Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

מדידת סף זיהוי רטט מישוש מרחבי חדות בבני אדם,

Published: September 1, 2016 doi: 10.3791/52966
Automatic Translation
1,2, 2, 3, 2, 2, 2, 2
1Department of Anesthesiology and Intensive Care Medicine, Charite Universitätsmedzin, Campus Virchow Klinikum und Campus Charite Mitte, 2Department of Neuroscience, Molecular Physiology of Somatic Sensation, Max Delbrück Center for Molecular Medicine, 3Institute of Pharmacology, University of Heidelberg

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקולים לקבוע ספי רטט איתור חד מישוש בשיטות פסיכו באדם.

Protocol

פרוטוקול הבדיקה אושרה על ידי ועדת האתיקה Charité-Universitätsmedizin.

1. סף זיהוי רטט (VDT)

  1. התקן ובדיקות אסיפת פרוטוקול - Pretesting
    1. להרכיב את הרכיבים של המכשיר על פי איור 1 א. מניח קרש חלק ועלה (40 סנטימטרים x 80 סנטימטרים) על שולחן. מניח את הבר פליז על הלוח.
    2. חבר את ההינע החשמלי (ממריץ רטט) ליחידת הבקר.
    3. חבר את תיבת התגובה והתקן הצג למערכת רכישת נתונים (ראה קובץ קוד משלים).
    4. חבר את המערכת לאיסוף וניתוח נתונים למחשב (או מחשב נייד), וכדי Piezo יחידה בקר הינע.
    5. הברג את מגרה מחוייט חללית החלק הנע של ההינע החשמלי (עבור הספציפיים של החללית ראו חומרים).
    6. הר מפעיל פיזואלקטריים עם החללית בסרגל פליז מאוזן.
  2. פרוטוקול בדיקה
    1. סקריפט פרוטוקול בדיקה מיישם שני-הבחירה נאלצת מרווח ומשול טרנספורמציה למעלה ולמטה שיטה. ראה קובץ קוד נוסף מתווה של התסריט.
    2. לבנות את צורת הגל של הגירוי רטט כגל סינוסי ולציין משך הגירוי, עלייתה ונפילתה מאפיינים.
      1. תוכנה פתוחה (למשל, LabChart). הגדרה בחר> ממריץ.
      2. בחר צורת גל מותאם אישית והגדר את האפשרויות הממריצות. צור 2 גל גירוי הנוגע כל מרווח (stim1 ו stim2).
        הערה: צורת הגל stim1 מורכב מ -3 חלקים: עיכוב של 4 שניות, ואחריו גל סינוסי של 1.8 שניות, ולאחר עיכוב של 1.8 שניות (שום גירוי). Stim waveform 2 מורכב מ -3 חלקים: עיכוב של 4 שניות, ואחריו עיכוב של 1.8 שניות (שום גירוי), ועל ידי גל סינוסי של 1.8 שניות.
      3. לקבלת צורת גל סינוסי, ליצור פרמטרים משתנים חדשים תדירות אמפליטודה. modify פונקציית הגל סינוסי על ידי המזינים את הפונקציות הבאות כדי עלייתו ונפילתו.
        Rise צורת גל: (1-e -bt) ∙ ∙ Amplitude סינוס (תדר), ב = 9.1
        סתיו צורת גל: (ה -bt) ∙ ∙ Amplitude סינוס (תדר), ב = 9.1
      4. בחלונית הנתונים של תרשים המעבדה, ליצור הסט של 35 יציאות מתח הנוגעות 35 בעוצמות משרעת (או הרמות) של גירוי הרטט. ראה טבלה 1.
    3. הגדר את משרעת המוצא / default של גירוי הרטט עבור תדר הרטט נבדק בתסריט מאקרו עבור הליך הבדיקה (ראה סעיף קובץ קוד משלים).
  3. הכנה והכשרה של נושאים - מושב הבדיקה
    1. Inform הנבדקים מבחן על הליך הבדיקה ויש לי אותם לחתום על טופס הסכמה בכתב. כדי להבטיח אנונימיות למלא את דרישות אבטחת מידע, להקצות לכל משתתף מספר.
    2. סיאט הנושאים בנוחותבחדר שקט בטמפרטורות שבין C ° 20-30. הדרך אותם על הבדיקה בצורה פשוטה וברורה כך שהנושא יודע למה לצפות במהלך הבדיקה.
    3. מניח את היד של הנושא על הלוח. רפדו את הזרת עם בצק רפואי כדי למזער את התנועה. מניחים את בר פליז על הלוח כדי למקם את החללית על הזרת של היד נבדק ממש מתחת למיטת הציפורן. ודא מגע תקין בין החללית לבין העור ולהתאים את המיקום של החללית למצב אופקי באמצעות-המפלס. יש להימנע ממגע עור עם הקצוות של החללית השטוחה העגולה.
      הערה: פעולה זו מבטיחה כי המשטח האופקי של החללית חל כ -30 גרם (0.3 N) אל פני העור. קצוות חדים יכולים להוביל ספי זיהוי ירד. המסה הכבדה של בר פליז מונע את העברת תנודות להסיח מהסביבה למכשיר וממזער פיזור של הגל להחיל סינוס.
    4. לפני בדיקות, מקבל המשתתףשעות להכיר את ההתקנה. בהתאם לתדירות הבדיקה, קלה הוא בהווה (רמה 23) וכן קשה (רמה 7) לתפוס גירוי רטט על ידי שינוי משרעת עד הנושא תופס רטט על מנת להבטיח כי הליך הניסוי מובן.
    5. במידת הצורך, אפס את משרעת ההתחלה (ברירת המחדל) בתדר שנבחר כך שהנושא יכול לזהות את הגירוי בקלות עם הפעלת פרוטוקול בדיקה (ראה 1.2.3).
    6. מזער אינטראקציות בין סובייקט בוחן במהלך הבדיקה.
    7. הפעל את הבדיקה על ידי הפעלת ה- script המשתמשת הליך דו אלטרנטיבה הבחירה-הכפויה עם השיטה למעלה-למטה אדפטיבית 22.
      הערה: פעולות 1.3.7-1.3.12 הם אוטומטיים על ידי סקריפט התוכנית.
    8. במשפט אחד, אקראי לנהל גירוי רטט במהלך אחד משני במרווחים כי מסומנים ויזואלית לנושא הבדיקה כמו "1" ו- "2" על המסך של צג (איור 1B).יש לנושא מציין אם במרווחי הרציפים הראשונים או שניים הכילו את הגירוי רטט ידי לחיצה על אחד שני כפתורים "1" או "2" על התיבה את התגובה. תן את הנושא לנחש אם הוא או היא לא בטוח כאשר הגירוי מוצג.
      הערה: טכניקת הבחירה-הכפויה דורשת שהנושא מגיב גם כאשר הרטט אינו נתפס.
    9. בסדרת משפט, אשר מורכבת של 6 עד למקסימום של 9 ניסויים יחידים, לחזור על אותו גירוי הרטט ברמה אחת משרעת לפחות ברצף שש פעמים. אם התגובות הן הכל נכון, להפחית את רמת עוצמת הגירוי (למטה כלל) עבור סדרת משפטו.
    10. בהתבסס על כלל ההחלטה של ​​השיטה אדפטיבית (אופרטורים לוגיים בכתב), להעניק את הנושא יותר ניסויים לאותה עוצמת הגירוי אם הנושא הופך שגיאות בסדרה לדין. להפחית את עוצמת הגירוי אם הגירוי מזוהה כהלכה 5 ניסויים לפחות, שגוי בפחות מ -2ניסויים.
    11. להעלות את רמת הגירוי אם הנושא הופך 2 התגובות השגויות בסדרת ניסוי; או, יותר מתגובה שגויה אחת ופחות מ -5 תשובות נכונות.
    12. לתעד את השינוי לכיוון עוצמת הגירוי, כנקודת היפוך. שנה את עוצמת הגירוי על פי מספר נקודת היפוך: טרם מועד ההיפוך השלישי על ידי רמות עוצמות 4; בנקודת היפוך 3 rd ידי 2 רמות עוצמות; אחר ב -1 רמה (לפרטים נוספים ראה תיק קוד משלים איור 4B).
    13. סיים את בדיקות כשהנושא משלים סך של 8 תהפוכות.
    14. חשב את VDT ידי לקיחת החציון של הערך משרעת גירוי של 6 התהפוכות האחרונות.

2. מבחן חד מרחבית משושים

  1. לקבוע חדות מישוש עם מבחר נאלץ דו אלטרנטיבת מבחן אורינטציה צורמת באמצעות קוביית המגע החדה (TAC). TAC מורכב 6 צדדים שכל אחת מהן מכילצורם (בר חריץ) אשר רוחביים הם 0.75 מ"מ, 1.25 מ"מ, 1.75 מ"מ, 3.0 מ"מ, 4.5 מ"מ, 6.0 מ"מ.
  2. נושאים סיאט בחדר שקט בטמפרטורות שבין 20-30 מעלות צלזיוס ולהורות על עצמו את המשימה.
  3. במהלך הניסוי, כיסוי עיניים הנבדקות המבחן באמצעות משקפים מוגנים. מניח את היד הדומיננטית על שולחן עם משטח כף היד פונה כלפי מעלה.
  4. על כל ניסוי, להחיל את TAC אל כרית אצבע באחד משני כיוונים צורמים: אנכי (בכיוון מקביל) או אופקי (בכיוון רוחבי) מיושר לציר הארוך של האצבע. אקראי לבחור את הסדר של האוריינטציה צורמת עבור כל ניסוי.
  5. החל בסורגים של TAC למשך 2 שניות על כרית האצבע של האצבע המורה כך הקובייה מפעילה את כל הכובד שלה על האצבע (233 גרם). הימנע לחיצה על TAC על כרית האצבע.
  6. שאל את הנושאים כדי לקבוע את הכיוון של היישור לפני הקובייה יוסרה האצבע שלהם.
  7. הימנע תנועה של fi משתתףאצבע כי זה עשוי לספק רמז לאוריינטציה. מחק את המשפט אם הנסיין חש כי האצבע עברה.
    הערה: היזהרו כי תנועות אצבע קטנה אולי לא יזוהו על ידי הנסיין בהליך.
  8. העושות שימוש בשיטת אדפטיבית שנייה למטה ואחד למעלה באלגוריתם המדרג.
  9. התחל עם המ"מ הצורם, 6.0 הגדול.
  10. להקטין את הרוחב הצורם אחרי שני זיהוי נכון של האורינטציה (תשובה נכונה).
  11. בדוק את הרוחב הבא, קטן ולהמשיך עם שלטון הדריכה עד הנושא מגיב בצורה נכונה ולתעד את הרוחב הצורם כנקודת היפוך.
  12. הגדלתי בשלבי הרוחב הצורמים שוב עד שתי האוריינטציות שרוחבם נקבעות שוב בצורה נכונה.
  13. לסיום הבדיקה לאחר השלמת שלוש עשרה תהפוכות.
  14. חשב את סף אורינטציה הצורם מישוש על ידי לקיחת החציון של הרוחבי הצורם של 10 התהפוכות האחרונות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מפעיל פיזואלקטריים מספק גירוי רטט לנושא. גירוי הרטט יש משך זמן כולל של 1.8 שניות והוא מוצג רק פעם אחת במהלך משפט בזמן ההפסקה הראשונה או שנייה (איור 2 א). עלייתה ונפילתה זמן בתחילה וקזז של הגירוי נקבעת על ידי הפונקציות (1-e -bt) ∙ ∙ Amplitude סינוס (תדר), ו- (ה -bt) ∙ ∙ Amplitude סינוס (תדר), בהתאמה, שם ב מוגדר על 9.1. עלייתה ונפילתה זמן תחילת לקזז הם 500 ו 600 אלפיות השניה, בהתאמה, שאינן תלויות תדירות בדיקות משרעת. משך הגירוי שבין ההופעה לקזז שלבים הוא 700 אלפיות שניים. עלייתה ונפילתה ההדרגתית מבטיחות משלוח גירוי חלק.

ספי זיהוי רטט תלויים תדיר גירוי כי הם מתווכים על ידי צר שונהקולטנים ר"י. על פי עקומת כוונון psychophysical אדם, ספים לשקר בין ~ 20 ננומטר ל ~ 45 מיקרומטר 5. לכן, קבוצה של 35 רמות של גירוי (נע בין 18 ננומטר ל -45 מיקרומטר) של צורת גל הרטט בנויה (איור 2 ב) ערכי המשרעת אשר מסודרים בטור לוגריתמים (בסיס 10; גירוי n + 1 = 10 0.1 ∙ גירוי n). מגוון של אמפליטודות זה נועד לאפשר לבדוק בתדרים הנעים בין 1-250 הרץ. משרעת גירוי החל מוגדר בדרך כלל מעל סף זיהוי רטט הממוצע עבור מבחן תדירות הרטט בפרט. תצפיות קודמות על קימורי כוונון תדירות שמתקבלות משני מחקרי פסיכו נמדדו סף זיהוי ממוצע סביב 300 ננומטר עבור בתדירות גבוהה (> 100 הרץ) גירויים, ו ~ 3 מיקרומטר עבור תדרים נמוכים (<40 Hz) 5,23,24.

מערכת היחסים של מתח הכניסה נהיגה thעקירת דואר פלט של מפעיל פיזואלקטריים שהיא נמדדת על ידי חיישן מד לחץ (SGS) בשעה רצה 10 ו 125 מומחשי איורי 3A ו 3B. הקשר הוא ליניארי (מקדם מתאם, r 2 = 0.9992) עבור הקבוצה של עוצמות רטט בשימוש (איור 3 ג). נמצא קשר כמעט זהה בין מתח כניסה ועקירת תפוקת גל סינוסי של 20 משרעת ננומטר (איור 3D).

באיור 4, מושב בדיקות טיפוסי שבו סף זיהוי רטט ליד הזרת הימנית נקבע ב 125 הרץ. חיפוש הסף ראשוני עם גירוי כי הוא מעל הסף של רמה משרעת 23 (676 עקירת ננומטר). פגישת הניסוי מורכבת סדרות מרובות של ניסויים יחידים. סדרה מורכבת של עד 9 ניסויים יחידים מיושמים ברמת גירוי רטט אחד. קיטון stimuluים עוצם (רמה) בכלל דורש לפחות 6 תשובות נכונות רציפים (איור 4 א). שינוי הכיוון של עוצמת הגירוי מסמן נקודת היפוך במסלול סדרת בדיקה דורש לפחות שתי תשובות לא נכונות. סדר הגודל של שינוי עוצמת גירוי תלוי במספר ההיפוך. לחפש במהירות על הסף, את עוצמת הגירוי משתנה בקפיצות של 4 רמות כאשר מספר תהפוכות הוא פחות מ -3, ואחריו 2 רמות על היפוך 3 (כלפי מעלה). אחרת, את עוצמת הגירוי משתנית בשלבי 1 ברמה דקה לקבוע הסף (איור 4). הסף של הנושא הוא מחושב על ידי המר את עוצמת הגירוי החציוני של נקודות היפוך 6 האחרונות; במקרה 401 ננומטר זה. למעלה טרנספורמציה-שלטון ולמטה הליך מתכנס לערך הסף שבו 75% מן התגובות נכונים. זו חושבה בהתבסס על סדר התגובה מוביל ככלל ולמטה באמצעות הבא הנוסחה: עמ '6 + 6P 6 (1-p) + 6P 6 (1-p) 2, כאשר p הוא ההסתברות של תשובה נכונה...

באותו הנושא, ניסוי קוביית המישוש נעשה (איור 5). משפט כל מורכב מ -2 גירויים. קוטג 'דו-למטה ומשול אחד ומעלה מועסק ואת הניסוי נגמר אחרי 13 נקודות היפוך. הסף החד המישוש הוא 1.6 מ"מ הוא הערך החציוני של הרוחבי הצורם של נקודות 10 ההיפוך האחרון. כלל המדרגות 2-למטה 1-עד מתכנס סף 71% נכון 25.

איור 1
איור 1: תרשים סכמטי המדגים את רכיבי ההתקנה למדידת ספי vibrotactile (א) ו משפט מבחן טיפוסי (B).e.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2: מבנה גוף אופייני של גירוי הרטט (א) מצגת סכמטי של צורת גל הגירוי.. (ב) אמפליטודות עבור גירויי רטט (ציר ה- x יש סולם לוגריתמים). העיגול השחור מציין את חוזק משרעת החל לבדיקת רטט ב 125 רץ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3: קשר של מתח כניסת הנהיגה לעקירת פלט של מפעיל פיזואלקטריים ב 10 הרץ ו 125Hגלי הקלט סינוסי z, (A ו- B), כפי שנמדד ע"י חיישן משולב SGS. (ג) הקשר בין מתח הכניסה ועקירות פלט נמדדות נהיגת 125 הרץ עבור הקבוצה של רמות עוצמות רטט המשמשות בדיקות. (ד) מתח כניסה זהה כמעט לעקירת פלט ברמה בעצמה הנמוכה ביותר, 20 ננומטר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4:. מופע אופייני נושא מוצג על מבחן זיהוי רטט דו מרווח הבחירה-הכפויה (א) את התגובות של הנושא (נכונים, עיגולים פתוחים; שגויים, עיגולים שחורים) הם זממו נגד מספר הסדרה למשפט. (ב) דיאגרמה depicטינג שיטת אדפטיבית שמחפשת הסף על ידי שינוי בשני גדלי צעד בכיוון (כלומר, גדלה או קטן רם) על פני קבוצה של ניסויים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
. איור 5: ביצועים טיפוסיים של נושא על האלגוריתם הבחירה-הכפויה שני חלופי המשימה האורינטציה הצורמת באמצעות קוביית חדות מישוש התגובות של הנושא (נכונים, עיגולים פתוחים; שגויים, עיגולים שחורים) הם זממו נגד מספר הבדיקה . אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Stimulרמות אותנו ואת מתחי מוצא המתאים (V) עבור אמפליטודות גירוי
(1 V = 10 מיקרומטר משרעת עקירה)
1 .00179 13 .02839 25 0.45
2 .00226 14 .03574 26 .56652
3 .00284 15 0.045 27 .7132
4 .00357 16 .05665 28 .89787
5 0.0045 17 .07132 29 1.13035
6 .00567 18 .08979 30 1.42302
7 .00713 19 .11303 31
8 .00898 20 .1423 32 2.25534
9 .0113 21 .17915 33 2.83931
10 .01423 22 .22553 34 3.57448
11 .01791 23 .28393 35 4.5
12 .02255 24 .35745

טבלה 1: רמות Stimulus ואת מתחי מוצא המתאים (V) עבור אמפליטודות גירוי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הטכניקות בשימוש להעריך VDT משתנות בכל נוגע מפרטי מכשיר, חומרה, ופרוטוקולי בדיקות. ארגון התקינה הבינלאומי מציין את שיטות ונהלים לנתח ולפרש ספי vibrotactile לרבות המלצות הרכיבים השונים של רטט (ISO 13,091-1 ו -2 26,27) מערכת בדיקות תיאר פועלת להמלצות ISO רלוונטי עבור טווח התדרים בדיקות (4-125 הרץ), שיטה (גרסה של גרם מדרגות למעלה למטה ובחירה בכפייה), גודל בדיקה (חלקה קצוות שטוחים עגול), ובדיקה בטמפרטורת החדר. ההתקנה יכולה להיות מצוידת חיישן בקביעת מעמדם והעקירה של החללית ובמידה יכולה להיות מצוידת סראונד חברה לבודד גירוי הרטט.

היתרונות של שקר המכשיר המתואר את המאפיינים הבאים: זמינות הרכבה קלה של הרכיבים; טווח תדרים מתכווננת 1-500 הרץ; משרעת רחבהטווח (5 ננומטר-90 עקירה מיקרומטר); גדל בדיקה מרובה; תיכנות של גודל גירוי רטט והמשך; צדדי כדי פרוטוקול בדיקת פסיכו עם שיטת הסתגלותיים. בעוד שמערכות ניידות זמינות 28, העלילה הוא כזאת יבילה ויש בו נעשה שימוש במסגרות שונות כגון בתי ספר, מכוני מחקר ובתי חולים. מרכזי מחקר, לעומת זאת, צריכים להיות בעל מלאכה מאובזר לפברק כלים נוספים והתקנים דרושים הגדרת הניסוי. יש מורכבים מסחריים ומוכן IV במקרה כגון מערכות שימוש או Medoc, אבל מערכות אלה מוגדרות כדי לספק סט מוגבל של גירויים. לעומת זאת, המערכת שלנו יכולה לשמש כדי ליישם מגוון רחב מאוד של פרוטוקולי גירוי כי מוגבלים רק על ידי המפרט של אלמנט פייזו בשימוש. בשל גודלו בר פליז, זה לא ריאלי כדי לבדוק אזורים למעט אצבעות הידיים והרגליים. המכשיר שלנו לא להשתמש להקיף להגביל את הגירויבאזור העור נבדק סביר להניח כי שטח רחב יותר גדול יותר לעור בפועל לחקור קשר מגורה. לבסוף, ההליך דורש את תשומת הלב מהנושא לתקופה ארוכה יותר של זמן, 15 דק 'בממוצע. בדרך כלל 3 ההיפוך הראשון יש שינוי גדול ברמות עצימות (4 רמות) ופעם השלים את הסף ביותר טמון ככל הנראה בטווח זה של 4 רמות אינטנסיביות. עם התקדמות הבדיקה, נחישות קנס של הסף הוא עשה. יש קריטריון לעצור אחרים אשר יכול להיות מיושם ומשולבת בהליך אדפטיבית תיאר במקום 29.

כמה פרמטרים מכשירים שיכול להשפיע סף זיהוי רטט ניתן להתאמה של ההגדרה 17. אלה כוללים פרמטרים מהתקן כגון שטח המגע של החללית לעור, שימוש להקיף כיתור החללי להגביל את האזור של גירוי, את תדירות הרטט שנבחרה, יציבת יד, ואת אלגוריתם בדיקת פסיכו. t psychophysicalאלגוריתמים esting שילוב שיטת גבולות ואת שיטת המדרגות שימשו כדי לקבוע את VDT ואין קונצנזוס לטובת שיטה מסוימת. ספי Vibrotactile לעשות להשתנות בהתאם לשיטת בדיקה פסיכו בשימוש 20. אומדני VDT עבור 125 הרץ מתקבלים באופן מהימן בטווח של 50 עד 600 ננומטר בשיטת אדפטיבית המפורטים בפרוטוקול פסיכו ו עולים בקנה אחד עם VDT ממחקרים אחרים 5,23. יתר על כן; תסריטי שיטות מתאימות שונות ניתן לפתח בקלות משולבת לבצע את בדיקת פסיכו עבור סף זיהוי רטט 25. ההליך אדפטיבית תארנו לקביעת סף הרטט מבטיח כי עבור כל רמת כוח גירוי התגובות הנכונות של הנבדק הוא מעל 76% הנכונים על מנת לעבור במורד מדרגות כוח גירוי 22. מאחר שיש רק 2 תשובות אפשריות, סדרה של ניחושי מזל יכולה לשנות בטעות המדידות reshold, במיוחד ברמות גירוי נמוכות. מסיבה זו הוספנו שינוי שהינה סדרה של ניסויים בכל רמה רטט כדי למזער טעויות כאלה. נושאים אשר מראים עקביות במהלך הסדרה במשפט - סטיות של יותר מ -4 רמות בין נקודות היפוך - מודרים בדרך כלל מן המחקר. לעור מגע חללי ואיך החללית מתנהגת בזמן גירוי העור חשוב מאוד לכל ניסוי psychophysical על תחושת מגע 30,31. מפעיל piezo מצויד בחיישן מד קומפקטי זן (SGS) בעל רוחב פס גבוה יחסית (עד 3 קילוהרץ) ו רזולוציה טובה מאוד עם דירות טובות (0.1% של עקירה נומינלית). לכן, המכשיר פיזואלקטריים יש מאפיינים אמינות גבוהה במיוחד כשמדובר זחה בסדר גם בעומסים סטטיים גבוהים. ההצעה היא ישר משום piezo (מפעיל ליניארי פייזו מחסנית PICMA) אנו משתמשים מוטבע מדריך וזה מבטיח שום מוטי לרוחבעַל. בנוסף, בקרי סרוו יכול לפצות אוטומטית עבור משתנים המון או כוחות.

הערכת חדות מישוש שתיארנו כאן מסתמך על אספקה ​​ידנית של גירויים מישוש. המבחן דורש יישום זהיר של הגירוי לייצר עיוות בניצב של העור ולא עיוותי גז שעשוי לספק רמזים לנושא. אנחנו בוחרים הליך שונה במקצת לקביעת חדות מרחבית משושי סף vibrotactile. לא בחרנו להשתמש שינוי גודל צעד גדול בתחילה באמצעות TAC כי הוא מצויד כמה רמות רוחב צורם (6 רמות) ואלה לא של גודל קבוע או קבוע אלא לנוע בין גדול לשינוי גודל צעד קטן. השינוי בגודל של הרוחב הצורם בין 3 הרמות הראשונות הוא 1.5 מ"מ, בין מ"מ 3 rd ו 4 th רמת 1.25, ו -4 עד ה -6 0.5 מ"מ. המופע של הנושא במשימת האורינטציה הצורמת הוא affecטד על ידי עומק של הכניסה הנגרמת על ידי גירוי חוש המישוש, הכוח ליישם, ואת האצבע את גודל האצבע 32,33. ישנן חלופות אחרות לקובייה החדה המישוש: כיפות JVP, ומשימת אפלית שתי נקודות. כיפות JVP חלופות אחרות לקוביית המישוש. היתרונות הם כיפות JVP יש 8 רוחבי צורמת החל 0.35 מ"מ עד 3.0 מ"מ. יכולות להיות מנוצלות כיפות JVP להעריך חדות מרחבית מישוש של הלשון ושפות 8, ואילו משימת אפלית נקודת 2 אינה מסתמכת על זיהוי אורינטציה צורמת ואינה מידה תקפה חד מרחבית משושים 34. לאחרונה, קשיים הקשורים בדיקה ידנית שופרו באמצעות ההקדמה של מערכת חדות מישוש אוטומטית מחיל הפרדיגמה ברירה נאלצה לקבוע סף מישוש עבור צורמת אורינטציה 35.

השיטות להשגת ספי vibrotactile וחדות מישוש תיארנוכבר מועסק על מנת להקרין יחידים עבור 3,7,9 תכונות הקשורות למגע. במחקר שנערך על ידי הקבוצה שלנו, הראינו כי תכונות מגע הם תורשתיות, וכי נגעים גנטיים מסוימים גורמים ליקוי שמיעת שפיעה גם רגישות למגע 7. יתר על כן, רגישות למגע ניתן להעריך בתנאים שונים ניסיוניים כגון התקמטות אצבע הנגרמת מים 9. זה יהיה חשוב לבצע מדידות כמותיות של VDT וחדות מישוש בחולים עם תפקוד אפשרי לשנות מוטציות בגנים המעורבים בוויסות mechanoreceptor רגישות 3,7. אכן חלה עלייה אחרונה בזיהוי גני המעורבים ישירות בתהליך זה כמו Piezo2 ו STOML3 1,13,14,36,37, והתקדמות מהירה בתחום זה היא בטוח לזהות גנים חדשים המסדירים מגע. ההשפעה וריאנטים גנטיים בגנים "מגע" כגון תיבחן באופן אידיאלי בחולי genotyped עם l שיטות פסיכו כמוניאייק לאלה שתוארו כאן.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Piezo actuator Physik Instrument, Germany P-602.1L The linear piezoelectric actuator, with integrated position sensor and motion amplifier, contains a piezoceramic material that elongates and contracts when voltage is applied. The piezoelectric actuator travels up to100 µm. The actuator is equipped with a flexure guide that ensures straight motion without tilting or lateral offset. The displacement is linear and calibration is done and checked by the manufacturer. It is recommended that on-axis movement of the probe be checked under the microscope. According to the manufacturer, the stimulus amplitude dampens by less than 20% at oscillating frequencies of 1000 Hz. This can be checked by using a force or displacement measuring device (e.g. force transducer from Kleindiek).
Piezo Amplifier/Servo Controller Physik Instrument, Germany E-665 E-665 amplifier/controller drives and controls the displacement of a low-voltage piezoelectric actuator in a system with sensor position feedback (SGS sensors). The servo-controller provides the option for closed loop operation. When applying sinusoidal and oscillating stimuli the amplitude signal deviates from the set amplitude starting from 500 Hz and reaches a maximum decrease of 20% at 1000Hz.  
LabChart Software ADInstruments, USA LabChart 7, MLU60/8 Can create, store and run macro of the psychophysical testing algorithm. 
PowerLab ADInstruments, USA PowerLab 4/35 PL3504 Data Acquisition Hardware. Used with LabChart software.
Brass bar Custom-made Bar made of pure brass, weighs 15.5 kg. When the peizoelectric actuator is mounted on the brass bar it should exert a force of 30 g weight on skin surface.
Monitor Custom-made To mark the 1st and the 2nd interval. The monitor indicates to the subject the time intervals during which the stimulus may be presented.
Response box Custom-made The subject indicates the interval at which stimulus occurred. 
Board  Custom-made Upper surface should be smooth (Plastic), lower surface made of foam to prevent stray vibration ot be transmitted to the stimulating pobe. 
Probe Custom-made A flat circular probe with smoothed edges (thermoplastic material) attached to a screw head. The screw should be of appropriate size to be tightened directly to the moving part of piezoelectric actuator. Size of the probe can be according to preference; in our case, diameter 8.21 mm and surface area 52.9 mm2.
Labchart Script Can be sent on request. See supplementary code file. 
Tactile Acuity Cube MedCore The cube is comprised of 6 sides each containing a grating (bar and groove) whose widths are 0.75, 1.25, 1.75, 3.0, 4.5, and 6.0 mm. 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Poole, K., Herget, R., Lapatsina, L., Ngo, H. D., Lewin, G. R. Tuning Piezo ion channels to detect molecular-scale movements relevant for fine touch. Nat Commun. 5, 3520 (2014).
  2. Lechner, S. G., Lewin, G. R. Hairy sensation. Physiology (Bethesda). 28 (3), 142-150 (2013).
  3. Heidenreich, M., et al. KCNQ4 K(+) channels tune mechanoreceptors for normal touch sensation in mouse and man. Nat Neurosci. 15 (1), 138-145 (2012).
  4. Mountcastle, V. B., Talbot, W. H., Darian-Smith, I., Kornhuber, H. H. Neural basis of the sense of flutter-vibration. Science. 155 (3762), 597-600 (1967).
  5. Bolanowski, S. J. Jr, Gescheider, G. A., Verrillo, R. T., Checkosky, C. M. Four channels mediate the mechanical aspects of touch. J. Acoust. Soc. Am. 84 (5), 1680-1694 (1988).
  6. Johansson, R. S., Vallbo, A. A. B. Detection of tactile stimuli. Thresholds of afferent units related to psychophysical thresholds in the human hand. J Physiol. 297 (1), 405-422 (1979).
  7. Frenzel, H., et al. A Genetic Basis for Mechanosensory Traits in Humans. PLoS Biol. 10 (5), (2012).
  8. Van Boven, R. W., Johnson, K. O. The limit of tactile spatial resolution in humans: grating orientation discrimination at the lip, tongue, and finger. Neurology. 44 (12), 2361-2366 (1994).
  9. Haseleu, J., Omerbašić, D., Frenzel, H., Gross, M., Lewin, G. R. Water-induced finger wrinkles do not affect touch acuity or dexterity in handling wet objects. PLoS ONE. 9 (1), e84949 (2014).
  10. Bensmaia, S. J., Hsiao, S. S., Denchev, P. V., Killebrew, J. H., Craig, J. C. The tactile perception of stimulus orientation. Somatosens Mot Res. 25 (1), 49-59 (2008).
  11. Poole, K., Moroni, M., Lewin, G. R. Sensory mechanotransduction at membrane-matrix interfaces. Pflugers Arch. , (2014).
  12. Schrenk-Siemens, K., et al. PIEZO2 is required for mechanotransduction in human stem cell-derived touch receptors. Nat. Neurosci. , (2014).
  13. Woo, S. H., et al. Piezo2 is required for Merkel-cell mechanotransduction. Nature. 509 (7502), 622-626 (2014).
  14. Ranade, S. S., et al. Piezo2 is the major transducer of mechanical forces for touch sensation in mice. Nature. 516 (7529), 121-125 (2014).
  15. Wetzel, C., et al. A stomatin-domain protein essential for touch sensation in the mouse. Nature. 445 (7124), 206-209 (2007).
  16. McMillin, M. J., et al. Mutations in PIEZO2 cause Gordon syndrome, Marden-Walker syndrome, and distal arthrogryposis type 5. Am. J. Hum. Genet. 94 (5), 734-744 (2014).
  17. Gandhi, M. S., Sesek, R., Tuckett, R., Bamberg, S. J. M. Progress in vibrotactile threshold evaluation techniques: a review. J Hand Ther. 24 (3), 240-255 (2011).
  18. Güçlü, B., Bolanowski, S. J. Vibrotactile thresholds of the Non-Pacinian I channel: I. Methodological issues. Somatosens Mot Res. 22 (1-2), 49-56 (2005).
  19. Lindsell, C. J., Griffin, M. J. Normative vibrotactile thresholds measured at five European test centres. Int Arch Occup Environ Health. 76 (7), 517-528 (2003).
  20. Morioka, M., Griffin, M. J. Dependence of vibrotactile thresholds on the psychophysical measurement method. Int Arch Occup Environ Health. 75 (1-2), 78-84 (2002).
  21. Tannan, V., Dennis, R., Tommerdahl, M. A novel device for delivering two-site vibrotactile stimuli to the skin. J. Neurosci. Methods. 147 (2), 75-81 (2005).
  22. Zwislocki, J. J., Relkin, E. M. On a psychophysical transformed-rule up and down method converging on a 75% level of correct responses. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98 (8), 4811-4814 (2001).
  23. Gescheider, G. A., Bolanowski, S. J., Pope, J. V., Verrillo, R. T. A four-channel analysis of the tactile sensitivity of the fingertip: frequency selectivity, spatial summation, and temporal summation. Somatosens Mot Res. 19 (2), 114-124 (2002).
  24. Kuroki, S., Watanabe, J., Nishida, S. Contribution of within- and cross-channel information to vibrotactile frequency discrimination. Brain Res. 1529, 46-55 (2013).
  25. Levitt, H. Transformed up-down methods in psychoacoustics. J. Acoust. Soc. Am. 49 (2), (1971).
  26. International Organization for Standardization. Mechanical vibration-Vibrotactile perception thresholds for the assessment of nerve dysfunction-Part 1: Methods of measurement at the fingertips. ISO 13091-1. , Geneva, Swizerland. (2001).
  27. International Organization for Standardization. Mechanical vibration-Vibrotactile perception thresholds for the assessment of nerve dysfunction-Part 2: Analysis and interpretation of measurements at the fingertips. ISO 13091-2. , Geneva, Switzerland. (2003).
  28. Holden, J. K., Nguyen, R. H., Francisco, E. M., Zhang, Z., Dennis, R. G., Tommerdahl, M. A novel device for the study of somatosensory information processing. J Neurosci Methods. 204 (2), 215-220 (2012).
  29. Güçlü, B., Oztek, C. Tactile sensitivity of children: effects of frequency, masking, and the non-Pacinian I psychophysical channel. J Exp Child Psychol. 98 (2), 113-130 (2007).
  30. Cohen, J. C., Makous, J. C., Bolanowski, S. J. Under which conditions do the skin and probe decouple during sinusoidal vibrations? Exp Brain Res. 129 (2), 211-217 (1999).
  31. Makous, J. C., Gescheider, G. A., Bolanowski, S. J. The effects of static indentation on vibrotactile threshold. J. Acoust. Soc. Am. 99 (5), 3149-3153 (1996).
  32. Goldreich, D., Kanics, I. M. Tactile Acuity is Enhanced in Blindness. J. Neurosci. 23 (8), 3439-3445 (2003).
  33. Peters, R. M., Goldreich, D. Tactile Spatial Acuity in Childhood: Effects of Age and Fingertip Size. PLoS One. 8 (12), (2013).
  34. Tong, J., Mao, O., Goldreich, D. Two-point orientation discrimination versus the traditional two-point test for tactile spatial acuity assessment. Front Hum Neurosci. 7, 579 (2013).
  35. Goldreich, D., Wong, M., Peters, R. M., Kanics, I. M. A Tactile Automated Passive-Finger Stimulator (TAPS). J Vis Exp. (28), (2009).
  36. Coste, B., et al. Piezo proteins are pore-forming subunits of mechanically activated channels. Nature. 483 (7388), 176-181 (2012).
  37. Martinez-Salgado, C., et al. Stomatin and Sensory Neuron Mechanotransduction. J Neurophysiol. 98 (6), 3802-3808 (2007).

Tags

התנהגות גיליון 115 סף זיהוי רטט הבחירה-הכפויה הפסיכופיסיקה חדות מישוש נטייה צורמת חושי
מדידת סף זיהוי רטט מישוש מרחבי חדות בבני אדם,
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Moshourab, R., Frenzel, H., Lechner, … More

Moshourab, R., Frenzel, H., Lechner, S., Haseleu, J., Bégay, V., Omerbašić, D., Lewin, G. R. Measurement of Vibration Detection Threshold and Tactile Spatial Acuity in Human Subjects. J. Vis. Exp. (115), e52966, doi:10.3791/52966 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter