Introduction
mascaramento tátil é onde um estímulo táctil em um local sobre o corpo altera a percepção de um toque em outro local. Esta é uma técnica pioneira por von Bekesy 1 para revelar interacções localização, especialmente inibição lateral, entre as áreas da pele que estão adjacentes na superfície do corpo. Enquanto mascaramento táctil tem sido estudado extensivamente ao longo dos anos, a pesquisa investigou principalmente mascaramento tátil ipsilateral usando estimulação elétrica 2, 3, 4 pressão e estimulação vibrotátil 5, 6. Em contraste, poucos estudos têm olhou para mascarar tátil contralateral em que os locais de máscara e de sonda pode ser afastada. De longo alcance efeitos de encobrimento táteis foram mostrados entre os pontos de espelho-simétrica na mão e no braço 5, 7-9, mas estes estudos têm sido em grande parte restrita a olhar para as mãos e os dedos 7, 10, com mais extensas partes do corpo inteiro sendo largamente ignorado. Um golo de tais experiências de mascaramento de longo alcance é indicar como componentes de representação do corpo no cérebro pode ser funcionalmente ligadas. Aqui, o fenômeno da táctil mascaramento de longo alcance é explorado por investigar como a vibração aplicada a um antebraço pode afetar limiares de sensibilidade tátil no antebraço oposto. Limiar refere-se ao estímulo mínima que é necessária para detectar um estímulo. Nós definimos esta como a intensidade com que o estímulo é detectado 75% do tempo. Utilizou-se uma técnica de máscara táctil em que a sensibilidade táctil (o recíproco de limiar) em um antebraço é medida na presença de um estímulo de vibração (a máscara) na outra parte do corpo. Mascaramento eficaz é revelada por um aumento do limiar de detecção ou seja, uma redução na sensibilidade. A técnica pode ser usada em conjunto com outras manipulações tal como variando a posição dos membros óR movimento para explorar os seus efeitos sobre a eficácia de mascaramento.
Aqui usamos estímulos por vibração como o estímulo de mascaramento. A vantagem disto é que a frequência e, portanto, o tipo de receptor que estimula pode ser controlada. A técnica poderia ser estendido para olhar para a dor utilizando estímulos elétricos como a sonda ou máscara ou ambos. Além disso, qualquer local pode ser utilizado como o local de mascaramento que permite a investigação de sítios acupunctura por exemplo.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Todos os experimentos foram aprovados pelo conselho Iorque Ética e todos os participantes assinaram formulários de consentimento informado. Os experimentos foram realizados em conformidade com o Tratado de Helsínquia.
1. estímulos
- Estímulo Detecção tácteis
- Use um contator (1,17 "de diâmetro e 0,30" de espessura) para entregar estímulos táteis de 250 Hz vibração para 100 ms. Usando um contator construído para o efeito fornece uma relação linear entre a quantidade de viagem e a tensão aplicada.
- Controlar a entrega de estímulo tátil com uma placa de som de 64 bits.
- Para conduzir o contator, tratá-lo como um alto-falante. Ligue um amplificador de áudio estéreo para uma placa de som de computador aparelho de som de 64 bits. Ligue o contator a uma das saídas do amplificador (por exemplo, o "alto-falante deixado de fora"). Ligue o segundo canal (por exemplo, o "alto-falante direito out ') do amplificador a um altifalante regular para fornecer sinais auditivos ao participant.
- No código de computador que está a controlar o experimento, gerar a forma de onda que vai ser usada para fazer vibrar o contator (por exemplo, uma onda sinusoidal de 250 Hz com uma duração de 100 ms), e outra forma de onda para o sinal auditivo (por exemplo, uma onda sinusoidal de 3000 Hz com uma duração de 100 mseg). Veja Exemplo de código 1 no arquivo de código suplementar.
- Colocar cada uma destas duas formas de onda em uma matriz bidimensional. Para a matriz contator colocar o sinal na primeira dimensão e definir a segunda dimensão para todos os zeros. Para o arranjo de som colocar o sinal na segunda dimensão e definir o primeiro para todos os zeros. Jogar a matriz apropriada para a placa de som no ponto apropriado no programa. Veja Exemplo de código 1 no arquivo de código suplementar para uma demonstração de como isso é feito.
- Fixe o contator a uma cinta com um produto de fixação mecânica baseada.
- mascaramento de estímulo
- Fornecer o estímulo mascarando por um elétrico, hand-held (diâmetro 4 cm; 83 Hz quando configurado em "baixa") vibrador.
- Com base nas áreas onde a máscara está para ser testada, seleccionar os locais em que o estímulo de mascaramento vai ser aplicado.
2. Configuração e Desenho Experimental
- Organize o computador e equipamentos em uma mesa, com uma cadeira em frente a ela, para o experimentador.
- Configurar uma tabela na qual os participantes descansar o braço (teste) para a esquerda. Coloque uma cadeira para o lado direito da tabela. Coloque um suporte de apoio de braços ao lado da cadeira em que os participantes descansar seu cotovelo (braço mascarando) direita. Adicionar amortecimento para a mesa e apoio de braço para o conforto.
- Organizar um alto-falante em uma superfície isolada mecanicamente. Organizar pedais (ligado aos botões esquerdo e direito de um rato de computador), de modo que os pés do participante vai descansar confortavelmente sobre eles (Figura 1).
- Escolha os parâmetros do estudo, incluindo o número apropriado de ensaios necessáriospara obter uma estimativa confiável do limiar (tipicamente, entre 40-50 ensaios) e o número de blocos em que o experimento é para ser dividido (por exemplo, dois blocos de 20-25 ensaios por condição).
- Adicione uma lista de ordem em que vai ser executado nas condições. Use essa lista para determinar onde para manter o estímulo de máscara para cada bloco.
- Digite o número de tentativas diretamente no código de programa de computador (por exemplo, ntrials = 25; Ver arquivo de código Suplementar). Assegurar que cada bloco não é mais de 10 min para manter a atenção.
- Programar uma tarefa de detecção táctil de dois alternativa de escolha forçada 11, no qual estímulo intensidade é controlada com uma escada psicofísica procedimento psicométrica adaptativa Bayesian 12.
- Para cada ensaio, apresentam dois intervalos de 1 segundo, marcado por três bips (5 kHz, 3 kHz e 5 kHz, a duração de 100 ms), com o estímulo táctil apresentada no meio de um dos intervalos. Ter o i participantendicate em que intervalo o estímulo foi apresentado por meio de pedais (da esquerda para a primeira, à direita para a segunda). Veja Exemplo de código 2, que mostra como os intervalos são executados e marcou.
Nota: A pontuação de computador a resposta como "correta" ou "errado" ea escadaria adaptativa escolhe o próximo valor a ser apresentado em conformidade.
Nota: Este método consiste em determinar um valor limiar para a detecção da vibração no local de teste.
- Para cada ensaio, apresentam dois intervalos de 1 segundo, marcado por três bips (5 kHz, 3 kHz e 5 kHz, a duração de 100 ms), com o estímulo táctil apresentada no meio de um dos intervalos. Ter o i participantendicate em que intervalo o estímulo foi apresentado por meio de pedais (da esquerda para a primeira, à direita para a segunda). Veja Exemplo de código 2, que mostra como os intervalos são executados e marcou.
Figura 1. Projeto Experimental. Esta figura mostra a configuração da experiência e dos materiais utilizados. Veja o texto para mais detalhes.
3. Procedimento Experimental
- Obter o consentimento informado por escrito. Assentar o participante na cadeira com os pés descansando confortavelmente sobre os pedais de resposta e explicar o procedimento experimental. </ Li>
- Medir e registar o comprimento da superfície dorsal do antebraço esquerdo. Aplicar a tira, de modo a contator está posicionado no meio do braço a meio caminho entre o ângulo interior do cotovelo e pulso do vinco.
- Enrole uma bandagem tensor frouxamente em torno do braço várias vezes para manter o contator no lugar.
- Instrua os participantes a colocar seu braço esquerdo sobre a mesa e descansar seu cotovelo direito no braço. Vendar o participante para impedi-los olhando para o estímulo ou mascarar localização e instruí-los a olhar para a frente durante todo o experimento.
- Comece com um bloco de 20 provas práticas (sem o estímulo de máscara), a fim de familiarizar os participantes com a tarefa de detecção tátil e para permitir que eles se familiarizar com os estímulos táteis.
- Após as provas práticas, começar a experiência, executando os blocos de condições em uma ordem aleatória, contrabalançado. Antes de iniciar cada bloco, garantir que os braços e as Stimu mascarandolus estão nas posições corretas.
- Para cada condição, mantenha o estímulo mascarando no site escolhido, referindo-se à lista de condições feitas anteriormente. Atravessar fora cada condição, uma vez que é executado. Segure o estímulo mascarando ao longo de cada bloco de tentativas de coleta de dados mantendo a pressão aproximadamente constante. O estímulo mascaramento pode ser aplicado através da roupa fina.
- Execute o programa experimental que será executado através de um determinado número de tentativas como previamente selecionados. Introduzir um período de descanso de 2 min após cada bloco curto de ensaios. Depois de um determinado bloco de tentativas é concluído, selecione o próximo local para o estímulo de máscara e execute o programa novamente. Repita até que todos os testes sejam concluídos.
Análise 4. Dados
- Para visualizar e confirmar a estimativa do valor limiar devolvido pelo programa escadaria adaptativa 12, ajustar os dados dos participantes com um Gaussian acumulada A fórmula para um Gaussian cumulativo(Sigmóide), que vai de 50% (nível acaso - igual número de 0s - errado e 1's- correto) a 100% (todo o 1, todas as corretas) é:
probabilidade de uma resposta correta = 0,5 + 0,5 / (1 + exp (- (x-x0) / std))
onde X é o valor de intensidade testado, x0 é o valor limiar de 75%, std e é o desvio padrão de estimativa. Esta fórmula pode ser ajustada aos dados usando o software de ajuste de curva e o valor x0 resultante em comparação com o valor escada adaptativa.- Assegure-se que a curva vai entre 50% (desempenho acaso) e 100%. Realizar análises estatísticas (por exemplo, t-testes ou ANOVAs) sobre os valores limiar de 75% obtidos em cada condição do experimento (por exemplo, entre os diferentes locais de mascaramento) para determinar se existem diferenças entre as condições testadas.
- A fim de identificar os valores aberrantes, calcular a média e o desvio padrão para uma dada condição. Compare a pontuação de cada participante com a média eSe uma pontuação individual é mais do que 2 desvio padrão que significa, em seguida, considerar este resultado como um outlier e removê-lo da análise. critérios alternativos podem ser utilizados se desejado.
- Para padronizar os valores da intensidade das tactors (que são em unidades arbitrárias), convertê-los em decibéis em relação aos limiares de controlo (medido após o estímulo de mascaramento é aplicada ao local de controlo, por exemplo, o ombro). Use esta fórmula:
DB = 10 x log 10 (valor limite valor limite / controle).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
As análises dos dados foi relatado no 13. Sensibilidade táctil (expressos em relação aos limiares medidos na condição de controlo) no antebraço foi significativamente reduzida (limiares foram significativamente aumentadas) quando a estimulação vibrotátil mascaramento foi aplicado para o braço oposto (Figura 2A), o que demonstra um efeito de mascaramento contralateral entre antebraços. O efeito depende da posição do estímulo mascaramento no braço de mascaramento, com o maior efeito que ocorre quando os sítios de máscara e de teste correspondeu. A Figura 2B mostra que a postura também desempenha um papel sobre a eficácia de mascaramento. O efeito de mascaramento foi consideravelmente mais forte quando os braços estavam tocando em comparação com quando eles eram paralelas (3,3 dB em comparação com 0,52 dB).
Figura2. Os dados típicos obtidos utilizando esta técnica. (A) A elevação do limiar é representada graficamente em função da posição da máscara (mostradas como setas azuis No desenho acima do gráfico). (B) A elevação do limiar no local da sonda sobre o braço esquerdo causada por um estímulo de máscara no local correspondente no braço direito depende do facto de os braços se tocam ou paralelo. Todos os dados são expressos em dB em relação aos limiares obter com vibração aplicada a um local de controlo no ombro (seta verde). Os erros padrão são mostrados. N = 15. Dados redesenhado de D'Amour e Harris de 2014.
Suplementar arquivo de código 1. (Por favor, clique aqui para fazer o download deste arquivo.)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Aqui, um protocolo detalhado para mascarar táctil contralateral é descrito e os resultados anteriormente publicados utilizando a técnica para testar limiares de detecção tácteis são mostrados. A vantagem deste método é que os limiares são medidos usando uma técnica psicofisicamente rigorosa. O processo em duas alternativas de escolha forçada (2AFC) é relativamente insensível à polarização de resposta e, por conseguinte, a partir de efeitos de atenção. O procedimento de escada adaptativa para afiar dentro do valor limiar real é muito eficiente como a maior parte dos dados são recolhidos com intensidades de estímulos próximo do nível de limiar. Vendar o participante e tê-los olhar para a frente A produtividade período de coleta de dados ainda mais reduzidos efeitos de atenção.
É tecnicamente muito exigentes para medir a pressão real aplicada por um contator. Não é suficiente para calibrar o dispositivo de antemão, porque a pressão exercida irá também depender de quão firmemente o tacTor é ligado à superfície da pele. Assim, só são capazes de fazer afirmações sobre as mudanças nos limiares, em vez de valores absolutos. Uma vez que neste experimento estamos apenas à procura de mudanças trazidas pelo estímulo de máscara, esta não é uma preocupação neste design.
Intercalando blocos relativamente curtos (cerca de 10 min) para cada condição (ou seja, cada posição do estímulo mascaramento) e apresentá-los em uma seqüência que foi contrabalançada entre os participantes o estado de alerta do participante é mantida.
O mascaramento contralateral pode ser útil para explorar a representação do corpo no cérebro por revelar detalhes dos quais são partes funcionalmente ligadas a outros. Esta técnica proporciona comportamental 5, 7, 8, 13-15 evidência para apoiar neurofisiológica 16-18 e neuroimagem dados19 - 23 que sugerem que a integração de entradas somatossensoriais dos dois lados do corpo ocorre numa representação somatotópica. Nestas experiências, o efeito da localização do braço foi brevemente examinada por meio da comparação de máscara quando as mãos foram tocar ou paralelo. Embora a diferença foi encontrada, não se pode concluir se ela é causada por contato com a pele real ou posição do braço. Em um conjunto de novas experiências, temos tido esses métodos e testou uma variedade de diferentes posições do braço de tanto o teste e mascaramento braços. Estes resultados vão ajudar a resolver se os efeitos de mascaramento de longo alcance ocorrer antes ou após a informação postural foi adicionado.
A técnica é extremamente flexível e pode ser usado para investigar qualquer forma de interacções entre as diferentes partes do sistema somatossensorial. Por exemplo, o conteúdo de mascaramento ou o teste de estimulação a frequência podem ser variadas para adaptar rapidamente estimulam optimamente ou adaptação lenta sub-Systems. Uma limitação potencial destes métodos é os estímulos tácteis utilizados. Usando a detecção diferente e estímulos de mascaramento (como tamanho, frequência, duração, etc.) pode revelar resultados diferentes, especialmente quando se mede o ajuste espacial do efeito de mascaramento. Um estímulo mascaramento menor permitiria uma melhor precisão e permitem medições mais precisas das áreas específicas. Para futuras aplicações, este protocolo pode ser modificado por testar o efeito de mascaramento com uma vasta gama de estímulos tácteis.
A pesquisa tem normalmente concentrada em estudar mascaramento e percepção tátil nas mãos e dedos com relativamente poucos estudos que examinam todo o corpo 14, 24-27. direções futuras poderiam incluir testes de mascaramento contralateral em áreas mais extensas do corpo, o que pode revelar conexões inesperadas entre outras partes do corpo ou dentro de um membro que poderiam lançar luz sobre a forma como a três dimensiocorpo nal é representado dentro do cérebro.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Acknowledgments
LRH foi apoiado pela Ciências e Engenharia do Conselho de Pesquisa Natural (NSERC) do Canadá. SD foi parcialmente financiado a partir do NSERC CRIAR programa.
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.
