Articolo metodologico

Indagare il comportamento di prevenzione legato al dolore utilizzando un paradigma robotico di raggiungimento del braccio

DOI:

10.3791/61717

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3 ottobre 2020

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1Experimental Health Psychology, Maastricht University, 2Research Group Health Psychology, KU Leuven, 3Laboratory of Biological Psychology, KU Leuven

In questo articolo

Sommario

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L'elusione è fondamentale per la disabilità del dolore cronico, ma mancano paradigmi adeguati per esaminare l'elusione legata al dolore. Pertanto, abbiamo sviluppato un paradigma che consente di indagare come il comportamento di evitamento correlato al dolore viene appreso (acquisizione), si diffonde ad altri stimoli (generalizzazione), può essere mitigato (estinzione) e come può successivamente riemergere (recupero spontaneo).

Abstract

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Il comportamento di elusione è un fattore chiave per la transizione dal dolore acuto alla disabilità del dolore cronico. Tuttavia, ci è stata una mancanza di paradigmi ecologicamente validi per indagare sperimentalmente l'elusione legata al dolore. Per colmare questa lacuna, abbiamo sviluppato un paradigma (il paradigma robotico di portata del braccio) per indagare i meccanismi alla base dello sviluppo di comportamenti di elusione legati al dolore. I paradigmi di evitamento esistenti (principalmente nel contesto della ricerca sull'ansia) hanno spesso operativo l'elusione come risposta a basso costo istruita da sperimentatori, sovrapposta agli stimoli associati alla minaccia durante una procedura pavloviana di condizionamento della paura. Al contrario, il metodo attuale offre una maggiore validità ecologica in termini di apprendimento strumentale (acquisizione) di elusione e aggiungendo un costo alla risposta di elusione. Nel paradigma, i partecipanti eseguono movimenti di braccio da un punto di partenza a un bersaglio utilizzando un braccio robotico e scelgono liberamente tra tre diverse traiettorie di movimento per farlo. Le traiettorie di movimento differiscono nella probabilità di essere accoppiate con un doloroso stimolo elettrocutaneo e nello sforzo richiesto in termini di deviazione e resistenza. In particolare, lo stimolo doloroso può essere (parzialmente) evitato a costo di eseguire movimenti che richiedono un maggiore sforzo. Il comportamento di elusione è operativo come deviazione massima dalla traiettoria più breve in ogni prova. Oltre a spiegare come il nuovo paradigma può aiutare a comprendere l'acquisizione dell'elusione, descriviamo gli adattamenti del paradigma robotico di raggiungere il braccio per (1) esaminare la diffusione dell'elusione ad altri stimoli (generalizzazione), (2) modellare il trattamento clinico in laboratorio (estinzione dell'elusione usando la prevenzione della risposta), nonché (3) modellare la ricaduta e il ritorno dell'elusione dopo l'estinzione (recupero spontaneo). Data la maggiore validità ecologica e le numerose possibilità di estensioni e/ o adattamenti, il paradigma robotico di portata del braccio offre uno strumento promettente per facilitare l'indagine sul comportamento di elusione e per promuovere la nostra comprensione dei suoi processi sottostanti.

Introduzione

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Evitare è una risposta adattiva alla minaccia corporea che segnala il dolore. Tuttavia, quando il dolore diventa cronico, il dolore e l'elusione legata al dolore perdono il loro scopo adattivo. In linea con questo, il modello di prevenzione della paura del dolorecronico 1,2,3,4,5,6,7,8 postula che interpretazioni erronee del dolore come catastrofiche, innescano aumenti della paura del dolore, che motivano il comportamento di elusione. L'eccessivo evitamento può portare allo sviluppo e al mantenimento della disabilità del dolore cronico, a causa del disuso fisico e delladiminuzione dell'impegnonelle attività e nelle aspirazioni quotidiane1,2,3,4,5,9. Inoltre, dato che l'assenza di dolore può essere erroneamente attribuita all'elusione piuttosto che al recupero, è possibile stabilire un ciclo autosufficiente di paura ed elusionelegate al dolore 10.

Nonostante il recente interesse per evitare la letteraturasull'ansia 11,12, la ricerca sull'elusione nel settore del dolore è ancora agli inizi. La precedente ricerca sull'ansia, guidata dall'influente teoria dei due fattori13, ha generalmente assunto la paura di guidare l'elusione. Di conseguenza, i paradigmi dievitamento tradizionali 12 comportano due fasi sperimentali, ognuna corrispondente a un fattore: la prima per stabilire la paura (condizionamento pavloviano14 fase), e la seconda per esaminare l'elusione(fase strumentale 15). Durante il condizionamento pavloviano differenziale, uno stimolo neutro (stimolo condizionato, CS+; ad esempio, un cerchio) è accoppiato con uno stimolo intrinsecamente avverso (stimolo incondizionato, USA; ad esempio, una scossa elettrica), che produce naturalmente risposte non condizionate (UR, ad esempio, paura). Un secondo stimolo di controllo non è mai accoppiato con gli Stati Uniti (CS-; ad esempio, un triangolo). A seguito degli accoppiamenti dei CS con gli Stati Uniti, il CS+ susctiverà la paura in sé (risposte condizionate, RC) in assenza degli Stati Uniti. Il CS- arriva alla sicurezza del segnale e non attiverà i RC. Successivamente, durante il condizionamento strumentale, i partecipanti apprendono che le proprie azioni (risposte, R; ad esempio, pressione dei pulsanti) portano a determinate conseguenze (risultati; O, ad esempio, l'omissione di shock)15,16. Se la risposta impedisce un esito negativo, aumenta la possibilità che tale risposta si ripeta; questo è indicato come rinforzo negativo15. Così, nella fase pavloviana dei paradigmi di evitamento tradizionali, i partecipanti imparano per la prima volta l'associazione CS-US. Successivamente, nella fase strumentale, viene introdotta una risposta di evitamento istruita da sperimentatori (R), annullando gli Stati Uniti se eseguita durante la presentazione cs, stabilendo un'associazione R-O. Pertanto, il CS diventa uno stimolo discriminante (SD), indicando il momento appropriato per e motivando le prestazioni del condizionato R15. A parte alcuni esperimenti che mostrano il condizionamento strumentale dei rapportisul dolore 17 e le espressioni faccialicorrelate al dolore 18, le indagini sui meccanismi di apprendimento strumentale del dolore, in generale, sono limitate.

Sebbene il paradigma di elusione standard, descritto sopra, abbia chiarito molti dei processi sottostanti l'elusione, ha anche diverselimitazioni 5,19. In primo luogo, non consente di esaminare l'apprendimento, o l'acquisizione, dell'elusione stessa, perché lo sperimentatore istruisce la risposta di elusione. Facendo in modo che i partecipanti scelgano liberamente tra più traiettorie e, quindi, apprendi quali risposte sono dolorose / sicure e quali traiettorie evitare / non evitare, modella più accuratamente la vita reale, dove l'elusione emerge come una risposta naturale al dolore9. In secondo luogo, nei paradigmi di evitamento tradizionali, la risposta di elusione della pressione dei pulsanti non ha alcun costo. Tuttavia, nella vita reale, evitare può diventare estremamente costoso per l'individuo. In effetti, evitare costi elevati disturba in particolare il funzionamento quotidiano5. Ad esempio, evitare il dolore cronico può limitare gravemente la vita sociale e lavorativa delle persone9. In terzo luogo, anche le risposte dicotomous come premere / non premere un pulsante non rappresentano molto bene la vita reale, dove si verificano diversi gradi di elusione. Nelle sezioni seguenti, descriviamo come il paradigma robotico di raggiungere il braccio20 affronta queste limitazioni e come il paradigma di base può essere esteso a più nuove domande di ricerca.

Acquisizione di elusione
Nel paradigma, i partecipanti usano un braccio robotico per eseguire movimenti di braccio da un punto di partenza a un bersaglio. I movimenti sono impiegati come risposta strumentale perché assomigliano molto a stimoli specifici del dolore e che evocano la paura. Una palla rappresenta virtualmente i movimenti dei partecipanti sullo schermo (Figura 1), consentendo ai partecipanti di seguire i propri movimenti in tempo reale. Durante ogni prova, i partecipanti scelgono liberamente tra tre traiettorie di movimento, rappresentate sullo schermo da tre archi (T1-T3), che differiscono l'una dall'altra in termini di sforzo e con la probabilità che siano abbinate a un doloroso stimolo folgorato (cioè, stimolo del dolore). Lo sforzo viene manipolato come deviazione dalla traiettoria più breve possibile e aumenta la resistenza dal braccio robotico. In particolare, il robot è programmato in modo tale che la resistenza aumenti linearmente con la deviazione, il che significa che più partecipanti deviano, più forza devono esercitare sul robot. Inoltre, la somministrazione del dolore è programmata in modo tale che la traiettoria più breve e semplice (T1) sia sempre abbinata allo stimolo del dolore (dolore al 100% / nessuna deviazione o resistenza). Una traiettoria centrale (T2) è abbinata a una probabilità del 50% di ricevere lo stimolo del dolore, ma è necessario uno sforzo maggiore (deviazione moderata e resistenza). La traiettoria più lunga e più sforzosa (T3) non è mai abbinata allo stimolo del dolore ma richiede il massimo sforzo per raggiungere il bersaglio (0% di dolore / deviazione più grande, resistenza più forte). Il comportamento di evitamento è operativo come deviazione massima dalla traiettoria più breve (T1) per prova, che è una misura più continua di elusione, rispetto ad esempio, premendo o non premendo un pulsante. Inoltre, la risposta all'elusione va a costo di un maggiore sforzo. Inoltre, dato che i partecipanti scelgono liberamente tra le traiettorie di movimento e non sono esplicitamente informati sulle contingenze sperimentali R-O (traiettoria di movimento-dolore), il comportamento di evitamento viene acquisito strumentalmente. La paura auto-segnalata online del dolore legato al movimento e dell'aspettativa di dolore sono state raccolte come misure di paura condizionata verso le diverse traiettorie di movimento. L'aspettativa di dolore è anche un indice di consapevolezza di contingenza e valutazione delleminacce 21. Questa combinazione di variabili consente di esaminare l'interazione tra paura, valutazioni delle minacce e comportamento di prevenzione. Utilizzando questo paradigma, abbiamo costantemente dimostrato l'acquisizione sperimentale di avoidance20,22,23,24.

Generalizzazione dell'elusione
Abbiamo esteso il paradigma per indagare la generalizzazione dell'elusione23, un possibile meccanismo che porta a un'eccessiva elusione. La generalizzazione della paura pavloviana si riferisce alla diffusione della paura a stimoli o situazioni (stimoli di generalizzazione, GS) simili al CS+ originale, con la paura che diminuisce con la diminuzione della somiglianza con il CS+ (gradiente di generalizzazione)25,26,27,28. La generalizzazione della paura riduce al minimo la necessità di apprendere di nuovo le relazioni tra gli stimoli, consentendo una rapida individuazione di nuove minacce in ambienti incontinua evoluzione 25,26,27,28. Tuttavia, un'eccessiva generalizzazione porta alla paura di stimoli sicuri (GS simili a CS-), causando così inutili disagi28,29. In linea con ciò, gli studi che utilizzano la generalizzazione della paura pavloviana mostrano costantemente che i pazienti con dolore cronico generalizzano eccessivamente la paura legata al dolore30,31,32,33,34, mentre controlli sani mostrano una generalizzazione selettiva della paura. Tuttavia, laddove l'eccessiva paura causa disagio, l'eccessivo evitamento può culminare nella disabilità funzionale, a causa dell'evitare movimenti e attività sicuri e dell'aumento del disimpegno quotidiano1,2,3,4,9. Nonostante il suo ruolo chiave nella disabilità del dolore cronico, la ricerca sulla generalizzazione dell'elusione è scarsa. Nel paradigma adattato per studiare la generalizzazione dell'elusione, i partecipanti acquisiscono prima l'elusione, seguendo la procedura descrittasopra 20. In una successiva fase di generalizzazione, vengono introdotte tre nuove traiettorie di movimento in assenza dello stimolo del dolore. Queste traiettorie di generalizzazione (G1-G3) si trovano sullo stesso continuum delle traiettorie di acquisizione, simili a ciascuna di queste traiettorie, rispettivamente. In particolare, la traiettoria di generalizzazione G1 si trova tra T1 e T2, G2 tra T2 e T3 e G3 a destra di T3. In questo modo, è possibile esaminare la generalizzazione dell'elusione a nuove traiettorie sicure. In uno studio precedente, abbiamo mostrato la generalizzazione degli auto-rapporti, ma non l'elusione, probabilmente suggerendo diversi processi sottostanti per la generalizzazione della paura e dell'elusione legata al dolore23.

Estinzione dell'elusione con prevenzione della risposta
Il metodo principale per trattare l'alta paura del movimento nel dolore muscoloscheletricho cronico è la terapiadell'esposizione 35- la controparte clinica dell'estinzione pavloviana36, cioè la riduzione delle RC attraverso ripetute esperienze con il CS + in assenza degli US36. Durante l'esposizione per dolore cronico, i pazienti svolgono attività o movimenti temuti al fine di sconfermare credenzecatastrofiche e aspettative di danno 34,37. Poiché queste credenze non riguardano necessariamente il dolore di per sé, ma piuttosto la patologia sottostante, i movimenti non vengono sempre eseguiti indolori nella clinica34. Secondo la teoria dell'apprendimento inibitorio38,39, l'apprendimento dell'estinzione non cancella la memoria della paura originale (ad esempio, traiettoria-dolore del movimento); piuttosto, crea una nuova memoria di estinzione inibitoria (ad esempio, traiettoria di movimento- nessun dolore), che compete con la memoria paura originale per ilrecupero 40,41. La nuova memoria inibitoria è più dipendente dal contesto rispetto alla memoria della pauraoriginale 40,ritenendo la memoria della paura estinta suscettibile al riemergere (ritorno della paura)40,41,42. Ai pazienti viene spesso impedito di eseguire comportamenti di evitamento anche sottili durante il trattamento dell'esposizione (estinzione con prevenzione della risposta, RPE), per stabilire una vera e propria estinzione della paura prevenendo l'attribuzione errata dellasicurezza all'elusione 10,43.

Ritorno all'elusione
La ricaduta in termini di ritorno all'elusione è ancora comune nelle popolazioni cliniche, anche dopol'estinzione della paura 43,44,45,46. Sebbene siano stati trovati più meccanismi che hanno come risultato il ritorno della paura47, si sa poco di quelli relativi all'elusione22. In questo manoscritto descriviamo specificamente il recupero spontaneo, cioè il ritorno della paura e dell'elusione dovuto alpassare del tempo 40,47. Il paradigma robotico del braccio è stato implementato in un protocollo di 2 giorni per indagare il ritorno dell'elusione. Durante il primo giorno, i partecipanti ricevono per la prima volta una formazione di acquisizione nel paradigma, come descrittosopra 20. In una successiva fase RPE, ai partecipanti viene impedito di eseguire la risposta di elusione, cioè possono eseguire solo la traiettoria associata al dolore (T1) sotto estinzione. Durante il secondo giorno, per testare il recupero spontaneo, tutte le traiettorie sono di nuovo disponibili, ma in assenza di stimoli al dolore. Usando questo paradigma, abbiamo dimostrato che, un giorno dopo l'estinzione riuscita, l'elusione ètornata 22.

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Protocollo

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I protocolli qui presentati soddisfano i requisiti del comitato etico sociale e sociale del KU Leuven (numero di registrazione: S-56505) e del Comitato di revisione etica Psicologia e neuroscienze dell'Università di Maastricht (numeri di registrazione: 185_09_11_2017_S1 e 185_09_11_2017_S2_A1).

1. Preparare il laboratorio per una sessione di prova

  1. Prima della sessione di prova: inviare al partecipante una e-mail che lo informi sulla consegna degli stimoli del dolore, sul profilo generale dell'esperimento e sui criteri di esclusione. I criteri di esclusione per i partecipanti sani comprendono: avere meno di 18 anni; dolore cronico; analfabetismo o dislessia diagnosticata; gravidanza; mancini; corrente/storia di malattie cardiovascolari, malattie respiratorie croniche o acute (ad esempio asma, bronchite), malattie neurologiche (ad esempio epilessia) e/o disturbi psichiatrici (ad esempio depressione clinica, disturbo da panico /ansia); problemi non corretti con l'udito o la vista; avere dolore alla mano dominante, al polso, al gomito o alla spalla che può ostacolare l'esecuzione del compito di raggiungimento; presenza di dispositivi medici elettronici impiantati (ad esempio, pacemaker cardiaco); presenza di qualsiasi altra grave condizione medica.
  2. A causa delle precauzioni di sicurezza COVID-19, chiedi al partecipante di lavarsi / disinfettare le mani all'arrivo in laboratorio e farlo da solo. Indossare una maschera facciale monouso per tutta la durata della sessione di prova e guanti in lattice ogni volta che è richiesto un contatto fisico con il partecipante.
  3. Utilizzare due sale o sezioni separate per l'impostazione sperimentale: una per il partecipante e l'altra per lo sperimentatore.
  4. Utilizzare un computer con due schermi separati: uno schermo del computer per lo sperimentatore e uno schermo televisivo più grande per il partecipante.
  5. Per accendere il braccio robotico (ad esempio, HapticMaster), premere l'interruttore di alimentazione nella parte anteriore del robot (specifico per questo robot). Successivamente, accendere l'interruttore di emergenza, che può essere successivamente utilizzato per spegnere il robot, se necessario.
  6. Ricalibrare il braccio robotico prima di ogni giorno di prova. Questo viene fatto tramite una connessione API (Direct Application Programming Interface) con il braccio robotico e deve essere fatto solo una volta, all'inizio della giornata di test.
    1. Per stabilire la connessione API, aprire un browser Internet nel computer e digitare l'indirizzo API specifico del braccio robotico.
    2. Nella pagina Web selezionare Stato in HapticMASTER. Successivamente, premere il pulsante Start accanto a Init (per inizializzare).
      NOTA: Questa è la procedura di calibrazione standard per questo robot. Diversi robot possono richiedere procedure di calibrazione diverse.
  7. Utilizzare uno stimolatore di corrente costante, collegato al computer (vedere il passaggio 1.4). Durante l'esperimento, lo stimolo del dolore viene fornito tramite lo script sperimentale, che viene eseguito sul computer. L'esperimento è programmato utilizzando un motore di gioco multipiattaforma (vedi Table of Materials).
    1. Per motivi di sicurezza, disattivare l'uscita dello stimolatore di corrente costante spegnendo l'interruttore arancione nell'angolo superiore destro del pannello di controllo anteriore dello stimolatore.
    2. Utilizzare l'interruttore arancione al centro del pannello di controllo anteriore per impostare l'intervallo di uscita su x 10 mA.
    3. Utilizzare la manopola rotante nera nell'angolo superiore sinistro del pannello di controllo anteriore per impostare la durata dell'impulso su 2 ms (2000 μs).
    4. Per accendere lo stimolatore a corrente costante, premere il pulsante di accensione nell'angolo inferiore sinistro del pannello di controllo anteriore.

2. Screening per i criteri di esclusione e ottenimento del consenso informato

  1. Posizionare il partecipante a circa 2,5 m dallo schermo del televisore (vedere passaggio 1.4), a una distanza confortevole (~ 15 cm) dalla maniglia (sensore) del braccio robotico, su una sedia con poggiapolsi(Figura 1).
  2. Schermatae il partecipante per i criteri di esclusione mediante auto-segnalazione (vedere il passaggio 1.1 per i criteri di esclusione).
  3. Informare il partecipante sulla consegna degli stimoli del dolore e sul profilo generale dell'esperimento. Inoltre, informarlo che è libero di ritirare la partecipazione in qualsiasi momento durante l'esperimento, senza alcuna ripercussione. Ottenere il consenso informato scritto.
  4. Per ridurre al minimo il contatto fisico con il partecipante, assicurarsi che la sezione partecipanti del laboratorio includa una tabella in cui vengono inseriti moduli di esclusione e consenso informato, nonché un Tablet per questionari (vedere il passaggio 6.2) prima dell'arrivo del partecipante. Il partecipante dovrebbe essere in grado di accedere e firmare i moduli in modo indipendente utilizzando questa tabella.

3. Fissaggio degli elettrodi di stimolazione

NOTA: Lo stimolo del dolore è uno stimolo elettrico a onde quadrate da 2 ms erogato cutaneamente attraverso due elettrodi di stimolazione della barra in acciaio inossidabile (diametro dell'elettrodo 8 mm, distanza interelettrodo 30 mm).

  1. Se il partecipante indossa maniche lunghe, chiedigli di rimboccarsi la manica sul braccio destro almeno 10 cm sopra il gomito.
  2. Riempire il centro degli elettrodi di stimolazione con gel elettrolita conduttivo e collegare i cavi degli elettrodi all'interruttore di emergenza, che è collegato allo stimolatore di corrente costante nella sezione sperimentatore del laboratorio.
  3. Attaccare gli elettrodi di stimolazione sul tendine tricipite del braccio destro del partecipante utilizzando una cinghia. Assicurarsi che il cinturino non sia né troppo stretto né troppo sciolto. Una volta attaccati gli elettrodi, indire al partecipante di rilassare il braccio.

4. Calibrare lo stimolo del dolore

  1. Spiegare la procedura di calibrazione del dolore e la scala corrispondente presentandola sullo schermo televisivo (vedere il passaggio 1.4).
    1. Chiarire al partecipante che può scegliere lo stimolo che riceverà durante l'esperimento, ma spiegare che per l'integrità dei dati gli viene chiesto di selezionare uno stimolo che descriverebbe come "significativamente doloroso e richiede un qualche sforzo da tollerare".
    2. Chiedi al partecipante di valutare ogni stimolo sulla scala numerica presentata sullo schermo televisivo, che va da 0 a 10, dove 0 è etichettato come "Non sento nulla"; 1 come "Sento qualcosa, ma questo non è spiacevole; è solo una sensazione" (cioè la soglia di rilevamento), 2 come "lo stimolo non è ancora doloroso, ma sta iniziando ad essere sgradevole"; 3 come "lo stimolo inizia ad essere doloroso" (cioè soglia del dolore); e 10 come "questo è il peggior dolore che posso immaginare".
  2. Abilitare l'uscita dello stimolatore di corrente costante accendendo l'interruttore arancione (vedere il passaggio 1.7.1).
  3. Durante la procedura di calibrazione del dolore, aumentare manualmente l'intensità degli stimoli del dolore utilizzando la manopola rotante sul pannello di controllo anteriore dello stimolatore a corrente costante. L'intensità dello stimolo del dolore può essere vista sopra questa manopola.
    1. Inizia con un'intensità di 1 mA e aumenta gradualmente l'intensità in modo graduale, con aumenti di incrementi di 1, 2, 3 e 4 mA. Utilizzare il seguente ordine di presentazioni di stimolo in mA: 1, 2, 4, 6, 8, 11, 14, 17, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, ecc.
  4. Per fornire agli stimoli del dolore uno stimolo alla volta, attivare manualmente lo stimolatore di corrente costante premendo il pulsante del grilletto arancione sul pannello di controllo anteriore.
    1. Annunciare ogni stimolo al partecipante prima di attivare lo stimolatore di corrente costante.
  5. Terminare la procedura di calibrazione una volta che il partecipante raggiunge un livello di intensità del dolore che descriverebbe come "significativamente doloroso e richiede un certo sforzo da tollerare". Idealmente, questo dovrebbe corrispondere a un 7-8 sulla scala di valutazione della calibrazione del dolore.
  6. Documentare l'intensità finale del dolore del partecipante in mA e il suo punteggio di intensità del dolore (0-10) e mantenere questa intensità per il resto dell'esperimento.

5. Esecuzione del compito sperimentale

  1. Informare verbalmente il partecipante che riceverà istruzioni sul paradigma robotico del braccio sullo schermo televisivo di fronte a lui/ lei, dopo di che sarà in grado di praticare il compito sotto la supervisione dello sperimentatore.
  2. Fornire al partecipante istruzioni scritte standardizzate dell'attività sullo schermo.
  3. Pratica: attraverso la sceneggiatura sperimentale, sullo schermo televisivo, presentano tre archi (T1-T3) situati a metà del piano di movimento. Il movimento del braccio più semplice (T1) è abbinato a nessuna deviazione o resistenza, il movimento del braccio centrale (T2) è abbinato a deviazione e resistenza moderate e il movimento del braccio più lontano (T3) è abbinato alla deviazione più grande e alla resistenza più forte.
    1. Istruisci il partecipante a utilizzare la sua mano dominante per azionare il sensore del braccio robotico, rappresentato da una palla verde sullo schermo televisivo, e per spostare la palla / sensore da un punto di partenza nell'angolo in basso a sinistra del piano di movimento, a un bersaglio nell'angolo in alto a sinistra del piano di movimento.
    2. Istruisci al partecipante che può scegliere liberamente quale traiettoria di movimento disponibile eseguire in ogni prova.
  4. Non somministrare lo stimolo del dolore (vedi sezione 3: Nota e passo 5.7.6) durante la fase di pratica. Tuttavia, assicurarsi che la relazione tra deviazione e resistenza (vedere fase 5.3) sia in atto.
  5. Fornire al partecipante un feedback verbale durante l'esecuzione della fase di pratica.
    1. Assicurarsi che il partecipante non inizi a muoversi prima dei "segnali di inizio" visivi e uditivi e che rilasci immediatamente il braccio robotico quando vengono presentati i "segnali di arresto" visivi e uditivi.
      NOTA: Due segnali acustici distinti (un "tono iniziale" e un "tono di punteggio") e due segnali visivi distinti (il bersaglio e un "semaforo" virtuale che di svoltano rispettivamente in verde e rosso; Figura 1) sono stati utilizzati come segnali di avvio e arresto. I segnali di avvio uditivi e visivi sono presentati contemporaneamente, così come i segnali di arresto uditivi e visivi.
    2. Istruisci il partecipante a fornire misure di auto-segnalazione dell'aspettativa di dolore e della paura del dolore legato al movimento su una scala di valutazione continua, scorrendo a sinistra e a destra sulla bilancia usando due rispettivi pedali su un triplo interruttore del piede. Istruisilo a confermare la sua risposta utilizzando un pedale del terzo piede.
      NOTA: presenta domande di auto-segnalazione su prove fisse e predeterminate, per ogni traiettoria di movimento separatamente. Assicurarsi, tramite lo script sperimentale, che il braccio robotico sia immobilizzato e rimanga fisso durante il periodo in cui il partecipante risponde alle domande.
  6. Al termine della fase pratica, rispondere alle domande del partecipante. Lasciare la sezione/stanza sperimentale e fiocare le luci. Il partecipante inizia l'esperimento da solo premendo il pedale "Confirm" (vedere il passaggio 5.5.2).
  7. Acquisizione: durante l'acquisizione elusione, in modo simile alla fase di pratica, lasciare che il partecipante scelga quale traiettoria di movimento (T1-T3) eseguire in ogni prova.
    1. Durante l'acquisizione dell'elusione, sottosolli il partecipante alle contingenze sperimentali Response-Outcome (traiettoria di movimento-dolore), e ai costi di evitamento, cioè il compromesso tra dolore e sforzo, attraverso lo script sperimentale.
    2. In particolare, se il partecipante esegue la traiettoria di movimento più semplice (T1), presentare sempre lo stimolo del dolore (dolore al 100% / nessuna deviazione o resistenza).
    3. Se esegue la traiettoria del movimento medio (T2), presentare lo stimolo del dolore con una probabilità del 50%, ma assicurarsi che dovrà esercitare più sforzo (deviazione moderata e resistenza).
    4. Se il partecipante esegue la traiettoria di movimento più lontano e più sforzosa (T3), non presentare affatto lo stimolo del dolore, ma assicurarsi che dovrà esercitare il massimo sforzo per raggiungere il bersaglio (0% di dolore / deviazione più grande, resistenza più forte).
      NOTA: Se applicabile al progetto, un gruppo Yoked può essere utilizzato come controllo. Nelle procedure yoked, ogni partecipante al controllo è associato a un partecipante al gruppo sperimentale, in modo che i due ricevano gli stessi programmi di rinforzo48. Pertanto, nel paradigma attuale, ogni partecipante al Gruppo Yoked riceve stimoli al dolore nelle stesse prove della sua controparte del Gruppo Sperimentale, indipendentemente dalle traiettorie che sceglie. Non è prevista alcuna acquisizione del comportamento di elusione nel Gruppo Yoked, data la mancanza di contingenze manipolate Response-Outcome (traiettoria-dolore della traiettoria del movimento).
    5. Se del caso, salvare i dati di ciascun partecipante al gruppo sperimentale sul computer (vedere la sezione 1.4) e utilizzarli come riferimento per i programmi di rinforzo di ciascun partecipante al gruppo Yoked (controllo).
      1. Se si utilizza una procedura Yoked (ad esempio, ogni partecipante al controllo è associato a un partecipante al gruppo sperimentale, in modo che i due ricevano gli stessi programmi di rinforzo48), allocare i partecipanti ai gruppi utilizzando un programma di randomizzazione con la regola che il primo partecipante deve far parte del gruppo sperimentale. In seguito, i partecipanti vengono assegnati a entrambi i gruppi in modo casuale, purché, in ogni punto, il numero di partecipanti al Gruppo Sperimentale superi il numero di partecipanti al Gruppo Yoked.
    6. Nelle prove con uno stimolo del dolore, presentare lo stimolo del dolore una volta eseguiti due terzi del movimento, cioè una volta che il partecipante si è mosso attraverso un arco di traiettoria. Lo stimolatore di corrente costante viene attivato automaticamente tramite lo script sperimentale.
    7. Il completamento della prova è indicato dalla presentazione di segnali di arresto visivi e uditivi. Successivamente, assicurarsi, tramite lo script sperimentale, che il braccio robotico ritorni automaticamente nella sua posizione di partenza dove rimane fisso. Dopo 3.000 ms, presenta i segnali di inizio visivi e uditivi e il partecipante può iniziare la prova successiva.
      NOTA: la durata della prova differisce tra le prove e i partecipanti, a causa delle differenze nella velocità di movimento. Anche il numero di prove per fase sperimentale può cambiare da un esperimento all'altro. Si consiglia un minimo di 2 x 12 prove per un'acquisizione riuscita dell'elusione. Compresi i passaggi sopra descritti, il protocollo di acquisizione dura circa 45 minuti.
  8. Generalizzazione: nel protocollo di generalizzazione, test per la generalizzazione dell'elusione dopo la fase di acquisizione (vedi sezione 5.7).
    NOTA: Durante i test per la generalizzazione dell'elusione, gli archi di traiettoria sullo schermo vengono separati durante l'acquisizione, per lasciare spazio agli archi della traiettoria di generalizzazione, posizionati tra gli archi della traiettoria di acquisizione (vedere figura 1).
    1. Sullo schermo televisivo, presenta tre nuove traiettorie di movimento invece delle traiettorie di acquisizione T1-T3. Assicurarsi che queste "traiettorie di generalizzazione" (G1-G3) si trovino adiacenti alle traiettorie di acquisizione. In particolare, G1 si trova tra T1 e T2, G2 tra T2 e T3 e G3 a destra di T3 (cfr. figura 1). Non accoppiare le traiettorie di generalizzazione con lo stimolo del dolore.
      NOTA: Compresi i passaggi sopra descritti, con una fase di generalizzazione di 3 x 12 prove, il protocollo di generalizzazione dell'elusione dura circa 1,5 ore. Per testare lageneralizzazione dell'elusione è necessario uno Yoked Group 48 (vedere il passaggio 5.7.5). Tuttavia, possono essere utilizzati controlli diversi a seconda della domanda specifica di ricerca (cfr. modulazione del contesto dell'elusione in un progetto all'interno dei soggetti24).
  9. Estinzione con prevenzione della risposta (RPE): nel protocollo RPE, dopo la fase di acquisizione (vedi sezione 5.7), fornire ai partecipanti istruzioni scritte standardizzate che indicano che nella fase successiva sono autorizzati solo a eseguire T1.
    1. Durante la fase RPE, attraverso lo script sperimentale, visivamente (ad esempio, bloccando gli archi di traiettoria con un gate) e/o apticamente (ad esempio, bloccando il movimento del braccio del partecipante con una parete aptica) bloccano T2 e T3, in modo che solo T1 sia disponibile. T1 non è associato allo stimolo del dolore durante questa fase. Compresi i passaggi sopra descritti, con una fase RPE di 4 x 12 prove, questa sessione dura circa 60 minuti.
  10. Test di recupero spontaneo: Per testare il recupero spontaneo dell'elusione, somministrare un protocollo di 2 giorni con 24 ore ± 3 ore tra una sessione e l'altra. Il primo giorno, amministrare il protocollo RPE (vedere la sezione 5.9).
    1. Il secondo giorno, fissare gli elettrodi di stimolazione (vedere sezione 3). Fornire brevi istruzioni di aggiornamento sullo schermo dell'attività. Non includere alcuna informazione sugli stimoli del dolore.
    2. Presentare le tre traiettorie di acquisizione (T1-T3, cfr. fase di acquisizione, cfr. sezione 5.7), in assenza dello stimolo del dolore. Compreso il questionario post-sperimentale (cfr. sezione 6.2) e una fase spontanea di recupero di 4 x 12 prove, questa sessione dura circa 45 minuti.
      NOTA: Per prevenire il ripristino della paura (cioè il ritorno della paura a seguito di incontri imprevisti con lo stimolo del dolore42; vedi discussione), non ricalibrare lo stimolo del dolore il giorno 2.

6. Conclusione dell'esperimento

  1. Una volta che il partecipante ha completato l'esperimento, staccare gli elettrodi di stimolazione.
  2. Fornire al partecipante una Tavoletta situata sul tavolo nella sezione del laboratorio del partecipante (vedi sezione 2.4), per rispondere a un questionario di uscita che indaga sull'intensità e la sgradevolezza dello stimolo del dolore e dei costi di elusione, nonché sulla consapevolezza delle contingenze sperimentali Response-Outcome (traiettoria-dolore del movimento).
  3. Mentre il partecipante completa i questionari psicologici del tratto, pulire il gel elettrolita dagli elettrodi di stimolazione.
  4. Una volta che il partecipante ha terminato di compilare i questionari di tratto psicologico, fornirgli un rapporto e un rimborso.
  5. Pulire accuratamente gli elettrodi di stimolazione con una soluzione disinfettante appropriata per la pulizia degli strumenti medici; rimuovere tutto il gel all'interno e intorno agli elettrodi. Asciugare gli elettrodi con carta velina molle. Pulire il sensore del braccio robotico con salviette disinfettanti o spray.

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Risultati

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L'acquisizione del comportamento di elusione è dimostrata dai partecipanti evitando di più (mostrando deviazioni massime più grandi dalla traiettoria più breve) al termine di una fase di acquisizione, rispetto all'inizio della fase di acquisizione(Figura 2, indicata da A)20, o rispetto a un gruppo di controllo Yoked (Figura 3)23,48.

L'acquisizione della...

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Discussione

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Dato il ruolo chiave dell'elusione nella disabilità del dolorecronico 1,2,3,4,5 e lelimitazioniaffrontate dai paradigmi dievitamento tradizionali 19, è necessario che i metodi indaghino sul comportamento di prevenzione (legato al dolore). Il paradigma robotico di portata del braccio qui presentato affronta una serie di queste limitazion...

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Questa ricerca è stata sostenuta da una sovvenzione Vidi dell'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO), paesi Bassi (id sovvenzione 452-17-002) e da una borsa di ricerca senior della Fondazione per la ricerca delle Fiandre (FWO-Vlaanderen), Belgio (ID sovvenzione: 12E3717N) concessa ad Ann Meulders. Il contributo di Johan Vlaeyen è stato sostenuto dai fondi strutturali a lungo termine "Asthenes" sovvenzione Methusalem da parte del governo fiammingo( Belgio).

Gli autori desiderano ringraziare Jacco Ronner e Richard Benning dell'Università di Maastricht, per aver programmato i compiti sperimentali e per aver progettato e creato la grafica per gli esperimenti descritti.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
1 computer e schermo del computerIntel CorporationIntel Core a 64 bitEsecuzione dello script sperimentale
Schermo LCD da 40 polliciSamsung GroupPresentazione dello script sperimentale
Blender 2.79Blender FoundationSoftware di grafica 3D per la programmazione della grafica dell'esperimento
C#Linguaggio di programmazione utilizzato per programmare l'attività sperimentale
Gel conduttivoReckitt BenckiserK-Y GelFacilita la conduzione dalla pelle agli elettrodi di stimolazione
Stimolatore a corrente costanteDigitimer LtdDS7AGenera stimolazione elettrica
HapticMasterMotekforce LinkBraccio robotico
MatlabMathWorksPer la scrittura di script per il programma di randomizzazione dei partecipanti e per l'estrazione della deviazione massima dalla traiettoria più breve per studio
QualtricsQualtrics Strumento diindagine Web per questionari psicologici
RstudioRstudio Inc.Analisi statistiche
Sekusept PlusEcolabSoluzione disinfettante per la pulizia degli strumenti medici
Elettrodi di stimolazioneDigitimer LtdElettrodo di stimolazione a barraDue elettrodi a disco riutilizzabili in acciaio inossidabile; diametro 8 mm con spaziatura di 30 mm
TabletAsusTek Computer Inc.ASUS ZenPad 8.0Per fornire risposte a richieste di tratti psicologici
Interruttore a pedale triploFalceUSB-3FS-2Per fornire misure di autovalutazione su scala VAS
Unity 2017Unity TechnologiesMotore di gioco multipiattaforma per la scrittura dello script sperimentale, comprese le presentazioni di stimoli elettrocutanei

Riferimenti

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