Summary
Este trabajo ilustra un procedimiento estándar y la determinación del umbral por el índice R para evaluar la sensibilidad táctil lingual espacial utilizando una prueba de orientación de rejillas.
Abstract
Los umbrales individuales mediante estimaciones de índice R se calculan utilizando una prueba de orientación de rejillas (6 herramientas diferentes para aumentar el tamaño de la rejilla de 0,20-1,25 mm) para evaluar la sensibilidad táctil lingual espacial. Durante el experimento, a los sujetos se les vendan los ojos y se les pide que especifiquen la orientación de la rejilla (ya sea horizontal o vertical) colocada en la lengua. El índice R se basa en la teoría de detección de señales (SDT), y es una probabilidad estimada de identificar correctamente un estímulo objetivo (la señal, por ejemplo, la orientación correcta) en comparación con un estímulo alternativo (el ruido, por ejemplo, la orientación incorrecta). Una vez que se calculan los valores del índice R para cada sujeto y cada dimensión de la herramienta, es posible derivar el umbral individual interpolando los dos índices R inmediatamente por debajo y por encima del límite establecido (típicamente el 75%) basado en valores críticos de índice R unilaterales. Este procedimiento puede ser útil en el campo médico para estudiar la asociación entre la sensibilidad táctil oral, la claridad del habla y los trastornos de la deglución, así como en estudios sensoriales y de consumo para explorar la variación individual en la percepción de la textura, las preferencias alimentarias y el comportamiento alimentario.
Introduction
La textura y la sensación en la boca de los alimentos juegan un papel importante en el gusto1,2,3,4, y aunque la investigación ha encontrado diferencias en la percepción de la textura debido a factores como el comportamiento de masticación2,5, el flujo de saliva y la composición6,7, existen métodos limitados disponibles para evaluar la variación en los receptores táctiles orales (mecanorreceptores). La cavidad oral alberga diferentes tipos de mecanorreceptores que se encuentran en la boca: receptores de Merkel, cilindros de Ruffini y corpúsculos de Meissner8. Los mecanorreceptores se pueden clasificar en dos grupos: de adaptación lenta y de adaptación rápida. Los mecanorreceptores que se adaptan lentamente (cilindros de Ruffini y receptores de Merkel) producen señales continuamente mientras se estimulan. Por el contrario, los mecanorreceptores de adaptación rápida (corpúsculos de Meissner) responden al principio y al final de la estimulación con una señal. La agudeza táctil varía ampliamente entre las superficies de la lengua y entre los individuos, posiblemente debido a diferencias en la sensibilidad de los mecanorreceptores. La ubicación y el número de mecanorreceptores en la cavidad oral, las diferencias en la disposición/densidad espacial de los mecanorreceptores (agudeza espacial), o las diferencias en su sensibilidad cuando se activan podrían ser la causa de esta variabilidad intra e interindividual. Se han publicado varios métodos para evaluar y detectar la variación en la sensibilidad de los mecanorreceptores en la cavidad oral, incluidos los filamentos von Frey9,10, el reconocimiento de letras11,12, las pruebas de orientación de la rejilla13 y la matriz de electrodos flexibles14,15. La prueba de orientación de rejillas requiere rejillas cuadradas (Figura 1, Figura 2) con diferentes anchos de ranura que se colocan en la lengüeta de un sujeto con los ojos vendados. Indican si los sujetos perciben que las rejillas están en una orientación horizontal o vertical. Las respuestas se utilizan para calcular umbrales promedio basados en la capacidad del sujeto para discriminar la orientación para los diferentes tamaños de rejilla.
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Protocol
Todos los participantes han firmado un consentimiento informado y por escrito. Este estudio fue aprobado por el Comité de Ética de la Universidad de Milán (n. 48/19) y realizado de acuerdo con la Declaración de Helsinki.
1. Formación de experimentadores
- Tome la herramienta de rejilla y aplique una fuerza de 100 g sobre una esponja colocada en una báscula.
NOTA: Consulte la Figura 1 para conocer el esquema de la herramienta de rejilla utilizada en este estudio. - Repita este procedimiento al menos 10 veces para reducir la variación en la fuerza aplicada por la rejilla en las lenguas de los sujetos durante las pruebas, tanto dentro como entre los experimentadores.
2. Procedimiento de evaluación
NOTA: Realizar la evaluación de la agudeza táctil siguiendo el estándar de salud y seguridad requerido para garantizar la seguridad del sujeto (por ejemplo, máscara, guantes y bata de laboratorio).
- Muestre todas las rejillas (0,20 mm, 0,25 mm, 0,50 mm, 0,75 mm, 1,00 mm, 1,25 mm) (Figura 2) en una mesa fuera de la vista del participante.
- Siente al participante en una silla cómoda e infórmale que puede abandonar el experimento en cualquier momento.
- Informe al participante que se le vendarán los ojos durante el experimento y se le pedirá que saque la lengua de una manera cómoda y relajada.
- Antes del comienzo del experimento, familiarice a los sujetos con el procedimiento utilizando la rejilla más grande (1,25 mm) para demostrar la fuerza aplicada (100 g para 3 s).
- Notifique a los participantes que pueden tomar un sorbo de agua cuando lo consideren apropiado.
- Aplique cada rejilla sobre la lengua del sujeto (región anterior de la lengua justo alrededor de la línea media).
- Después de cada toque, pida a los sujetos que indiquen, con las manos, la orientación de la herramienta (ya sea horizontal o vertical) y su grado de seguridad (seguro, inseguro). Los sujetos deben adivinar si no lo saben.
- Después de cada toque, registre todas las respuestas (horizontal, vertical, segura, no segura) para cada tema en una hoja de cálculo (Tabla suplementaria 1).
- Repita cada rejilla tantas veces como considere necesario para el corte del índice R seleccionado, por ejemplo, 6 veces, 3 horizontalmente y 3 verticalmente (Tabla suplementaria 1).
- Esterilizar cada rejilla después de evaluar a cada participante (consulte la sección 4).
NOTA: La lengua debe sobresalir suavemente de la boca sin esfuerzo por parte de los voluntarios para evitar una fatiga excesiva, lo que llevaría a una alteración en sus resultados de rendimiento. Es importante tener en cuenta que cuanto mayores sean las repeticiones por rejilla, más fiable será la medición16.
3. Protocolo de limpieza
- Prepare una solución que consista en 20 ml de hipoclorito de sodio (consulte la Tabla de materiales) diluida en 1 L de agua de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
- Agite manualmente la solución durante unos segundos.
- Llene 6 tazas con aproximadamente 20 ml de la solución desinfectante para sumergir completamente cada herramienta en la solución.
- Coloque cada herramienta en la taza correspondiente.
- Deje que las herramientas se empapen durante 15-20 min.
- Enjuague las herramientas con abundante agua de acuerdo con las instrucciones del fabricante y frótelas con un cepillo de dientes para asegurarse de eliminar cualquier residuo de hipoclorito de sodio.
- Deje que las herramientas se sequen al aire.
4. Cálculo del índice R
- Cree una matriz de respuesta para cada voluntario y para todas las herramientas (Figura 3) basada en las frecuencias de respuesta utilizadas para calcular el índice R utilizando la siguiente ecuación:
NOTA: El índice R expresa la sensibilidad táctil individual para cada herramienta16. El índice R- se basa en SDT17 y representa una probabilidad estimada de discernir un estímulo objetivo (es decir, la señal) de un estímulo alternativo (es decir, el ruido). La señal y el ruido corresponden a la correcta o incorrecta identificación de la orientación horizontal-vertical de la rejilla. Pueden aparecer cuatro opciones de respuesta tanto para la señal como para el ruido: "horizontal-seguro", "horizontal-inseguro", "vertical-inseguro" y "vertical-seguro"16. Los valores del índice R oscilan entre 0-1. Un valor más alto del índice R indica una mejor discriminación.
5. Determinación de la sensibilidad y el umbral mediante las estimaciones del índice R
- Para determinar si un sujeto puede discriminar la orientación de cada herramienta, calcule el punto de corte utilizando una tabla de valores críticos para las pruebas de significancia del índice R18
NOTA: Considerando el presente ejemplo, correspondiente a 36 presentaciones (es decir, cada rejilla presentada 6 veces, 3 horizontales y 3 verticales), el valor de corte para la discriminación se establece en 0.7426 de acuerdo con los valores críticos del índice R unilateral para α = 0.0518. - Si se utiliza un número suficientemente alto de herramientas (por ejemplo, seis dimensiones de rejilla diferentes)19, derive estimaciones de umbral de índice R.
- Para calcular el umbral para cada sujeto, interpole los dos índices R inmediatamente por debajo y por encima del valor de corte20.
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Representative Results
Un total de 70 adultos sanos (rango de edad = 19-33 años; edad media = 22,0; 52,9% mujeres) participaron en el estudio, como se muestra en Appiani et al. (2020)21.
Como ejemplo, la distribución del índice R por edad para el cuadrado 0,75 mm se informa en la Figura 4. Cada punto representa un tema diferente. Los sujetos por encima de la línea punteada (valor de corte: 0,7426) son aquellos que identifican correctamente la orientación de la rejilla (más sensible).
El rendimiento de las seis rejillas y la estimación del umbral del índice R derivado de un sujeto se informa en la Figura 5. En este caso, el umbral corresponde a 0,99 mm. Los sujetos con valores umbral bajos son capaces de reconocer un tamaño de barra más pequeño (más sensible), mientras que los sujetos con valores umbral altos requieren más entrada (tamaño de barra más grande) para percibir el estímulo cognitivamente (menos sensible)10. En el presente caso, los valores umbral pueden oscilar entre 0,20 y 1,25 mm. Sin embargo, se pueden alcanzar dos valores extremos: los sujetos con un umbral <0,20 mm son aquellos capaces de reconocer la orientación de los cuadrados desde el tamaño más pequeño (0,20 mm). Por el contrario, aquellos participantes que registran un umbral >1,25 mm no pueden discriminar ninguno de los tamaños de rejilla. Un ejemplo de un conjunto de datos de umbral se informa en la Tabla suplementaria 2.
Figura 1: Descripción de las herramientas. Dibujo esquemático cuadrado Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Cuadrados con ranuras/barras de tamaño creciente. La figura muestra las seis rejillas, que van desde la más pequeña (0,20 mm) hasta la más grande (1,25 mm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Matriz de respuesta. La figura muestra la matriz de respuesta utilizada para calcular el índice R. La señal (S) y el ruido (N) corresponden a la orientación horizontal y vertical, respectivamente. Las letras de la "a" a la "h" son enteros que toman valores entre 0 y 3. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Distribución del índice R por edad para el cuadrado 0,75 mm. La línea punteada representa el valor de corte (0,7426). Los sujetos que están por encima de la línea punteada son aquellos que identifican correctamente la orientación de la herramienta. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Cálculo del umbral individual. Valores de índice R de un sujeto y cálculo del umbral correspondiente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Tabla suplementaria 1: Un ejemplo de una hoja de cálculo utilizada por los experimentadores para registrar las respuestas de los participantes. La primera columna (Trial No.) representa el número de presentaciones; a modo de ejemplo, se reportan 36 posibles presentaciones. La segunda columna (combinación) indica el tamaño de la rejilla (G) y la orientación (HORIZ./VERT.). El investigador informa la respuesta del sujeto en la columna "Respuesta" (Horizontal/Vertical) e indica el grado de seguridad usando la última columna (Seguro/Inseguro). Haga clic aquí para descargar esta tabla.
Tabla suplementaria 2: El conjunto de datos utilizado para calcular los umbrales individuales. Las tres primeras columnas informan el código de identificación, la edad y el género de cada sujeto. Las columnas 4 a 9 informan de los valores del índice R para cada herramienta. En negrita se indican los valores inmediatamente por encima y por debajo del punto de corte que se han utilizado para el cálculo de umbrales individuales mediante interpolación (última columna). Haga clic aquí para descargar esta tabla.
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Discussion
Pocos instrumentos válidos están disponibles para medir la agudeza táctil10,11,13,22. Los filamentos de Von Frey han demostrado ser un método adecuado para medir tanto la agudeza cutánea como la oral10,21,22. Sin embargo, estos instrumentos miden una dimensión diferente de la agudeza táctil lingual que la prueba de orientación de rejillas21. Los filamentos Von Frey miden la detección de contacto mientras que las rejillas de resolución espacial la sensibilidad. Estas dos funciones sensoriales diferentes están subservidas por diferentes mecanismos neuronales23,24,25.
Otras herramientas conocidas son las cúpulas JVP (Stoelting Co, Wood Dale, IL, USA), que son muy similares a las utilizadas en el presente procedimiento. Sin embargo, estas herramientas se utilizan principalmente para medir la agudeza táctil de la piel, ya que tienen una sensibilidad menor (de 0,35-3,00 mm) que la resolución espacial promedio en la lengua (0,58 mm)13. Por esta razón, Appiani et al. (2020)21 evaluaron la idoneidad cognitiva y perceptiva de las rejillas a medida utilizadas en este protocolo, que tienen anchos de ranura adicionales de menos de 0,50 mm (es decir, 0,20 y 0,25 mm) con el fin de incluir un rango de dimensiones más adecuado para la evaluación de la sensibilidad táctil oral21. La herramienta consiste en bloques cuadrados de politetrafluoroetileno cortados a máquina de 1 cm2 grabados con rejillas en su superficie. Cada cuadrado tiene una altura de 5 mm y está sostenido por una varilla cilíndrica estrecha (2 cm de largo) (Figura 1). Tanto el tamaño de la barra como la distancia entre cada barra (el ancho de la ranura) varían entre los cuadrados, pero son consistentes dentro de un cuadrado. La profundidad de la ranura aumenta en 1,5 veces el ancho de la ranura para garantizar que la lengüeta no toque la parte inferior del cuadrado durante las pruebas13. El número de cuadrados utilizados para evaluar la sensibilidad de los sujetos puede variar, al igual que el tamaño de las barras, pero investigaciones anteriores han encontrado que se necesitan seis cuadrados que varían en los tamaños de barras más pequeños, que van desde 0,20 mm a 1,25 mm, para proporcionar discriminación entre los individuos para la lengua13,24 (Figura 2).
En el presente procedimiento, se sugiere el cálculo de un índice (el índice R) para evaluar la discriminación oral de un tamaño de rejilla específico. Además, si el número de herramientas es lo suficientemente grande (por ejemplo, seis herramientas), el presente procedimiento informa del cálculo de umbrales individuales de acuerdo con Robinson y sus colegas20.
Este protocolo muestra una forma válida, fácil y rápida de medir la agudeza táctil a nivel de la lengua. Sin embargo, cabe destacar algunos retos que pueden afectar a la fiabilidad de la prueba21. En general, la fiabilidad de los instrumentos puede verse afectada por el experimentador. Por lo tanto, se debe garantizar un entrenamiento cuidadoso y la calibración de los experimentadores para ejercer una fuerza consistente y estandarizada sobre la lengua del sujeto. Además, los movimientos involuntarios del músculo lingual y la sequedad de la superficie lingual pueden afectar las mediciones. Por lo tanto, se pide a los voluntarios que tienen que mantener la lengua extendida durante un tiempo relativamente largo que se concentren considerablemente. La ocurrencia de estas limitaciones varía mucho entre los individuos. Sin embargo, se puede reducir sugiriendo que los sujetos mantengan la lengua relajada entre los dientes y los labios y posiblemente coloquen la barbilla en las manos. Además, se invita a los voluntarios a detenerse varias veces durante la prueba para beber un poco de agua.
Los estudios futuros podrían analizar en profundidad la asociación entre la agudeza táctil lingual individual, las preferencias alimentarias, las elecciones de alimentos y el estado nutricional. Este protocolo también puede ser útil en un entorno clínico para estudiar poblaciones vulnerables con trastornos de la deglución o de la cavidad oral.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Reconocemos a todos los participantes, voluntarios y otras personas involucradas en el estudio. Agradecemos a Sandra Stolzenbach Wæhrens y Wender Bredie (Universidad de Copenhague) por diseñar los cuadrados utilizados en la presente prueba de orientación de rejillas. Esta investigación fue financiada por la Universidad de Milán, Piano di sostegno alla ricerca 2018.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Custom-made squares | University of Reading; University of Copenhagen | Squares of 1 cm2 from polytetrafluoroethylene (PTFE) | |
| Disinfenctant solution (20% sodium hypochlorite) | Amuchina, Angelini S.p.A., Roma, Italy | ||
| Eye masks | Various | ||
| Gloves | Various | ||
| Lab coat | Various | ||
| Plastic cup for drinking water | Various | ||
| Excel | Microsoft |
References
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