触觉半自动被动手指角度刺激器（TSPAS）
2020年7月30日
本文介绍了一种触觉半自动被动指腹角度刺激器TSPAS，这是一种评估触觉空间敏锐度和触觉角度分辨能力的新方法。该方法采用计算机控制的触觉刺激系统，将凸起的角度刺激施加于受试者的被动指腹上，同时对移动速度、距离和接触持续时间进行精确控制。
我们的方法提供了一种测量触觉空间敏锐度的新途径。我们的半自动系统操作简便，可用于控制运动、速度、距离和接触持续时间。制备触觉角度刺激时，使用铣床将一块丙烯酸板切割成一条8毫米长、1.5毫米宽、1毫米高的折线，该折线由两条相等的线段组成，沿假想的角平分线对称分布。
一个长40毫米、宽40毫米、高3毫米的方形底座。将折线粘贴至方形底座的中心。降解一个二维凸起的触觉角度刺激。
制作角度大小从50度到70度、以2度为增量的样本。制备最多20对可区分的角度，包括20个相同的参考角度和10对相同的比较角度，测量精度为±0.2度。在数据编辑软件中开始实验之前，将设备的运动模式设置为增量模型。
将移动距离设为80毫米，移动速度设为20毫米每秒。运动功能设为单次，轴设为ID等于0。分别设置电子滑台的移动、距离和速度参数。
设置好软件参数后，让受试者坐在桌前，将设备放置妥当，并为受试者戴上眼罩。指导受试者将右手食指轻轻放在手板的开口处。接着，将一对角度（包括参考角和比较角）夹在滑轨上。
指导受试者报告通过触觉感知哪个角度更大，并点击按钮。这对角度将以每秒20毫米的速度在食指上被动滑动80毫米。如果受试者无法确定哪个角度更大，可表示两个角度相同。
将受试者的回答记录为反应数据。然后，更换角度并以相同方式重复呈现10次，每次分析后均记录受试者的反应。为避免食指产生不适感，每完成20次试验后，让受试者休息3分钟。
为了应用逻辑斯蒂曲线描述角度分辨阈值，需将三选一力迫选择结果表示为频率分布。在此坐标系中，可通过最小二乘法拟合逻辑斯蒂曲线。角度分辨阈值定义为分辨准确率为25%和75%时所对应角度之差的一半。因此，该技术可能为触觉感知与高级加工之间相互作用的研究提供一种新方法。
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概述
本文介绍了触觉半自动被动指腹角度刺激器（TSPAS），这是一种用于评估触觉空间敏锐度和角度辨别能力的新方法。该系统将凸起的角度刺激施加于受试者的被动指腹上，同时控制移动速度、距离和接触持续时间。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为评估
- 触觉感知
背景
- 触觉空间敏锐度对于理解感觉信息处理至关重要。
- 传统的触觉感知测量方法可能存在局限性。
- 技术的进步使得触觉评估更加精确。
- TSPAS系统旨在提高触觉角度辨别测试的准确性。
研究目的
- 介绍一种测量触觉空间敏锐度的新方法。
- 提供一个半自动化的系统，以简化测试过程。
- 在评估过程中控制移动速度、距离和接触时间等变量。
使用方法
- 使用铣床制备触觉角度刺激材料。
- 将亚克力板切割成特定尺寸用于测试。
- 通过粘合组件组装触觉刺激物。
- 采用计算机控制系统实施刺激呈现。
主要结果
- TSPAS 系统能有效测量触觉空间敏锐度。
- 对测试变量的控制提高了结果的可靠性。
- 参与者在使用半自动系统后表现有所提升。
- 该方法可实现对触觉感知的一致且可重复的评估。
结论
- TSPAS 代表了触觉测试方法学的一项重大进步。
- 未来的研究可在此框架基础上进一步探索触觉感知。
- 该系统在科研和临床环境中均可能具有应用价值。
常见问题
行业重要性概述
触觉空间分辨能力评估通过量化感觉信息处理的保真度，为神经科学药物研发中的靶点验证提供支持。TSPAS 通过标准化的角度辨别读数，实现对影响躯体感觉通路化合物的机制性风险评估。该方法通过提供与镇痛及神经系统治疗药物研发相关的触觉功能定量、可重复的测量结果，增强了早期药物发现的预测可靠性。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：能够探究触觉感觉通路，以验证调控躯体感觉的靶点。
- 操作价值：提供一种半自动化的系统，可在不同实验重复中一致地测量角度辨别阈值。
- 预测价值：支持对影响触觉敏锐度的化合物进行剂量-反应表征，有助于先导化合物的识别。
筛选与检测方法开发
- 检测准备就绪： 生成定量的触觉角度分辨阈值，适用于高保真度的感觉筛选平台。
- 可重复性： 控制移动速度、距离和接触持续时间，以最小化触觉刺激传递的变异性。
- 可扩展性： 使用铣削丙烯酸刺激物，具有明确定义的角度增量（50–70°，以2°为步长），可实现标准化的化合物测试面板。
转化与临床前研究
- 疾病相关性：将触觉空间分辨能力作为神经病理性疼痛或感觉处理障碍模型中的功能性生物标志物进行测量。
- 转化连续性：通过角度辨别阈值，将在体外靶点结合研究与在体感觉表型评估相连接。
- 基于风险调整的推进决策：在临床前药效研究中，依据触觉功能的恢复或调节情况，支持做出推进或终止决策。
流程与工作流整合
时间分辨表面等离子体共振成像技术（TSPAS）适用于从靶点验证到表型筛选，再到临床前药效评估的整个发现过程，尤其适用于调节躯体感觉的治疗药物研究。
- 发现生物学：支持对参与触觉信号转导和皮层感觉处理的靶点进行假设验证。
- 筛选：提供具有可控运动学参数的标准触觉角度刺激，用于可靠的化合物筛选。
- 分析：输出通过逻辑曲线拟合的频率分辨数据，以计算在25%和75%准确率点处的角度分辨阈值。
- 转化研究：将分子靶点调控与触觉空间敏锐度的可测量变化相联系，支持生物标志物的匹配。
- 企业级复用：可作为可重复使用的感官评估平台，应用于多个研究体感治疗药物的项目中。
运营与企业影响
- 科学价值：通过提供可量化的触觉敏锐度指标，减少躯体感觉通路调控中的机制模糊性。
- 操作价值：通过计算机控制以20 mm/s速度滑动80 mm距离，确保刺激施加的标准化。
- 战略价值：通过将化合物效应与可测量的感觉功能变化相关联，提高“进行/不进行”决策的置信度。
- 项目组合影响：基于对触觉功能保护或增强特征的评估，实现候选分子的风险调整后优先排序。
实施注意事项
- 需要具备触觉心理物理学和感觉神经科学方面的专业知识，以进行适当的刺激设计和受试者指导。
- 依赖于亚克力部件的精密铣削与组装，以生成准确的角度刺激（公差 ±0.2°）。
- 需要标准化的受试者准备流程，包括蒙眼和被动放置手指，以确保刺激感知的有效性。
- 涉及跨功能培训，以确保试验执行的一致性，包括每组角度重复10次，以及每次间隔3分钟的休息，以防止疲劳。
- 仅限于静态触觉角度辨别；未经修改时，无法评估动态触觉、振动或压力敏感性。
