Las pruebas táctil enmascaramiento entre los antebrazos

Resumen

Aquí exploramos el enmascaramiento táctil contralateral entre los antebrazos en el que los umbrales de detección táctil se modulan mediante la vibración aplicada a un sitio remoto. Los detalles de qué sitios remotos tienen un efecto pueden decirnos cómo se representa el cuerpo en el cerebro.

Resumen

El enmascaramiento, en el que un estímulo afecta a la detección de otro, es una técnica clásica que se ha utilizado en la investigación visual, auditiva y táctil, normalmente utilizando estímulos que están muy juntos para revelar interacciones locales. También se han demostrado efectos de enmascaramiento en los que un estímulo táctil altera la percepción de un tacto en un lugar distante. Tales efectos pueden proporcionar información sobre cómo los componentes de las representaciones del cuerpo en el cerebro pueden estar vinculados. Informes ocasionales han indicado que los toques en una mano o antebrazo pueden afectar la sensibilidad táctil en las ubicaciones contralaterales correspondientes. Para explorar la coincidencia de los puntos correspondientes en todo el cuerpo, podemos medir el ajuste espacial y el efecto de la postura en el enmascaramiento contralateral. Se requieren controles cuidadosos para descartar los efectos directos del estímulo a distancia, por ejemplo, por transmisión mecánica, y también los efectos de atención en los que los umbrales pueden verse alterados por la atención del participante que se aleja del estímulo de interés. El uso de esta técnica es beneficioso como medida conductual para explorar qué partes del cuerpo están conectadas funcionalmente y si los dos lados del cuerpo interactúan en una representación somatotópica. Este manuscrito describe un protocolo conductual que puede ser utilizado para el estudio del enmascaramiento táctil contralateral.

Introducción

enmascaramiento táctil es donde un estímulo táctil en un lugar en el cuerpo altera la percepción de un toque en otro lugar. Esta es una técnica por primera vez por von Békésy ¹ para revelar interacciones ubicación, especialmente la inhibición lateral, entre las zonas de la piel que son adyacentes en la superficie del cuerpo. Mientras enmascaramiento táctil se ha estudiado ampliamente en los últimos años, la investigación ha investigado sobre todo enmascaramiento ipsilateral táctil mediante la estimulación eléctrica ^{2, 3, 4} presión, y la estimulación vibrotáctil ^{5, 6.} Por el contrario, pocos estudios han examinado el enmascaramiento contralateral táctil en la que los sitios de enmascaramiento y las sondas pueden ser quitados lejos. De largo alcance efectos de enmascaramiento táctiles se han mostrado entre los puntos de simetría de espejo en la mano y el brazo ^{5, 7 - 9, pero} estos estudios se han limitado en gran medida a mirar las manos y los dedos ⁷, ^10, con más extensas partes de todo el cuerpo está en gran medida ignorados. Uno de los objetivos de tales experimentos de enmascaramiento de largo alcance es indicar cómo los componentes de la representación del cuerpo en el cerebro pueden estar relacionados funcionalmente. Aquí, el fenómeno de largo alcance enmascaramiento táctil es explorado por la investigación de cómo la vibración aplicada a un antebrazo podría afectar umbrales de sensibilidad táctil en el antebrazo opuesto. Umbral se refiere al estímulo mínimo que se necesita para detectar un estímulo. Definimos esto como la intensidad a la que se detecta el estímulo 75% del tiempo. Se utilizó una técnica de enmascaramiento táctil en la que la sensibilidad táctil (el recíproco de umbral) en un antebrazo se mide en la presencia de un estímulo vibratorio (la máscara) en otra parte del cuerpo. Enmascaramiento efectivo es revelado por un aumento en el umbral de detección es decir, una reducción de la sensibilidad. La técnica se puede utilizar en combinación con otras manipulaciones tales como variando posición de las extremidades or movimiento para explorar sus efectos sobre la eficacia de enmascaramiento.

Aquí hemos utilizado estímulos vibrotactile como el estímulo de enmascaramiento. La ventaja de esto es que la frecuencia, y por lo tanto el tipo de receptor que estimula pueden ser controlados. La técnica podría extenderse a mirar dolor utilizando estímulos eléctricos como la sonda o máscara o ambos. También, cualquier sitio puede utilizarse como el sitio de enmascaramiento que permite la investigación de los sitios de acupuntura por ejemplo.

Protocolo

Todos los experimentos fueron aprobados por el comité de ética York y todos los participantes firmaron formularios de consentimiento informado. Los experimentos se realizaron de acuerdo con el Tratado de Helsinki.

1. Los estímulos

1. Estímulo de detección táctiles
   1. Use un contactor (1.17 "de diámetro y 0.30" de espesor) para entregar estímulos táctiles de la vibración 250 Hz durante 100 ms. El uso de un contactor especialmente diseñada ofrece una relación lineal entre la cantidad de viajes y el voltaje aplicado.
   2. Controlar el suministro de estímulo táctil con una tarjeta de sonido de 64 bits.
      1. Para conducir el contactor, lo tratan como un altavoz. Conectar un amplificador de audio estéreo a una tarjeta de sonido estéreo equipo de 64 bits. Conectar el contactor a una de las salidas del amplificador (por ejemplo, la "izquierda altavoz hacia fuera '). Conectar el segundo canal (por ejemplo, el "altavoz derecho a cabo ') del amplificador a un altavoz regular para proporcionar señales auditivas a la parpante.
      2. En el código de ordenador que controla el experimento, generar la forma de onda que se utilizará para hacer vibrar el contactor (por ejemplo, una onda sinusoidal de 250 Hz de la duración de 100 ms), y otra forma de onda para la señal de sonido (por ejemplo, una onda sinusoidal 3000 Hz con una duración de 100 ms). Véase el ejemplo de código 1 en el archivo de código suplementario.
      3. Ponga cada una de estas dos formas de onda en una matriz de dos dimensiones. Para la matriz contactor poner la señal en la primera dimensión y establecer la segunda dimensión a todos los ceros. Para la matriz de sonido poner la señal en la segunda dimensión y establecer el primero en todos los ceros. Juega la matriz adecuada para la tarjeta de sonido en el punto apropiado en el programa. Véase el ejemplo de código 1 en el archivo de código suplementario para una demostración de cómo se hace esto.
   3. Acople el contactor a una correa de sujeción con un producto basado en la mecánica.
2. estímulo de enmascaramiento
   1. Proporcionar el estímulo de enmascaramiento por una eléctrica, jand-sostenido (4 cm de diámetro; 83 Hz cuando se encuentra en "baja") vibrador.
   2. Sobre la base de las áreas en las que el enmascaramiento se va a probar, seleccionar los sitios en los que el estímulo de enmascaramiento se va a aplicar.

2. Configuración Experimental y Diseño

1. Disponga el equipo y el equipo en un escritorio, una silla frente a ella, por el experimentador.
2. Establecer una mesa sobre la que descansan los participantes su brazo (prueba) a la izquierda. Coloque una silla para el lado derecho de la tabla. Ponga un stand reposabrazos al lado de la silla en la que los participantes descansar el codo (enmascaramiento brazo) derecha. Añadir amortiguación a la mesa y apoyabrazos para una mayor comodidad.
3. Organizar un altavoz en una superficie mecánicamente aislado. Organizar pedales (conectado a los botones izquierdo y derecho de un ratón de ordenador), de modo que los pies de los participantes van a descansar cómodamente en ellos (Figura 1).
4. Elija los parámetros del estudio, incluyendo el número apropiado de ensayos requeridospara obtener una estimación fiable del umbral (típicamente, entre 40 a 50 ensayos) y el número de bloques en el que el experimento se va a dividir (por ejemplo, dos bloques de 20-25 ensayos por condición).
5. Haga una lista de la orden en el que se ejecutarán las condiciones. Utilice esta lista para determinar dónde llevar a cabo el estímulo de enmascaramiento para cada bloque.
6. Introduce el número de ensayos directamente en el código de programa de ordenador (por ejemplo, ntrials = 25; Ver archivo de código suplementario). Asegúrese de que cada bloque ya no es de 10 minutos para mantener la atención.
7. Programar una forzada de dos alternativas de opción-tarea de detección táctil ^{11 en el que} la intensidad del estímulo se controla con un procedimiento psicométrica escalera psicofísica adaptativo bayesiano ^12.
   1. Para cada ensayo, presentes dos intervalos de 1 segundo, marcado por tres pitidos (5 kHz, 3 kHz y 5 kHz, duración de 100 ms), con el estímulo táctil presentado en medio de uno de los intervalos. Tener el participante indicate intervalo en el que el estímulo fue presentado por medio de pedales (de izquierda para el primer, segundo por la derecha). Ver Ejemplo de código 2, que muestra cómo los intervalos se ejecutan y se anotó.
      Nota: Las calificaciones de ordenador como la respuesta "correcta" o "incorrecta" y la escalera de adaptación selecciona el siguiente valor que se presentará en consecuencia.
      Nota: Este método determina un valor umbral para la detección de la vibración en el sitio de prueba.

Figura 1. Diseño experimental. Esta figura muestra la puesta en marcha del experimento y los materiales utilizados. Véase el texto para más detalles.

3. Procedimiento experimental

1. Obtener el consentimiento informado por escrito. Asentar el participante en la silla con sus pies descansando cómodamente en los pedales de respuesta y explicar el procedimiento experimental.
2. Medir y registrar la longitud de la superficie dorsal del antebrazo izquierdo. Aplicar la correa de modo que el contactor se coloca en el medio de la mitad del brazo entre el ángulo interno del codo y el pliegue de la muñeca.
3. Envolver un vendaje tensor libremente alrededor del brazo varias veces para mantener el contactor en su lugar.
4. Instruir a los participantes a poner su brazo izquierdo sobre la mesa y descansar su codo derecho en el reposabrazos. Venda de los ojos del participante para evitar que mirar el estímulo o enmascarar lugar y darles instrucciones para mirar hacia adelante a lo largo del experimento.
5. Comience con un bloque de 20 ensayos de práctica (sin el estímulo de enmascaramiento) con el fin de familiarizar a los participantes con la tarea de detección táctil y que les permita familiarizarse con los estímulos táctiles.
6. A raíz de los ensayos de práctica, comenzar el experimento, la ejecución de los bloques de condiciones en un orden aleatorio, con contrapeso. Antes de comenzar cada bloque, garantizar que las armas y el enmascaramiento Stimulus están en las posiciones correctas.
   1. Para cada condición, mantenga el estímulo de enmascarar en el sitio elegido, en referencia a la lista de las condiciones anteriores. Tachar cada condición en que se ejecuta. Mantenga el estímulo de enmascarar lo largo de cada bloque de ensayos de recogida de datos se mantiene la presión aproximadamente constante. El estímulo de enmascaramiento se puede aplicar a través de la tela delgada.
   2. Ejecutar el programa experimental que se desarrollará a través de un número determinado de intentos, lo que previamente seleccionada. Introducir un período de descanso de 2 minutos después de cada secuencia corta de los ensayos. Después de que se complete un bloque determinado de ensayos, seleccione el siguiente sitio para el estímulo de enmascaramiento y ejecutar el programa de nuevo. Repita hasta que se hayan completado todos los ensayos.

Análisis 4. Datos

1. Para visualizar y confirmar la estimación del valor de umbral devuelto por el programa de escalera de adaptación ^12, ajustar los datos de los participantes con una gaussiana acumulativa La fórmula para una gaussiana acumulativa(Sigmoide) que va desde el 50% (nivel de azar - igual número de 0s - mal y 1's- correcta) a 100% (todo de 1, los correctos) es:
   probabilidad de una respuesta correcta = 0,5 + 0,5 / (1 + exp (- (x-x0) / std))
   donde x es el valor de la intensidad probado, x0 es el valor umbral de 75%, y std es la desviación estándar de la estimación. Esta fórmula se puede ajustar a los datos utilizando el software de ajuste de curvas y el valor x0 resultante en comparación con el valor adaptativo escalera.
   1. Asegúrese de que la curva va entre 50% (rendimiento de probabilidad) y 100%. Llevar a cabo análisis estadísticos (por ejemplo, pruebas t o ANOVA) en los valores umbral del 75% obtenidos en cada condición del experimento (por ejemplo, entre los diferentes sitios de enmascaramiento) para determinar si hay diferencias entre las condiciones ensayadas.
2. Con el fin de identificar los valores atípicos, calcular la media y la desviación estándar para una condición dada. Comparar la puntuación de cada participante con la media y lasi una puntuación individual es más de 2 desviación estándar a partir de ese entonces significa considerar esta partitura como un valor atípico y sacarlo del análisis. Criterios alternativos se pueden usar si se desea.
3. Para estandarizar los valores de la intensidad de los contactores (que están en en unidades arbitrarias), las convierten en decibelios con relación a los umbrales de control (medidos cuando el estímulo de enmascaramiento se aplica al sitio de control, por ejemplo, el hombro). Utilice esta fórmula:
   dB = 10 x log ₁₀ (valor umbral de valor umbral / control).

Resultados

Los análisis de los datos se informaron ^en el 13. Sensibilidad táctil (expresado en relación con los umbrales medidos en la condición de control) en el antebrazo se redujo significativamente (umbrales se incrementaron significativamente) cuando la estimulación vibrotáctil enmascaramiento se aplicó al brazo opuesto (figura 2A), lo que demuestra un efecto de enmascaramiento contralateral entre antebrazos. El efecto dependía de la posición del estímulo de enmasca...

Discusión

Aquí, se describe un protocolo detallado para el enmascaramiento táctil contralateral y los resultados publicados anteriormente utilizando la técnica de poner a prueba los umbrales de detección táctiles se muestran. La ventaja de este método es que los umbrales se miden utilizando una técnica psychophysically riguroso. La elección forzada procedimiento de dos alternativa (2AFC) es relativamente insensible a sesgo de respuesta y por lo tanto de los efectos de atención. El procedimiento escalera de adaptación para perfecc...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Tactor C-2	Tecnología ATAC; Ingeniería Acústica, Inc.		http://www.atactech.com/PR_tactors.html
Varita mágica	Hitachi		http://magicwandoriginal.com/magic-wand-original/
FC5 Pedales	Yamaha Corporation		http://ca.yamaha.com/en/products/music-production/accessories/footpedals/fc5/?mode=model
MATLAB	The Mathworks, Inc.		http://www.mathworks.com/products/matlab/
Velcro	Velcro Industries B.V.		http://www.velcro.com/