Summary
Här presenterar vi protokoll för att fastställa gränsvärden vibrationslarm och taktila skärpa med hjälp av psykofysiska metoder hos människa.
Protocol
Testprotokollet godkändes av Charité-Universitätsmedizin etikkommittén.
1. Vibrationsdetektionströskel (VDT)
- Enhet och provningsprotokoll Assembly - pretesting
- Montera komponenterna i anordningen enligt figur 1A. Placera en slät yta bräda (40 cm x 80 cm) på ett bord. Placera mässingstång på tavlan.
- Anslut piezoelektriska ställdon (vibrations stimulator) till styrenheten.
- Anslut svarsrutan och den visningsenhet till det informationsinsamlande systemet (se kompletterande kodfil).
- Anslut datainsamlingssystemet till en dator (eller laptop) och piezo ställdon styrenhet.
- Skruva skräddarsydd stimulerande sond till den rörliga delen av den piezoelektriska ställdon (för detaljerna i sonden se Material).
- Montera piezoelektriska ställdon med sonden om en balanserad mässing bar.
- testning Protocol
- Script ett testprotokoll som implementerar de två intervall forcerad val och transformerade-regeln upp och ner-metoden. Se kompletterande kod fil för en beskrivning av skriptet.
- Konstruera vågformen för vibration stimulus som en sinusformad våg och ange stimulus varaktighet, stiga och fallkarakteristik.
- Öppen programvara (t.ex. LabChart). Välj Inställning> Stimulator.
- Välj en anpassad vågform och konfigurera stimulator alternativ. Skapa 2 stimulans vågformer som hänför sig till varje intervall (stim1 och stim2).
OBS: stim1 vågformen består av 3 delar: en fördröjning på fyra sekunder, följt av en sinusformad våg av 1,8 sek, och en fördröjning av 1,8 sek (inget stimulus). Vågformen stim 2 består av 3 delar: en fördröjning på fyra sekunder, följt en fördröjning på 1,8 sek (inget stimulus), och genom en sinusformad våg av 1,8 sek. - För den sinusformade vågformen, skapa nya variabla parametrar för frekvens och amplitud. modify sinusvåg funktionen genom att mata in följande funktioner till uppgång och fall.
Rise vågform: (1-e -bt) ∙ Amplitude ∙ sinus (frekvens), b = 9,1
Fall vågform: (e -bt) ∙ Amplitude ∙ sinus (frekvens), b = 9,1 - I datapanel labbet diagram, skapa en uppsättning av 35 spänningsutgångar som hänför sig till 35 amplitud intensiteter (eller nivåer) för vibrations stimulans. Se tabell 1.
- Ställa in start / default amplitud vibrations stimulans för den testade vibrationsfrekvens i makro skript för testproceduren (se kompletterande kodfil avsnitt).
- Förberedelser och utbildning Ämnes - Test Session
- Informera försökspersoner om testförfarandet och har dem underteckna ett skriftligt medgivande. För att garantera anonymitet och uppfylla kraven på uppgiftsskydd, tilldela varje deltagare ett nummer.
- Seat ämnena bekvämti ett tyst rum vid temperaturer mellan 20-30 ° C. Instruera dem om testet på ett enkelt och tydligt sätt så att motivet vet vad som väntar under testningen.
- Placera armen i ämnet på tavlan. Pad lillfingret med medicinsk deg för att minimera rörelse. Placera mässingstång på bordet för att placera sonden på lillfingret av den testade handen strax under nagelbädden. Säkerställa god kontakt mellan sonden och huden och justera positionen av sonden till ett horisontellt läge med hjälp av vatten nivå. Undvik hudkontakt med kanterna på den cirkulära platta sonden.
OBS: Detta säkerställer att den plana ytan av sonden gäller cirka 30 g (0,3 N) till hudytan. Vassa kanter kan leda till minskade detekteringströsklar. Den tunga massan av mässing bar förhindrar överföring av störande svängningar från omgivningen till anordningen och minimerar avledning av den pålagda sinusvågen. - Före tester får deltagarens förtrogen med installationen. Beroende på testfrekvensen, för att närvarande både en lätt (nivå 23) och en hård (nivå 7) uppfatta vibrationer stimulus genom att variera amplituden tills motivet uppfattar en vibration för att säkerställa att den experimentella proceduren är underförstått.
- Om det behövs, återställa start (standard) amplitud vid den valda frekvensen så att motivet lätt kan upptäcka stimulans när testprotokollet startar (se 1.2.3).
- Minimera interaktioner mellan subjekt och examinator under testet.
- Starta testet genom att köra skript som använder två alternativa forcerad val förfarande med upp-ner adaptiv metod 22.
OBS: Åtgärder i 1.3.7-1.3.12 är automatiserade av programmet skriptet. - I varje försök, slumpmässigt administrera en vibration stimulans under en av de två intervall som visuellt indikeras till testpersonen som "1" och "2" på skärmen på skärmen (Figur 1B).Har ämnet ange om den första eller andra sekventiella intervall innehöll vibrationer stimulans genom att trycka på en av två knappar "1" eller "2" på svarsrutan. Låt ämnet göra en gissning om han eller hon är inte säker på när stimulus presenteras.
OBS! Forcerad val teknik kräver att ämnet reagerar även när vibrationer inte uppfattas. - I en försöksserie, som består av sex till maximalt 9 enkla försök, upprepa samma vibrations stimulans på en amplitud nivå åtminstone sex gånger i följd. Om svaren är alla korrekta, minska den stimulans intensitetsnivån (down-regeln) för den efterföljande försöksserie.
- Baserat på beslutsregeln för den adaptiva metoden (logiska operatorer i manus), bevilja ämnet fler försök till samma stimulusintensitet om motivet gör fel i en försöksserie. Minska stimulusintensitet om stimulans korrekt identifierats i minst 5 försök, och felaktigt i mindre än tvåprövningar.
- Öka stimulans nivå om ämnet gör 2 felaktiga svar i en försöksserie; eller, mer än ett felaktigt svar och färre än 5 korrekta svar.
- Dokumentera förändringen i riktning mot stimulusintensitet, som vändpunkten. Ändra stimulusintensitet enligt återföring punkt nummer: före den tredje vändpunkten med 4 intensitetsnivåer; vid 3 rd återföring punkten med 2 intensitetsnivåer; annars med en nivå (för mer information se kompletterande kodfil och figur 4B).
- Avsluta test när motivet slutför totalt 8 återföringar.
- Beräkna VDT genom att ta medianen av stimulans amplitudvärdet för de senaste 6 återföringar.
2. Tactile Spatial Acuity Test
- Bestämma taktil skärpa med en två-alternativ tvingade val galler orientering test med det Taktila Acuity Cube (TAC). TAC består av 6 sidor vardera innehållandeett galler (bar och spår), vars bredd är 0,75 mm, 1,25 mm, 1,75 mm, 3,0 mm, 4,5 mm och 6,0 mm.
- Seat ämnen i ett tyst rum vid temperaturer mellan 20-30 ° C och instruera på uppgiften.
- Under experimentet, ögonbindel försökspersonerna med hjälp av skärmade glasögon. Placera den dominanta handen på ett bord med handflatans yta vänd uppåt.
- På varje försök att tillämpa TAC på fingertoppen på ett av två gitter inriktningar: vertikalt (parallell riktning) eller horisontellt (tvärriktningen) anpassas till den långa axeln av fingret. Slumpmässigt välja ordningen på galler orientering för varje försök.
- Tillämpa galler av TAC för 2 sek till fingertoppen av pekfingret så att kuben utövar hela sin tyngd på fingret (233 g). Undvik att trycka TAC om fingertoppen.
- Be individer för att bestämma orienteringen för anpassning innan kuben avlägsnas från sitt finger.
- Undvika rörelse av deltagarens finger eftersom det kan ge en kö för att orienteringen. Kasta rättegången om försöks känner att fingret har flyttat.
OBS: Akta att små fingerrörelser kanske inte detekteras av försöksledaren i förfarandet. - Anställa en två-ner och en upp adaptiv metod i trappan algoritmen.
- Börja med den största galler, 6,0 mm.
- Minska galler bredden efter två korrekt identifiering av orienteringen (rätt svar).
- Testa nästa, mindre bredd och fortsätta med stegregeln tills motivet gör ett felaktigt svar och dokumentera galler bredd som en vändpunkt.
- Öka gitter bredd stegvis igen tills de två orienteringarna med en bredd bestäms korrekt igen.
- Avsluta testet efter avslutad tretton återföringar.
- Beräkna den taktila galler orientering tröskel genom att ta medianen av gitterbredderna de senaste 10 återföringar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Det piezoelektriska manövreringsorgan ger vibrationer stimulans till patienten. Vibrations stimulus har en total längd av 1,8 sekunder och presenteras endast en gång under en rättegång under det första eller andra intervall (Figur 2A). Uppgång och fall tid vid tillslag och hävning av stimulans bestäms av funktioner (1-e -bt) ∙ Amplitude ∙ sinus (frekvens), och (e -bt) ∙ Amplitude ∙ sinus (frekvens), respektive, där B är satt till 9,1. Uppgång och fall tid vid tillslag och hävning är 500 och 600 ms, respektive, och är oberoende av test frekvens och amplitud. Varaktigheten av stimulus mellan tillslag och hävning faserna är 700 msek. Den gradvisa uppgång och fall garanterar en jämn stimulans leverans.
trösklar vibrationsdetekterings är beroende av stimuleringsfrekvens, eftersom de förmedlas av olika sensory receptorer. Enligt psykostämningskurvan människan, trösklar ligga mellan ~ 20 nm till ~ 45 pm 5. Därför är en uppsättning av 35 nivåer av stimulering (intervall från 18 nm till 45 nm) av vibrations vågformen konstruerade (Figur 2B) vars amplitud värden anordnade logaritmiskt (bas 10, stimulans n + 1 = 10 0,1 ∙ stimulans n). Denna serie av amplituder är utformad för att göra det möjligt att testa vid frekvenser som sträcker sig från 1 till 250 Hz. Utgångs stimulans amplitud vanligtvis över genomsnittet tröskeln för en viss vibrationsfrekvens prov vibrationer upptäckt. Tidigare observationer om frekvensavstämningskurvor erhållna från både psyko studier mättes genomsnittlig detekteringströskel cirka 300 nm för hög frekvens (> 100 Hz) stimuli, och ~ 3 mikrometer för lägre frekvenser (<40 Hz) 5,23,24.
Förhållandet mellan den drivande ingångsspänningen till the utgångs förskjutning av den piezo-elektriska aktuatorn mäts av töjningsmätaren sensorn (SGS) vid 10 och 125 Hz visas i fig 3A och 3B. Förhållandet är linjärt (korrelationskoefficient, r 2 = 0,9992) för uppsättningen av vibrations intensiteter användas (figur 3C). Det fanns en nästan identisk förhållande mellan ingångsspänningen och utgångsförskjutning på sinusformade vågformer av 20 nm amplitud (figur 3D).
I figur 4, en typisk test session där vibrationsdetekteringströskel vid rätt lillfinger bestäms vid 125 Hz. Tröskel Sökningen startar med en stimulans som ligger över tröskeln amplitud nivå 23 (676 nm förskjutning). Den experimentella session består av flera serier av enstaka försök. En serie består av upp till 9 enstaka försök tillämpas på ett vibrations stimulans nivå. En minskning i stimulus intensitet (nivå) i allmänhet kräver minst 6 sekventiella korrekta svar (Figur 4A). En förändring i riktning mot stimulusintensitet markerar en vändpunkt i försöksserie spår och kräver minst två felaktiga svar. Storleken på förändringen i stimulusintensitet beror på återföring nummer. För att snabbt söka efter tröskeln, är stimulusintensitet ändras i steg om 4 nivåer när antalet återföringar är mindre än tre, följt av 2 våningar på 3: e återföring (uppåt). Annars ändrar stimulusintensitet i en nivå steg till fint bestämma tröskeln (Figur 4B). Ämnet tröskel beräknas genom att omvandla den median stimulusintensitet av de senaste 6 omkastningspunkter; i det här fallet 401 nm. Den transformerade-regeln upp och ner förfarande konvergerar med tröskelvärdet vid vilket 75% av svaren är korrekta. Detta beräknades baserat på svarssekvenser som leder till en nedåt regel med hjälp av följande formel: p 6 + 6p 6 (1-p) + 6p 6 (1-p) 2, där p är sannolikheten för ett korrekt svar...
I samma ämne, var den taktila kuben experimentet gjort (Figur 5). Varje försök består av 2 stimuleringar. En två-ner och en upp regel används och experimentet avslutas efter 13 återföring poäng. Den taktila acuity tröskeln är 1,6 mm är medianvärdet för gitter bredder av de senaste 10 omkastningspunkter. 2-ner och en upp trappa regel konvergerar till en 71% korrekt tröskeln 25.
Figur 1: Schematiskt diagram som illustrerar inställnings komponenter för mätning av vibrotaktila tröskelvärden (A) och en typisk testförsök (B).e.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Fysikaliska egenskaper hos vibrations stimulus (A) schematisk presentation av stimulus vågformen.. (B) amplituder för vibrations stimuli (x-axeln har en logaritmisk skala). Den svarta cirkeln betecknar start amplitud styrka för vibrationsprovning vid 125 Hz. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Förhållandet mellan den drivande inspänningen till utgång förskjutning av piezoelektriska ställdonet vid 10 Hz och 125Hz sinusformig ingångs vågform, (A och B), mätt av SGS integrerad sensor. (C) förhållandet mellan 125 Hz driver inspänning och uppmätta utgångs förskjutningar för uppsättningen av vibrationsintensitetsnivåer som används vid testning. (D) nästan identisk inspänning till utgång förskjutning på lägsta intensitetsnivå, 20 nm. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4:. En typisk prestanda hos en patient visas på två-intervall forcerad val vibrationsdetekteringstest (A) svaren från ämnet (korrekta, öppna cirklar, felaktiga, svarta cirklar) plottas mot prov serienummer. (B) ett diagram depicting den adaptiva metod som söker efter tröskeln genom att ändra både stegstorlekar och riktning (dvs ökande och minskande nivå) över en uppsättning försök. klicka god här för att se en större version av denna siffra.
. Figur 5: Typisk prestanda hos en patient på två alternativa forcerad val algoritm för gitterorienterings uppgift med hjälp av taktila skärpa kub Svaren från ämnet (korrekta, öppna cirklar, felaktiga, svarta cirklar) plottas mot provnummer . klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Stimuloss nivåer och motsvarande utgångsspänningar (V) för stimulans amplituder | |||||
| (1 V = 10 | im förskjutning amplitud) | |||||
| 1 | 0,00179 | 13 | 0,02839 | 25 | 0,45 |
| 2 | 0,00226 | 14 | 0,03574 | 26 | 0,56652 |
| 3 | 0,00284 | 15 | 0,045 | 27 | 0,7132 |
| 4 | 0,00357 | 16 | 0,05665 | 28 | 0,89787 |
| 5 | 0,0045 | 17 | 0,07132 | 29 | 1,13035 |
| 6 | 0,00567 | 18 | 0,08979 | 30 | 1,42302 |
| 7 | 0,00713 | 19 | 0,11303 | 31 | |
| 8 | 0,00898 | 20 | 0,1423 | 32 | 2,25534 |
| 9 | 0,0113 | 21 | 0,17915 | 33 | 2,83931 |
| 10 | 0,01423 | 22 | 0,22553 | 34 | 3,57448 |
| 11 | 0,01791 | 23 | 0,28393 | 35 | 4,5 |
| 12 | 0,02255 | 24 | 0,35745 | ||
Tabell 1: Stimulansnivåer och motsvarande utspänningar (V) för stimulans amplituder.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De tekniker som används för att utvärdera VDT varierar till specifikationerna, hårdvara och testprotokoll. International Organization for Standardization specificerar de metoder och förfaranden för att analysera och tolka vibrotaktila trösklar inklusive rekommendationer för de olika komponenterna i en vibrometer (ISO 13.091-1 och 2 26,27) Den beskrivna testsystem förblir de relevanta ISO-rekommendationer för att testa frekvensområde (4-125 Hz), metod (variant av upp-ner trappa och tvångs val), sond storlek (släta kanter platt och cirkulär), och provning vid rumstemperatur. Installationen kan vara utrustad med en sensor bestämning av sondens position och förflyttning och valfritt kan utrustas med en fast surround isolering av vibrationer stimulus.
Fördelarna med den beskrivna anordningen ligger i följande egenskaper: tillgänglighet och enkel montering av komponenterna; justerbar frekvensområdet 1-500 Hz; bred amplitudintervall (5 nm-90 um förskjutning); flera probstorlekar; programmerbarhet av vibrations stimulans storlek och varaktighet; och mångsidighet till psykotestprotokoll med olika adaptiv metod. Även bärbara system finns 28, är inställningen att transportera och har använts i olika miljöer såsom skolor, forskningsinstitut och sjukhus. Forskningscentra bör dock ha en välutrustad verkstad för att tillverka ytterligare verktyg och anordningar som behövs för experimentuppställning. Det finns kommersiellt monterade och redo att använda system t.ex. ärende IV eller Medoc, men dessa system är konfigurerade för att leverera endast en begränsad uppsättning av stimuli. I motsats härtill kan vårt system användas för att implementera ett mycket brett spektrum av stimuleringsprotokoll som bara är begränsade av specifikationerna för piezo element som används. På grund av den mässings bar storlek, är det inte genomförbart att testa andra områden än de fingrar och tår. Vår enhet inte använder en surround för att begränsa stimulans tilldet testade hudområdet och det är troligt att ett bredare område större än det faktiska huden för att sondera kontakt stimuleras. Slutligen kräver det förfarande uppmärksamheten från motivet för en längre tidsperiod, 15 min i genomsnitt. Vanligtvis 3 första återför har en större förändring i intensitet (4 nivåer) och när de är avslutade tröskeln troligen ligger inom detta intervall av 4 intensitetsnivåer. Med utvecklingen av testet är bra bestämning av tröskeln gjort. Det finns andra stoppkriterium som skulle kunna genomföras och integreras i den adaptiva förfarande som beskrivs på annat håll 29.
Flera enhetsparametrar som kan påverka vibrationsdetekteringströskel är justerbara i inställnings 17. Dessa inkluderar enhetsparametrar såsom kontaktytan av sonden till huden, användning av surround omger sonden begränsa området av stimulering, vald vibrationsfrekvens, handledsställning och psyko testning algoritm. psykofysisk tEsting algoritmer som innehåller metoden för gränser och trappan metod har använts för att bestämma VDT och det finns ingen konsensus gynnar en viss metod. Vibrotaktila trösklar varierar beroende på psyko testmetod som används 20. Uppskattningar av VDT för 125 Hz tillförlitligt erhållas i området av 50 till 600 nm med användning av den skisserade adaptiva metoden i psykofysiska protokoll och är i överensstämmelse med VDT från andra studier 5,23. Dessutom; skript för olika adaptiva metoder kan lätt utvecklas och integreras för att utföra psyko testet för vibrationsdetekteringsgränsen 25. Den adaptiva proceduren vi beskrivit för fastställandet av tröskel vibrationen försäkrar att patientens korrekta svar är över 76% för varje stimulus styrkan korrekt för att flytta ner den stimulans styrka trappa 22. Eftersom det bara finns två möjliga svar, kan en serie lyckliga gissningar felaktigt ändra threshold mätningar, särskilt vid låga stimulansnivåer. Av denna anledning har vi lagt till en modifiering som är en serie försök vid varje vibrationsnivå för att minimera sådana fel. Ämnen som inte visar någon konsekvens under försöksserie - avvikelser på mer än 4 nivåer mellan återföring poäng - typiskt uteslöts från studien. Huden att sonden kontakt och hur sonden beter sig samtidigt som den stimulerar huden är mycket viktigt för alla psyko experiment på beröring sensation 30,31. Den piezo ställdonet har en kompakt töjningsmätare sensor (SGS) har en relativt hög bandbredd (upp till 3 kHz) och en mycket bra upplösning med god repeterbarhet (0,1% av nominell förskjutning). Har den piezoelektriska anordningen därför hög tillförlitlighet egenskaper, särskilt när det gäller fina indraget även vid höga statiska belastningar. Rörelsen är rakt på grund av piezo (Picma stack piezo linjärt ställdon) vi använder är inbäddad i en guide och detta säkerställer att ingen sido motipå. Dessutom kan servostyrenheten automatiskt kompensera för varierande belastningar eller krafter.
Bedömningen av taktila skärpa vi beskrivit här förlitar sig på manuell leverans av taktila stimuli. Testet kräver noggrann tillämpning av stimulans för att producera vinkelrätt deformation av huden och ingen skär snedvridningar som kan ge ledtrådar till ämnet. Vi väljer ett något annorlunda förfarande för bestämning av taktila rumsliga skärpa och vibrotaktila tröskel. Vi inte välja att använda en större steg storleksändring initialt med hjälp av TAC eftersom den är utrustad med några nivåer för galler bredd (6 nivåer) och dessa är inte konstant eller fast storlek men varierar från större till mindre steg storleksförändring. Förändringen i storlek gitter bredder mellan de 3 första nivåerna är 1,5 mm, mellan 3: e och 4: e nivå 1,25 mm, och 4: e till 6: e 0,5 mm. Ämnet prestanda i gitterorienterings uppgift är affected av djupet av fördjupningen orsakad av den taktila stimulus, får den kraft, och finger storleken på fingret 32,33. Det finns andra alternativ till den taktila skärpa kub: JVP kupoler, och två-punkt diskriminering uppgift. JVP kupoler finns andra alternativ till den taktila kuben. Fördelarna är att de JVP kupoler har 8 gitter bredder varierande från 0,35 mm till 3,0 mm. JVP kupoler kan användas för att bedöma taktil rumsliga skärpa i tungan och läpparna 8, medan två poäng diskriminering uppgift inte förlitar sig på att identifiera galler orientering och är inte en giltig åtgärd för taktil rumsliga skärpa 34. Nyligen har svårigheter som är förknippade med manuell testning förbättrats genom införande av en automatiserad taktil synskärpa system som tillämpar en forcerad val paradigm för att bestämma taktil tröskel för rivning orientering 35.
Metoderna för att erhålla vibrotaktila och taktil skärpa trösklar vi beskrivithar använts för att screena individer för beröring relaterade egenskaper 3,7,9. I en studie utförd av vår grupp, visade vi att beröringsdrag är ärftliga, och att vissa genetiska skador orsakar hörselnedsättning påverkas också anslagskänslighet 7. Dessutom kan anslagskänslighet bedömas under olika experimentella betingelser, såsom vatten-inducerad fingertopps rynkor 9. Det är viktigt att göra kvantitativa mätningar av VDT och taktila synskärpa hos patienter med möjliga funktion förändrar mutationer i gener som är inblandade i regleringen av mekanoreceptor känslighet 3,7. I själva verket har det varit en senaste tidens ökning i identifieringen av gener som är direkt inblandade i denna process som Piezo2 och STOML3 1,13,14,36,37, och snabba framsteg på detta område är säker på att identifiera nya gener som reglerar touch. Inverkan av genetiska varianter i sådana "Touch" gener kommer att idealiskt testas i genotypas patienter med kvantitativa psyko metoder like de som beskrivs här.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Piezo actuator | Physik Instrument, Germany | P-602.1L | The linear piezoelectric actuator, with integrated position sensor and motion amplifier, contains a piezoceramic material that elongates and contracts when voltage is applied. The piezoelectric actuator travels up to100 µm. The actuator is equipped with a flexure guide that ensures straight motion without tilting or lateral offset. The displacement is linear and calibration is done and checked by the manufacturer. It is recommended that on-axis movement of the probe be checked under the microscope. According to the manufacturer, the stimulus amplitude dampens by less than 20% at oscillating frequencies of 1000 Hz. This can be checked by using a force or displacement measuring device (e.g. force transducer from Kleindiek). |
| Piezo Amplifier/Servo Controller | Physik Instrument, Germany | E-665 | E-665 amplifier/controller drives and controls the displacement of a low-voltage piezoelectric actuator in a system with sensor position feedback (SGS sensors). The servo-controller provides the option for closed loop operation. When applying sinusoidal and oscillating stimuli the amplitude signal deviates from the set amplitude starting from 500 Hz and reaches a maximum decrease of 20% at 1000Hz. |
| LabChart Software | ADInstruments, USA | LabChart 7, MLU60/8 | Can create, store and run macro of the psychophysical testing algorithm. |
| PowerLab | ADInstruments, USA | PowerLab 4/35 PL3504 | Data Acquisition Hardware. Used with LabChart software. |
| Brass bar | Custom-made | Bar made of pure brass, weighs 15.5 kg. When the peizoelectric actuator is mounted on the brass bar it should exert a force of 30 g weight on skin surface. | |
| Monitor | Custom-made | To mark the 1st and the 2nd interval. The monitor indicates to the subject the time intervals during which the stimulus may be presented. | |
| Response box | Custom-made | The subject indicates the interval at which stimulus occurred. | |
| Board | Custom-made | Upper surface should be smooth (Plastic), lower surface made of foam to prevent stray vibration ot be transmitted to the stimulating pobe. | |
| Probe | Custom-made | A flat circular probe with smoothed edges (thermoplastic material) attached to a screw head. The screw should be of appropriate size to be tightened directly to the moving part of piezoelectric actuator. Size of the probe can be according to preference; in our case, diameter 8.21 mm and surface area 52.9 mm2. | |
| Labchart Script | Can be sent on request. See supplementary code file. | ||
| Tactile Acuity Cube | MedCore | The cube is comprised of 6 sides each containing a grating (bar and groove) whose widths are 0.75, 1.25, 1.75, 3.0, 4.5, and 6.0 mm. |
References
- Poole, K., Herget, R., Lapatsina, L., Ngo, H. D., Lewin, G. R. Tuning Piezo ion channels to detect molecular-scale movements relevant for fine touch. Nat Commun. 5, 3520 (2014).
- Lechner, S. G., Lewin, G. R.
- Heidenreich, M., et al. KCNQ4 K(+) channels tune mechanoreceptors for normal touch sensation in mouse and man. Nat Neurosci. 15 (1), 138-145 (2012).
- Mountcastle, V. B., Talbot, W. H., Darian-Smith, I., Kornhuber, H. H.
- Bolanowski, S. J. Jr, Gescheider, G. A., Verrillo, R. T., Checkosky, C. M. Four channels mediate the mechanical aspects of touch. J. Acoust. Soc. Am. 84 (5), 1680-1694 (1988).
- Johansson, R. S., Vallbo, A. A. B. Detection of tactile stimuli. Thresholds of afferent units related to psychophysical thresholds in the human hand. J Physiol. 297 (1), 405-422 (1979).
- Frenzel, H., et al. A Genetic Basis for Mechanosensory Traits in Humans. PLoS Biol. 10 (5), (2012).
- Van Boven, R. W., Johnson, K. O. The limit of tactile spatial resolution in humans: grating orientation discrimination at the lip, tongue, and finger. Neurology. 44 (12), 2361-2366 (1994).
- Haseleu, J., Omerbašić, D., Frenzel, H., Gross, M., Lewin, G. R. Water-induced finger wrinkles do not affect touch acuity or dexterity in handling wet objects. PLoS ONE. 9 (1), e84949 (2014).
- Bensmaia, S. J., Hsiao, S. S., Denchev, P. V., Killebrew, J. H., Craig, J. C. The tactile perception of stimulus orientation. Somatosens Mot Res. 25 (1), 49-59 (2008).
- Poole, K., Moroni, M., Lewin, G. R. Sensory mechanotransduction at membrane-matrix interfaces. Pflugers Arch. , (2014).
- Schrenk-Siemens, K., et al. PIEZO2 is required for mechanotransduction in human stem cell-derived touch receptors. Nat. Neurosci. , (2014).
- Woo, S. H., et al. Piezo2 is required for Merkel-cell mechanotransduction. Nature. 509 (7502), 622-626 (2014).
- Ranade, S. S., et al. Piezo2 is the major transducer of mechanical forces for touch sensation in mice. Nature. 516 (7529), 121-125 (2014).
- Wetzel, C., et al. A stomatin-domain protein essential for touch sensation in the mouse. Nature. 445 (7124), 206-209 (2007).
- McMillin, M. J., et al. Mutations in PIEZO2 cause Gordon syndrome, Marden-Walker syndrome, and distal arthrogryposis type 5. Am. J. Hum. Genet. 94 (5), 734-744 (2014).
- Gandhi, M. S., Sesek, R., Tuckett, R., Bamberg, S. J. M. Progress in vibrotactile threshold evaluation techniques: a review. J Hand Ther. 24 (3), 240-255 (2011).
- Güçlü, B., Bolanowski, S. J. Vibrotactile thresholds of the Non-Pacinian I channel: I. Methodological issues. Somatosens Mot Res. 22 (1-2), 49-56 (2005).
- Lindsell, C. J., Griffin, M. J. Normative vibrotactile thresholds measured at five European test centres. Int Arch Occup Environ Health. 76 (7), 517-528 (2003).
- Morioka, M., Griffin, M. J. Dependence of vibrotactile thresholds on the psychophysical measurement method. Int Arch Occup Environ Health. 75 (1-2), 78-84 (2002).
- Tannan, V., Dennis, R., Tommerdahl, M. A novel device for delivering two-site vibrotactile stimuli to the skin. J. Neurosci. Methods. 147 (2), 75-81 (2005).
- Zwislocki, J. J., Relkin, E. M. On a psychophysical transformed-rule up and down method converging on a 75% level of correct responses. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98 (8), 4811-4814 (2001).
- Gescheider, G. A., Bolanowski, S. J., Pope, J. V., Verrillo, R. T. A four-channel analysis of the tactile sensitivity of the fingertip: frequency selectivity, spatial summation, and temporal summation. Somatosens Mot Res. 19 (2), 114-124 (2002).
- Kuroki, S., Watanabe, J., Nishida, S. Contribution of within- and cross-channel information to vibrotactile frequency discrimination. Brain Res. 1529, 46-55 (2013).
- Levitt, H.
- International Organization for Standardization. Mechanical vibration-Vibrotactile perception thresholds for the assessment of nerve dysfunction-Part 1: Methods of measurement at the fingertips. ISO 13091-1. , Geneva, Swizerland. (2001).
- International Organization for Standardization. Mechanical vibration-Vibrotactile perception thresholds for the assessment of nerve dysfunction-Part 2: Analysis and interpretation of measurements at the fingertips. ISO 13091-2. , Geneva, Switzerland. (2003).
- Holden, J. K., Nguyen, R. H., Francisco, E. M., Zhang, Z., Dennis, R. G., Tommerdahl, M. A novel device for the study of somatosensory information processing. J Neurosci Methods. 204 (2), 215-220 (2012).
- Güçlü, B., Oztek, C. Tactile sensitivity of children: effects of frequency, masking, and the non-Pacinian I psychophysical channel. J Exp Child Psychol. 98 (2), 113-130 (2007).
- Cohen, J. C., Makous, J. C., Bolanowski, S. J. Under which conditions do the skin and probe decouple during sinusoidal vibrations? Exp Brain Res. 129 (2), 211-217 (1999).
- Makous, J. C., Gescheider, G. A., Bolanowski, S. J. The effects of static indentation on vibrotactile threshold. J. Acoust. Soc. Am. 99 (5), 3149-3153 (1996).
- Goldreich, D., Kanics, I. M. Tactile Acuity is Enhanced in Blindness. J. Neurosci. 23 (8), 3439-3445 (2003).
- Peters, R. M., Goldreich, D. Tactile Spatial Acuity in Childhood: Effects of Age and Fingertip Size. PLoS One. 8 (12), (2013).
- Tong, J., Mao, O., Goldreich, D. Two-point orientation discrimination versus the traditional two-point test for tactile spatial acuity assessment. Front Hum Neurosci. 7, 579 (2013).
- Goldreich, D., Wong, M., Peters, R. M., Kanics, I. M. A Tactile Automated Passive-Finger Stimulator (TAPS). J Vis Exp. (28), (2009).
- Coste, B., et al. Piezo proteins are pore-forming subunits of mechanically activated channels. Nature. 483 (7388), 176-181 (2012).
- Martinez-Salgado, C., et al.
