Misura di rilevamento delle vibrazioni Soglia e tattile spaziale Acuity in soggetti umani

Rabih Moshourab; Henning Frenzel; Stefan Lechner; Julia Haseleu; Valérie Bégay; Damir Omerbašić; Gary R. Lewin

doi:10.3791/52966

Articolo metodologico

Misura di rilevamento delle vibrazioni Soglia e tattile spaziale Acuity in soggetti umani

DOI:

10.3791/52966

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1 settembre 2016

Rabih Moshourab¹^,² , Henning Frenzel² , Stefan Lechner³ , Julia Haseleu² , Valérie Bégay² , Damir Omerbašić² , Gary R. Lewin²

¹Department of Anesthesiology and Intensive Care Medicine, Charite Universitätsmedzin, Campus Virchow Klinikum und Campus Charite Mitte, ²Department of Neuroscience, Molecular Physiology of Somatic Sensation, Max Delbrück Center for Molecular Medicine, ³Institute of Pharmacology, University of Heidelberg

In questo articolo

Sommario

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Qui, vi presentiamo i protocolli per determinare le soglie di rilevamento delle vibrazioni e l'acuità tattile con metodi psicofisici nell'uomo.

Abstract

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I test che consentono la determinazione precisa delle soglie psicofisiche per la vibrazione e l'orientamento del reticolo forniscono preziose informazioni sulla funzione meccanosensoriale che sono rilevanti per la diagnosi clinica e per la ricerca di base. Di seguito, descriviamo due test psicofisici progettati per determinare la soglia di rilevamento delle vibrazioni (sistema automatizzato) e l'acuità spaziale tattile (dispositivo portatile). Entrambe le procedure implementano un paradigma sperimentale a scelta forzata a due intervalli e una regola trasformata su e giù. Questi test sono stati utilizzati per ottenere profili meccanosensoriali per individui provenienti da coorti umane distinte come gemelli o persone con sordità neurosensoriale.

Introduzione

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I recettori meccanosensoriali specializzati nella pelle mediano la percezione della vibrazione e l'orientamento del reticolo. Ogni tipo di recettore meccanosensoriale è sintonizzato per rilevare caratteristiche distinte degli stimoli tattili^1,2. Questa proprietà fornisce le basi psicofisiche per una valutazione differenziata della funzione meccanosensoriale utilizzando test che forniscono semplici oscillazioni sinusoidali (vibrazione) o reticoli fini. E' noto che le soglie psicofisiche per la percezione delle vibrazioni sono più basse per le vibrazioni ad alta frequenza che per quelle a bassa frequenza^3,4. Due tipi di meccanocettori a rapido adat....

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Protocollo

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Il protocollo di test è stato approvato dal Comitato Etico Charité-Universitätsmedizin.

1. rilevamento delle vibrazioni Soglia (VDT)

Dispositivo e montaggio protocollo di test - Pretesting
1. Assemblare i componenti del dispositivo di figura 1A. Posizionare un bordo di superficie liscia (40 cm x 80 cm) su un tavolo. Posizionare la barra di ottone sulla scheda.
2. Collegare l'attuatore piezoelettrico (vibrazione stimolatore) all'unità di controllo.
3. Collegare la scatola di risposta e il dispositivo monitor al sistema di acquisizione dati (vedi file di codice supplementare).
4. Collegare il sistem....

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Risultati

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L'attuatore piezoelettrico fornisce lo stimolo vibrazioni al soggetto. Lo stimolo di vibrazione ha una durata complessiva di 1,8 sec e viene presentata solo una volta durante una prova durante il primo o secondo intervallo (Figura 2A). L'ascesa e la caduta di tempo al momento della comparsa e offset dello stimolo è determinato, rispettivamente, in cui dalle funzioni (1-e ^-BT) ∙ ∙ ampiezza sinusoidale (frequenza), e (e ^-BT) ∙ ∙ ampiezza sinusoidale (.......

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Discussione

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Le tecniche utilizzate per valutare VDT variano da specifiche del dispositivo, hardware e protocolli di sperimentazione. L'Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione specifica i metodi e le procedure per analizzare e interpretare le soglie vibrotattili comprese le raccomandazioni per i vari componenti di un vibrometro (ISO 13.091-1 e 2 ^26,27) Il sistema di prova descritto si attiene alle pertinenti raccomandazioni ISO per gamma di frequenza di prova (4-125 Hz), il metodo (variante di scala up-.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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La ricerca e lo sviluppo che hanno portato al test di vibrazione sopra descritto sono stati finanziati dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC, ADG 294678) e dal Consiglio Tedesco della Ricerca (sovvenzione, SFB665). Un ringraziamento va al personale tecnico e di supporto del Max-Delbrück-Center, R. Fischer, B. Neumann e M. Pflaume, che hanno fornito un'assistenza inestimabile per il progetto.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Attuatore piezoelettrico	Physik Instrument, Germania	P-602.1L	L'attuatore piezoelettrico lineare, con sensore di posizione integrato e amplificatore di movimento, contiene un materiale piezoceramico che si allunga e si contrae quando viene applicata la tensione. L'attuatore piezoelettrico viaggia fino a 100 µm. L'attuatore è dotato di una guida di flessione che garantisce un movimento rettilineo senza inclinazioni o sfalsamenti laterali. Lo spostamento è lineare e la taratura viene eseguita e controllata dal produttore. Si consiglia di controllare al microscopio il movimento in asse della sonda. Secondo il produttore, l'ampiezza dello stimolo si smorza di meno del 20% a frequenze di oscillazione di 1000 Hz. Questo può essere verificato utilizzando un dispositivo di misurazione della forza o dello spostamento (ad es. trasduttore di forza di Kleindiek).
Amplificatore piezoelettrico/servocontrollore	Physik Instrument, Germania	E-665	L'amplificatore/controllore E-665 aziona e controlla lo spostamento di un attuatore piezoelettrico a bassa tensione in un sistema con feedback di posizione del sensore (sensori SGS). Il servocontrollore offre l'opzione per il funzionamento ad anello chiuso. Quando si applicano stimoli sinusoidali e oscillanti, il segnale di ampiezza si discosta dall'ampiezza impostata a partire da 500 Hz e raggiunge una diminuzione massima del 20% a 1000 Hz.
LabChart Software	ADInstruments, USA	LabChart 7, MLU60/8	Può creare, memorizzare ed eseguire macro dell'algoritmo di test psicofisico.
PowerLab	ADInstruments, USA	Hardware di acquisizione dati PowerLab 4/35 PL3504	. Utilizzato con il software LabChart.
Barra in ottone	Barra realizzata		in ottone puro, pesa 15,5 kg. Quando l'attuatore peizoelettrico è montato sulla barra di ottone, deve esercitare una forza di 30 g di peso sulla superficie della pelle.
Monitor	Su misura		Per contrassegnare il 1° e il 2° intervallo. Il monitor indica al soggetto gli intervalli di tempo durante i quali lo stimolo può essere presentato.
Casella di risposta	Personalizzata		Il soggetto indica l'intervallo in cui si è verificato lo stimolo.
Tavola	su misura		deve essere liscia (plastica), la superficie inferiore in schiuma per evitare vibrazioni vaganti o essere trasmessa al pobe stimolante.
Sonda	su misura		Una sonda circolare piatta con bordi levigati (materiale termoplastico) fissata a una testa di vite. La vite deve essere di dimensioni adeguate per essere serrata direttamente alla parte mobile dell'attuatore piezoelettrico. La dimensione della sonda può essere in base alle preferenze; nel nostro caso, diametro 8,21 mm e superficie 52,9 mm^2,
Labchart Script			Può essere inviato su richiesta. Vedi il file del codice supplementare.
Cubo di acuità tattile	MedCore		Il cubo è composto da 6 lati ciascuno contenente una griglia (barra e scanalatura) le cui larghezze sono 0,75, 1,25, 1,75, 3,0, 4,5 e 6,0 mm.

su misura La superficie superiore

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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. Hairy sensation. Physiology (Bethesda). 28 (3), 142-150 (2013).

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Ristampe e permessi

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Vibration Detection Threshold Tactile Spatial Acuity Two Interval Forced Choice Up Down Adaptive Method Piezoelectric Actuator Tactile Acuity Cube Grating Orientation Threshold Reversal Point Calculation Mechanosensory Profiling Human Subject Testing

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