Summary
Psychofysische methoden zoals de QUEST schattingsprocedure efficiënt robuuste schattingen van de stimulatie-intensiteit waarmee nonpainful sensaties overgang naar pijnlijke sensaties opleveren. Door herhaaldelijk te stimuleren op de drempel intensiteit, kunnen de schommelingen in de waardering reacties direct worden toegeschreven aan perceptuele classificaties in de daaropvolgende analyses.
Abstract
In perceptuele studies, is het vaak belangrijk om de gelijke geleverde stimulatie objectieve beoordeling over deelnemers of de intra-individuele gewaarwording magnitude die opgewekt door stimulatie over meerdere proeven kwantificeren. Dit vereist een robuuste mapping stimulus spanning dat waargenomen intensiteit en wordt gewoonlijk bereikt door psychofysische schatting methoden zoals de procedure trap. Nieuwere, efficiëntere procedures, zoals de QUEST algoritme past een psychofysische functie om de gegevens in real time, terwijl op hetzelfde moment het maximaliseren van de efficiëntie van het verzamelen van gegevens. Een robuuste schatting van de drempel intensiteit tussen pijnlijke en nonpainful waarnemingen kunnen dan worden gebruikt om de invloed van variaties in sensorische input daaropvolgende analyses van oscillerende hersenactiviteit verminderen. Door het stimuleren van een constante drempelwaarde intensiteit bepaald door een adaptieve schattingsprocedure kan de variatie in de beoordelingen rechtstreekse gevolg van waarnemingsprocessen.Oscillerende activiteit kan vervolgens worden afgezet tussen de "pijn" en "no-pijn" trials direct, waardoor de activiteit die nauw betrekking heeft op perceptuele indeling processen in nociceptie.
Introduction
Bij het uitvoeren gedragsexperimenten met menselijke deelnemers, is het belangrijk om te kunnen nauwkeurig regelen van de intensiteit van stimuli gepresenteerd. Gebruik stimuli gelijke mate voor alle deelnemers zal echter in sommige instellingen voeren de voorspanning van subjectieve perceptie. Voor sommige perceptuele kwaliteiten zoals pijn, er hoge inter- en intra-individuele variaties in waargenomen intensiteit bij een constante stimulus niveau 1, 2. Voor experimenten die gelijk persoonlijke waarneming aannemen, is het dus noodzakelijk om de subjectief waargenomen intensiteit over deelnemers passen. Dit is ook van belang bij het onderzoek op de waarneming drempelwaarde, bijvoorbeeld tussen pijnlijke en nonpainful stimulatie. Psychofysica onderzoek is gericht dit soort problemen voor tientallen jaren, en vandaag zijn er verfijnde, maar toch eenvoudig te gebruiken methoden om een robuuste psychofysische verankering te bereiken.
ntent "> Een eenvoudige, klassieke werkwijze voor het afbeelden van de intensiteit van een stimulus aan een individu sensatie magnitude is de trap methode 3. Hierbij zijn de intensiteit van opeenvolgende stimuli wordt verhoogd of verlaagd, totdat er een verandering in respons van de deelnemer betreffende de gewenste drempel of positie op de persoonlijke gewaarwording schaal. Herhaling van dit proces aantal keren, levert een plausibele schatting van het keerpunt. de klassieke methoden zijn echter niet gebruik te maken van alle in elke rating proces gegevens te maken. dit leidt tot een onnodig hoge aantal pogingen nodig is om de convergentie te bereiken. methoden zoals (lineaire) regressie of functie fitting kan mislukken, als de aannames voor de relatie tussen de stimulus intensiteit en sensatie magnitude zijn verkeerd of niet in het bezit van de geteste stimulus bereik. het adaptieve procedures niet maar leveren een robuuste puntschatting voor een bepaalde subjectieve intensiteit, maar doen dat efficiënter. Especially langer experimenten, die sterk afhankelijk nauwkeurige schatting van een drempel of gevoel omvang, is het noodzakelijk dat de psychofysische methode robuust en tegelijkertijd efficiënt met betrekking tot het aantal vereiste trials. Dit is vooral belangrijk in gebieden zoals pijn onderzoek, waarbij de totale blootstelling aan pijnlijke stimulatie zo laag mogelijk moeten worden gehouden ten behoeve van de deelnemers.Hoewel de klassieke trap methoden nog veel gebruikt, bijvoorbeeld in kwantitatieve sensorische testen, is het gebruik van meer geavanceerde schattingsmethodieken beter gebruik van de verkregen informatie in de onderzoeken maken gestaag toe. Bij de maximum likelihood schattingsmethode QUEST 4, 5 hier gebruikt, is dit waarschijnlijk te wijten aan de direct beschikbare toepassing in de populaire Matlab Psychtoolbox 6 suite. De moderne, herziene versie van deze procedure superieur klassieke schattingsmethoden zowel robuustheid en het lage aantal pogingen nodig om tot een goede schatting, bij gebruik van de juiste instellingen 7.
De grondgedachte achter de QUEST procedure is om een Weibull functie passen om de binnenkomende gegevens naar de psychofysische transformatie tussen stimulus intensiteit en sensatie magnitude modelleren. De parameters voor de psychofysische Weibull-functie ten dele door de experimentator, bijvoorbeeld de steilheid van de functie of het vertoont door de valse positieve verhouding en responder inconsistentie. De positionering van de parameter van belang langs de intensiteit dimensie wordt benaderd door de procedure met Bayesiaanse maximum likelihood estimation. Hierdoor wordt een waarschijnlijkheidsverdeling aangenomen over de locatie van het doel parameter, namelijk de drempel intensiteit. Gegeven een verstandige voorafgaande aanname voor een dergelijke verdeling, zal het algoritme t bepalenhij het meest informatieve intensiteit die de deelnemer moet reageren. Voor de huidige toepassing van de procedure is het gemiddelde van de voorgaande 8 kansverdeling. Voor elke volgende proef voorafgaande kansverdeling in wezen vermenigvuldigd met de kans gegeven respons van de deelnemer bij de geteste stimulatieniveau, zoals gekenmerkt door de Weibull-functie. Elke reactie wordt gebruikt om continu actualiseren van de kansverdeling schatting voor de drempelparameter. Deze procedure wordt herhaald totdat een bevredigende schatting wordt geproduceerd. De procedure is efficiënter dan een eenvoudige regressie omdat het direct gebruik van de verzamelde antwoorden te bepalen welke stimuleringssterkte de volgende testen. Ook zal de procedure specifiek sonde rond de bezienswaardigheid, bijvoorbeeld een drempel of bepaalde sensatie intensiteit. Met alleen testgegevens uit zo'n beperkt bereik in regressie leidt tot een instabieleschatten, waardoor adaptieve procedures robuuster in instellingen waar slechts relatief geringe aantal studies haalbaar zijn.
Zo krachtige psychofysische verankering kan worden gebruikt om veranderingen in pijngevoeligheid tijd, modulerende effecten hyperalgesie / allodynie onderzoek of pijnstillende werking in farmacologische interventies onder andere instellingen meten. Een ander interessant vooruitzicht kunnen stimuli om de intensiteit verankeren juist op de grens tussen twee sensorische continua is subjectieve perceptie over de overgang van niet-pijnlijke onderzoeken pijnlijke sensatie 9, 10, 11. Dit scenario is zeer interessant omdat als de pijndrempel is robuust geschat, kan pijn en geen pijn voorwaarden worden afgezet in elektro-encefalogram (EEG) activiteit, bijvoorbeeld, zonder de fysische stimulus intensiteit 12. Dit maakt de observation pijn specifieke perceptuele processen onder constante stimulus omstandigheden door het onderzoeken van het verschil in hersenactiviteit tussen trials beoordeeld als pijnlijk en niet-pijnlijk.
We zullen demonstreren hoe de direct beschikbare uitvoering van adaptieve schatting gebruiken Psychtoolbox de individuele pijndrempel stevig vast in een EEG experiment waarbij het contrast tussen pijn en geen pijn activiteit onderzocht lateralisatie effecten, afhankelijk van de stimulatie plaats. Aangezien de stimulatie-intensiteit constant na de drempelwaarde procedure kan worden gehouden, is het niet nodig om rekening te houden EEG activiteit co-variëren met stimulus intensiteit in de daaropvolgende analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Het experiment is goedgekeurd door de ethische commissie van de Hamburg Medical Association (PV4509).
1. Deelnemer Selection
- Beyond standaard selectiecriteria, zoals fitness voor pijn stimulatie, hoofd implantaten of reeds bestaande neurologische aandoeningen, zorg ervoor dat de deelnemers niet lijden aan acute of chronische pijn, nemen geen pijnstillers, en hebben geen bekende geschiedenis van middelenmisbruik. De deelnemers moeten ook niet hebben deelgenomen in een farmacologisch onderzoek gedurende de 4 weken voorafgaand aan het experiment.
- Onder deelnemers van elke sekse, maar zorg om alleen vrouwelijke deelnemers die gebruikmaken van hormonale anticonceptiemiddelen 13, 14 om het effect van cyclische veranderingen in pijnperceptie minimaliseren.
- Alvorens enige vorm van stimulatie, zorg ervoor dat de deelnemers hebben gesteld schriftelijke toestemming gegeven.
- Selecteer een geschikte cap grootte en de voorbereiding van de EEG elektrode opstelling als per van het systeem handleiding.
- Stel de sample rate en hoge / lage cutoff als de impedantie grenzen van het controleapparaat (aanbevolen: 500 Hz, 0,5 Hz high-pass filter, impedantie <20 kOhm).
- Zorg ervoor dat de stimulatie-apparaat en de EEG-apparaat worden niet elektrisch gekoppeld door het uitvoeren van het EEG-systeem op de batterij.
- Zorg ervoor dat een link tussen de EEG-systeem en de computer regelen van de elektrische stimulatie apparaat is potentiaalvrij.
3. elektrische stimulatie Setup
- Om optimaal gebruik maken van de tijdresolutie van de EEG-registratie, houdt de elektrische stimulatie zo kort mogelijk. Stel de stimulator om een enkele, monofasische stimulatie puls met 1 ms duur en 400 V maximale spanning. Als een meer intense pijn niveau nodig is, of de precieze timing van de post-stimulus EEG opname doet not voorrang, kunnen andere stimulatie protocollen worden gebruikt.
- Controleer de elektrische stimulator ingeschakeld maar de uitgang aan de elektrode wordt uitgeschakeld. Voor de DS7A stimulator de schakelaar met het label 'output' aan de rechterkant van het apparaat moet in de onderste positie.
- Zoek de landmark (s) dat de gekozen stimulatie website te identificeren. Voor een stimulatie van de hand, gebruik maken van de spier tussen duim en wijsvinger (ontvoerder / flexor pollicis brevis). Vraag de deelnemer om hun hand te leggen op een vlakke ondergrond met alle cijfers uitgestrekt en apposed. Identificeer de stimulatie plaats door tweeën deelt de afstand tussen de eerste knokkels van de duim en wijsvinger.
- Het reinigen van de huid door het aanbrengen van de elektrode voorbereiding gel. Zorg ervoor dat niet aan alcohol of ontsmettingsmiddel gebruiken, waarvan resten kunnen achterlaten op de huid die kan leiden tot irritatie of onbetrouwbaar stimulatie.
- Bevestig de stimulatie-elektrode en zet het op zijn plaats met textiel tape.
- Vraag the deelnemer aan een comfortabele positie om de hand te vinden en te proberen de hand niet bewegen tijdens het experiment, indien mogelijk. Voor het gemak van de deelnemer, plaats een zacht weefsel onder de hand om eventuele vocht te absorberen, afhankelijk van de oppervlakte permeabiliteit.
- Vrijgave-uitgang van de stimulator door het inschakelen van de 'output' schakelaar in de opwaartse positie.
4. Bepaal Uitgangspunten
- Instrueer de deelnemer over hoe te opereren de rating schaal op het scherm met de muis. De linkerhelft vertegenwoordigt niet-pijnlijke sensaties; de rechterhelft overeenkomt met een standaard pijn VAS, die een visuele equivalent voor een reeks continue gewaarwording intensiteiten in de vorm van een horizontale lijn. Wijzen op de deelnemer die het absolute middelpunt van de schaal niet kan worden geselecteerd. Zorgen voor de deelnemer met de gestandaardiseerde instructies over de ankerpunten 15 (tabel 1). <li> Geef de deelnemer de mogelijkheid om comfortabel met de waardering proces door het toepassen van stimuli van verschillende intensiteit en het opnemen van de antwoorden te krijgen. Gebruik de informatie die tijdens deze fase om een schatting te krijgen voor twee intensiteiten die consequent op te roepen sterk, maar nonpainful sensaties (low-point) en matig pijnlijke sensaties (high-point), respectievelijk. Voortzetting van de stimulatie voor ongeveer 25 - 30 proeven of totdat tevreden met een goede schatting te hebben bereikt. Gedurende deze tijd kan het nuttig zijn om de deelnemer verbale terugkoppeling over de intensiteit en de persoonlijke gelijkenis van herhaaldelijk aangeboden stimulus intensiteit opzoeking zijn.
- Probeer de intensiteiten willekeurig kiezen om reacties rond de weegschaal centrum op te roepen. Voor het beste resultaat, niet zomaar verhogen of de intensiteit lineair afnemen, en ook de meer extreme uiteinden van de pijnlijke kant te verkennen. Deze fase moet ook geven de deelnemer de mogelijkheid gewend aan de potentieel onbekende stimulat te krijgenion en stelt een verwijzing voor een consistente waardering bereik. Hierdoor is het raadzaam om intensiteiten ingang van het gehele bereik van mogelijke stimulus intensiteit, terwijl ook het aantal herhalende intensiteiten.
- Eenmaal tevreden met het hebben verkregen ramingen voor zowel een hoog-point en low-point uitgangspunt intensiteit, informeren de deelnemer die het eerste deel van het experiment is om te beginnen en (s) hij op de waardering moet houden zoals die tijdens willekeurige stimulus intensiteiten worden gepresenteerd .
5. Bepaal Threshold
NB: De QUEST algoritme vereist een aantal parameters aan te geven voordat schatting. Deze parameters omvatten de steilheid van de psychofysische functie (beta, typisch 3,5), de fractie van onderzoeken waarbij een willekeurige antwoord verwacht (delta, typisch 0,01) en de fractie van onderzoeken waarbij een positief antwoord ook verwacht hoewel geen stimulatie gegeven (gamma, geen aanbeveling). Voor Bayesian estimation, moet het bereik (SD) van de verwachte ratings en de afstand van de mogelijke reacties (korrel) worden gespecificeerd. Een VAS moet graan worden ingesteld op de resolutie van de schaal (gewoonlijk 1), en de SD groot genoeg zijn om zowel de omvang nulpunt en de maximale intensiteit en enkele veiligheidsmarge worden ingesteld. De aanbevelingen en de "typische" waarden hier gegeven worden in detail uitgelegd in de QuestCreate source code meegeleverd met Psychtoolbox 6, 16. Pijn op de drempel zou een gammawaarde van ten hoogste 0,01 aannemelijk. De schatting methode is relatief robuust in termen van misspecificatie van de parameters, maar voor instellingen met slechts een paar proeven, het niet verstandig parameters op te geven zou de onzekerheid van de definitieve raming te verhogen. Indien de standaardafwijking te laag is ingesteld, zal de procedure problemen convergerende op schattingen die buiten het gebied overspannen door de standaarddeviatie rond th liggen hebbene voorafgaande schatting voor de parameter. Dus is het belangrijk eerder zekere voor het van een te grote standaarddeviatie.
- Maak twee QUEST sessies met de parameters hierboven gegeven. Een start van het toppunt intensiteit en een uit het dieptepunt. Informatie over de uitvoering logica van de schatting is te vinden in de aanvullende materiaal (S1).
- Willekeurig een probe intensiteit van één van de twee punten van de vorken QuestMean functie.
- Stel de elektrische stimulator om de intensiteit probe. Als er een andere intensiteit dan degene die door het algoritme voorgesteld moet worden toegepast of de voorgestelde intensiteit buiten bereik is, voeden de gepresenteerde intensiteit terug in de QuestUpdate functie in stap 5.5.
- Leiden tot de stimulus.
- Nadat de deelnemer de stimulus heeft beoordeeld, lopen QuestUpdate voor de respectievelijke schatting sessie en te voeden met de werkelijke stimulus intensiteit en gepresenteerd als de deelnemer rating.
- Blijven draaien waardering proeven totdat de schattingen stabiel zijn of een vooraf bepaald stopcriterium (> 40 trials) is bereikt.
- Noteer de gemiddelde drempel schatting tussen beide schatting loopt, vanaf de hoge en lage uitgangspunt zoals gegeven door QuestMean.
- Laat de deelnemer een pauze in dit stadium, indien gewenst.
6. Stimuleer bij Threshold Level
Opmerking: Het is mogelijk om de classificatie en aantal blokken voor uw behoeften zolang het aanvaardbaar aan de deelnemer passen.
- Informeren de deelnemer die het resterende deel van het experiment meer blokken met willekeurige stimulatie volgen en moeten reizigers houden aangezien ze voorheen. Indien nodig, vernieuwt u de instructies op de schaal ankerpunten.
- Start de EEG-registratie.
- Stel de elektrische stimulator met de gemiddelde drempel schatting verkregen in stap 5,7 en houdt de instelling constant gedurende de rest van the experiment.
- Start een rating blok (30 studies) en let op de kwaliteit van de gegevens van de EEG-opname. Afhankelijk van de EEG data kwaliteit, lopen 4-5 waardering blokken en laat de deelnemer om korte pauzes te nemen tussen de blokken.
LET OP: Probeer om sociale interactie tijdens deze onderbrekingen te houden met de deelnemer tot een minimum of standaardiseren van de interactie zo veel mogelijk. - Wanneer u klaar bent, stop de EEG-opname, schakelt de stimulator output naar uit, en verwijder de elektrode. Debrief de deelnemer na het verwijderen van de EEG cap.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Met behulp van een rating scale splitsen in één helft voor nonpainful en één helft voor pijnlijke sensaties (figuur 1a), kan een constante stimulatie worden aangebracht over vele beproevingen, terwijl nog steeds opbrengst ratings over de schaal middelpunt (figuur 1b). Op deze manier kunnen veranderingen in de zintuiglijke input worden vermeden, en de rating uitkomst kan direct worden gerelateerd aan de intrinsieke perceptuele classificatie processen met betrekking tot pijn.
Figuur 1: Experimentele Omschrijving. (a) De rating schaal met de linkerkant verspreid over niet-pijnlijk gevoel en de rechterkant verspreid over pijnlijk gevoel. (b) Procedure gebruikt voor het verzamelen van gegevens. 40 drempelwaarden proeven, gevolgd door 4-6 blokken van een constante stimulatie (30 trials elk). De blokken had een jittered 3-5 sintertrial interval (ITI). De rating schaal verscheen 0,25 s na stimulatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
De twee schatting loopt vanaf de "nonpain" low-point en "pijn" high-point convergeren op een robuuste drempel schattingen. Het nemen van de gemiddelde als raming levert de uiteindelijke schatting drempel, terwijl de voorspanning veroorzaakt door het uitgangsmateriaal intensiteit verlaagd (Figuur 2a). De subjectieve stimuleringssterkte opgeroepen door herhaalde stimulatie op de geschatte drempel is stabiel over meerdere blokken van 30 trials elk binnen een experimentele sessie (Figuur 2b).
Figuur 2: Stabiliteit van de Threshold Schattingen. (a) De gegevens voor een enkele deelnemer die het algoritme convergerende op twee schattingen, een voor een hoge intensiteit uitgangspunt, een voor een lage intensiteit uitgangspunt. Om de invloed van het beginpunt een minimum te beperken, werden beide drempel schattingen gemiddeld (stippellijn). (b) Stabiliteit van de reizigers medianen in de loop van de proef onder constante stimulatie op het geschatte drempel voor alle deelnemers (n = 25). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Door het splitsen van het gelijktijdig geregistreerde EEG data in studies die werden beoordeeld als "pijnlijk" en "nonpainful" respectievelijk de oscillerende activiteit staat in contrast post-hoc. Dit levert activiteit verschillen die samenvallen met perceptuele beslissingen over dezelfde stimulus wezen Categorized zo sterk gevoel of pijn. Figuren 3a en b tonen deze verschillen voor een tijdsvenster voor de pijnlijke stimulus wordt gepresenteerd (-0,8 en 0 tot s voor stimulus onset) en theta-band frequentie (4-7 Hz), die eerder aangetoond dat verbonden latere perceptuele indeling pijn 17. De drempelwaarde paradigma maakt het onderzoek van dergelijke prestimulus verschillen in oscillerende activiteit gekoppeld aan latere perceptuele indeling van de pijn, onafhankelijk van de stimulus magnitude.
Figuur 3: machtsverschillen tussen Nonpain en Pain. De gegevens zijn getransformeerd tot tijd-frequentiedomein met behulp van een multi-taper methode. Afgebeeld zijn Theta frequenties tussen 4-7 Hz en vóór stimulus onset (-0,8 s - 0 s). (a) Vermogen difference specifiek vervolgens klasseren de stimulans voor de linkerhand pijnlijk. Gegevens overgenomen uit Taesler & Rose 17 (n = 15). (b) Voeding die specifiek zijn voor de indeling van een stimulans voor de rechterhand zo pijnlijk (n = 10). (c) gemeenschappelijk Theta activiteit tussen (a) en (b), onafhankelijk van de gestimuleerde zijde (n = 25). De topo-grafiek toont de som van de verschillen tussen gelateralizeerde pijnlijke en niet-pijnlijke stimulatie. Voor individuele pijn / no-pijn topografieën (S2), alsmede een vergelijking met de reeds bestaande post-stimulus data 10 (S3) wordt verwezen naar de aanvullende materialen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Door de kant van de stimulatie tussen groepen, deze vooraf stimulus effecten kunnen verder worden ontrafeld from elke lateralisatie effecten in stimulus verwachting. Figuur 3c toont de som van activiteit in beide groepen (links / rechts), aandacht prestimulus theta activiteit, die gemeenschappelijk is voor de perceptuele classificatie van niet-pijn versus pijn ongeacht de plaats van stimulatie.
| schaalpositie | Instructie | partituur |
| meest linkse | "Geen sensatie at all" | 0 |
| Van links naar centrum | "De sterkste gevoel, dat is nog niet pijnlijk" | 49 |
| Centrum | "Pijngrens - dit punt kan niet worden geselecteerd" | 50 |
| Recht naar het centrum | "Pijnlijke sensatie" | 51 |
| meest rechtse | "Maximum Tolerin staat pijn " | 100 |
Tabel 1: Definitie van Rating Scale Anchor Points. Sinds het midden van de schaal niet kan worden gekozen, kunnen de ratings ook gedichotomiseerd in een twee-alternate-geforceerde keuze (2AFC) dataset tussen nonpain en pijn.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Hier gebruikten we de goed theoretisch gefundeerde QUEST methode om een robuuste psychofysische drempel tussen niet-pijn en pijnperceptie efficiënt te schatten. Bij constante stimulatie drempel maakt een analyse van perceptuele beslissingen onafhankelijk van schommelingen in stimulus magnitude. Terwijl we drempel intensiteit onderzocht op het overgangspunt tussen onschadelijke en schadelijke sensatie domeinen, andere punten langs de pijnschaal (bijvoorbeeld 50 op een 100-punts pijnschaal) kan ook worden verankerd met de hier gepresenteerde schattingsmethode. In deze gevallen zorg moet worden genomen om rekening te houden gewenning of sensibiliserende effecten over het verloop van het experiment. Dergelijke effecten zijn meer waarschijnlijk te zijn voor een hogere stimulatie intensiteiten.
Een belangrijke stap in deze procedure is om de noodzakelijke parameters optimaal afstemmen van de psychofysische werking van de adaptieve procedure worden aangebracht. Een ander belangrijk punt is de instructie gezien aan de deelnemer met betrekking tot de verankering van de respons schaal. De deelnemer moet een duidelijk inzicht in waar te variëren in de persoonlijke intensiteiten op de schaal te hebben. Het is dus zeer belangrijk om te standaardiseren en herhaal deze instructies, indien nodig, om te voorkomen dat er enige vertekening in de kijkcijfers. Het opgeven van een schaal die is opgesplitst in een nonpainful en pijnlijke kant zou kunnen blijken moeilijk te hanteren voor sommige deelnemers, aangezien beide zintuiglijke continua kunnen verschillen in hun gevoeligheid. In dit geval, wanneer de informatie van de splitsing schaal niet nodig is voor verdere analyse, de schatting procedure kan ook worden uitgevoerd als een twee-alternatieven gedwongen keuze paradigma uitgevoerd. Hier, heeft de deelnemer alleen maar te beslissen, of een stimulus werd gezien als pijnlijk of niet. In geval van problemen met de rating schaal, zal de schatting robuust zijn, zolang de respons van de deelnemer over een stimulans zijn pijnlijk of nonpainful is veridical en valse reacties zijn widun de grenzen die in de delta en gamma parameters.
Wanneer de eerste drempelwaarde niet convergeren op een aannemelijke schatting of beoordeling onregelmatigheden duidelijk worden, wordt het experiment onderbroken en hernieuwd. In dergelijke gevallen kan het helpen om de deelnemer te vragen over hun interpretatie van de omvang en hun subjectieve perceptie van de stimulatie. Als technische fouten, zoals een losse elektrode of een defecte verbinding met de stimulator kan worden uitgesloten, zou het nuttig zijn om de deelnemer over hun strategieën te vragen voor het omgaan met pijn. Deelnemers die regelmatig te maken hebben met pijn in vechtsporten of high-performance sport, bijvoorbeeld, kan onregelmatige reacties vertonen, ondanks het passeren van de eerste screening. Bovendien dienen de sociale interactie met de deelnemer na het begin van het experiment en tijdens de pauzes worden gestandaardiseerd, om geen effecten van experimentator gedrag of geïnduceerde naleving induceren.
18 zijn. Deze problemen kunnen worden verminderd door het opnieuw trainen van de deelnemers op de schaal verankering in elke sessie en een gemiddelde van meerdere prikkels in één samengevoegd rating per proef 19. Een bijkomend probleem is dat opnieuw bevestigen van de elektrode in een andere sessie zou precies hetzelfde stimulatie-intensiteit niet op en kan dus de verwachte drempel wijzigen.
Met een adaptieve schatting procedure als QUEST in elke iteratie, de volledigehoeveelheid informatie uit alle drempelwaarden onderzoeken voorafgaand wordt gebruikt om de optimale intensiteit voor de volgende test intensiteit bepalen. Dit vermindert het aantal vereiste experimenten tegelijk de robuustheid tegen inconsistent reizigers drempelvorming in vergelijking met klassieke methodes, zoals de trap. De drempelwaarde proces kan verder worden geoptimaliseerd door onafhankelijke verzamelen van gegevens in een proefproject de helling van de psychofysische beter functioneren schatten de gewenste modaliteit of type stimulus 7.
Hoewel de theoretische basis van het algoritme hier voorgestelde gezonde en we hebben aangetoond dat een robuuste schatting voor uitputtende experimenten kan worden verkregen, er al technieken verbeterd, dat het aantal pogingen nodig om robuuste schattingen drempelwaarde bereikt verder te verminderen. Deze geoptimaliseerde Bayesiaanse methoden niet alleen beloven minder vertekende resultaten voor proef aantallen laag, maar ook proberen om passen bij de positie van eens en de helling van de psychofysische functie één iteratie 20.
Door dergelijke geavanceerde schattingsmethoden kan toekomstig onderzoek in gebieden met een beroep op de verankering van subjectieve perceptie profiteren. Voor een, deze algoritmen verminderen de druk op de deelnemers en dus helpen om de experimentele setting meer ecologisch valide. Bovendien verbeteren ze de nauwkeurigheid, niet alleen in de drempel experimenten, maar potentieel in alle self-verslag maatregelen geschikt voor psychofysische procedures - een eigenschap vooral nuttig voor onderzoek in de klinische setting.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Dit werk werd gefinancierd door de Transregionale Collaborative Research Centre TRR169 "crossmodaal Learning: Adaptiviteit, Voorspelling en Interaction" / German Research Foundation (DFG). De auteurs danken Stephanie Shields voor de nuttige opmerkingen over het manuscript.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| EasyCap electrode cap | EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany | CUCHW-58 | |
| actiCap active Ag/Cl EEG electrode set | BrainProducts GmbH, Gliching, Germany | - | |
| SuperVisc EEG eletrode gel | EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany | V16 | |
| BrainAmp EEG amplifier | BrainProducts GmbH, Gliching, Germany | BrainAmp Standard | |
| PsychToolbox-3 | Mario Kleiner / Open Source | - | Available at http://psychtoolbox.org/ |
| Matlab | MathWorks, Natick, MA | Matlab R2015b | |
| DigiTimer DS7A constant current electrical stimulator | DigiTimer Ltd., Hertfordshire, United Kingdom | DS7A |
References
- Coghill, R. C., McHaffie, J. G., Yen, Y. -F. Neural correlates of interindividual differences in the subjective experience of pain. Proc. Natl. Acad. Sci. 100 (14), 8538-8542 (2003).
- Schulz, E., Tiemann, L., Schuster, T., Gross, J., Ploner, M. Neurophysiological coding of traits and states in the perception of pain. Cereb. Cortex. 21 (10), 2408-2414 (2011).
- Ehrenstein, W. H., Ehrenstein, A. Psychophysical Methods. Mod. Tech. Neurosci. Res. , 1325 (1999).
- Watson, A. B., Pelli, D. G. Quest: A Bayesian adaptive psychometric method. Percept. Psychophys. 33 (2), 113-120 (1983).
- Sims, J. A., Pelli, D. The ideal psychometric procedure. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 28, 366 (1987).
- Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D., Ingling, A., Murray, R., Broussard, C. What's new in psychtoolbox-3. Perception. 36 (14), 1-16 (2007).
- Leek, M. R.
- King-Smith, P. E., Grigsby, S. S., Vingrys, aJ., Benes, S. C., Supowit, A. Efficient and unbiased modifications of the QUEST threshold method: theory, simulations, experimental evaluation and practical implementation. Vision Res. 34 (7), 885-912 (1994).
- Boly, M., Balteau, E., et al. Baseline brain activity fluctuations predict somatosensory perception in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. 104 (29), 12187-12192 (2007).
- Gross, J., Schnitzler, A., Timmermann, L., Ploner, M. Gamma oscillations in human primary somatosensory cortex reflect pain perception. PLoS Biol. 5 (5), 1168-1173 (2007).
- Ploner, M., Lee, M. C., Wiech, K., Bingel, U., Tracey, I. Prestimulus functional connectivity determines pain perception in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (1), 355-360 (2010).
- Oertel, B. G., Preibisch, C., et al. Separating brain processing of pain from that of stimulus intensity. Hum. Brain Mapp. 33 (4), 883-894 (2012).
- Goolkasian, P. Cyclic changes in pain perception: an ROC analysis. Percept. Psychophys. 27 (6), 499-504 (1980).
- Hapidou, E. G., Rollman, G. B. Menstrual cycle modulation of tender points. Pain. 77 (2), 151-161 (1998).
- Huskisson, E. C. Measurement of pain. Lancet. 304 (7889), 1127-1131 (1974).
- Brainard, D. H.
- Taesler, P., Rose, M. Prestimulus Theta Oscillations and Connectivity Modulate Pain Perception. J. Neurosci. 36 (18), 5026-5033 (2016).
- Yarnitsky, D., Sprecher, E., Zaslansky, R., Hemli, J. A. Multiple session experimental pain measurement. Pain. 67 (2-3), 327-333 (1996).
- Rosier, E. M., Iadarola, M. J., Coghill, R. C. Reproducibility of pain measurement and pain perception. Pain. 98 (1-2), 205-216 (2002).
- Barthelmé, S., Mamassian, P. A flexible Bayesian method for adaptive measurement in psychophysics. arXiv:0809.0387. , (2008).
