前臂之间的测试触觉掩蔽

摘要

在这里，我们探索了前臂之间的对侧触觉掩蔽，其中触觉检测阈值通过施加到远程站点的振动来调制。哪些远程站点有影响的细节可以告诉我们身体在大脑中的表现方式。

摘要

掩蔽是一种刺激影响另一种刺激的检测，是一种经典技术，已用于视觉、听觉和触觉研究，通常使用靠近的刺激来揭示局部交互。还证明了掩蔽效应，其中触觉刺激会改变对远处触摸的感知。这种影响可以深入了解大脑中身体表征的组成部分如何联系起来。偶尔有报告表明，触摸一只手或前臂会影响对侧相应位置的触觉敏感性。为了探索身体相应点的匹配，我们可以测量姿势的空间调整和对对侧遮罩的影响。需要仔细控制以排除远程刺激的直接影响，例如通过机械传输，以及注意力效应，其中阈值可能会因参与者的注意力从感兴趣的刺激中转移而改变。使用这种技术作为一种行为测量是有益的，用于探索身体的哪些部分在功能上是相连的，以及身体的两侧是否以体位表示相互作用。本手稿描述了一种可用于研究对侧触觉掩蔽的行为协议。

引言

触觉掩蔽是，其中在身体上的一个位置的触觉刺激改变在另一位置的触摸的感觉。这是由冯Bekesy ¹率先露出位置的相互作用，特别是侧抑制，这是身体表面上的相邻的皮肤区域之间的技术。而触觉掩蔽已多年来广泛的研究，研究已经使用电刺激^2，3，压力^4和振动触觉刺激^5,6主要研究同侧触觉掩蔽。相比之下，很少有研究着眼于对侧触觉掩蔽其中屏蔽和探测站点可能相去甚远。远距离触觉掩蔽效应已经示出镜面对称点之间的手和臂^{5,7 - 9}但这些研究已经在很大程度上限于看手和手指的^710，用全身的更广泛的地区基本上被忽视。这种远距离掩蔽实验的目的是为了表明如何人体的大脑中的代表性的成分可以功能性连接。这里，远程触觉掩蔽的现象是由调查如何施加到一个前臂振动可能会影响在相对前臂触觉敏感性阈值探讨。阈指的是需要检测的刺激的最小刺激。我们定义这个作为在该刺激被检测的75％的时间的强度。我们使用其中在一个前臂触觉敏感性（阈值的倒数）对身体的其他部分的振动刺激（掩模）的存在下测定的触觉掩模技术。有效掩蔽由增加了检测阈值，即 ，在灵敏度的降低表明。该技术可以与其它操作一起使用，如不同的肢体位置O- [R运动，探索其对屏蔽的效果影响。

在这里，我们使用振动触觉刺激作为掩蔽刺激。这样做的好处是，它刺激的频率，并且因此该受体类型可被控制。该技术可以扩展到看看使用电刺激作为探针或掩模或二者的疼痛。此外，任何部位可以用作掩蔽站点允许针刺部位例如调查。

方案

所有的实验都是由纽约伦理委员会批准，所有参与者都签署了知情同意书。实验是根据赫尔辛基条约进行的。

1.刺激

1. 触觉刺激检测
   1. 用接触器（1.17"直径0.30"厚），可提供250赫兹振动触觉刺激100毫秒。使用专用的接触器提供旅行的量和施加的电压之间的线性关系。
   2. 控制与64位声卡触觉刺激交付。
      1. 为推动接触器，把它作为一个扬声器。一个立体声音频放大器连接到一个64位的计算机立体声声卡。接触器将连接到放大器（ 例如 ，'左扬声器输出"）的输出之一。放大器的第二通道（例如，"右扬声器输出"）连接到一个普通的扬声器提供听觉信号票面ticipant。
      2. 在被控制实验的计算机代码，产生将用于以振动接触器（例如，持续时间100毫秒的一个250赫兹正弦波）的波形，和另一个波形为听觉信号（例如，一个3000赫兹正弦波用100毫秒的持续时间）。见示例代码1中的补充代码文件。
      3. 把每两个波形的成二维阵列。为接触器阵列放信号在第一维和第二维设置为全零。对于声音阵列把信号中的第二维，并设置第一至全零。游戏在程序的适当位置合适的阵列声卡。见示例代码1中的补充编码文件中如何做到这一点的示范。
   3. 附加接触器到带一个基于机械紧固产品。
2. 掩蔽刺激
   1. 由电提供掩蔽刺激，哈哈ND-举行振动器（4厘米直径的;在"低"时设置83赫兹）。
   2. 基于这样的掩蔽是要测试的领域中，选择位点，其中所述掩蔽刺激是要应用。

2.实验装置与设计

1. 排列在桌子上的电脑和设备，在它前面的椅子，供实验者。
2. 建立在参与者休息他们的左边（测试）手臂的表。放置一个椅子表中​​的右侧。把一个扶手的立场上，与会者休息的权利（屏蔽ARM）肘​​旁边的椅子。加入缓冲表和扶手的舒适。
3. 排列在机械分离表面的扬声器。安排踏板（连接到一个计算机鼠标的左键和右键），以便参与者的脚会舒适地靠在它们（ 图1）。
4. 选择研究的参数，包括所需的试验的合适数量以获得阈值（典型试验中，40〜50之间），并在其中的实验是要分割的块的数量的可靠估计（例如，每条件20-25试验两个块）。
5. 使在该条件下将要运行的命令的列表。使用此列表来决定在哪里举行每个块的掩蔽刺激。
6. 输入试验次数直接进入计算机程序代码 （例如，ntrials = 25;见补充编码文件）。确保每个块是不超过10分钟，保持关注。
7. 编程两个替代强迫选择触觉检测任务¹¹中，刺激强度控制与贝叶斯适应性心理楼梯的心理过程^12。
   1. 对于每一个试验中，本两个1秒的间隔，标记为三声蜂鸣（5千赫，3千赫和5千赫，持续时间100毫秒），在时间间隔中的一个的中间呈现的触觉刺激。有与会者我ndicate在区间的刺激是由脚踏板的方式呈现（左为先，右为秒）。见示例代码2，它显示了如何的间隔运行，并取得。
      注:计算机成绩作为"正确"或"错误"和自适应楼梯响应选择下一个值作相应的介绍。
      注意:此方法确定在试验位点检测该振动阈值。

图1。实验设计 。此图显示了试验的设置和使用的材料。详情请参阅文本。

3.实验步骤

1. 获得书面知情同意书。座椅用自己的脚搁在舒适的响应脚踏板，并解释了实验过程中的椅子参与者。
2. 测量和记录左前臂背侧表面的长度。所以接触器被定位在肘的内侧角和手腕折痕之间的臂中途的中间应用的带子。
3. 松散紧裹张绷带搂着多次举行接触器的地方。
4. 指导参与者把桌子上的左臂搁在扶手的右手肘。眼罩参加者，以防止他们在寻找刺激或掩蔽位置，并指示他们直行整个实验一下。
5. 随着20做法试验（无掩蔽刺激）块，以便使与会者了解与触觉检测任务的开始，并让他们成为熟悉的触觉刺激。
6. 以下的做法试验中，开始实验，在一个随机的，平衡的顺序运行的条件的块。开始每个块之前，确保武器和掩蔽stimu杆菌是在正确的位置。
   1. 对于每个条件，保存所选择的网站上的掩蔽刺激，指的是早先提出的条件清单。因为它是运行划掉每个条件。按住掩蔽刺激整个保持近乎恒定的压力数据采集试验的每个块。掩蔽刺激可通过衣着单薄应用。
   2. 运行试验程序作为先前选定将通过试验定数运行。引进试验的每个短块之后，2分钟的休息时间。试验的给定块完成后，选择屏蔽的刺激下工地，并再次运行该程序。重复，直到所有的试验已经完成。

4.数据分析

1. 可视化和确认由自适应楼梯程序返回¹²阈值的估计，累计高斯适合参与者的数据公式累计高斯（乙状结肠）从50％变（几率级别 - 同等数量的0 - 错误的，正确的1's-）至100％（全部为1，正确的）是:
   正确的响应的概率= 0.5 + 0.5 /（1 + EXP（ - （X-X0）/标准））
   其中x是所测试的强度值，X0是75％阈值，和std是估计的标准偏差。这个公式可以安装在使用任何曲线拟合软件中的数据相比，自适应楼梯值所得X0值。
   1. 确保该曲线变为50％（几率性能）和100％之间。在实验（例如，不同的掩蔽位点之间）的各条件下获得的75％的阈值进行统计分析（例如，t-检验或方差分析），以确定是否存在测试条件之间的任何差异。
2. 为了识别离群值，计算的平均值和对于给定的条件的标准偏差。每个参与者的得分进行比较的平均值和如果一个人的分数是从意思然后把这个比分为异常值，并从分析中取出超过2个标准差。如果需要，可以使用替代的标准。
3. 以规范的病理因素（这是在任意单位）的强度的值，转换（当掩蔽刺激被施加到控制现场，例如，肩部测量）它们分贝相对于控制阈值。使用这个公式:
   DB = _10×10日志（阈值/控制阈值）。

结果

数据分析报告了^13。触感上的前臂（相对于在控制条件下测得的阈值表示）被显著减少（阈值均显著增加）时振动触觉掩蔽刺激施加到相对的臂（图2A），表明前臂之间的对侧掩蔽效果。效果依赖于对掩蔽臂掩蔽刺激的位置，最大的效果发生当掩模和考点对应。 图2B示出了姿势也起着上掩蔽的效力的作用。当武器是缠绵的比较掩蔽效应是相当强的时候他们是平行的（3.3分贝0.52分贝相比）。

数字使用这种技术获得2. 典型 数据:（A）在阈海拔被绘制为掩模的位置的函数（示...

讨论

这里，对于对侧触觉掩蔽一个详细的协议描述，并使用该技术来测试触觉检测阈值以前发表的结果示。这种方法的优点是，阈值被使用psychophysically严格技术测量。两替代强迫选择（2AFC）过程是相对不敏感的反应偏差，因此，从注意力的影响。因为大多数数据都与靠近阈值水平刺激强度收集关于实际阈值珩磨在自适应楼梯过程是非常有效的。蒙住眼睛的参与者，并让他们直视前方吞吐量数据采集周期进一步缩短注意力的效果。

这在技术上是非常苛刻的测量由接触器施加的实际压力。它是不够的设备预先校准，因为所施加的压力也将取决于如何紧密tac启动器被结合到皮肤表面。因此，我们只能作出有关的阈值，而不是绝对值的变化陈述。因为在这个实验中，我们只寻找由掩蔽刺激所带来的变化，这不是在本设计中一个问题。

通过为每个条件交织相对短块（约10分钟）（即，掩蔽刺激的每个位置），并在已参加的参加者的警觉性之间保持平衡的顺序呈现它们。

对侧掩蔽可以是通过揭示这些部分在功能上连接到更为详细探索在大脑中...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
C-2 tactor	ATAC 技术;工程声学公司		http://www.atactech.com/PR_tactors.html
魔术棒	日立		http://magicwandoriginal.com/magic-wand-original/
FC5 脚踏板	雅马哈公司		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/