使用光栅方向测试评估空间语言触觉灵敏度

摘要

这项工作说明了使用光栅方向测试评估空间语言触觉灵敏度的标准程序和R指数阈值确定。

摘要

使用光栅定向测试（6种不同的工具将光栅尺寸从0.20-1.25 mm增加）计算R指数估计的单个阈值，以评估空间语言触觉灵敏度。在实验过程中，受试者被蒙住眼睛，并要求指定放置在舌头上的光栅（水平或垂直）的方向。R指数基于信号检测理论（SDT），它是与替代刺激（噪声，例如，不正确的方向）相比正确识别目标刺激（信号，例如，正确方向）的估计概率。计算出每个主体和每个工具维度的 R 指数值后，可以基于单侧 R 指数临界值，通过插值紧邻既定边界值（通常为 75%）的两个 R 指数，得出单个阈值。该程序在医学领域有助于研究口腔触觉敏感性，言语清晰度和吞咽障碍之间的关系，以及在感官和消费者研究中探索质地感知，食物偏好和饮食行为的个体差异。

引言

食物的质地和口感在点赞中起着重要作用^{1，2，3，4，}虽然研究发现由于咀嚼行为^2，5，唾液流量和组成等因素，质地感知存在差异^6，7，但可用于评估口腔触觉受体（机械感受器）变化的方法有限。口腔中含有不同类型的机械感受器:默克尔受体，鲁菲尼圆柱体和迈斯纳小体⁸。机械感受器可以分为两组:缓慢适应和快速适应。缓慢适应的机械感受器（鲁菲尼圆柱体和默克尔受体）在受到刺激时连续产生信号。相反，快速适应的机械感受器（迈斯纳小体）用信号对刺激的开始和结束做出反应。触觉敏锐度在舌表面和个体之间差异很大，可能是由于机械感受器敏感性的差异。口腔中机械感受器的位置和数量，机械感受器的空间排列/密度（空间敏锐度）的差异，或激活时灵敏度的差异可能是这种个体内和个体间变异的原因。已经发表了几种评估和筛选口腔中机械感受器灵敏度变化的方法，包括von Frey细丝^9，10，字母识别^11，12，光栅取向测试^13和柔性电极阵列^14，15。光栅方向测试需要将具有不同凹槽宽度的方形光栅（图1，图2）放置在被蒙住眼睛的物体的舌头上。它们指示受试者是否认为光栅处于水平或垂直方向。响应用于根据受试者区分不同光栅尺寸的方向的能力来计算平均阈值。

方案

所有参与者都签署了知情的书面同意书。这项研究得到了米兰大学伦理委员会的批准（第48/19号），并根据《赫尔辛基宣言》进行。

1. 实验人员培训

1. 拿起光栅工具，在放置在秤上的海绵上施加100克的力。
   注:本研究中使用的光栅工具原理图见图1
2. 重复此过程至少10次，以减少在测试期间在实验者内部和实验者之间对受试者舌头施加的光栅所施加的力的变化。

2. 评估程序

注意:按照所需的健康和安全标准（例如，口罩、手套和实验室外套）对触觉敏锐度进行评估，以确保受试者的安全。

1. 在参与者视线之外的桌子上显示所有光栅（0.20毫米，0.25毫米，0.50毫米，0.75毫米，1.00毫米，1.25毫米）（图2）。
2. 让参与者坐在舒适的椅子上，并告知他们可以随时离开实验。
3. 告知参与者，他们将在实验过程中被蒙住眼睛，并要求他们以舒适和放松的方式伸出舌头。
4. 在实验开始之前，使用最大的光栅（1.25毫米）使受试者熟悉该过程，以展示施加的力（100 g持续3秒）。
5. 通知参与者，只要认为合适，他们可以喝一口水。
6. 将每个光栅涂抹在受试者的舌头上（舌头的前部区域正好在中线附近）。
7. 每次触摸后，让受试者用手指示工具的方向（水平或垂直）和他们的确定程度（当然，不确定）。受试者必须猜测他们是否不知道。
8. 每次触摸后，将每个主题的所有答案（水平，垂直，确定，不确定）记录在电子表格上（补充表1）。
9. 对所选的 R 指数截止值，根据需要多次重复每个光栅，例如，6 次，水平 3 次，垂直 3 次（补充表 1）。
10. 在测试每个参与者后对每个光栅进行灭菌（请参阅第4节）。
    注意:舌头应从嘴里轻轻伸出，志愿者无需费力，以避免过度疲劳，这将导致其表现结果的改变。需要注意的是，光栅的重复次数越高，测量越可靠¹⁶。

3. 清洁规程

1. 根据制造商的说明，准备由20毫升次氯酸钠（见 材料表）组成的溶液，稀释在1升水中。
2. 手动摇动溶液几秒钟。
3. 用约20 mL的消毒剂溶液填充6杯，使每个工具完全浸入溶液中。
4. 将每个工具放在相应的杯子中。
5. 让工具浸泡15-20分钟。
6. 根据制造商的说明用大量清水冲洗工具，并用牙刷擦洗，以确保去除任何次氯酸钠残留物。
7. 让工具风干。

4. R指数计算

1. 使用以下等式，根据用于计算R指数的响应频率，为每个志愿者和所有工具创建响应矩阵（图3）:
   
   注:R指数表示每个工具的单个触觉灵敏度¹⁶。R-指数基于^SDT17 ，表示将目标刺激（即信号）与替代刺激（即噪声）区分开来的估计概率。信号和噪声对应于正确或不正确地识别光栅的水平垂直方向。信号和噪声都有四个响应选项:"水平确定"、"水平不确定"、"垂直不确定"和"垂直确定"¹⁶。R 指数值的范围介于 0-1 之间。R 指数值越高，表示判别力越强。

5. 通过R指数估计值确定灵敏度和阈值

1. 要确定受试者是否可以区分每个工具的方向，请使用 R 指数显著性检验的临界值表计算截止值¹⁸
   注:考虑到本例，对应于36个表示法（即每个光栅呈现6次，3个水平和3个垂直），根据α = ^0.0518的单侧R指数临界值，判别的截止值设置为0.7426。
2. 如果使用了足够多的工具（例如，六种不同的光栅尺寸）¹⁹，则得出R指数阈值估计值。
3. 要计算每个受试者的阈值，请插值截止值正下方和上方的两个 R 指数²⁰。

结果

共有70名健康成年人（年龄范围= 19-33岁;平均年龄= 22.0;52.9%女性）参与了这项研究，如Appiani等人（2020）²¹所示。

例如， 图 4 中报告了平方 0.75 mm 按年龄划分的 R 指数分布。每个点代表一个不同的主题。虚线上方的受试者（截止值:0.7426）是正确识别光栅方向（更敏感）的受试者。

图 5 中报告了六个光栅的性能和一个受试者的派生 R 指数阈值估计值。在这种情况下，阈值对应于 0.99 mm。阈值较低的受试者能够识别较小的条形（更敏感），而阈值较高的受试者需要更多的输入（较大的条形）才能在认知上感知刺激（不太敏感）¹⁰。在本例中，阈值的范围可以从0.20-1.25毫米。然而，可以实现两个极端值:阈值<0.20 mm的受试者是那些能够从最小尺寸（0.20 mm）识别正方...

讨论

用于测量触觉敏锐度的有效仪器很少^{10，11，13，22}。Von Frey细丝已被证明是测量皮肤和口腔触觉敏锐度的充分方法^10，21，22。但是，这些仪器测量的舌触觉敏锐度与光栅方向测试²¹不同。Von Frey 灯丝测量接触检测，同时栅格栅测量空间分辨率灵敏度。这两种不同的感觉功能由不同的神经机制服务^23，24，25。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
定制方格	雷丁大学;哥本哈根		1 cm2 聚四氟乙烯 （PTFE）
消毒剂溶液（20% 次氯酸钠）	Amuchina， Angelini S.p.A.， 罗马， 意大利
眼罩	各种
手套	各种
实验室外套	各种
饮水塑料杯水	各种
Excel	Microsoft