Waiting
Login processing...

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

Behavior

Test Tactile Masking mellem underarmene

Published: February 10, 2016 doi: 10.3791/53733
Automatic Translation
1, 1
1Department of Psychology, York University

Introduction

Taktil maskering er, hvor en taktil stimulus på et sted på kroppen ændrer opfattelsen af ​​en berøring på en anden placering. Dette er en teknik udviklet af von Bekesy 1 at afsløre nålene interaktioner, især lateral hæmning, mellem områder af huden, der grænser op på kroppens overflade. Mens taktil maskering er blevet omfattende undersøgt gennem årene, har forskningen hovedsagelig undersøgt ipsilaterale taktil maskering anvendelse af elektrisk stimulation 2, 3, tryk 4, og vibrotactile stimulering 5, 6. I modsætning hertil har nogle undersøgelser så på kontralaterale taktile maskering, hvor maskering og probe sites kan langt. Langtrækkende taktile maskering virkninger er blevet vist mellem spejl-symmetrisk punkter på hånden og arm 5 7 - 9, men disse undersøgelser har været stort set begrænset til at kigge på hænder og fingre 7, 10, med mere omfattende dele af hele kroppen bliver stort set ignoreret. Et mål af sådanne langtrækkende maskering eksperimenter er at angive, hvordan dele af kroppens repræsentation i hjernen kan være funktionelt forbundet. Her er fænomenet langtrækkende taktil maskering udforsket ved at undersøge, hvordan vibrationer påføres den ene underarm kan påvirke sensitivitetstærsklerne taktile på den modsatte underarm. Threshold refererer til den mindste stimulus, som er nødvendig for at påvise en stimulus. Vi definerer dette som intensiteten ved hvilken stimulus detekteres 75% af tiden. Vi anvendte en taktil maskering teknik, hvor berøringsfølsomhed (det reciprokke af tærskelværdien) på en underarm måles i nærværelse af en vibrerende stimulus (masken) på en anden del af kroppen. Effektiv maskering afsløres af en forhøjelse af detektionsgrænsen dvs. en reduktion i følsomhed. Teknikken kan anvendes i forbindelse med andre manipulationer såsom varierende position lemmer or bevægelse for at udforske deres virkninger på effektiviteten af ​​maskering.

Her brugte vi vibrotactile stimuli som maskering stimulus. Fordelen ved dette er, at frekvensen og dermed receptortype, at det stimulerer kan styres. Teknikken kan udvides til at se på smerte under anvendelse af elektriske stimuli som proben eller maske eller begge. Desuden kan ethvert websted bruges som maske-webstedet tillader undersøgelse af akupunktur sites for eksempel.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøgene blev godkendt af York Etik bestyrelsen og alle deltagere underskrevet informeret samtykke formularer. Forsøgene blev udført i overensstemmelse med traktaten i Helsinki.

1. Stimuli

  1. Taktile Detection Stimulus
    1. Brug en kontaktorer (1,17 "diameter og 0,30" tyk) til at levere taktile stimuli af 250 Hz vibrationer til 100 ms. Ved hjælp af et specialbygget kontaktorer giver en lineær sammenhæng mellem mængden af ​​rejse og spænding.
    2. Styr taktil stimulus levering med en 64 bit lydkort.
      1. For at drive kontaktorer, behandle det som en højttaler. Tilslut en stereo audio-forstærker til en 64-bit computer stereo lydkort. Slut kontaktorer til en af udgangene på forstærkeren (f.eks, den 'venstre højttaler out "). Tilslut den anden kanal (fx den 'højre højttaler out ") på forstærkeren til en almindelig højttaler til at give auditive signaler til parien deltager,.
      2. I computeren kode, der styrer eksperimentet generere bølgeform, der skal bruges til at vibrere kontaktorer (eksempelvis et 250 Hz sinusbølge af varigheden 100 ms), og en anden bølgeform for den auditive signal (fx en 3.000 Hz sinusbølge med en varighed på 100 ms). Se eksempel Kode 1 i Supplemental Code File.
      3. Sætte hver af disse to bølgeformer til et todimensionalt array. For kontaktorer arrayet sætte signalet i den første dimension og indstille den anden dimension til alle nuller. For lyden vifte sætte signalet i den anden dimension, og indstil den første til at alle nuller. Spil den passende array til lydkortet på et passende tidspunkt i programmet. Se eksempel kode 1 i Supplemental Code File for en demonstration af, hvordan dette gøres.
    3. Fastgør kontaktorer til en rem med en mekanisk-baserede fastgørelse produkt.
  2. Masking Stimulus
    1. Angiv maskering stimulus af en elektrisk, hand-holdt vibrator (4 cm i diameter, 83 Hz, når indstillet på "lav").
    2. Baseret på de områder, hvor maskering skal testes, vælge de steder, hvor maskeringen stimulus, der skal anvendes.

2. Eksperimentel opsætning og design

  1. Arranger computeren og udstyr på et skrivebord, med en stol foran det, for forsøgslederen.
  2. Opsætning af en tabel, hvor deltagerne hvile deres venstre (test) arm. Placer en stol til højre side af bordet. Sæt et armlæn stå ved siden af ​​stolen, hvor deltagerne hvile deres ret (maskering arm) albue. Tilføj polstring til bordet og armlæn for komfort.
  3. Arranger en højttaler på en mekanisk isolerede overflade. Arranger fodpedaler (forbundet til venstre og højre knapper på en computermus), så deltagerens fødder vil hvile behageligt på dem (figur 1).
  4. Vælg parametrene for undersøgelsen, herunder passende antal forsøg påkrævetSom et pålideligt estimat af tærsklen (typisk mellem 40-50 forsøg) og antallet af blokke, hvori forsøget skal deles (f.eks to blokke af 20-25 forsøg pr betingelse).
  5. Lav en liste over den rækkefølge, som de betingelser, vil blive kørt. Brug denne liste til at bestemme, hvor at holde maskering stimulus for hver blok.
  6. Indtast antallet af forsøg, som direkte ind i computeren programkode (f.eks ntrials = 25; Se Supplemental Code File). Sørg for, at hver blok er ikke længere end 10 min til at fastholde opmærksomhed.
  7. Programmere en to-alternativ-tvungen valg taktile afsløring opgave 11, hvor stimulus intensitet styres med en Bayesian adaptiv psykofysiske trappe psykometrisk procedure 12.
    1. For hvert forsøg, nuværende to 1 sek intervaller, præget af tre bip (5 kHz, 3 kHz og 5 kHz, varighed 100 ms), med den taktile stimuli præsenteret i midten af ​​en af ​​de intervaller. Har deltageren indicate hvor interval stimulus blev præsenteret ved hjælp af fodpedaler (venstre for første, rigtige for sekund). Se eksempel kode 2, som viser, hvordan intervallerne køres og afsluttet.
      Bemærk: Computeren scoringer svaret som "rigtige" eller "forkert" og den adaptive trappe vælger den næste værdi, der skal præsenteres i overensstemmelse hermed.
      Bemærk: Denne metode bestemmer en tærskelværdi til detektering af vibrationer på målestedet.

Figur 1
Figur 1. Eksperimentel udformning. Denne figur viser opsætningen af ​​eksperimentet og de anvendte materialer. Se tekst for detaljer.

3. Eksperimentel Procedure

  1. Opnå skriftligt informeret samtykke. Seat deltageren i stolen med fødderne hvilende komfortabelt på respons pedaler og forklare eksperimentelle procedure. </ Li>
  2. Måling og registrering længden af ​​den dorsale overflade af den venstre underarm. Påfør bæltet, så den kontaktorer er placeret i midten af ​​armen halvvejs mellem den indre vinkel af albuen og håndleddet krølle.
  3. Wrap en tensor bandage løst omkring armen flere gange for at holde kontaktorer på plads.
  4. Instruere deltagerne at placere deres venstre arm på bordet og hvile deres højre albue på armlænet. Blindfold deltageren for at forhindre dem kigge på stimulus eller maskering placering og instruere dem til at se lige frem hele eksperimentet.
  5. Start med en blok på 20 praksis forsøg (uden maskering stimulus) for at gøre deltagerne bekendt med den taktile afsløring opgaven og at give dem mulighed for at blive fortrolig med de taktile stimuli.
  6. Efter praksis forsøg begynde eksperimentet, kører blokkene af betingelserne i en tilfældig, opvejes rækkefølge. Inden du begynder hver blok, at armene og maskering stimulus er i de korrekte positioner.
    1. For hver tilstand, holde maskering stimulus på det valgte sted, med henvisning til listen over betingelser, som stilles tidligere. Kryds off hver tilstand som det køres. Hold maskering stimulus hele hver blok af forsøg dataindsamling opretholde tilnærmelsesvis konstant tryk. Den maskering stimulus kan anvendes gennem tyndt tøj.
    2. Kør det eksperimentelle program, som vil køre gennem et sæt antal forsøg som tidligere valgt. Indføre en 2 min hvileperiode efter hver kort blok af forsøg. Efter en given blok af forsøg er afsluttet, skal du vælge den næste site for maskering stimulus og køre programmet igen. Gentag indtil alle forsøg er afsluttet.

4. Data Analysis

  1. At visualisere og bekræfte skøn over tærskelværdien returneret af adaptive trappe programmet 12, så det passer til deltagernes data med en kumulativ gaussisk Formlen for en kumulativ Gauss(Sigmoideum), der går fra 50% (chance niveau - lige antal 0'er - forkert og 1'S- korrekt) til 100% (alle 1, alle korrekt) er:
    Sandsynligheden for et korrekt svar = 0,5 + 0,5 / (1 + exp (- (x-x0) / std))
    hvor x er den testede intensitetsværdi, x0 er den 75% tærskelværdi, og std er standardafvigelsen af ​​estimatet. Denne formel kan monteres på de data ved hjælp af enhver kurve-fitting software og den deraf x0 værdi i forhold til den adaptive trappe værdi.
    1. Sørg for, at kurven går mellem 50% (chance ydeevne) og 100%. Gennemføre statistiske analyser (f.eks t-test eller ANOVA'erne) på 75% tærskelværdier opnået under hver betingelse af forsøget (f.eks mellem forskellige maskering sites) for at afgøre, om der er nogen forskelle mellem de testede betingelser.
  2. For at identificere outliers, beregne middelværdien og standardafvigelsen for en given tilstand. Undersøg hver deltagers score med middelværdien oghvis en person score er mere end to standardafvigelser fra det betyde derefter betragte denne score som en outlier og fjern det fra analysen. Alternative kriterier kan anvendes om ønsket.
  3. At standardisere værdierne af intensiteten af kontaktorer (som er i i arbitrære enheder), konvertere dem til decibel i forhold til kontrollen tærskler (målt når maske stimulus påføres på kontrolstedet, f.eks skulderen). Brug denne formel:
    dB = 10 x log 10 (tærskelværdi / kontrol tærskelværdi).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Analyser af data blev rapporteret i 13. Berøringsfølsomhed (udtrykt i forhold til tærskelværdierne måles i kontrolgruppen tilstand) på underarmen blev reduceret signifikant (tærskler blev signifikant forøget), når vibrotactile maskering stimulering blev påført på den modsatte arm (figur 2A), hvilket viser en kontralateral maskering virkning mellem underarmene. Effekten afhang position maskering stimulus på maskering arm, med den største virkning indtræder, når masken og forsøgssteder svarede. Figur 2B viser, at kropsholdning også spiller en rolle for effektiviteten i maskering. Den maskering var betydeligt stærkere, når armene var rørende i forhold til, da de var parallelle (3,3 dB sammenlignet med 0,52 dB).

Figur 1
Figur2. Typiske data opnået under anvendelse af denne teknik. (A) Højden i tærskel er afbildet som en funktion af positionen af masken (vist som blå pile i tegneserie over grafen). (B) Den elevation i tærskel ved sonden site på venstre arm forårsaget af en maskering stimulus på det tilsvarende sted på højre arm afhænger af, om armene er rørende eller parallel. Alle data er udtrykt i dB i forhold tærsklerne opnå med vibration anvendt på en kontrolstedet på skulderen (grøn pil). Standardafvigelser er vist. N = 15. Data, gentegnes fra D'Amour og Harris, 2014.

Supplerende kode fil 1. (Klik her for at downloade denne fil.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Her er en detaljeret protokol for kontralateral taktile maskering beskrevet og tidligere offentliggjorte resultater ved hjælp af teknikken til at teste tærskler taktile detektion vises. Fordelen ved denne metode er, at tærsklerne måles ved anvendelse af en psychophysically streng teknik. Den tvungne valg (2AFC) procedure to-alternativ er relativt ufølsom over for respons bias og derfor fra opmærksomhedsgraden effekter. Den adaptive trappe procedure for honing i på selve tærskelværdi er meget effektiv, da de fleste af de data, der er indsamlet med stimulus intensiteter tæt på tærskelværdien. Blindfolding deltageren og have dem til at se lige frem gennemløb dataindsamlingsperioden yderligere reducerede koncentrationsproblemer effekter.

Det er teknisk meget krævende at måle det aktuelle tryk, der anvendes af en kontaktorer. Det er ikke tilstrækkeligt at kalibrere indretningen på forhånd, fordi presset også vil afhænge af, hvor tæt tactor er bundet til hudoverfladen. Vi er således kun i stand til at fremsætte erklæringer om ændringer i tærskler snarere end de absolutte værdier. Eftersom der i dette forsøg er vi kun søger ændringerne som følge af maske-stimulus, er dette ikke et problem i dette motiv.

Ved interleaving relativt korte blokke (ca. 10 min) for hver tilstand (dvs. hver position af maskering stimulus) og præsentere dem i en sekvens, som blev opvejet mellem deltagerne årvågenhed af deltageren opretholdes.

Kontralaterale maskering kan være nyttigt for at udforske repræsentationen af ​​kroppen i hjernen ved at afsløre detaljer af hvilke dele er funktionelt forbundet til andre. Denne teknik giver adfærdsmæssige 5, 7, 8, 13 - 15 beviser til støtte neurofysiologiske 16 - 18 og Neuroimaging data19-23, der tyder på, at integrationen af somatosensoriske input fra de to sider af kroppen sker i en somatotopic repræsentation. I disse eksperimenter blev virkningen af ​​armen placering kortvarigt undersøgt ved at sammenligne maskering når hænderne rørte eller parallel. Selvom en forskel blev fundet, kan det ikke konkluderes, om det er forårsaget fra egentlig hudkontakt eller arm position. I et sæt af nye eksperimenter har vi taget disse metoder og testet en række forskellige arm positioner af både testen og maskering arme. Disse resultater vil bidrage til at løse, om langtrækkende maskeringseffekter opstår før eller efter postural oplysninger er blevet tilføjet.

Teknikken er yderst fleksibel og kan anvendes til at undersøge enhver måde af interaktioner mellem forskellige dele af somatosensoriske system. For eksempel kan indholdet af maskering eller afprøvning stimulering frekvens varieres til optimalt stimulere tilpasser hurtigt eller langsomt tilpasning sub-Systems. En potentiel begrænsning af disse metoder er de taktile stimuli anvendes. Ved hjælp af forskellige detektion og maskering stimuli (såsom størrelse, hyppighed, varighed, etc.) kan afsløre forskellige resultater, især ved måling af den rumlige tuning af maskering. En mindre maskering stimulus ville give mulighed for bedre præcision og giver mulighed for mere nøjagtige målinger af specifikke områder. For fremtidige ansøgninger, kunne denne protokol ændres ved at teste skjult virkning ved anvendelse af en bred vifte af taktile stimuli.

Forskning har typisk koncentreret på at studere maskering og taktil opfattelse på hænder og fingre med relativt få studier undersøger hele kroppen 14, 24-27. Fremtidige retninger kunne omfatte teste kontralaterale maskering på mere omfattende områder af kroppen, som kan afsløre uventede forbindelser mellem andre dele af kroppen eller i en legemsdel, der kunne kaste lys over, hvordan de tre-dimensionellenal organ er repræsenteret i hjernen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

LRH blev støttet af Sciences og Engineering Research Council Natural (NSERC) i Canada. SD blev delvist støttet fra NSERC CREATE programmet.

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/

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. von Békésy, G. Sensory Inhibition. , Princeton University Press. Princeton, NJ. (1967).
  2. Uttal, W. R. Inhibitory interaction of responses to electrical stimuli in the fingers. J. Comp. Physiol. Psych. 53 (1), 47-51 (1960).
  3. Schmid, E. Temporal aspects of cutaneous interaction with two-point electrical stimulation. J. Exp. Psychol. Gen. 61, 400-409 (1961).
  4. Abramsky, O., Carmon, A., Bentontt, A. L. Masking of and by tactile pressure stimuli. Percept. Psychophys. 10 (5), 353-355 (1971).
  5. Sherrick, C. E. Effects of double simultaneous stimulation of the skin. Am. J. Psychol. 77, 42-53 (1964).
  6. Gilson, R. D. Vibrotactile masking: effects of multiple maskers. Percept. Psychophys. 95 (4), 2213-2220 (1969).
  7. Braun, C., Hess, H., Burkhardt, M., Wühle, A., Preissl, H. The right hand knows what the left hand is feeling. Exp. Brain. Res. 162 (3), 366-373 (2005).
  8. Tamè, L., Farnè, A., Pavani, F. Spatial coding of touch at the fingers: Insights from double simultaneous stimulation within and between. Neurosci. Lett. 487 (1), 78-82 (2011).
  9. Tamè, L., Moles, A., Holmes, N. P. Within but not between hands interactions in vibrotactile detection thresholds reflect somatosensory receptive field organization. Front. Psychol. 5, 1-9 (2014).
  10. Harris, J. A., Diamond, M. E. Ipsilateral and contralateral transfer of tactile learning. Neuroreport. 11 (2), 263-266 (2000).
  11. Fechner, G. T. Elemente der Psychophysik . , Breitkopf & Härtel. Leipzig. (1860).
  12. Watson, A., Pelli, D. QUEST-A Bayesian adaptive psychophysical method. Percept. Psychophys. 33, 113-120 (1983).
  13. D'Amour, S., Harris, L. R. Contralateral tactile masking between forearms. Exp. Brain. Res. 232 (3), 821-826 (2014).
  14. D'Amour, S., Harris, L. R. Vibrotactile masking through the body. Exp. Brain. Res. 232 (9), 2859-2863 (2014).
  15. Gescheider, G. A., Herman, D. D., Phillips, J. N. Criterion shifts in the measurement of tactile masking. Percept. Psychophys. 8, 433-436 (1970).
  16. Iwamura, Y., Tanaka, M., Iriki, A., Taoka, M., Toda, T. Processing of tactile and kinesthetic signals from bilateral sides of the body in the postcentral gyrus of awake monkeys. Behav. Brain. Res. 135 (1-2), 185-190 (2002).
  17. Killackey, H. P., Gould, H. J., Cusick, C. G., Pons, T. P., Kaas, J. H. The relation of corpus callosum connections to architectonic fields and body surface maps in sensorimotor cortex of new and old world monkeys. J. Comp. Neurol. 219 (4), 384-419 (1983).
  18. Reed, J. L., Qi, H. X., Kaas, J. H. Spatiotemporal properties of neuron response suppression in owl monkey primary somatosensory cortex when stimuli are presented to both hands. J. Neurosci. 31 (10), 3589-3601 (2011).
  19. Hlushchuk, Y., Hari, R. Transient suppression of ipsilateral primary somatosensory cortex during tactile finger stimulation. J. Neurosci. 26 (21), 5819-5824 (2006).
  20. Nihashi, T., et al. Contralateral and ipsilateral responses in primary somatosensory cortex following electrical median nerve stimulation--an fMRI study. Clin. Neurophysiol. 116 (4), 842-848 (2005).
  21. Tamè, L., et al. The contribution of primary and secondary somatosensory cortices to the representation of body parts and body sides: an fMRI adaptation study. J. Cognitive. Neurosci. 24 (12), 2306-2320 (2012).
  22. Tamè, L., Farnè, A., Pavani, F. Vision of the body and the differentiation of perceived body side in touch. Cortex. 49 (5), 1340-1351 (2013).
  23. Tamè, L., Pavani, F., Papadelis, C., Farnè, A., Braun, C. Early integration of bilateral touch in the primary somatosensory cortex. Hum. Brain. Mapp. 36 (4), 1506-1523 (2015).
  24. Gilson, R. D. Vibrotactile masking: Some spatial and temporal aspects. Percept. Psychophys. 5 (3), 176-180 (1969).
  25. Alliusi, E., Morgan, B., Hawkes, G. R. Masking of cutaneous sensations in multiple stimulus presentations. Percept. Motor. Skill. 20, 39-45 (1965).
  26. Geldard, F. A., Sherrick, C. E. Multiple cutaneous stimulation: The discrimination of vibratory patterns. J. Acoust. Soc. Am. 37, 797-801 (1965).
  27. Craig, J. C. Vibrotactile loudness addition. Percept. Psychophys. 1, 185-190 (1966).

Tags

Adfærd Masking langtrækkende taktile maskering somatosensoriske følsomhed tærskler taktile afsløring adaptive trappe procedure vibrotactile
Test Tactile Masking mellem underarmene
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

D'Amour, S., Harris, L. R. Testing… More

D'Amour, S., Harris, L. R. Testing Tactile Masking between the Forearms. J. Vis. Exp. (108), e53733, doi:10.3791/53733 (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