Dotykowy półautomatyczny pasywny stymulator kąta palca (TSPAS)
30 lipca 2020
Prezentowany jest półautomatyczny stymulator kąta palców pasywnych TSPAS, nowy sposób oceny ostrości przestrzennej dotyku i dyskryminacji kąta dotyku za pomocą sterowanego komputerowo systemu bodźców dotykowych, który stosuje bodźce o podwyższonym kącie do pasywnej opuszki palca badanego, jednocześnie kontrolując prędkość ruchu, odległość i czas trwania kontaktu.
Nasza metoda zapewnia nowe podejście do pomiaru ostrości przestrzennej dotyku. Nasz półautomatyczny system jest łatwy w obsłudze i może być używany do kontrolowania ruchu, prędkości, odległości i czasu kontaktu. Aby przygotować dotykowe bodźce kątowe, użyj frezarki, aby pociąć arkusz akrylowy na polilinię o długości 8 mililitrów, szerokości 1,5 milimetra i wysokości 1 milimetra z dwiema równymi liniami symetrycznie rozmieszczonymi wzdłuż wyimaginowanej dwusiecznej.
I kwadratowa podstawa o długości 40 mililitrów, szerokości 40 milimetrów i wysokości 3 milimetrów. Przyklej polilinię do środka kwadratowej podstawy. Degradacja bodźca 2D o podniesionym kącie dotykowym.
Wykonuj elementy o rozmiarach kątów od 50 do 70 stopni w odstępach co 2 stopnie. I utwórz do 20 par kątów rozróżnianych, w tym 20 identycznych kątów odniesienia i 10 par identycznych kątów porównawczych z zmierzoną dokładnością plus minus 0,2 stopnia. Przed rozpoczęciem eksperymentu w oprogramowaniu do edycji danych ustaw typ ruchu urządzenia na Increment Model (Model przyrostowy).
Odległość ruchu do 80 milimetrów, prędkość ruchu do 20 milimetrów na sekundę. Funkcja ruchu do pojedynczej, a oś jako ID jest równa 0. Aby ustawić odpowiednio elektroniczny ruch suwaka, parametry odległości i prędkości.
Po ustawieniu parametrów oprogramowania poproś badanego, aby usiadł przy stole z aparatem i założył mu opaskę na oczy. Poinstruuj badanego, aby delikatnie przyłożył prawy palec wskazujący do otworu płytki dłoni. Następnie zaciśnij parę kątów, w tym kąt odniesienia i kąt porównawczy, na suwaku.
Poinstruuj badany, aby zgłosił, który z kątów jest większy w stosunku do dotyku, a następnie kliknij przycisk. Para kątów będzie przesuwać się pasywnie po palcach wskazujących z prędkością 20 milimetrów na sekundę przez 80 milimetrów. Jeśli badany nie może określić, który kąt jest większy, może wskazać, że kąty są takie same.
Zarejestruj odpowiedź podmiotu jako dane odpowiedzi. Następnie zamień kąty i powtórz prezentację w ten sam sposób 10 razy, rejestrując odpowiedzi badanych po każdej analizie. Aby uniknąć nieprzyjemnych odczuć na palcu wskazującym, poproś badanego o zrobienie trzyminutowej przerwy po każdej serii 20 prób.
Aby zastosować krzywą logistyczną do opisania progu dyskryminacji kątowej, wynik trzech alternatywnych wyborów siły musi być wyrażony jako rozkład częstotliwości. W tej współrzędnej krzywą logistyczną można dopasować metodą najmniejszych kwadratów. Próg dyskryminacji kątowej został zdefiniowany jako połowa różnicy między kątem przy wskaźnikach dokładności od 25 do 75%, więc ta technika może zapewnić nowe podejście do dotykowej interakcji przetwarzania sensorycznego i wysokiego rzędu.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia dotykowy półautomatyczny stymulator kąta dla pasywnego palca (TSPAS), nowatorską metodę oceny przestrzennej rozdzielczości dotykowej oraz dyskryminacji kątowej. System ten aplikuje wypukłe bodźce kątowe do opuszki pasywnego palca badanego, kontrolując jednocześnie prędkość ruchu, odległość oraz czas trwania kontaktu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Ocena behawioralna
- Percepcja dotykowa
Wstęp
- Dotykowa ostrość przestrzenna jest kluczowa dla zrozumienia przetwarzania sensorycznego.
- Tradycyjne metody pomiaru percepcji dotykowej mogą być ograniczone.
- Postępy w technologii pozwalają na bardziej precyzyjne oceny.
- System TSPAS ma na celu poprawę dokładności testów dyskryminacji kąta dotykowego.
Cel badania
- Wprowadzenie nowego podejścia do pomiaru taktylnej rozdzielczości przestrzennej.
- Zapewnienie półautomatycznego systemu, który upraszcza proces testowania.
- Kontrola zmiennych, takich jak prędkość ruchu, dystans i czas kontaktu podczas ocen.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie frezarki do przygotowania dotykowych bodźców kątowych.
- Wykonanie arkusza akrylowego dociętego do konkretnych wymiarów na potrzeby testów.
- Montaż bodźców dotykowych poprzez sklejanie elementów.
- Wdrożenie systemu sterowanego komputerowo do aplikacji bodźców.
Główne wyniki
- System TSPAS skutecznie mierzy przestrzenną czułość dotyku.
- Kontrola zmiennych testowych zwiększa wiarygodność wyników.
- Uczestnicy wykazali lepsze wyniki przy zastosowaniu systemu półautomatycznego.
- Metoda ta umożliwia spójną i powtarzalną ocenę percepcji dotykowej.
Wnioski
- TSPAS stanowi znaczący postęp w metodologiach badań dotyku.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tym modelu w celu dalszego zgłębiania percepcji dotykowej.
- System ten może znaleźć zastosowanie zarówno w badaniach naukowych, jak i w warunkach klinicznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ocena ostrości przestrzennej dotyku wspiera walidację celów w procesie odkrywania leków w neuronauce poprzez kwantyfikację wierności przetwarzania sensorycznego. TSPAS umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka w przypadku związków wpływających na drogi somatosensoryczne dzięki ustandaryzowanym odczytom opartym na dyskryminacji kątowej. Metoda ta zwiększa pewność prognostyczną we wczesnej fazie odkrywania leków, dostarczając ilościowych i powtarzalnych pomiarów funkcji dotyku istotnych dla rozwoju terapii analgetycznych i neurologicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie dróg sensorycznych dotyku w celu walidacji celów modulujących percepcję somatosensoryczną.
- Wartość operacyjna: Zapewnia półautomatyczny system do spójnego pomiaru progu dyskryminacji kątowej w powtórzeniach doświadczalnych.
- Wartość prognostyczna: Wspiera charakterystykę zależności dawka-odpowiedź związków wpływających na ostrość dotyku, pomagając w identyfikacji wiodących kandydatów.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Gotowość testu: Generuje ilościowe progi dyskryminacji kąta dotykowego, odpowiednie dla platform wysokiej wierności do przesiewania sensorycznego.
- Powtarzalność: Kontroluje prędkość ruchu, dystans i czas trwania kontaktu, aby zminimalizować zmienność w dostarczaniu bodźców dotykowych.
- Skalowalność: Wykorzystuje frezowane akrylowe bodźce o określonych przyrostach kąta (50–70° w krokach 2°), co umożliwia tworzenie standaryzowanych paneli do testowania związków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla choroby: Pomiar przestrzennej czułości dotykowej jako funkcjonalnego biomarkera w modelach bólu neuropatycznego lub zaburzeń przetwarzania sensorycznego.
- Ciągłość translacyjna: Łączy oddziaływanie z celem in vitro z oceną fenotypu sensorycznego in vivo poprzez progi dyskryminacji kątowej.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Umożliwia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) na podstawie przywrócenia lub modulacji funkcji dotykowej w przedklinicznych badaniach skuteczności.
Integracja potoków i przepływów pracy
TSPAS wpisuje się w kontinuum procesu odkrywania leków, od walidacji celu, poprzez przesiewy fenotypowe, aż po przedkliniczną ocenę skuteczności, w szczególności w przypadku terapeutyków modulujących zmysł somatosensoryczny.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących celów zaangażowanych w transdukcję sygnałów dotykowych i korowe przetwarzanie sensoryczne.
- Przesiewanie: Dostarcza zestandaryzowane bodźce kąta dotyku z kontrolowanymi parametrami kinematycznymi w celu wiarygodnego przesiewania związków.
- Analityka: Generuje dane dotyczące dyskryminacji częstotliwości dopasowane za pomocą krzywej logistycznej, aby obliczyć próg dyskryminacji kąta w punktach dokładności 25% i 75%.
- Badania translacyjne: Łączy modulację celu molekularnego z mierzalnymi zmianami w przestrzennej ostrości dotyku, wspierając dopasowanie biomarkerów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako wielokrotnego użytku platforma oceny sensorycznej w wielu projektach badających terapie somatosensoryczne.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w modulacji szlaków somatosensorycznych poprzez zapewnienie mierzalnych parametrów ostrości dotyku.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację aplikacji bodźca dzięki sterowanemu komputerowo przesuwaniu slajdu z prędkością 20 mm/s na dystansie 80 mm.
- Wartość strategiczna: Zwiększa pewność decyzji go/no-go poprzez powiązanie efektów związków z mierzalnymi zmianami funkcji sensorycznych.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydatów z uwzględnieniem ryzyka w oparciu o profile zachowania lub poprawy funkcji dotyku.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy z zakresu psychofizyki dotyku i neuronauki sensorycznej w celu prawidłowego zaprojektowania bodźców oraz instruktażu badanych.
- Zależy od precyzyjnego frezowania i montażu komponentów akrylowych w celu generowania dokładnych bodźców kątowych (tolerancja ±0.2°).
- Wymaga standaryzowanego przygotowania badanych, w tym założenia opaski na oczy i pasywnego ułożenia palców, aby zapewnić rzetelność percepcji bodźców.
- Wiąże się z interdyscyplinarnym przeszkoleniem personelu w celu spójnego przeprowadzania prób, w tym 10 powtórzeń dla każdej pary kątów oraz 3-minutowych przerw w celu zapobiegania zmęczeniu.
- Ogranicza się do statycznej dyskryminacji kątów dotykowych; bez modyfikacji nie ocenia dotyku dynamicznego, wibracji ani czułości na nacisk.
