Здесь мы представляем протоколы для определения порогов обнаружения вибрации и тактильной остроты зрения с использованием психофизических методов в человеке.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы представляем протоколы для определения порогов обнаружения вибрации и тактильной остроты зрения с использованием психофизических методов в человеке.
Тесты, позволяющие точно определить психофизические пороги для вибрации и ориентации решетки, предоставляют ценную информацию о механосенсорных функциях, которая актуальна как для клинической диагностики, так и для фундаментальных исследований. Здесь мы опишем два психофизических теста, предназначенных для определения порога обнаружения вибрации (автоматизированная система) и тактильной пространственной остроты (портативное устройство). Обе процедуры реализуют двухинтервальную экспериментальную парадигму принудительного выбора и преобразованного правила вверх и вниз. Эти тесты были использованы для получения механосенсорных профилей для людей из различных человеческих когорт, таких как близнецы или люди с сенсоневральной глухотой.
Специализированные механосенсорные рецепторы в коже опосредуют восприятие вибрации и ориентацию решетки. Каждый тип механосенсорных рецепторов настроен на обнаружение отличительных особенностей тактильных стимулов1,2. Это свойство обеспечивает психофизическую основу для дифференцированной оценки механосенсорной функции с использованием тестов, которые обеспечивают простые синусоидальные колебания (вибрацию) или тонкие решетки. Известно, что психофизические пороги восприятия вибраций ниже для высокочастотных вибраций ниже, чем для низкочастотных вибраций3,4. Два типа быстро адаптирующихся механорецепторов, связанных с тельцами Мейснера и Пачини, в первую очередь обнаруживают вибрационные стимулы низкой (10-40 Гц) и высокой (100-200 Гц) частоты, соответственно5. Считается, что психофизические пороги восприятия вибраций в значительной степени зависят от активации этих двух наборов механорецепторов на их лучших частотах6,7. Тактильная пространственная острота проверяется с помощью задания на ориентацию решетки, чтобы определить самую тонкую решетку, ориентацию которой может различить объект 7-9. Афференты комплекса Меркель-нейрит существенны для определения ориентации решетки8,10. Интересно, что в последнее время был достигнут значительный прогресс в понимании молекулярной основы того, как механорецепторы обнаруживают чрезвычайно малые тактильные стимулы. Механочувствительные ионные каналы, такие как Piezo2, и модуляторы, такие как STOML3, были непосредственно вовлечены в обнаружение тонких тактильных стимулов в рецепторах прикосновения12-15. Уже есть человеческие пациенты, у которых выявлены мутации в гене Piezo2, изменяющие функции, и будет важно проверить, есть ли у таких пациентов дефицит осязания.
Определение вибротактильного порога основано на доставке вибрационного стимула на кожу. Пороги обнаружения вибрации изменяются в зависимости от частоты вибрации. Кривые частоты вибрации к порогу обнаружения были описаны фон Бекеси, Верилло и Болановски, среди многих других, с 1930-х по 1990-е годы5,17. В первые дни устройства были основаны на шейкерах и усилителях мощности, и несколько устройств были коммерциализированы, и существует множество вариаций в отношении выбора стимулятора (частота тестирования), диаметра зонда, контактирующего с кожей, использования подвеса для ограничения стимуляции одним участком кожи. и протокол тестирования, определяющий пороговое значение (более подробную информацию об устройстве и функциях тестирования см. в следующих справочных материалах)18–20. Большинство устройств обычно тестируют один сайт; Тем не менее, существуют новые устройства, в которых используются стимуляторы вертикального смещения, оснащенные 2 зондами для подачи вибрационных стимулов с диапазонами разделения, которые могут варьироваться21. Кроме того, пороги обнаружения измеряются на основе дискриминации по частоте или интенсивности вибрации при непрерывной стимуляции; или с прерывистыми вибрационными стимулами с маскирующим стимулом или без него. Поэтому мы рекомендуем читателю быть в курсе обилия разработок в этой области.
Здесь мы описываем компоненты устройства и пошаговое руководство о том, как проводить психофизические тесты для оценки порога обнаружения вибрации у людей. Затем мы покажем, как оценить тактильную остроту вручную с помощью куба тактильной остроты. Мы используем двухинтервальную парадигму принудительного выбора: стимул всегда предъявляется в течение одного из двух интервалов, и испытуемый должен указать, в каком интервале есть вибрационный стимул. Мы используем преобразованное правило вверх и вниз в качестве адаптивного метода, который выполняет поиск порога путем изменения интенсивности стимула в зависимости от производительности во время теста. Оба психофизических протокола могут быть использованы исследователями в качестве инструмента скрининга для оценки изменений чувствительности к прикосновениям.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол испытаний был одобрен Комитетом по этике Шарите-Universitätsmedizin путем.
1. Обнаружение вибрации Порог (ВДТ)
2. Тактильная Пространственное Острота Test
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Пьезоэлектрический исполнительный элемент обеспечивает вибровоздействие к предмету. Стимул вибрации имеет общую длительность 1,8 сек и представлен только один раз во время суда в течение первого или второго интервала (фиг.2А). Подъем и время падения в начале и смещение стимула определяется функциями (1-е -bt) ∙ Amplitude ∙ синус (частоты), и (е -bt) ∙ Amplitude ∙ синус (частоты), соответственно, где б устанавливается в размере 9,1. Подъем и время па...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Методы, используемые для оценки ВДТ изменяются относительно спецификаций устройств, оборудования и протоколов испытаний. Международная организация по стандартизации определяет методы и процедуры для анализа и интерпретации vibrotactile пороговых значений , включая рекомендации по различным компонентам виброметра (ISO 13091-1 и 2 26,27) Описанная система тестирования пребывающий к соответствующим рекомендациям ISO для частотного диапазона тестирования (4-125 Гц), метод (вариант вверх-вниз лестницы и вынужденны...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Исследования и разработки, приведшие к описанному выше испытанию на вибрацию, финансировались Европейским исследовательским советом (ERC, ADG 294678) и Немецким исследовательским советом (грант, SFB665). Выражаем благодарность техническому персоналу и вспомогательному персоналу Центра Макса Дельбрюка, г-ну Р. Фишеру, Б. Нейману и г-ну М. Пфлауме, которые оказали неоценимую помощь в реализации проекта.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Пьезопривод | Physik Instrument, Германия | P-602.1L | Линейный пьезоэлектрический привод со встроенным датчиком положения и усилителем движения содержит пьезокерамический материал, который удлиняется и сжимается при подаче напряжения. Пьезоэлектрический привод перемещается со скоростью до 100 мкм. Привод оснащен направляющей изгиба, которая обеспечивает прямолинейное движение без наклона или бокового смещения. Смещение является линейным, а калибровка выполняется и проверяется производителем. Рекомендуется проверять движение зонда по оси под микроскопом. По заявлению производителя, амплитуда стимула гаснет менее чем на 20% при колебательных частотах 1000 Гц. Это можно проверить с помощью устройства для измерения силы или перемещения (например, датчика силы от Kleindiek). |
| Пьезоусилитель/сервоконтроллер | Physik Instrument, Германия | E-665 | Усилитель/контроллер E-665 приводит в действие и контролирует смещение низковольтного пьезоэлектрического привода в системе с обратной связью по положению датчика (датчики SGS). Сервоконтроллер обеспечивает возможность работы в замкнутом контуре. При воздействии синусоидальных и колебательных раздражителей амплитудный сигнал отклоняется от заданной амплитуды, начиная с 500 Гц, и достигает максимального снижения на 20% при частоте 1000 Гц. |
| Программное обеспечение LabChart | ADInstruments, США | LabChart 7, MLU60/8 | Может создавать, хранить и запускать макросы алгоритма психофизического тестирования. |
| PowerLab | ADInstruments, США | Оборудование для сбора данных PowerLab 4/35 PL3504 | . Используется с программным обеспечением LabChart. |
| Латунный пруток | Custom-made | Bar изготовлен из чистой латуни, весит 15,5 кг. Когда пейзоэлектрический привод установлен на латунном стержне, он должен оказывать на поверхность кожи усилие в 30 g. | |
| Монитор | Custom-made | Для обозначения 1-го и 2-го интервала. Монитор показывает испытуемому временные интервалы, в течение которых может быть предъявлен стимул. | |
| Ответное поле | Custom-made | Испытуемый указывает интервал, с которым произошел раздражитель. | |
| Доска | индивидуальному заказу | должна быть гладкой (пластиковой), нижняя поверхность из пенопласта для предотвращения передачи паразитной вибрации на возбуждающий повод | |
| Зонд | Custom-made | Плоский круглый щуп с заглаженными краями (термопластичный материал), прикрепленный к винтовой головке. Винт должен быть соответствующего размера, чтобы его можно было затянуть непосредственно на движущейся части пьезоэлектрического привода. Размер щупа может быть в зависимости от предпочтений; в нашем случае диаметр 8,21 мм и площадь поверхности 52,9 мм2, | |
| Labchart Script | могут быть отправлены по запросу. Смотрите файл с дополнительным кодом. | ||
| Куб тактильной остроты | MedCore | Куб состоит из 6 сторон, каждая из которых содержит решетку (брусок и паз) шириной 0,75, 1,25, 1,75, 3,0, 4,5 и 6,0 мм. |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.