Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Uzyskiwanie sygnałów związanych ze stymulacją somatosensoryczną z rozciągania skóry ustno-twarzowej

689 wyświetleń

⸱

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Źródło: Ito, T. et al., Potencjały związane ze zdarzeniami somatosensorycznymi ze stymulacji rozciągania skóry ustno-twarzowej. J. Vis. Exp. (2015)

Ten film demonstruje rejestrowanie sygnałów związanych ze stymulacją somatosensoryczną poprzez rozciąganie skóry ustno-twarzowej za pomocą czepka elektroencefalograficznego (EEG) wyposażonego w elektrody do monitorowania aktywności mózgu i urządzenie robota, które wytwarza rozciąganie skóry.

Protokół

Wszystkie procedury z udziałem ludzi zostały przeprowadzone zgodnie z instytucjonalnymi, krajowymi i międzynarodowymi wytycznymi dotyczącymi dobrobytu ludzi i zostały sprawdzone przez lokalną komisję rewizyjną instytucji.

1. Przygotowanie do badania elektroenchefalogogicznego (EEG)

  1. Zmierz rozmiar głowy, aby określić odpowiedni czepek EEG.
  2. Zidentyfikuj położenie wierzchołka, znajdując punkt środkowy między nasionem a inionem za pomocą taśmy mierniczej.
  3. Umieść czepek EEG na głowie, używając wcześniej ustalonego wierzchołka jako Cz. Po założeniu czepka ponownie zbadaj linię środkową głowy (Cz) za pomocą miarki, jak to zrobiono w 1.2. Należy pamiętać, że czepek EEG jest wyposażony w uchwyty elektrod, a rozmieszczenie 64 elektrod (lub uchwytów) opiera się na zmodyfikowanym układzie 10-20 z wcześniej określonym układem współrzędnych opartym na Cz.
    nuta: Ta reprezentatywna aplikacja wykorzystuje konfigurację 64 elektrod do oceny zmian w rozmieszczeniu skóry głowy i do analizy źródła. W przypadku prostszych zastosowań (zmiany potencjału związane ze zdarzeniami i opóźnieniami) możliwe jest użycie mniejszej liczby elektrod. W systemie EEG zastosowano tu dwie dodatkowe elektrody do uziemienia. Te uchwyty elektrod są również zawarte w nasadce.
  4. Nałóż żel elektrodowy do uchwytów elektrod za pomocą jednorazowej strzykawki.
  5. Przymocuj elektrody EEG (w tym elektrody uziemiające) do uchwytów elektrod pasujących do etykiet elektrod oraz do uchwytów elektrod na nasadce elektrody.
  6. Oczyść powierzchnię skóry wacikami nasączonymi alkoholem.
    nuta: W przypadku elektrod do wykrywania ruchu gałek ocznych (elektrookulistia) lokalizacje skóry znajdują się powyżej i poniżej prawego oka (pionowy ruch gałek ocznych) oraz bocznie do zewnętrznej kanty obu oczu (poziomy ruch gałek ocznych); W celu stymulacji somatosensorycznej oczyszcza się skórę od boku do kąta ustnego.
  7. Wypełnić cztery elektrody elektrookulograficzne żelem do elektrod i przymocować elektrody taśmą dwustronną do miejsc wymienionych w ppkt 1.6.
  8. Zabezpiecz wszystkie elektrod za pomocą paska na rzep. W razie potrzeby przyklej do ciała uczestnika lub w innych miejscach, które nie wprowadzają żadnych dodatkowych zakłóceń elektrycznych lub mechanicznych.
  9. Ustaw uczestnika przed monitorem i robotem w celu stymulacji somatosensorycznej. Ponownie zabezpiecz wszystkie elektrod, jak w 1.8.
  10. Podłącz elektrody EEG i elektrookulograficzne (w tym elektrody uziemiające) do odpowiednich złączy (pasujących do kształtu etykiety i łącznika) na amplifier skrzynka systemu EEG.
  11. Sprawdź, czy sygnały EEG są wolne od artefaktów i czy wartość przesunięcia mieści się w akceptowalnym zakresie (<50 μV lub mniejszym). Jeśli zostaną znalezione zaszumione sygnały lub duże przesunięcia, które zwykle wskazują na wysoką impedancję, skoryguj te sygnały elektrod, dodając dodatkowy żel EEG i/lub zmieniając położenie włosów, które znajdują się bezpośrednio pod elektrodą.
  12. Włóż słuchawki kompatybilne z EEG i upewnij się, że poziom dźwięku mieści się w komfortowym zakresie na podstawie raportu tematycznego.

2. Stymulacja somatosensoryczna

UWAGA: Obecny protokół stosuje rozciąganie skóry twarzy w celu stymulacji somatosensorycznej. Układ eksperymentalny z systemem EEG przedstawiono na rysunku 1. Szczegóły dotyczące urządzenia do stymulacji somatosensorycznej zostały opisane w poprzednich badaniach. Krótko mówiąc, dwie małe plastikowe zakładki (2 cm szerokości i 3 cm wysokości) są przymocowane dwustronną taśmą do skóry twarzy. Zakładki są połączone z urządzeniem robota za pomocą sznurka. Robot generuje systematyczne obciążenia rozciągające skórę zgodnie z projektami eksperymentalnymi. Protokół konfiguracji dla rejestracji ERP jest następujący:

  1. Umieść głowę uczestnika w zagłówku, aby zminimalizować ruchy głowy podczas stymulacji. Ostrożnie odłączyć elektrod między głową uczestnika a zagłówkiem.
  2. Poproś uczestnika, aby przytrzymał wyłącznik bezpieczeństwa robota.
  3. Przymocuj plastikowe zakładki do docelowego miejsca na skórze za pomocą taśmy dwustronnej do stymulacji somatosensorycznej. Aby uzyskać reprezentatywne wyniki, w których celem jest skóra boczna do kąta ustnego, umieść środek zakładek na modiolusie, kilka mm bocznie do kąta ustnego, tak aby środek zakładek znajdował się mniej więcej na tej samej wysokości co kąt ustny.
  4. Dostosuj konfigurację sznurka, wsporników sznurka i robota, aby uniknąć elektrod i EEG.
  5. Zastosuj kilka rozciągnięć skóry twarzy (jeden cykl sinusoidy przy 3 Hz z maksymalną siłą 4 N), aby sprawdzić, czy nie ma artefaktów spowodowanych stymulacją (zwykle obserwowanych jako stosunkowo duża amplituda i niższa częstotliwość w porównaniu z odpowiedzią elektrofizjologiczną). Jeśli w sygnałach EEG zaobserwuje się artefakty, wróć do punktu 2.4.

3. Zapis ERP

  1. Wyjaśnij badanemu zadanie eksperymentalne i przedstaw próby praktyczne (jeden blok = 10 prób lub mniej), aby potwierdzić, czy badany dobrze rozumie zadanie.
    nuta: Zadanie eksperymentalne i prezentacja bodźca do rejestracji ERP są wstępnie zaprogramowane w oprogramowaniu do prezentacji bodźców.
    1. W reprezentatywnym teście z połączoną stymulacją somatosensoryczną i słuchową zastosuj stymulację somatosensoryczną związaną z deformacją skóry do skóry bocznej do kąta ustnego. Wzór rozciągania to jednocyklowa sinusoida (3 Hz) o maksymalnej sile 4 N. Pojedyncza zsyntetyzowana wypowiedź mowy, która znajduje się w połowie 10-stopniowego kontinuum dźwiękowego między "głową" a "miała", jest używana do stymulacji słuchowej.
    2. Prezentuj obie stymulacje osobno lub w połączeniu. W połączonej stymulacji przetestuj trzy czasy rozpoczęcia (90 ms wyprzedzenia i opóźnienia oraz równoczesne w początkach somatosensorycznych i słuchowych: patrz rysunek 2A).
    3. Losowo wybierz prezentację pięciu stymulacji (sama somatosensoryczna, sama słuchowa i trzy połączone: prowadzenia, symultaniczne i opóźnienia). Zmieniaj odstępy między próbami między badaniami między 1,000 a 2,000 ms, aby uniknąć antycypacji i przyzwyczajenia. Zadanie eksperymentalne polega na ustaleniu, czy prezentowany dźwięk mowy, czyli dźwięk będący akustycznie pośrednim pomiędzy "głową" a "miał", był "głową" poprzez naciśnięcie na klawiaturze. W stanie samości somatosensorycznej, w której nie ma stymulacji słuchowej, uczestnicy są instruowani, aby odpowiadać nie "głowa".
    4. Rejestruj oceny uczestników i czas reakcji od początku bodźca do naciśnięcia za pomocą oprogramowania do prezentacji bodźców. Poproś uczestnika, aby wpatrywał się w punkt fiksacji na ekranie wyświetlacza, aby zredukować artefakty spowodowane ruchem gałek ocznych.
    5. Usuń punkt fiksacji co 10 stymulacji na krótką przerwę.
  2. Uruchom oprogramowanie do nagrywania ERP przy próbkowaniu 512 Hz, które rejestruje również czas rozpoczęcia stymulacji na osi czasu danych ERP. Należy pamiętać, że znaczniki czasu stymulacji, które zawierają również informacje o rodzaju stymulacji, są wysyłane dla każdego bodźca z oprogramowania do prezentacji bodźca. Dwa programy (do nagrywania ERP i do prezentacji bodźców) działają na dwóch oddzielnych komputerach, które są połączone przez port równoległy.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

figure-results-1
Rysunek 1. Konfiguracja eksperymentalna.

figure-results-2
Rysunek 2. Potencjały związane ze zdarzeniami odzwierciedlają interakcję somatosensoryczno-słuchową w kontekście percepcji mowy. (A) czasowy wzorzec stymulacji somatosensorycznej i słuchowej. ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
System rejestracji EEGBiosemi (Kompleks Biosemi)ActiveTwo (AktywnyDwa Kontakty
Robotyczna matryca do rozciągania skóryMagia geologicznaPhantom Premium 1.0
Słuchawki kompatybilne z EEGBadania etymotyczneER3A
Oprogramowanie do stymulacji wzrokowej i słuchowejSystemy neurobehawioralneprezentacja
Żel do elektrodParker Laboratories, INCŻel Signa
Taśma dwustronna3 mln1522
Jednorazowa strzykawkaMonojekt412 Zakrzywiona końcówka
Analogowe urządzenie wejścioweKrajowe Instrumenty PomocyPCI-6036E
Urządzenie wyjściowe DegitalObliczenia pomiaroweZłącze USB-1208FS
SZT. Finansowej

Tagi

Rozciąganie skóry twarzy i okolic ustrejestracja EEGurządzenie robotycznepotencjały związane z zdarzeniamirozciąganie skóry twarzyskórne mechanoreceptorystabilizacja zagłówkaartefakty ruchów gałek ocznychczęstotliwość próbkowania ERP