매우 tactor 적용한 실제 압력을 측정하기 위해 요구된다. 가해지는 압력도에 달려 있기 때문에, 미리 장치를 교정하기에 충분하지 얼마나 밀접 TAC토르는 피부 표면에 결합된다. 따라서 우리는 임계 값이 아닌 절대 값의 변화에 대해 진술을 할 수 있습니다. 이 실험에서 우리는 마스킹 자극에 의해 초래 변화를 찾고 있습니다 때문에, 이것은이 디자인에 문제가되지 않습니다.
각 조건에 대해 상대적으로 단 블록 (약 10 분)를 인터리빙 (즉, 각각의 마스킹 자극 위치)과 참가자의 경계가 유지 참가자 사이 카운터 하였다 순서대로 제시.
반대편 마스킹은 부품이 기능적으로 다른 사람에게 연결되어있는 세부 사항을 공개하여 뇌에서 신체의 표현을 탐구하는 데 유용 할 수 있습니다. (18) 뇌 영상 데이터 - 15 16 신경 생리 학적 증거 지원할 -이 기술은 5, 7, 8, 13이 제공 행동본체의 양측에서 체성 입력 통합 somatotopic 표현 발생 제안 19-23. 이 실험에서, 아암의 위치 효과 간단히 손으로 만지거나 평행 한 경우를 비교하여 마스킹 조사 하였다. 차이가 발견되었지만, 실제가 피부에 접촉 또는 팔의 위치에서 발생하는지 체결 될 수 없다. 새로운 실험 세트에서, 우리는이 방법을 촬영하고, 테스트 및 마스킹 팔 모두 다른 팔의 위치의 다양한 테스트했습니다. 장거리 마스킹 효과 전 또는 자세 정보가 추가 된 이후에 발생 여부 이러한 결과는 주소를 도울 것이다.
이 기술은 매우 유연하고 체성 시스템의 다른 부분의 상호 작용 중 어느 방식을 조사하는데 사용될 수있다. 예를 들어, 마스크 또는 자극 테스트의 주파수 성분은 최적 서브 빠르게 적응 느리게 적응 또는 자극 변화 될 수있다-systems. 이러한 방법의 잠재적 인 한계가 사용 촉각 자극이다. 마스킹 효과의 공간 동조 측정 특히 다른 검출 및 (예를 들면 크기, 빈도, 기간, 등), 마스킹 자극을 사용하여 서로 다른 결과를 나타내 것이다. 작은 마스킹 자극이 더 나은 정밀도를 허용하고 특정 지역의보다 정확한 측정을 할 수있다. 미래의 애플리케이션의 경우,이 프로토콜은 촉각 자극의 넓은 범위를 사용하여 마스킹 효과를 시험함으로써 변형 될 수있다.
(27) - 연구는 일반적으로 몸 전체 (14), (24) 검사 상대적으로 적은 연구와 손과 손가락에 마스킹 및 촉각 인식을 공부에 집중하고있다. 미래의 방향은 다른 신체 부위와 방법 또는 세 dimensio에 빛을 창고 수있는 사지에서 예기치 않은 연결을 표시 할 수 신체의 더 광범위한 영역에 반대측 마스크 테스트를 포함 할 수있다최종 몸은 뇌에서 표현된다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
Acknowledgments
LRH 캐나다의 자연 과학 및 공학 연구위원회 (NSERC)에 의해 지원되었다. SD는 부분적으로 프로그램을 만들 NSERC에서 지원되었다.
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/ |
References
- von Békésy, G. Sensory Inhibition. , Princeton University Press. Princeton, NJ. (1967).
- Uttal, W. R. Inhibitory interaction of responses to electrical stimuli in the fingers. J. Comp. Physiol. Psych. 53 (1), 47-51 (1960).
- Schmid, E. Temporal aspects of cutaneous interaction with two-point electrical stimulation. J. Exp. Psychol. Gen. 61, 400-409 (1961).
- Abramsky, O., Carmon, A., Bentontt, A. L. Masking of and by tactile pressure stimuli. Percept. Psychophys. 10 (5), 353-355 (1971).
- Sherrick, C. E. Effects of double simultaneous stimulation of the skin. Am. J. Psychol. 77, 42-53 (1964).
- Gilson, R. D. Vibrotactile masking: effects of multiple maskers. Percept. Psychophys. 95 (4), 2213-2220 (1969).
- Braun, C., Hess, H., Burkhardt, M., Wühle, A., Preissl, H. The right hand knows what the left hand is feeling. Exp. Brain. Res. 162 (3), 366-373 (2005).
- Tamè, L., Farnè, A., Pavani, F. Spatial coding of touch at the fingers: Insights from double simultaneous stimulation within and between. Neurosci. Lett. 487 (1), 78-82 (2011).
- Tamè, L., Moles, A., Holmes, N. P. Within but not between hands interactions in vibrotactile detection thresholds reflect somatosensory receptive field organization. Front. Psychol. 5, 1-9 (2014).
- Harris, J. A., Diamond, M. E. Ipsilateral and contralateral transfer of tactile learning. Neuroreport. 11 (2), 263-266 (2000).
- Fechner, G. T. Elemente der Psychophysik . , Breitkopf & Härtel. Leipzig. (1860).
- Watson, A., Pelli, D. QUEST-A Bayesian adaptive psychophysical method. Percept. Psychophys. 33, 113-120 (1983).
- D'Amour, S., Harris, L. R. Contralateral tactile masking between forearms. Exp. Brain. Res. 232 (3), 821-826 (2014).
- D'Amour, S., Harris, L. R.
- Gescheider, G. A., Herman, D. D., Phillips, J. N. Criterion shifts in the measurement of tactile masking. Percept. Psychophys. 8, 433-436 (1970).
- Iwamura, Y., Tanaka, M., Iriki, A., Taoka, M., Toda, T. Processing of tactile and kinesthetic signals from bilateral sides of the body in the postcentral gyrus of awake monkeys. Behav. Brain. Res. 135 (1-2), 185-190 (2002).
- Killackey, H. P., Gould, H. J., Cusick, C. G., Pons, T. P., Kaas, J. H. The relation of corpus callosum connections to architectonic fields and body surface maps in sensorimotor cortex of new and old world monkeys. J. Comp. Neurol. 219 (4), 384-419 (1983).
- Reed, J. L., Qi, H. X., Kaas, J. H. Spatiotemporal properties of neuron response suppression in owl monkey primary somatosensory cortex when stimuli are presented to both hands. J. Neurosci. 31 (10), 3589-3601 (2011).
- Hlushchuk, Y., Hari, R. Transient suppression of ipsilateral primary somatosensory cortex during tactile finger stimulation. J. Neurosci. 26 (21), 5819-5824 (2006).
- Nihashi, T., et al. Contralateral and ipsilateral responses in primary somatosensory cortex following electrical median nerve stimulation--an fMRI study. Clin. Neurophysiol. 116 (4), 842-848 (2005).
- Tamè, L., et al. The contribution of primary and secondary somatosensory cortices to the representation of body parts and body sides: an fMRI adaptation study. J. Cognitive. Neurosci. 24 (12), 2306-2320 (2012).
- Tamè, L., Farnè, A., Pavani, F. Vision of the body and the differentiation of perceived body side in touch. Cortex. 49 (5), 1340-1351 (2013).
- Tamè, L., Pavani, F., Papadelis, C., Farnè, A., Braun, C. Early integration of bilateral touch in the primary somatosensory cortex. Hum. Brain. Mapp. 36 (4), 1506-1523 (2015).
- Gilson, R. D. Vibrotactile masking: Some spatial and temporal aspects. Percept. Psychophys. 5 (3), 176-180 (1969).
- Alliusi, E., Morgan, B., Hawkes, G. R. Masking of cutaneous sensations in multiple stimulus presentations. Percept. Motor. Skill. 20, 39-45 (1965).
- Geldard, F. A., Sherrick, C. E. Multiple cutaneous stimulation: The discrimination of vibratory patterns. J. Acoust. Soc. Am. 37, 797-801 (1965).
- Craig, J. C.
