Taktiler halbautomatischer Passiv-Finger-Winkelstimulator (TSPAS)
30. Juli 2020
Präsentiert wird der taktile semiautomatische Passiv-Finger-Winkelstimulator TSPAS, eine neue Möglichkeit, taktile räumliche Schärfe und taktile Winkeldiskriminierung mit einem computergesteuerten taktilen Stimulussystem zu bewerten, das erhöhte Winkelreize auf das passive Fingerpad eines Subjekts anwendet und dabei Bewegungsgeschwindigkeit, Entfernung und Kontaktdauer steuert.
Unsere Methode bietet einen neuen Ansatz zur Messung der taktilen räumlichen Sehschärfe. Unser halbautomatisches System ist einfach zu bedienen und kann zur Steuerung von Bewegung, Geschwindigkeit, Entfernung und Kontaktdauer verwendet werden. Um taktile Winkelreize vorzubereiten, schneidet man mit einer Fräsmaschine eine Acrylplatte in eine 8 Milliliter lange, 1,5 Millimeter breite und 1 Millimeter hohe Polylinie mit zwei gleichen Linien, die symmetrisch entlang einer imaginären Winkelhalbierenden verteilt sind.
Und einen 40 Millimeter langen, 40 Millimeter breiten und 3 Millimeter hohen quadratischen Boden. Kleben Sie die Polylinie in die Mitte der quadratischen Basis. Herabstufen eines 2D-Stimulus mit erhöhtem taktilen Winkel.
Stellen Sie Teile mit Winkelgrößen von 50 bis 70 Grad in 2-Grad-Schritten her. Und erstellen Sie bis zu 20 Paare diskriminierter Winkel, einschließlich 20 identischer Referenzwinkel und 10 Paare identischer Vergleichswinkel mit gemessenen Genauigkeiten von plus/minus 0,2 Grad. Bevor Sie ein Experiment in der Datenbearbeitungssoftware starten, stellen Sie den Bewegungstyp des Geräts auf Inkrementmodell ein.
Der Bewegungsabstand auf 80 Millimeter, die Bewegungsgeschwindigkeit auf 20 Millimeter pro Sekunde. Die Bewegungsfunktion auf einfach und die Achse als ID ist gleich 0. Zum Einstellen der Parameter für die elektronische Schlittenbewegung, den Abstand bzw. die Geschwindigkeit.
Wenn die Softwareparameter eingestellt sind, lassen Sie den Probanden mit dem Gerät an einem Tisch sitzen und legen Sie eine Augenbinde auf den Probanden. Weisen Sie den Probanden an, den rechten Zeigefinger leicht an die Öffnung der Handplatte zu legen. Klemmen Sie als Nächstes ein Paar Winkel, einschließlich des Referenzwinkels und des Vergleichswinkels, auf den Objektträger.
Weisen Sie das Motiv an, zu melden, welcher der Winkel größer ist, wenn er durch Berührung wahrgenommen wird, und klicken Sie auf die Schaltfläche. Das Winkelpaar gleitet 80 Millimeter lang passiv mit einer Geschwindigkeit von 20 Millimetern pro Sekunde über die Zeigefinger. Wenn das Motiv nicht erkennen kann, welcher Winkel größer ist, kann es angeben, dass die Winkel gleich sind.
Registrieren Sie die Antwort des Betreffs als Antwortdaten. Ersetzen Sie dann die Winkel und wiederholen Sie die Präsentation auf die gleiche Weise 10 Mal, wobei Sie die Reaktion der Probanden nach jeder Analyse aufzeichnen. Um unangenehme Empfindungen am Zeigefinger zu vermeiden, lassen Sie den Probanden nach jeder Serie von 20 Versuchen eine dreiminütige Pause einlegen.
Um die logistische Kurve zur Beschreibung der Winkelunterscheidungsschwelle anzuwenden, muss das Ergebnis der drei alternativen Kraft-Wahl-Faktoren als Häufigkeitsverteilung ausgedrückt werden. In dieser Koordinate könnte eine logistische Kurve mit der Methode der kleinsten Quadrate angepasst werden. Und die Winkelunterscheidungsschwelle wurde definiert als die Hälfte der Differenz zwischen dem Winkel bei Genauigkeitsraten von 25 bis 75 %. Diese Technik könnte also einen neuen Ansatz für das taktile Zusammenspiel von sensorischer und hochrangiger Verarbeitung bieten.
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Übersicht
Dieser Artikel stellt den taktilen, halbautomatischen Stimulator für passive Fingerwinkel (TSPAS), eine neuartige Methode zur Beurteilung der taktilen räumlichen Auflösung und Winkeldiskriminierung, vor. Das System appliziert erhabene Winkelreize auf die passive Fingerkuppe eines Probanden und kontrolliert dabei die Bewegungsgeschwindigkeit, die Distanz sowie die Kontaktdauer.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Verhaltensbewertung
- Taktilwahrnehmung
Hintergrund
- Die taktile räumliche Auflösung ist entscheidend für das Verständnis der sensorischen Verarbeitung.
- Herkömmliche Methoden zur Messung der taktilen Wahrnehmung können begrenzt sein.
- Fortschritte in der Technologie ermöglichen präzisere Bewertungen.
- Das TSPAS-System zielt darauf ab, die Genauigkeit von Tests zur taktilen Winkeldiskriminierung zu verbessern.
Zweck der Studie
- Eine neue Methode zur Messung der taktilen räumlichen Auflösungsfähigkeit vorstellen.
- Ein halbautomatisiertes System bereitstellen, das den Testprozess vereinfacht.
- Variablen wie Bewegungsgeschwindigkeit, Distanz und Kontaktdauer während der Untersuchungen kontrollieren.
Verwendete Methoden
- Verwendung einer Fräsmaschine zur Herstellung taktiler Winkelreize.
- Herstellung einer Acrylplatte, die in spezifischen Abmessungen zugeschnitten wird, zur Prüfung.
- Montage taktiler Reize durch Verkleben der Komponenten.
- Einsatz eines computerkontrollierten Systems zur Reizpräsentation.
Hauptergebnisse
- Das TSPAS-System misst die taktile räumliche Auflösung effektiv.
- Die Kontrolle über Testvariablen erhöht die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.
- Die Teilnehmer zeigten eine verbesserte Leistung mit dem halbautomatisierten System.
- Die Methode ermöglicht konsistente und wiederholbare Bewertungen der taktilen Wahrnehmung.
Schlussfolgerungen
- Die TSPAS stellt einen bedeutenden Fortschritt in den Methoden der takttilen Testung dar.
- Zukünftige Studien können auf diesem Rahmen aufbauen, um die taktile Wahrnehmung weiter zu erforschen.
- Dieses System könnte sowohl in der Forschung als auch in klinischen Anwendungen eingesetzt werden.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Beurteilung der taktilen räumlichen Auflösungsfähigkeit unterstützt die Zielvalidierung in der neurowissenschaftlichen Arzneimittelforschung, indem sie die Genauigkeit der sensorischen Informationsverarbeitung quantifiziert. Das TSPAS ermöglicht die mechanistische Absicherung von Wirkstoffen, die somatosensorische Signalwege beeinflussen, anhand standardisierter Messungen der Winkeldiskrimination. Diese Methode erhöht die Vorhersagesicherheit in der frühen Entdeckungsphase, indem sie quantitative und reproduzierbare Messungen der taktilen Funktion bereitstellt, die für die Entwicklung analgetischer und neurologischer Therapeutika relevant sind.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung taktiler sensorischer Bahnen, um Zielstrukturen zu validieren, die die somatosensorische Wahrnehmung modulieren.
- Operativer Wert: Bietet ein halbautomatisiertes System zur konsistenten Messung der Winkel-Diskriminationsschwelle über experimentelle Wiederholungen hinweg.
- Predictiver Wert: Unterstützt die Dosis-Wirkungs-Charakterisierung von Substanzen, die die taktile Sehschärfe beeinflussen, und hilft so bei der Identifizierung von Leitsubstanzen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Testbereitschaft: Erzeugt quantitative Schwellenwerte für die taktile Winkeldiskriminierung, die für hochpräzise sensorische Screening-Plattformen geeignet sind.
- Reproduzierbarkeit: Steuert Bewegungsgeschwindigkeit, -abstand und Kontaktzeit, um die Variabilität bei der taktilen Reizdarbietung zu minimieren.
- Skalierbarkeit: Verwendet gefräste Acrylreize mit definierten Winkelinkrementen (50–70° in 2°-Schritten), die standardisierte Testpanels für Substanzmischungen ermöglichen.
Translationale und präklinische Forschung
- Klinische Relevanz: Misst die taktile räumliche Auflösungsfähigkeit als funktionellen Biomarker in Modellen neuropathischer Schmerzen oder sensorischer Verarbeitungsstörungen.
- Translationale Kontinuität: Verbindet die In-vitro-Zielstrukturenanbindung mit der In-vivo-Bewertung des sensorischen Phänotyps über Winkeldiskriminationsschwellen.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht Go/No-Go-Entscheidungen basierend auf der Wiederherstellung oder Modulation der taktilen Funktion in präklinischen Wirksamkeitsstudien.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das TSPAS fügt sich in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung über das phänotypische Screening bis zur präklinischen Wirksamkeitsbewertung ein, insbesondere für therapeutische Substanzen, die das somatosensorische System modulieren.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung von Zielstrukturen, die an der taktilen Signaltransduktion und kortikalen sensorischen Verarbeitung beteiligt sind.
- Screening: Liefert standardisierte taktile Winkelreize mit kontrollierten kinematischen Parametern für eine zuverlässige Wirkstoffprüfung.
- Analytik: Gibt Frequenzdiskriminierungsdaten aus, die mittels logistischer Kurve angepasst werden, um die Winkeldiskriminationsschwelle bei 25 % und 75 % Genauigkeit zu berechnen.
- Translationale Forschung: Verbindet die Modulation molekularer Zielstrukturen mit messbaren Veränderungen der taktilen räumlichen Auflösungsfähigkeit und unterstützt die Abstimmung von Biomarkern.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Funktioniert als wiederverwendbare Plattform zur sensorischen Beurteilung in mehreren Projekten zur Erforschung somatosensorischer Therapeutika.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert die mechanistische Unschärfe bei der Modulation somatosensorischer Bahnen, indem quantifizierbare Metriken für die taktile Wahrnehmungsschärfe bereitgestellt werden.
- Operativer Wert: Stellt eine Standardisierung der Reizapplikation sicher durch computerkontrollierte Schiebebewegung mit 20 mm/s über eine Distanz von 80 mm.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungssicherheit bei Go/No-Go-Entscheidungen, indem Wirkstoffeffekte mit messbaren Veränderungen der sensorischen Funktion verknüpft werden.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Kandidaten basierend auf Profilen zur Erhaltung oder Verbesserung der Tastfunktion.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in taktiler Psychophysik und sensorischer Neurowissenschaft für die korrekte Stimulusgestaltung und Versuchspersonenanleitung.
- Hängt von der präzisen Bearbeitung und Montage von Acrylkomponenten ab, um genaue Winkelreize zu erzeugen (Toleranz ±0,2°).
- Setzt eine standardisierte Vorbereitung der Versuchspersonen voraus, einschließlich Augenbinde und passiver Fingerpositionierung, um die Gültigkeit der Reizwahrnehmung sicherzustellen.
- Beinhaltet eine interdisziplinäre Schulung für eine konsistente Durchführung der Versuche, einschließlich 10 Wiederholungen pro Winkelpaar und 3-minütiger Pausen zur Vermeidung von Ermüdung.
- Auf die statische taktile Winkeldiskriminierung beschränkt; beurteilt ohne Modifikation weder dynamisches Berühren noch Vibrationsempfindlichkeit oder Druckempfindlichkeit.
