Тактильный полуавтоматический пассивно-пальцевый угловой стимулятор (TSPAS)
30 июля 2020 г.
Представлен тактильный полуавтомированный пассивно-пальцевый угловой стимулятор TSPAS, новый способ оценки тактильной пространственной остроты и тактильной дискриминации угла с помощью управляемой компьютером тактильной системы стимулирования, которая применяет поднятые угловые стимулы к пассивному подстеху субъекта, контролируя при этом скорость движения, расстояние и продолжительность контакта.
Наш метод обеспечивает новый подход к измерению тактильной пространственной остроты. Наша полуавтоматическая система проста в эксплуатации и может использоваться для управления движением, скоростью, расстоянием и продолжительностью контакта. Чтобы приготовить тактильные угловые раздражители, с помощью фрезерного станка разрезайте акриловый лист на полилинию длиной 8 миллилитров, шириной 1,5 миллиметра и высотой 1 миллиметр с двумя равными линиями, симметрично распределенными вдоль воображаемой биссектрисы.
И квадратное основание длиной 40 миллилитров, шириной 40 миллиметров, высотой 3 миллиметра. Приклейте полилинию к центру квадратной основы. Ухудшение 2-D стимула с повышенным тактильным углом.
Изготавливайте детали с размерами угла от 50 до 70 градусов с шагом 2 градуса. И составить до 20 пар размеченных углов, включая 20 одинаковых опорных углов и 10 пар одинаковых углов сравнения с измеренной точностью плюс-минус 0,2 градуса. Перед началом эксперимента в программном обеспечении для редактирования данных установите тип движения устройства на Increment Model.
Расстояние движения до 80 миллиметров, скорость движения до 20 миллиметров в секунду. Функция движения равна единице, а ось в качестве ID равна 0. Для установки электронного движения горки можно задать параметры расстояния и скорости соответственно.
Когда параметры программного обеспечения будут установлены, попросите испытуемого сесть за стол с устройством и наложите на него повязку на глаза. Попросите испытуемого слегка приложить указательный палец правой руки к отверстию кистевой пластины. Затем закрепите пару углов, включая опорный угол и угол сравнения, на предметном стекле.
Попросите испытуемого сообщить, какой из углов больше при ощущении, и нажмите кнопку. Пара углов будет пассивно скользить по указательным пальцам со скоростью 20 миллиметров в секунду на протяжении 80 миллиметров. Если объект не может определить, какой угол больше, он может указать, что углы одинаковы.
Зарегистрируйте ответ субъекта в качестве данных ответа. Затем поменяйте ракурсы и повторите презентацию в той же манере 10 раз, записывая реакцию испытуемых после каждого анализа. Чтобы избежать неприятных ощущений на указательном пальце, попросите испытуемого сделать трехминутный перерыв после каждой серии из 20 попыток.
Чтобы применить логистическую кривую для описания порога различения углов, результат выбора трех альтернативных сил должен быть выражен в виде частотного распределения. В этой координате логистическая кривая может быть аппроксимирована методом наименьших квадратов. А порог различения угла был определен как половина разницы между углом при коэффициентах точности 25 и 75%, так что этот метод может обеспечить новый подход к тактильному взаимодействию сенсорной обработки и обработки высокого порядка.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлен тактильный полуавтоматический стимулятор угла пассивного пальца (TSPAS) — новый метод оценки тактильной пространственной остроты и способности к различению углов. Система воздействует на пассивную подушечку пальца испытуемого с помощью рельефных угловых стимулов, контролируя скорость движения, расстояние и продолжительность контакта.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческая оценка
- Тактильное восприятие
Теоретические основы
- Тактильная пространственная острота имеет решающее значение для понимания сенсорной обработки.
- Традиционные методы измерения тактильного восприятия могут быть ограничены.
- Технологический прогресс позволяет проводить более точные оценки.
- Система TSPAS направлена на повышение точности тестов по различению тактильных углов.
Цель исследования
- Представить новый подход к измерению тактильной пространственной остроты.
- Предоставить полуавтоматизированную систему, упрощающую процесс тестирования.
- Контролировать такие переменные, как скорость движения, расстояние и продолжительность контакта во время оценки.
Используемые методы
- Использование фрезерного станка для подготовки тактильных угловых стимулов.
- Изготовление акрилового листа, разрезанного до определенных размеров для проведения тестирования.
- Сборка тактильных стимулов путем склеивания компонентов.
- Внедрение компьютерной системы управления для подачи стимулов.
Основные результаты
- Система TSPAS эффективно измеряет тактильную пространственную остроту зрения.
- Контроль переменных тестирования повышает надежность результатов.
- У участников наблюдалось улучшение показателей при использовании полуавтоматической системы.
- Метод позволяет проводить согласованные и воспроизводимые оценки тактильного восприятия.
Выводы
- TSPAS представляет собой значительный прогресс в методологиях тактильного тестирования.
- Будущие исследования могут опираться на эту основу для дальнейшего изучения тактильного восприятия.
- Данная система может найти применение как в исследовательских, так и в клинических условиях.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Оценка тактильной пространственной остроты зрения способствует валидации мишеней при поиске нейробиологических лекарственных препаратов путем количественного определения точности сенсорной обработки. Метод TSPAS позволяет снизить механические риски при работе с соединениями, воздействующими на соматосенсорные пути, за счет использования стандартизированных показателей на основе дискриминации углов. Данный метод повышает прогностическую достоверность на ранних этапах поиска, обеспечивая количественные и воспроизводимые измерения тактильной функции, имеющие значение для разработки анальгетических и неврологических терапевтических средств.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать тактильные сенсорные пути для валидации мишеней, модулирующих соматосенсорное восприятие.
- Практическая ценность: предоставляет полуавтоматизированную систему для стабильного измерения порога различения углов в различных экспериментальных повторах.
- Прогностическая ценность: способствует определению зависимости «доза-эффект» для соединений, влияющих на тактильную остроту, что помогает в идентификации перспективных соединений-лидеров.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: позволяет получать количественные пороги дискриминации тактильного угла, подходящие для высокоточных платформ сенсорного скрининга.
- Воспроизводимость: контролирует скорость, расстояние перемещения и продолжительность контакта для минимизации вариабельности подачи тактильного стимула.
- Масштабируемость: использует фрезерованные акриловые стимулы с определенным шагом угла (50–70° с шагом 2°), что позволяет создавать стандартизированные панели для тестирования соединений.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для заболевания: Оценка тактильной пространственной остроты в качестве функционального биомаркера в моделях нейропатической боли или расстройств сенсорной обработки.
- Трансляционная преемственность: Обеспечивает связь между взаимодействием с мишенью in vitro и оценкой сенсорного фенотипа in vivo посредством определения порогов различения углов.
- Прогресс с учетом рисков: Позволяет принимать решения о продолжении или прекращении исследований (go/no-go) на основании восстановления или модуляции тактильной функции в доклинических исследованиях эффективности.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
TSPAS вписывается в континуум открытий: от валидации мишени и фенотипического скрининга до оценки доклинической эффективности, что особенно актуально для терапевтических средств, модулирующих соматосенсорное восприятие.
- Открытия в биологии: Поддерживает проверку гипотез относительно мишеней, участвующих в тактильной передаче сигналов и сенсорной обработке в коре головного мозга.
- Скрининг: Обеспечивает подачу стандартизированных тактильных угловых стимулов с контролируемыми кинематическими параметрами для надежного скрининга соединений.
- Аналитика: Предоставляет данные о частотной дискриминации, аппроксимированные с помощью логистической кривой для расчета порога угловой дискриминации в точках точности 25% и 75%.
- Трансляционные исследования: Связывает модуляцию молекулярных мишеней с измеримыми изменениями тактильной пространственной остроты, что способствует согласованию биомаркеров.
- Корпоративное повторное использование: Функционирует как многоразовая платформа сенсорной оценки для различных проектов по исследованию соматосенсорной терапии.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность в модуляции соматосенсорных путей, обеспечивая количественные показатели тактильной чувствительности.
- Практическая ценность: Обеспечивает стандартизацию подачи стимула за счет компьютерного управления движением слайда со скоростью 20 mm/s на расстоянии 80 mm.
- Стратегическая ценность: Повышает достоверность принятия решений по критерию «go/no-go» (продолжать/прекратить), связывая эффекты соединений с измеримыми изменениями сенсорной функции.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритезацию кандидатов с учетом рисков на основе профилей сохранения или улучшения тактильной функции.
Особенности реализации
- Требуются экспертные знания в области тактильной психфизики и сенсорной нейробиологии для правильного подбора стимулов и инструктирования испытуемых.
- Зависит от точности фрезерования и сборки акриловых компонентов для создания точных угловых стимулов (допуск ±0.2°).
- Необходима стандартизированная подготовка испытуемых, включая использование повязки на глазах и пассивное размещение пальцев для обеспечения достоверности восприятия стимулов.
- Включает многофункциональный тренинг для единообразного проведения испытаний, в том числе 10 повторений для каждой пары углов и 3-минутные перерывы для предотвращения утомления.
- Метод ограничен статическим различением тактильных углов; без модификации не позволяет оценивать динамическое осязание, чувствительность к вибрации или давлению.
