Introduction
enmascaramiento táctil es donde un estímulo táctil en un lugar en el cuerpo altera la percepción de un toque en otro lugar. Esta es una técnica por primera vez por von Békésy 1 para revelar interacciones ubicación, especialmente la inhibición lateral, entre las zonas de la piel que son adyacentes en la superficie del cuerpo. Mientras enmascaramiento táctil se ha estudiado ampliamente en los últimos años, la investigación ha investigado sobre todo enmascaramiento ipsilateral táctil mediante la estimulación eléctrica 2, 3, 4 presión, y la estimulación vibrotáctil 5, 6. Por el contrario, pocos estudios han examinado el enmascaramiento contralateral táctil en la que los sitios de enmascaramiento y las sondas pueden ser quitados lejos. De largo alcance efectos de enmascaramiento táctiles se han mostrado entre los puntos de simetría de espejo en la mano y el brazo 5, 7 - 9, pero estos estudios se han limitado en gran medida a mirar las manos y los dedos 7, 10, con más extensas partes de todo el cuerpo está en gran medida ignorados. Uno de los objetivos de tales experimentos de enmascaramiento de largo alcance es indicar cómo los componentes de la representación del cuerpo en el cerebro pueden estar relacionados funcionalmente. Aquí, el fenómeno de largo alcance enmascaramiento táctil es explorado por la investigación de cómo la vibración aplicada a un antebrazo podría afectar umbrales de sensibilidad táctil en el antebrazo opuesto. Umbral se refiere al estímulo mínimo que se necesita para detectar un estímulo. Definimos esto como la intensidad a la que se detecta el estímulo 75% del tiempo. Se utilizó una técnica de enmascaramiento táctil en la que la sensibilidad táctil (el recíproco de umbral) en un antebrazo se mide en la presencia de un estímulo vibratorio (la máscara) en otra parte del cuerpo. Enmascaramiento efectivo es revelado por un aumento en el umbral de detección es decir, una reducción de la sensibilidad. La técnica se puede utilizar en combinación con otras manipulaciones tales como variando posición de las extremidades or movimiento para explorar sus efectos sobre la eficacia de enmascaramiento.
Aquí hemos utilizado estímulos vibrotactile como el estímulo de enmascaramiento. La ventaja de esto es que la frecuencia, y por lo tanto el tipo de receptor que estimula pueden ser controlados. La técnica podría extenderse a mirar dolor utilizando estímulos eléctricos como la sonda o máscara o ambos. También, cualquier sitio puede utilizarse como el sitio de enmascaramiento que permite la investigación de los sitios de acupuntura por ejemplo.
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Protocol
Todos los experimentos fueron aprobados por el comité de ética York y todos los participantes firmaron formularios de consentimiento informado. Los experimentos se realizaron de acuerdo con el Tratado de Helsinki.
1. Los estímulos
- Estímulo de detección táctiles
- Use un contactor (1.17 "de diámetro y 0.30" de espesor) para entregar estímulos táctiles de la vibración 250 Hz durante 100 ms. El uso de un contactor especialmente diseñada ofrece una relación lineal entre la cantidad de viajes y el voltaje aplicado.
- Controlar el suministro de estímulo táctil con una tarjeta de sonido de 64 bits.
- Para conducir el contactor, lo tratan como un altavoz. Conectar un amplificador de audio estéreo a una tarjeta de sonido estéreo equipo de 64 bits. Conectar el contactor a una de las salidas del amplificador (por ejemplo, la "izquierda altavoz hacia fuera '). Conectar el segundo canal (por ejemplo, el "altavoz derecho a cabo ') del amplificador a un altavoz regular para proporcionar señales auditivas a la parpante.
- En el código de ordenador que controla el experimento, generar la forma de onda que se utilizará para hacer vibrar el contactor (por ejemplo, una onda sinusoidal de 250 Hz de la duración de 100 ms), y otra forma de onda para la señal de sonido (por ejemplo, una onda sinusoidal 3000 Hz con una duración de 100 ms). Véase el ejemplo de código 1 en el archivo de código suplementario.
- Ponga cada una de estas dos formas de onda en una matriz de dos dimensiones. Para la matriz contactor poner la señal en la primera dimensión y establecer la segunda dimensión a todos los ceros. Para la matriz de sonido poner la señal en la segunda dimensión y establecer el primero en todos los ceros. Juega la matriz adecuada para la tarjeta de sonido en el punto apropiado en el programa. Véase el ejemplo de código 1 en el archivo de código suplementario para una demostración de cómo se hace esto.
- Acople el contactor a una correa de sujeción con un producto basado en la mecánica.
- estímulo de enmascaramiento
- Proporcionar el estímulo de enmascaramiento por una eléctrica, jand-sostenido (4 cm de diámetro; 83 Hz cuando se encuentra en "baja") vibrador.
- Sobre la base de las áreas en las que el enmascaramiento se va a probar, seleccionar los sitios en los que el estímulo de enmascaramiento se va a aplicar.
2. Configuración Experimental y Diseño
- Disponga el equipo y el equipo en un escritorio, una silla frente a ella, por el experimentador.
- Establecer una mesa sobre la que descansan los participantes su brazo (prueba) a la izquierda. Coloque una silla para el lado derecho de la tabla. Ponga un stand reposabrazos al lado de la silla en la que los participantes descansar el codo (enmascaramiento brazo) derecha. Añadir amortiguación a la mesa y apoyabrazos para una mayor comodidad.
- Organizar un altavoz en una superficie mecánicamente aislado. Organizar pedales (conectado a los botones izquierdo y derecho de un ratón de ordenador), de modo que los pies de los participantes van a descansar cómodamente en ellos (Figura 1).
- Elija los parámetros del estudio, incluyendo el número apropiado de ensayos requeridospara obtener una estimación fiable del umbral (típicamente, entre 40 a 50 ensayos) y el número de bloques en el que el experimento se va a dividir (por ejemplo, dos bloques de 20-25 ensayos por condición).
- Haga una lista de la orden en el que se ejecutarán las condiciones. Utilice esta lista para determinar dónde llevar a cabo el estímulo de enmascaramiento para cada bloque.
- Introduce el número de ensayos directamente en el código de programa de ordenador (por ejemplo, ntrials = 25; Ver archivo de código suplementario). Asegúrese de que cada bloque ya no es de 10 minutos para mantener la atención.
- Programar una forzada de dos alternativas de opción-tarea de detección táctil 11 en el que la intensidad del estímulo se controla con un procedimiento psicométrica escalera psicofísica adaptativo bayesiano 12.
- Para cada ensayo, presentes dos intervalos de 1 segundo, marcado por tres pitidos (5 kHz, 3 kHz y 5 kHz, duración de 100 ms), con el estímulo táctil presentado en medio de uno de los intervalos. Tener el participante indicate intervalo en el que el estímulo fue presentado por medio de pedales (de izquierda para el primer, segundo por la derecha). Ver Ejemplo de código 2, que muestra cómo los intervalos se ejecutan y se anotó.
Nota: Las calificaciones de ordenador como la respuesta "correcta" o "incorrecta" y la escalera de adaptación selecciona el siguiente valor que se presentará en consecuencia.
Nota: Este método determina un valor umbral para la detección de la vibración en el sitio de prueba.
- Para cada ensayo, presentes dos intervalos de 1 segundo, marcado por tres pitidos (5 kHz, 3 kHz y 5 kHz, duración de 100 ms), con el estímulo táctil presentado en medio de uno de los intervalos. Tener el participante indicate intervalo en el que el estímulo fue presentado por medio de pedales (de izquierda para el primer, segundo por la derecha). Ver Ejemplo de código 2, que muestra cómo los intervalos se ejecutan y se anotó.
Figura 1. Diseño experimental. Esta figura muestra la puesta en marcha del experimento y los materiales utilizados. Véase el texto para más detalles.
3. Procedimiento experimental
- Obtener el consentimiento informado por escrito. Asentar el participante en la silla con sus pies descansando cómodamente en los pedales de respuesta y explicar el procedimiento experimental. </ Li>
- Medir y registrar la longitud de la superficie dorsal del antebrazo izquierdo. Aplicar la correa de modo que el contactor se coloca en el medio de la mitad del brazo entre el ángulo interno del codo y el pliegue de la muñeca.
- Envolver un vendaje tensor libremente alrededor del brazo varias veces para mantener el contactor en su lugar.
- Instruir a los participantes a poner su brazo izquierdo sobre la mesa y descansar su codo derecho en el reposabrazos. Venda de los ojos del participante para evitar que mirar el estímulo o enmascarar lugar y darles instrucciones para mirar hacia adelante a lo largo del experimento.
- Comience con un bloque de 20 ensayos de práctica (sin el estímulo de enmascaramiento) con el fin de familiarizar a los participantes con la tarea de detección táctil y que les permita familiarizarse con los estímulos táctiles.
- A raíz de los ensayos de práctica, comenzar el experimento, la ejecución de los bloques de condiciones en un orden aleatorio, con contrapeso. Antes de comenzar cada bloque, garantizar que las armas y el enmascaramiento Stimulus están en las posiciones correctas.
- Para cada condición, mantenga el estímulo de enmascarar en el sitio elegido, en referencia a la lista de las condiciones anteriores. Tachar cada condición en que se ejecuta. Mantenga el estímulo de enmascarar lo largo de cada bloque de ensayos de recogida de datos se mantiene la presión aproximadamente constante. El estímulo de enmascaramiento se puede aplicar a través de la tela delgada.
- Ejecutar el programa experimental que se desarrollará a través de un número determinado de intentos, lo que previamente seleccionada. Introducir un período de descanso de 2 minutos después de cada secuencia corta de los ensayos. Después de que se complete un bloque determinado de ensayos, seleccione el siguiente sitio para el estímulo de enmascaramiento y ejecutar el programa de nuevo. Repita hasta que se hayan completado todos los ensayos.
Análisis 4. Datos
- Para visualizar y confirmar la estimación del valor de umbral devuelto por el programa de escalera de adaptación 12, ajustar los datos de los participantes con una gaussiana acumulativa La fórmula para una gaussiana acumulativa(Sigmoide) que va desde el 50% (nivel de azar - igual número de 0s - mal y 1's- correcta) a 100% (todo de 1, los correctos) es:
probabilidad de una respuesta correcta = 0,5 + 0,5 / (1 + exp (- (x-x0) / std))
donde x es el valor de la intensidad probado, x0 es el valor umbral de 75%, y std es la desviación estándar de la estimación. Esta fórmula se puede ajustar a los datos utilizando el software de ajuste de curvas y el valor x0 resultante en comparación con el valor adaptativo escalera.- Asegúrese de que la curva va entre 50% (rendimiento de probabilidad) y 100%. Llevar a cabo análisis estadísticos (por ejemplo, pruebas t o ANOVA) en los valores umbral del 75% obtenidos en cada condición del experimento (por ejemplo, entre los diferentes sitios de enmascaramiento) para determinar si hay diferencias entre las condiciones ensayadas.
- Con el fin de identificar los valores atípicos, calcular la media y la desviación estándar para una condición dada. Comparar la puntuación de cada participante con la media y lasi una puntuación individual es más de 2 desviación estándar a partir de ese entonces significa considerar esta partitura como un valor atípico y sacarlo del análisis. Criterios alternativos se pueden usar si se desea.
- Para estandarizar los valores de la intensidad de los contactores (que están en en unidades arbitrarias), las convierten en decibelios con relación a los umbrales de control (medidos cuando el estímulo de enmascaramiento se aplica al sitio de control, por ejemplo, el hombro). Utilice esta fórmula:
dB = 10 x log 10 (valor umbral de valor umbral / control).
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Representative Results
Los análisis de los datos se informaron en el 13. Sensibilidad táctil (expresado en relación con los umbrales medidos en la condición de control) en el antebrazo se redujo significativamente (umbrales se incrementaron significativamente) cuando la estimulación vibrotáctil enmascaramiento se aplicó al brazo opuesto (figura 2A), lo que demuestra un efecto de enmascaramiento contralateral entre antebrazos. El efecto dependía de la posición del estímulo de enmascaramiento en el brazo de enmascaramiento, con que ocurre el mayor efecto cuando los sitios de máscara y de prueba correspondían. La Figura 2B muestra que la postura también juega un papel en la eficacia de enmascaramiento. El efecto de enmascaramiento era considerablemente más fuerte cuando los brazos se tocaron en comparación con cuando eran paralelos (3,3 dB en comparación con 0,52 dB).
Figura2. Los datos típicos obtenidos utilizando esta técnica. (A) La elevación del umbral se representa como una función de la posición de la máscara (mostrado como flechas azules en el dibujo por encima de la gráfica). (B) La elevación del umbral en el lugar de la sonda en el brazo izquierdo causado por un estímulo de enmascaramiento en el sitio correspondiente en el brazo derecho depende de si los brazos están en contacto o en paralelo. Todos los datos se expresan en dB con respecto a los umbrales obtienen con la vibración aplicada a un sitio de control en el hombro (flecha verde). Se muestran los errores estándar. N = 15. Los datos Reproducida de D'Amour y Harris, 2014.
Archivo Código Suplementario 1. (Por favor, haga clic aquí para descargar este archivo.)
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Discussion
Aquí, se describe un protocolo detallado para el enmascaramiento táctil contralateral y los resultados publicados anteriormente utilizando la técnica de poner a prueba los umbrales de detección táctiles se muestran. La ventaja de este método es que los umbrales se miden utilizando una técnica psychophysically riguroso. La elección forzada procedimiento de dos alternativa (2AFC) es relativamente insensible a sesgo de respuesta y por lo tanto de los efectos de atención. El procedimiento escalera de adaptación para perfeccionar en el valor de umbral actual es muy eficiente ya que la mayoría de los datos se recogen con intensidades de estímulo cerca del nivel de umbral. Vendar los ojos del participante y que ellos miren lo recto rendimiento del período de recogida de datos de efectos atencionales más reducidos.
Es técnicamente muy exigente para medir la presión real aplicada por un contactor. No es suficiente para calibrar el dispositivo de antemano debido a que la presión ejercida también dependerá de la fuerza con el tactor se une a la superficie de la piel. Así que sólo somos capaces de hacer declaraciones sobre los cambios en los umbrales en lugar de los valores absolutos. Dado que en este experimento sólo estamos buscando cambios provocados por el estímulo de enmascaramiento, esto no es una preocupación en este diseño.
Por entrelazado de bloques relativamente cortas (alrededor de 10 min) para cada condición (es decir, cada posición del estímulo enmascaramiento) y presentarlos en una secuencia que se compensó entre los participantes se mantiene el estado de alerta del participante.
enmascaramiento contralateral puede ser útil para la exploración de la representación del cuerpo en el cerebro mediante la revelación de detalles de los cuales las partes están conectados funcionalmente a otros. Esta técnica proporciona conductual 5, 7, 8, 13 - 15 pruebas para apoyar neurofisiológica 16 - 18 y de neuroimagen datos19-23 que sugieren que la integración de entradas somatosensoriales de los dos lados del cuerpo se produce en una representación somatotopic. En estos experimentos, el efecto de la localización del brazo se examinó brevemente mediante la comparación de enmascaramiento cuando las manos se tocaban o en paralelo. Aunque se encontró una diferencia, no se puede concluir si es causado por el contacto de la piel real o la posición del brazo. En una serie de nuevos experimentos, hemos tomado estos métodos y probado una variedad de diferentes posiciones de los brazos de ambos brazos y la prueba de máscara. Estos hallazgos ayudarán a domicilio si los efectos de enmascaramiento de largo alcance se producen antes o después de la información postural se ha añadido.
La técnica es extremadamente flexible y se puede utilizar para investigar cualquier manera de las interacciones entre las diferentes partes del sistema somatosensorial. Por ejemplo, el contenido de frecuencia de enmascaramiento o prueba de estimulación se puede variar para óptimamente estimulan la adaptación rápida o lentamente adaptación sub-sistemas. Una limitación potencial de estos métodos es los estímulos táctiles utilizadas. Uso de la detección diferente y estímulos de enmascaramiento (como el tamaño, frecuencia, duración, etc.) podría revelar diferentes resultados, especialmente cuando se mide la sintonización espacial del efecto de enmascaramiento. Un estímulo enmascaramiento más pequeño permitiría una mejor precisión y permitir mediciones más precisas de áreas específicas. Para aplicaciones futuras, este protocolo podría modificarse por probar el efecto de enmascaramiento utilizando una amplia gama de estímulos táctiles.
La investigación se ha centrado generalmente en el estudio de enmascaramiento y la percepción táctil en las manos y dedos con relativamente pocos estudios que examinan el cuerpo entero 14, 24 - 27. Orientaciones futuras podrían incluir pruebas de enmascaramiento contralateral en áreas más extensas del cuerpo, lo que podría revelar conexiones inesperadas entre otras partes del cuerpo o dentro de una rama que podría arrojar luz sobre cómo los tres dimensio-cuerpo nal está representado en el cerebro.
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Disclosures
Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Acknowledgments
LRH fue apoyada por la Ciencias e Ingeniería de Investigación Natural (NSERC), de Canadá. SD fue apoyado en parte por el programa de NSERC CREATE.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C-2 tactor | ATAC Technology; Engineering Acoustics, Inc. | http://www.atactech.com/PR_tactors.html | |
| Magic Wand | Hitachi | http://magicwandoriginal.com/magic-wand-original/ | |
| FC5 Foot Pedals | Yamaha Corporation | http://ca.yamaha.com/en/products/music-production/accessories/footpedals/fc5/?mode=model | |
| MATLAB | The Mathworks, Inc. | http://www.mathworks.com/products/matlab/ | |
| Velcro | Velcro Industries B.V. | http://www.velcro.com/ |
References
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