使用Von Frey单丝纤维评估中线舌部点压觉体感功能

摘要

本研究描述了一种评估舌尖中线触觉感知的标准方法。利用冯·弗雷毛（Von Frey Hair, VFH）单丝纤维，该方案可提供口腔点压觉（OPP）的检测阈值和分辨阈值估计值。

摘要

使用Von Frey纤维单丝评估口腔点压的检测阈值和辨别阈值。依据已发表的实验方案，采用双区间强制选择（2-IFC）范式结合三降一升法确定阈值估计。检测阈值估计用于确定受试者能够识别压力存在的平均作用力。在检测阈值测试过程中，受试者需判断两个依次呈现的时间区间中哪一个包含了触觉测试刺激。若受试者连续三次正确识别（即3次“命中”），研究者将刺激强度降至下一个较低的目标力水平；若出现一次错误识别（即一次“遗漏”），则将刺激力升至下一个较高水平。该阈值估计方法称为三降一升自适应阶梯法。受试者的反应记录于纸质问卷上，其阈值估计值定义为五次反转点的几何平均值。在辨别阈值测试过程中，受试者需判断两个依次呈现的刺激中哪一个更强 "更难" 或 "更强" 压力。同样使用“命中”、“未命中”和停止点的评分方式。对舌中线口腔点压的检测与辨别测试大约需要20分钟完成。利用这些 commercially-available 临床工具，可在相对节省时间和成本的前提下，获得个体舌中线的触觉感知特征谱。

引言

每当进食或饮水时，我们都会基于多种感官感知（如味道、气味和质地）来判断食物的可接受性。质地不仅仅是食物的物理属性，而是食物与口腔内躯体感觉系统（压力和触觉）相互作用所产生的结果。风味是由多种神经输入整合而成的感知体验，包括味觉、嗅觉和口腔触觉¹。对食物风味的感知，包括压力和质地信息，是驱动食物选择的关键因素。常识和大量研究数据均表明，人们倾向于选择自己喜欢的食物²。然而在实际中，质地与食物选择之间的关系更为复杂，因为个体也会主动回避自己不喜欢的食物³。食物选择是一种基于认知决策和先前感官经验的行为。个体在嗅觉和味觉上的差异已被证实能够影响摄食行为⁴，且个体间差异显著，甚至会影响长期的饮食选择⁵。因此，两个人可能食用相同的食物，但在对该食物喜好程度上的反应却可能截然不同。然而，这种食物偏好的形成在多大程度上受到个体口腔躯体感觉功能（包括触觉和质地感知能力）差异的驱动，目前仍缺乏充分研究。事实上，相较于其他口腔感觉系统，口腔点压觉和质地感知的影响因素及其机制仍远未被充分理解。近期研究表明，个体在口腔触觉感知能力方面可能存在重要差异^6,7,8。由于口腔触觉信息具有内在性和个体特异性⁹，它可能驱动个体化的偏好，进而影响食物选择。

通过皮肤压力评估来测量周围神经功能需要激活皮肤中的慢适应和快适应机械感受器，包括默克尔细胞、迈斯纳小体、鲁菲尼小体和帕西尼小体——其中面部、嘴唇和口腔黏膜富含对压力和缓慢牵拉有反应的慢适应机械感受器^10,11。一种相对省时且经济有效的评估口腔触觉感知的方法是使用冯·弗雷毛（Von Frey Hair, VFH）单丝进行点压评估。VFH单丝广泛用于通过全身各部位的点压检测来评估周围神经功能，尤其适用于无毛皮肤，如指尖、手部和足部^{12,13,14,15,16}。事实上，VFH单丝测试在健康青年、老年人群以及存在功能障碍的人群中，均显示出在嘴唇、舌头和足部具有较高的重测信度^16,17。

评估口腔点压觉的检测与分辨能力可能是全面评估个体口腔触觉特征的一个潜在组成部分。更深入地了解个体的口腔触觉反应，有助于阐明健康人群及疾病人群的食物选择偏好。对个体口腔触觉和质地感知的完整评估，可帮助临床医生为健康老年人群以及有特殊饮食需求（如吞咽困难）的人群提供更精准的建议，以满足其维持健康与福祉所需的个体化营养需求。患有吞咽困难的特定临床人群以及正常衰老的成年人，可能需要调整食物质地以实现充足且安全的营养摄入；然而，这些人群也可能因对食物质地和口腔口感的偏好而拒绝某些食物^18,19。更深入理解驱动食物选择、进食行为和饮食依从性的食物偏好背后的作用机制，可能在系统层面和个体层面为干预措施提供新的靶点。

本评估方案的目的是通过建立中线舌部的触压觉检测阈值和辨别阈值，来表征个体间口腔点压（OPP）敏感性的差异。该方案采用 commercially-available 的 Von Frey 单丝纤维进行操作，具有相对较低的成本和较高的时间效率。最近的研究表明，在健康年轻成人队列中，使用 Von Frey 单丝纤维及本方案对唇侧缘和舌部进行口腔点压觉的定量评估具有良好的可靠性¹⁷，为今后在言语及言语障碍领域的研究奠定了基础。然而，本方案及近期研究重点关注中线舌部，因其在食物味觉感知以及安全高效吞咽过程中起着关键作用²⁰。

方案

所有程序均经宾夕法尼亚州立大学机构审查委员会批准，用于开展人体研究，并符合《赫尔辛基宣言》的规定。

1. 准备工作

1. 展示所有目标点在 0.008 g（最低出厂设置）至 15 g（通过预实验预先确定的上限）之间的单丝纤维。
   1. 摆放目标力分别为 0.008、0.02、0.04、0.07、0.16、0.4、0.6、1.0、1.4、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 和 15.0 g 的单丝纤维。
2. 将单丝纤维摆放在桌面上，使实验者能够轻松读取每个目标值。
3. 让受试者坐在一把舒适的椅子上，旁边放置一杯水，伸手即可触及。
4. 指导受试者，当开始测试时，需闭上眼睛并伸出舌头。
   1. 确定舌体中线附近的大致测试位置，测试点应位于舌尖后方约 10 mm 处。
   2. 建议受试者定期暂停，并在每完成约 5–10 次试验后，或在检测或辨别任一测试方案中首次出现错误反应后，啜饮一口水。
      注意：舌头应轻柔地伸出嘴外，使舌尖接触下唇的下缘。受试者不应过度用力尽可能伸长舌头，否则会迅速疲劳，可能影响测试结果。

2. 检测阈值估计

1. 指导受试者， "在此测试中，您将听到我说“试验1”和“试验2”。在其中一次试验中，您会感受到一个点状压力。如果您认为在试验1中感受到了点状压力，请举起1根手指；如果您认为在试验2中感受到了点状压力，请举起2根手指。如果不确定，请做出最佳猜测。压力始终会在两次试验中的其中一次施加。"
2. 确定测试的起始点：为所有受试者确定检测阈值估计的起始点。已发表的方案建议从1.0 g开始。研究人员强烈建议实验者从高于阈值的水平开始，以确保大多数受试者能够轻松识别首个目标力。
3. 指导参与者闭上眼睛，然后开始试验
   1. 说“试验1”并暂停。说“试验2”并暂停。请确保在其中一次试验中施加足够的压力，使单丝压至舌面直至发生屈曲。保持一秒钟，然后释放。
      1. 使用随机数生成器生成一系列 1 或 2 的数字，根据该序列随机在试验 1 或试验 2 中呈现刺激（参见 补充文件 3 & 4）。不要遵循某种模式。
      2. 施加压力时应有意识且明确，确保在试验1或试验2中始终清晰地给予刺激，并在说出“试验”和给予刺激前后均保持1秒的停顿。
4. 记录参与者的反应（参见 补充文件 1-4 例如）。
5. 继续采用3次下降/1次上升的决策规则来选择下一个刺激。
   1. 在出现任何错误或未正确感知时，依次升级至系列中的下一根单丝 "未命中" 反应
   2. 确保受试者连续三次正确应答后，实验人员方可移至系列中的下一根单丝。
6. 暂停点
   1. 当受试者达到其终止点时停止测试。终止点定义为受试者连续或累计从同一目标单丝给予测试刺激共五次时的节点。
   2. 如果受试者达到最低可测试目标（0.008g），则继续以该目标值进行连续5组测试后再停止。
   3. 如果受试者达到最高测试目标（15 g）但仍无法正确识别目标试验，则终止测试。
7. 估计完成中线舌部检测阈值评估的测试需要约5-10分钟。
   注意：无论参与者在最后一次试验中回答正确与否，均适用暂停点。

3. 辨别阈值估计

1. 为完成辨别阈值测试，需遵循与检测阈值测试类似的实验流程。
2. 指导受试者， "在此测试中，您仍会听到我说“试验1”和“试验2”，但这一次，您在两次试验中都会感受到一个压力点。我需要您判断哪一次试验中的压力更强或更重。如果您认为较强/较重的压力出现在试验1，请举起1根手指；如果您认为较强/较重的压力出现在试验2，请举起2根手指。如果您不确定，请做出最合理的猜测。"
3. 确定一个起点
   1. 从受试者估计的检测阈值的停止点上方三个单丝水平开始测试。使用目标刺激及其下方一个力度等级的单丝作为两个辨别刺激。
   2. 若受试者达到 0.008 g 的终止点，则以其上方的 0.07 g 作为目标刺激，以下一级单丝（0.04 g）作为第二个施加刺激，开始其辨别测试。
4. 告诉参与者闭上眼睛，然后开始试验。
   1. 在明确说明试验1或试验2后，依次呈现两个刺激。同样，应进行随机化，以避免出现规律性。
5. 记录参与者的反应（参见 补充文件 1-4 （例如）。
6. 继续使用与“检测阈值”方案中相同的3次下降/1次上升法及终止点进行测试。
   1. 如果受试者在辨别测试中达到 0.008 g（制造商提供的最低水平），则在第二次试验中继续以 0.008 g 进行测试，且不施加刺激。
   2. 如果参与者连续两次未能正确响应目标刺激，则为其提供一杯水。
7. 估计完成中线舌部辨别阈值测定约需 5-10 分钟。

4. 评分

1. 记录来自阈值估计测试的所有目标刺激和参与者反应数据。
   1. 分别记录每位参与者在检测和辨别任务中的停止点
   2. 记录参与者成功完成测试所需的试验次数
   3. 通过查找参与者首次接受最终停止点刺激的时刻来计算其阈值平均值。将从首次出现停止点目标力到最终试验之间传递的所有目标刺激相加，再除以总试验次数。由此得到的阈值估计平均值可反映个体内部的变异性
2. 使用以下两种推荐选项之一设置数据记录表。使用相同数值填写的完整示例可在补充材料中找到。第一种选项（补充文件 1 & 2）提供了一份数据表及已完成的示例，可在单张表格上直观地可视化并记录参与者的反应和阈值估计结果。第二种选项（补充文件 3 & 4）提供的数据表采用随机顺序呈现测试刺激，每种测试（检测或辨别）需单独使用一张表格

5. 清洁设备

1. 在测试过程中或测试刚结束时，不得闭合单丝，需待清洁后方可进行。
2. 将单丝的尼龙端置于酒精消毒片（70% 酒精）之间，轻轻挤压酒精片，同时将单丝从中拉出，以完成清洁。
3. 将单丝保持在张开状态，对每次使用过的每根单丝重复上述清洁步骤。
4. 让单丝在张开状态下自然风干。
5. 待干燥后闭合单丝，并按照制造商说明将其存放于清洁、干燥且避免阳光直射的环境中。

结果

在解释结果时，需要牢记较低的阈值估计值表明更高的感觉敏锐度。采用强迫选择法有助于将反应标准偏差（即倾向于回答“是”）与系统本身的感觉敏感性区分开来。较低的阈值表明个体能够感知比阈值估计值较高者更轻微的刺激。较高的阈值估计值则表明感觉敏锐度降低。较高的阈值估计值意味着个体需要更强的刺激才能在认知上感知到该刺激。较高的阈值估计值可能是由于认知层面完成任务存在困难^16,21，或由于与年龄增长相关的外周损伤，或舌部皮肤表面或外周神经的病变所致²²。

目前仍在收集数据，以进一步建立来自名义上健康成人群体的常模数据。然而，近期已发表了一项关于口腔体感功能个体差异的样本数据⁷。结合先前已发表的数据与新增数据，共有111名健康参与者（34名男性，77名女性；平均年龄32.1岁，范围18至68岁）完成了本文所述的检测和/或辨别阈值评估方案的至少一部分。

	检测		区分
	(n= 51)		(n= 107)
位置	M (SD)	范围	M (SD)	范围
舌中线	0.0157 (0.022)	0.008-0.16	0.600 (1.812)	0.02-15

表1：中线舌压觉敏感性的检测阈值与辨别阈值估计。 数据来自我们的代表性样本，提供几何平均数、标准差及范围。共有51名受试者完成了检测阈值估计测试（10名男性：41名女性，平均年龄37.1岁）。共有107名受试者完成了辨别阈值估计测试（31名男性：76名女性，平均年龄31.9岁）。

图1：本图展示了不同年龄（岁）受试者舌中部点压力检测阈值估计值（g）的数据。 注意纵坐标轴范围为0.0–0.25 g。在此健康年龄范围内，所有受试者均表现出较低的点压力检测阈值。请点击此处查看该图的放大版本。

图 2：本图展示了不同参与者年龄（岁）对应的舌中部触觉点压力辨别阈值估计值（g）数据。 注意纵坐标范围为 0.0 - 16.0 g。在此健康年龄范围内，参与者在辨别阈值估计上的变异性较检测阈值估计有所增加。请点击此处查看该图的放大版本。

补充材料
补充文件中提供了两种设置数据记录表的可选方案。可使用单页数据采集表（补充文件 1 和 2）便捷地记录和可视化数据。在此表格中，检测数据和辨别数据可分别记录在对应区域。左侧列出了以克（g）为单位的Von Frey单丝纤维测试目标及其对应记录笔的颜色。在“检测”部分，1.000 g 目标旁标有星号（*），以提醒测试者该测试方案的起始点。试验编号列于底部，便于识别所需总试验次数。作者建议参照右下角列出的图例标记受试者的正确与错误反应。另一种数据记录方式见于补充文件 3 和 4。系列编号记录在标有“#”的列中。目标或测试刺激以克（g）为单位记录在“目标（g）”列中。接下来的两列为“试验1”和“试验2”，用于指示测试者应在哪次试验中施加测试刺激。该模式由随机数生成器生成。实验者将在标有“X”的试验中呈现测试刺激。例如，在第一组系列中，测试刺激将在第二次试验中施加，因为“X”位于“试验2”标题下方。最后，在最后一列中，实验者可记录受试者的反应为正确（Y）或错误（N）。该列也可用于记录该目标刺激的呈现次数，以帮助确定终止点。

补充文件 1。 请点击此处查看该文件。

补充文件 2. 请点击此处查看此文件。

补充文件3. 请点击此处查看该文件。

补充文件 4。 请点击此处查看该文件。

讨论

在以往的研究中，研究人员观察到定期重新湿润舌头是一个重要步骤。例如，未定期湿润舌头的参与者表现出较差的感觉敏锐度。尽管尚未系统性地确定最佳湿润间隔时间，但经验表明，实验人员应要求参与者每隔几次试验就通过将舌头缩回口腔和/或少量饮水来重新湿润舌头。虽然Verrillo及其同事的研究发现，皮肤水合状态对振动触觉检测阈值没有影响，但这些研究是在手部、前臂和脸颊上完成的，而非舌部²³。由于舌头通常持续被唾液浸润，从湿润到干燥的变化可能改变感觉敏锐度。事实上，在一项评估老年人唾液分泌与风味感知关系的研究中，研究人员发现唾液分泌减少与鲜味（umami）感知能力下降之间存在关联²⁴。除了舌部湿润度外，点压觉检测和辨别阈值的估计值还可能受到多种个体因素的影响，包括年龄增长²²或认知功能变化²⁵，后者可能影响任务注意力。此外，一些先前的研究要么排除了吸烟者，要么要求参与者在测试前一段时间内避免吸烟²⁶。

本方案中未使用眼罩，因为先前的经验表明，当受试者张嘴并伸出舌头时，佩戴眼罩会使其感到分心。在本方案的预实验中，受试者对刺激产生惊吓反应，或多次向研究人员表示无法集中注意力。因此，仅要求受试者闭上眼睛即可。如果受试者在一组刺激呈现过程中睁开了眼睛，该组刺激可重新进行。该领域的其他研究曾选择使用眼罩²⁰；然而，在不同研究之间进行比较时，使用眼罩可能不会显著改变结果¹¹。

在本方案的初步试验中，研究人员设定了15.0 g的上限。尽管现有的单丝纤维最高可达300 g，但预先设定了上限以避免皮肤受损的风险。此外，在检测舌部等缺乏内部骨骼结构的区域时，使用超过15 g的单丝纤维会导致整个舌肌移动，从而可能激活周围区域的感觉神经末梢¹⁷。在代表性数据样本中，许多健康的年轻成年人能够感知0.008 g的目标单丝纤维——这是目前制造的最低规格的Von Frey单丝纤维。另一种方法是使用Cochet-Bonnet接触性感觉计来测量角膜的敏感性。该设备或许可用于低于0.008 g水平的检测；然而，关于Cochet-Bonnet设备的校准以及在不同研究之间结果可比性方面仍存在尚未解决的问题²⁷。

本方案改编自Etter及其同事近期的研究¹⁷，但存在几项关键差异。在Etter的原始方案中，阈值估计值未在多次试验中取平均值，这可能忽略了受试者反应中的一些变异性。此外，Etter的原始方案侧重于使用舌头进行与言语相关的运动，因此仅评估了舌尖后方左右侧缘的点压力，而未评估中线区域的舌部压力，而后者可能在质地感知和吞咽过程中更为重要^28,29。

该检测方案的未来应用可能包括针对患有各种中枢和/或周围神经系统损伤的个体，以及因外伤、肿瘤或放疗后导致口腔黏膜受损的个体的研究。例如，研究人员近期评估了中风后存在口腔吞咽困难的个体，发现与健康对照组相比，中风患者的触觉感知阈值升高，即感觉敏感性降低³⁰。此外，在Kaplan及其同事撰写的一篇综述论文中，因多种医学原因患有口腔干燥症的患者报告了咀嚼和吞咽功能的改变、唾液流速下降以及口腔黏膜的变化³¹。未来开展评估这些变化对触觉点压感知检测影响的研究，将对本领域具有重要意义。

最后，使用本方案时无需在舌头上做任何标记，即可确保每次试验的测试位置完全一致。这一设计最初是为了提高该方案在医疗和门诊诊所环境中的临床适用性。Etter 等人的重测信度测试表明，在不标记舌头的情况下仍可获得较高的重测结果一致性¹⁷。然而，也可使用染料对标舌头以确保目标位置的一致性，Santagiuliana 及其同事最近的一项研究已对此进行了图示说明²⁶。但使用食用染料标记舌头的适用性可能因测试场所和研究问题的不同而有所差异。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
饮水用塑料杯	各种
Aesthesio 触觉感官评估工具包	DanMic Global LLC, San Jose CA	514000-20C