구강 안면 피부 스트레칭에서 체성 감각 자극 관련 신호 얻기

초록

출처: Ito, T. et al., 구강 안면 피부 스트레치 자극의 체성 감각 이벤트 관련 전위. J. Vis. 특급 (2015)

이 비디오는 뇌 활동을 모니터링하기 위한 전극이 장착된 뇌파검사(EEG) 캡과 피부 스트레칭을 생성하는 로봇 장치를 사용하여 구강 안면 피부 스트레칭을 통해 체성 감각 자극 관련 신호를 기록하는 방법을 보여줍니다.

프로토콜

인간 참가자와 관련된 모든 절차는 인간 복지를 위한 제도적, 국가적, 국제적 지침에 따라 수행되었으며 지역 기관 검토 위원회의 검토를 거쳤습니다.

1. EEG(Electroenchephalopgaphy) 준비

1. 적절한 EEG 캡을 결정하기 위해 머리 크기를 측정합니다.
2. 줄자로 nasion과 inion 사이의 중간점을 찾아 정점의 위치를 식별합니다.
3. 미리 결정된 정점을 Cz로 사용하여 머리에 EEG 캡을 놓습니다. 1.2에서와 같이 측정 테이프를 사용하여 캡을 씌운 후 머리의 정중선 중앙 영역(Cz)을 다시 검사합니다. EEG 캡에는 전극 홀더가 장착되어 있으며 64개의 전극(또는 홀더)의 배치는 Cz.
   를 기반으로 사전 지정된 좌표계가 있는 수정된 10-20 시스템을 기반으로 합니다. 메모: 이 대표적인 응용 분야는 64전극 구성을 사용하여 두피 분포 변화를 평가하고 소스 분석을 수행합니다. 더 간단한 응용 분야(이벤트 관련 진폭 및 대기 시간의 잠재적 변화)의 경우 더 적은 전극을 사용할 수 있습니다. 여기에 사용된 EEG 시스템에는 접지를 위한 두 개의 추가 전극이 있습니다. 이러한 전극 홀더도 캡에 포함되어 있습니다.
4. 일회용 주사기를 사용하여 전극 홀더에 전극 젤을 도포합니다.
5. EEG 전극(접지 전극 포함)을 전극의 레이블과 일치하는 전극 홀더와 전극 캡의 전극 홀더에 부착합니다.
6. 알코올 패드로 피부 표면을 청소합니다.
   메모: 안구 움직임을 감지하기 위한 전극(전기 안구 조영술)의 경우, 피부 위치는 오른쪽 눈의 위와 아래(수직 안구 운동)이고 양쪽 눈의 바깥쪽 안각의 측면(수평 안구 운동)입니다. 체성 감각 자극을 위해 구강 각도 측면의 피부를 청소합니다.
7. 4개의 전기 안구 전극에 전극 젤을 채우고 양면 테이프로 전극을 1.6에 표시된 부위에 고정합니다.
8. 벨크로 스트랩을 사용하여 모든 전극 케이블을 고정합니다. 필요한 경우 참가자의 신체 또는 추가적인 전기적 또는 기계적 소음이 발생하지 않는 다른 위치에 케이블을 테이프로 붙입니다.
9. 체성 감각 자극을 위해 참가자를 모니터와 로봇 앞에 배치합니다. 1.8과 같이 모든 전극 케이블을 다시 고정합니다.
10. EEG 및 전기 시력 전극(접지 전극 포함)을 EEG 시스템의 증폭기 상자에 있는 적절한 커넥터(일치하는 라벨 및 커넥터 모양)에 연결합니다.
11. EEG 신호에 아티팩트가 없고 오프셋 값이 허용 가능한 범위(<50μV 이하)에 있는지 확인하십시오. 일반적으로 높은 임피던스를 나타내는 잡음이 있는 신호나 큰 오프셋이 발견되면 EEG 젤을 추가하거나 전극 바로 아래에 있는 머리카락의 위치를 변경하여 해당 전극 신호를 수정하십시오.
12. EEG 호환 이어폰을 삽입하고 피험자 보고서에 따라 사운드 레벨이 편안한 범위에 있는지 확인하십시오.

2. 체성 감각 자극

참고: 현재 프로토콜은 체성 감각 자극을 위해 얼굴 피부 스트레칭을 적용합니다. EEG 시스템을 사용한 실험 설정은 그림 1에 나와 있습니다. 체성 감각 자극 장치에 대한 자세한 내용은 이전 연구에서 설명되었습니다. 간단히 말해서 두 개의 작은 플라스틱 탭(너비 2cm, 높이 3cm)이 양면 테이프로 얼굴 피부에 부착됩니다. 탭은 스트링을 사용하여 로봇 장치에 연결됩니다. 이 로봇은 실험 설계에 따라 체계적인 피부 스트레치 부하를 생성합니다. ERP 기록을 위한 설정 프로토콜은 다음과 같습니다.

1. 자극 중 머리 움직임을 최소화하기 위해 참가자의 머리를 머리 받침대에 놓습니다. 참가자의 머리와 머리 받침대 사이의 전극 케이블을 조심스럽게 제거하십시오.
2. 참가자에게 로봇의 안전 스위치를 잡도록 요청합니다.
3. 체성 감각 자극을 위해 양면 테이프를 사용하여 대상 피부 위치에 플라스틱 탭을 부착합니다. 표적이 구강 각도 측면의 피부인 대표적인 결과의 경우, 탭의 중심이 구강 각도와 거의 같은 높이에 있는 구강 각도에서 구강 각도 측면으로 몇 mm 떨어진 모디올러스에 탭의 중심을 배치합니다.
4. EEG 전극 및 케이블을 피하기 위해 스트링, 스트링 지지대 및 로봇의 구성을 조정하십시오.
5. 자극으로 인한 인공물을 확인하기 위해 몇 가지 얼굴 피부 스트레칭(최대 힘 4N으로 3Hz에서 1사이클 정현파)을 적용합니다(일반적으로 전기생리학적 반응에 비해 상대적으로 큰 진폭과 낮은 빈도로 관찰됨). EEG 신호에서 아티팩트가 관찰되면 2.4로 돌아갑니다.

3. ERP 기록

1. 피험자에게 실험 과제를 설명하고 피험자가 과제를 명확하게 이해했는지 확인하기 위해 연습 시행(1블록 = 10회 이하)을 제공합니다.
   메모: ERP 기록을 위한 실험 과제와 자극 제시는 자극 발표를 위해 소프트웨어에 미리 프로그래밍되어 있습니다.
   1. 체감각자극과 청각자극을 결합한 대표적인 검사에서는 피부 변형과 관련된 체감각자극을 구강각 측면 피부에 적용합니다. 스트레치 패턴은 최대 힘이 4N인 1주기 정현파(3Hz)입니다. "head"와 "had" 사이의 10단계 소리 연속체의 중간에 있는 단일 합성된 음성 발화가 청각 자극에 사용됩니다.
   2. 두 자극을 개별적으로 또는 조합하여 제시합니다. 결합된 자극에서 세 가지 시작 타이밍을 테스트합니다(90msec 리드 및 지연, 체성 감각 및 청각 시작 동시: 그림 2A 참조).
   3. 5가지 자극(체성 감각 단독, 청각 단독, 3가지 결합: 리드, 동시, 지연)의 제시를 무작위화합니다. 예측과 습관화를 피하기 위해 시도 간 간격을 1,000msec에서 2,000msec 사이로 변경합니다. 실험 과제는 건반의 키를 눌러 음향학적으로 "head"와 "had"의 중간 소리인 제시된 말소리가 "head"인지 확인하는 것입니다. 청각적 자극이 없는 체감각 상태에서, 참가자들은 "머리"가 아닌 대답을 하도록 지시받는다.
   4. 자극 발표를 위한 소프트웨어를 사용하여 자극 시작부터 키 누름까지의 참가자 판단과 반응 시간을 기록합니다. 참가자에게 안구 움직임으로 인한 아티팩트를 줄이기 위해 디스플레이 화면의 고정 지점을 응시하도록 요청합니다.
   5. 짧은 휴식을 위해 10회 자극마다 고정 지점을 제거합니다.
2. 512Hz 샘플링에서 ERP 기록 소프트웨어를 시작하고, ERP 데이터의 타임라인에 자극 시작 시간도 기록합니다. 자극의 유형에 대한 정보도 포함하는 자극의 타임스탬프는 자극 표시를 위해 소프트웨어에서 모든 자극에 대해 전송됩니다. 두 프로그램(ERP 기록 및 자극 프레젠테이션용)은 병렬 포트를 통해 연결된 두 대의 개별 PC에서 실행됩니다.

결과

그림 1. 실험적 설정.

그림 2. 사건 관련 전위는 언어 지각의 맥락에서 체성 감각-청각 상호 작용을 반영합니다. (A) 체감각 및 청각 자극의 시간적 패턴. (B) 전극 Pz에서 세 가지 타이밍 조건(리드, 동시 및 지연)에서 결합된 체성 감각 및 청각 자극에 대한 이벤트 관련 전위. 빨간색 선은 쌍을 이루는 ERP에 대해 기록된 응답을 나타냅니다. 점선은 체성 감각 ERP와 청각 ERP의 합을 나...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
EEG 기록 시스템	바이오세미	액티브투
피부 스트레칭을 위한 로봇 디시즈	지오매직	팬텀 프리미엄 1.0
EEG 호환 이어폰	어원 연구	ER3A
시각 및 청각 자극을 위한 소프트웨어	신경 행동 시스템	프레젠테이션
전극 젤	파커 연구소, INC	시그나 젤
양면 테이프	3엠	1522
일회용 주사기	모노 젝트	412 곡선 팁
아날로그 입력 장치	국가 기관	PCI-6036E
디지털 출력 장치	측정 컴퓨팅	USB-1208FS

년