Testing Tactile Maskierung zwischen den Unterarmen

Taktile Maskierung ist, wo ein taktiler Reiz an einer Stelle auf dem Körper, um die Wahrnehmung einer Berührung an einer anderen Stelle verändert. Dies ist eine Technik Pionierarbeit von von Bekesy ^ein Standort-Wechselwirkungen zu offenbaren, insbesondere laterale Hemmung, zwischen den Bereichen der Haut, die auf der Körperoberfläche benachbart sind. Während taktile Maskierungs ausgiebig über die Jahre untersucht wurde, hat sich die Forschung überwiegend ipsilateral taktile Maskierung unter Verwendung elektrischer Stimulation ^{2, 3, 4 und} taktile Stimulation Druck ^{5, 6} untersucht. Im Gegensatz dazu haben nur wenige Studien bei Gegen taktile Maskierung sah in dem die Maskierung und Sondenorte entfernt werden weit kann. ^{9, aber} diese Studien wurden weitgehend eingeschränkt Blick auf die Hände und Finger ^{7 -} Langstrecken-taktile Maskierungseffekte wurden zwischen spiegelsymmetrisch Punkte auf der Hand und Arm ^{5, 7} gezeigt^{, 10,} mit umfangreicheren Teilen des ganzen Körpers weitgehend ignoriert. Ein Ziel dieser Langstrecken-Maskierung Experimente ist zu zeigen, wie die Komponenten der Vertretung der Körper im Gehirn funktionell verknüpft werden. Hier wird das Phänomen der Langstrecken-taktilen Maskierung durch Untersuchung untersucht, wie Vibrationen zu einem Unterarm könnte Tastempfinden Schwellen auf der gegenüberliegenden Unterarm beeinflussen. Schwellenwert bezieht sich auf die minimale Stimulus, der erforderlich ist, einen Stimulus zu detektieren. Wir definieren dies als die Intensität, bei der der Stimulus 75% der Zeit erfasst wird. Wir verwendeten eine taktile Maskierungstechnik, bei der taktile Empfindlichkeit (der reziproke Wert threshold) auf einen Unterarm in Gegenwart eines schwingenden Stimulus (die Maske) auf einem anderen Teil des Körpers gemessen. Wirksame Maskierung wird durch eine Erhöhung der Nachweisgrenze, dh einer Verringerung der Empfindlichkeit ergab. Die Technik kann verwendet werden in Verbindung mit weiteren Manipulationen, wie unterschiedlichen Gliedmaßen Position or Bewegung ihre Auswirkungen auf die Wirksamkeit der Maskierung zu erkunden.

Hier haben wir vibrotaktilen Reize als Maskierungs Reiz. Der Vorteil davon ist, dass die Frequenz und damit der Rezeptor-Typ, die es stimuliert gesteuert werden kann. Die Technik könnte erweitert werden, um Schmerzen zu suchen mit Hilfe elektrischer Impulse als Sonde oder Maske oder beides. Außerdem kann jede Website als Maskierungs Website verwendet werden, um die Untersuchung der Akupunktur-Sites zum Beispiel ermöglichen.

Alle Versuche wurden von der York Ethics Board genehmigt und alle Teilnehmer Einverständniserklärungen unterzeichnet. Die Experimente wurden in Übereinstimmung mit dem Vertrag von Helsinki durchgeführt.

1. Stimuli

1. Taktile Erkennung Stimulus
   1. Verwenden Sie ein Schütz (1,17 "Durchmesser und 0,30" dick) für 100 ms taktile Reize von 250 Hz Vibration zu liefern. eine speziell gebaute Schütz Verwendung liefert eine lineare Beziehung zwischen dem Betrag der Bewegung und der angelegten Spannung.
   2. Kontrollieren Tastreizes Lieferung mit einem 64-Bit-Soundkarte.
      1. Um das Schütz, behandeln es als einen Lautsprecher treiben. Schließen Sie einen Stereo-Audio-Verstärker auf eine 64-Bit-Computer-Stereo-Soundkarte. Schließen Sie das Schütz zu einem der Ausgänge des Verstärkers (zB die "linken Lautsprecherausgang). Schließen Sie den zweiten Kanal (zB die "richtige Lautsprecherausgang") des Verstärkers zu einem regulären Lautsprecher akustische Signale an das Par zu schaffennehmer.
      2. In der Computercode, der das Experiment steuert, erzeugt die Wellenform, die das Schütz (beispielsweise eine 250 Hz Sinuswelle mit einer Dauer von 100 msec), und eine andere Wellenform für die akustischen Signal (beispielsweise ein 3000 Hz Sinuswelle mit einer verwendet werden soll zum Schwingen Dauer von 100 msec). Siehe Beispiel Code 1 in der Zubehör-Code-Datei.
      3. Setzen jeder dieser beiden Wellenformen in eine zweidimensionale Anordnung. Für die Schütz Array setzen das Signal in der ersten Dimension und stellen Sie die zweite Dimension auf Null. Für den Ton Array setzen das Signal in der zweiten Dimension und stellen die erste auf Null. Spielen Sie den entsprechenden Array an die Soundkarte an der entsprechenden Stelle im Programm. Siehe Beispiel Code 1 in der Zubehör-Code-Datei für eine Demonstration, wie das gemacht wird.
   3. Bringen Sie das Schütz zu einem Gurt mit einem mechanischen basierte Befestigungs Produkt.
2. Maskierreiz
   1. Geben Sie die Maskierreiz durch ein elektrisches, hand Held Vibrator (4 cm Durchmesser, 83 Hz, wenn setzen auf "low").
   2. Basierend auf den Gebieten, in denen Maskierung getestet werden soll, wählen Sie die Websites, auf denen die Maskierreizes aufgebracht werden soll.

2. Versuchsaufbau und Gestaltung

1. Ordnen Sie den Computer und Geräte auf einem Schreibtisch, mit einem Stuhl davor, für den Experimentator.
2. Stellen Sie einen Tisch, auf dem die Teilnehmer ihre linke (Test) Armlehne. Legen Sie einen Stuhl auf der rechten Seite der Tabelle. Legen Sie eine Armlehne Stand neben dem Stuhl, auf dem die Teilnehmer ihr Recht (Maskierung Arm) Ellenbogen ruhen. In Polsterung an den Tisch und Armlehne für Komfort.
3. Vereinbaren Sie einen Lautsprecher auf einem mechanisch isoliert Oberfläche. Vereinbaren Fußpedale (verbunden mit dem linken und rechten Tasten einer Computermaus), so dass die Füße des Teilnehmers wird bequem auf ihnen (Abbildung 1) ruhen.
4. Wählen Sie die Parameter der Studie, einschließlich der entsprechenden Anzahl von Studien erforderlicheine verlässliche Schätzung der Schwellenwert (in der Regel zwischen 40-50 Versuche) und die Anzahl der Blöcke, in welche das Experiment (zB zwei Blöcke von 20-25 Versuche pro Bedingung) unterteilt werden soll zu erhalten.
5. Machen Sie eine Liste der Reihenfolge, in der die Bedingungen, durchgeführt werden. Verwenden Sie diese Liste zu bestimmen, wo die Maskierung Reiz für jeden Block zu halten.
6. Geben Sie die Anzahl der Versuche direkt in den Computerprogrammcode (zB ntrials = 25; siehe Zusatzcode-Datei). Sicherzustellen, dass jeder Block nicht mehr als 10 min Aufmerksamkeit beizubehalten.
7. Programmieren Sie eine Zwei-Alternative-Forced-Choice taktile Detektionsaufgabe ^{11, in der} Intensität Reiz ist mit einem Bayesian adaptive psychophysischen Treppe psychometrischen Verfahren ¹² gesteuert.
   1. Für jeden Versuch, präsentieren zwei 1 Sekunden-Intervallen, gekennzeichnet durch drei Signaltöne (5 kHz, 3 kHz und 5 kHz, Dauer 100 ms), mit dem taktilen Reiz in der Mitte präsentiert von einem der Intervalle. Haben die Teilnehmer indicate in dem Intervall der Reiz durch Fußpedale (links für erste, direkt für die zweite) vorgestellt wurde. Siehe Beispiel-Code 2, die zeigt, wie die Intervalle ausgeführt werden und erzielt.
      Hinweis: Die Computer-Scores die Antwort als "richtig" oder "falsch" und dem adaptiven Treppe wählt den nächsten Wert entsprechend präsentiert werden.
      Hinweis: Dieses Verfahren bestimmt einen Schwellenwert für die Schwingung an der Teststelle zu detektieren.

Abbildung 1. Experimentelles Design. Diese Abbildung zeigt den Aufbau des Experiments und die verwendeten Materialien. Siehe Text für Details.

3. Versuchsdurchführung

1. Erhalten eine schriftliche Einverständniserklärung. Setzen Sie die Teilnehmer auf dem Stuhl mit den Füßen bequem auf den Antwort Fußpedale ruht und erläutern die Versuchsdurchführung. </ Li>
2. Messen und die Länge der Rückenfläche des linken Unterarms aufzunehmen. Übernehmen Sie den Gurt so das Schütz in der Mitte des Arms auf halbem Weg zwischen der Innenwinkel des Ellenbogens und der Handgelenksfalte positioniert ist.
3. Wickeln Sie ein Tensor Verband lose um den Arm mehrmals das Schütz in Position zu halten.
4. Weisen Sie die Teilnehmer ihre linken Arm auf den Tisch zu legen und ihren rechten Ellbogen auf die Armlehne ruhen. Augenbinde, die Teilnehmer zu verhindern, dass sie auf den Reiz oder Standort suchen Maskierung und sie anweisen, während des gesamten Versuchs geradeaus zu schauen.
5. Beginnen Sie mit einem Block von 20 Praxis Studien (ohne Maskierung Stimulus), um vertraut zu machen Teilnehmer mit dem taktilen Erkennung Aufgabe und ihnen zu ermöglichen, mit den taktilen Reizen vertraut zu machen.
6. Im Anschluss an die Praxis Studien beginnen, das Experiment, die Blöcke von Bedingungen in einer zufälligen, ausgeglichen fahrbereitem Zustand. Vor jeder Block beginnen, stellen Sie sicher, dass die Arme und die Maskierung stimulus sind in den richtigen Positionen.
   1. Für jede Bedingung, halten Sie die Maskierreiz von der gewählten Standort, die sich auf der Liste der Bedingungen früher gemacht. Kreuz aus jedem Zustand, wie es laufen wird. Halten Sie die Maskierreiz während jeder Datenblock Sammlung Studien annähernd konstanten Druck aufrechterhalten. Die Maskierreiz können durch dünne Kleidung aufgetragen werden.
   2. Führen Sie das Versuchsprogramm, das durch eine festgelegte Anzahl von Versuchen ausgeführt wird, wie zuvor ausgewählt. Einführung einer 2 min Ruhezeit nach jedem kurzen Block von Studien. Nach einer gegebenen Block von Studien abgeschlossen ist, wählen Sie die nächste Seite für die Maskierung Reiz und das Programm erneut aus. Wiederholen, bis alle Prüfungen abgeschlossen sind.

4. Datenanalyse

1. Durch das adaptive Treppe ^{Programm 12,} passen die Teilnehmerdaten mit einem kumulierten Gauß'schen Die Formel für einen kumulierten Gauß'schen zurückgekehrt zu visualisieren und die Schätzung des Schwellenwerts bestätigen(Sigmoid), die von 50% geht (Zufallsniveau - gleiche Anzahl von 0s - falsch und 1'S- korrekt) bis 100% (alle 1, alle korrekt) ist:
   Wahrscheinlichkeit einer korrekten Antwort = 0,5 + 0,5 / (1 + exp (- (x-x0) / std))
   wobei x der Intensitätswert getestet ist, x0 ist die Schwelle von 75% Wert, und std ist die Standardabweichung der Schätzung. Diese Formel kann an die Daten angepasst werden unter Verwendung eines beliebigen Kurvenanpassungssoftware und der damit x0 Wert im Vergleich zu dem adaptiven Treppe Wert.
   1. Stellen Sie sicher, dass die Kurve zwischen 50% (Zufall Leistung) und 100% geht. Statistische Analysen durchzuführen (beispielsweise t-Tests oder ANOVA) auf den 75% Schwellenwerten unter jeder Bedingung des Experiments erhalten (beispielsweise zwischen verschiedenen Maskierungs sites) zu bestimmen, ob es irgendwelche Unterschiede zwischen den Bedingungen getestet.
2. Um Ausreißer zu identifizieren, den Mittelwert und die Standardabweichung für einen bestimmten Zustand zu berechnen. Vergleichen einzelnen Teilnehmer Punktzahl mit der mittleren undwenn ein Einzelergebnis ist mehr als zwei Standardabweichungen von das bedeutet dann betrachten diese Punktzahl als Ausreißer und entfernen Sie sie aus der Analyse. Alternative Kriterien können verwendet werden, falls gewünscht.
3. Um die Werte der Intensität der Schütze standardisieren (die in sind in willkürlichen Einheiten), wandeln sie in Bezug auf die Regelschwellen zu Dezibel (gemessen, wenn die Maskierungs Stimulus an die Steuerstelle aufgetragen wird, beispielsweise der Schulter). Verwenden Sie diese Formel:
   dB = 10 x _{log 10} (Schwellenwert / Steuer Schwellenwert).

Die Analyse der Daten wurde in 13 berichtet. Tastgefühl (ausgedrückt relativ zu den Schwellenwerten in der Kontrollbedingung gemessen wird) auf dem Unterarm wurde signifikant verringert (Schwellenwerte wurden signifikant erhöht), wenn vibrotaktile Maskierungs Stimulation zum gegenüberliegenden Arm (2A) angewendet wurde, einen kontralateralen Maskierungseffekt zwischen Unterarme zeigen. Die Wirkung war abhängig von der Position des Maskierungs Stimulus auf der Maskierungs Arm, wobei die größte Wirkung auftritt, wenn die Maske und Teststellen entsprach. 2B zeigt, dass Haltung spielt auch eine Rolle bei der Wirksamkeit der Maskierung. Der Maskierungseffekt war deutlich stärker, wenn die Arme zu verglichen wurden berühren, wenn sie parallel (3,3 dB im Vergleich zu 0,52 dB).

Zahl2. Typische Daten dieser Technik erhalten werden. (A) Die Erhöhung der Schwellenwert wird in Abhängigkeit von der Position der Maske (dargestellt als blaue Pfeile in der Karikatur über dem Diagramm) dargestellt. (B) Die Erhöhung der Schwelle an der Sondenstelle auf dem linken Arm, die durch eine Maskierung Reiz auf die entsprechende Stelle auf dem rechten Arm davon abhängig, ob die Arme berühren oder parallel. Alle Daten werden in dB relativ zu den Schwellen, ausgedrückt mit Vibration zu einer Kontrollstelle auf der Schulter (grüner Pfeil) angewendet erhalten. Standardfehler dargestellt. Daten N = 15 neu gezeichnet von D'Amour und Harris 2014.

Ergänzenden Code-Datei 1. (Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.)

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.