Introduction
mascheramento tattile è dove un stimolo tattile in un punto del corpo altera la percezione di un tocco in un altro luogo. Questa è una tecnica introdotta da von Bekesy 1 per rivelare le interazioni spilli, soprattutto inibizione laterale, tra le aree di pelle che sono adiacenti sulla superficie del corpo. Mentre mascheramento tattile è stata ampiamente studiata negli anni, la ricerca ha indagato principalmente omolaterale mascheramento tattile usando stimolazione elettrica 2, 3, 4 di pressione, e la stimolazione vibrotattile 5, 6. Al contrario, pochi studi hanno esaminato mascheramento tattile controlaterale in cui i siti di mascheramento e sonda possono essere rimossi lontano. Lungo raggio effetti di schermo tattile è stato dimostrato tra i punti specchio simmetrico sulla mano e del braccio 5, 7 - 9 ma questi studi sono stati in gran parte limitato a guardare le mani e le dita 7, 10, con più ampie parti del corpo essendo largamente ignorato. Un obiettivo di tali esperimenti di mascheramento a lungo raggio è quello di indicare come i componenti della rappresentazione del corpo nel cervello possono essere funzionalmente collegati. Qui, il fenomeno di lungo raggio tattili mascheramento viene esplorato studiando come vibrazione applicata ad un avambraccio potrebbe influenzare soglie di sensibilità tattile sull'avambraccio opposta. Threshold riferisce allo stimolo minimo necessario per rilevare uno stimolo. Definiamo questo come l'intensità in cui viene rilevato lo stimolo 75% del tempo. Abbiamo usato una tecnica di mascheramento tattile, in cui la sensibilità tattile (il reciproco della soglia) su un avambraccio è misurato in presenza di uno stimolo vibrante (maschera) su un'altra parte del corpo. Mascheratura efficace è rivelato da un aumento della soglia di rilevamento cioè, una riduzione della sensibilità. La tecnica può essere utilizzata in combinazione con altre manipolazioni come variando la posizione arto omovimento r per esplorare i loro effetti sulla efficacia di mascheramento.
Qui abbiamo usato stimoli vibrotattili come stimolo mascheramento. Il vantaggio di questo è che la frequenza, e quindi il tipo di recettore che stimola possono essere controllati. La tecnica potrebbe essere esteso a considerare il dolore usando stimoli elettrici come la sonda o maschera o entrambi. Inoltre, qualsiasi sito può essere utilizzato come sede mascheratura consente la ricerca di siti di agopuntura per esempio.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tutti gli esperimenti sono stati approvati dal Consiglio York Etica e tutti i partecipanti hanno firmato moduli di consenso informato. Gli esperimenti sono stati eseguiti in conformità con il trattato di Helsinki.
1. stimoli
- Tattili rilevamento Stimolo
- Utilizzare un contattore (1.17 "di diametro e 0,30" di spessore) per fornire stimoli tattili di 250 vibrazioni Hz per 100 msec. Utilizzando un contattore appositamente costruito fornisce una relazione lineare tra la quantità di corsa e la tensione applicata.
- Controllare la consegna stimolo tattile con una scheda audio a 64 bit.
- Per guidare il contattore, trattarlo come un altoparlante. Collegare un amplificatore audio stereo a una scheda audio stereo computer a 64 bit. Collegare il contattore a una delle uscite dell'amplificatore (ad esempio, il 'altoparlante sinistro out'). Collegare il secondo canale (per esempio, il 'altoparlante destro out') dell'amplificatore ad un altoparlante regolare per fornire segnali uditivi al parparteci-.
- Nel codice computer che controlla l'esperimento, generare la forma d'onda che verrà utilizzato per vibrare il contattore (ad esempio, una sinusoide 250 Hz di durata 100 msec), e un'altra forma d'onda per il segnale audio (per esempio, una sinusoide 3.000 Hz con durata 100 msec). Vedere l'esempio di codice 1 nel file di codice supplementare.
- Mettere ciascuna di queste due forme d'onda in una matrice bidimensionale. Per la matrice tactor mettere il segnale nella prima dimensione e impostare la seconda dimensione a tutti zeri. Per la matrice suono portare il segnale nella seconda dimensione e impostare il primo a tutti zeri. Gioca la matrice appropriata alla scheda audio nel punto appropriato nel programma. Vedere l'esempio di codice 1 nel file di codice supplementare per una dimostrazione di come questo è fatto.
- Fissare il contattore di una cinghia con un prodotto a base di meccanico di fissaggio.
- mascheratura Stimolo
- Fornire lo stimolo mascheramento da un elettrico, ahND-tenuta (diametro di 4 cm, 83 Hz quando è impostato su "basso") vibratore.
- Sulla base delle zone in cui il mascheramento è da testare, selezionare i siti in cui lo stimolo mascheramento deve essere applicato.
2. apparato sperimentale e Design
- Disporre il computer e apparecchi su una scrivania, con una sedia di fronte ad esso, per lo sperimentatore.
- Impostare un tavolo su cui poggiano i partecipanti loro sinistra (test) del braccio. Inserire una sedia al lato destro della tabella. Mettere uno stand bracciolo accanto alla sedia su cui poggiano i partecipanti il loro diritto (braccio mascheramento) gomito. Aggiungere ammortizzazione al tavolo e bracciolo per il comfort.
- Disporre un altoparlante su una superficie meccanicamente isolato. Disporre pedali (collegato ai pulsanti sinistro e destro di un mouse del computer) in modo che i piedi del partecipante riposare comodamente su di loro (Figura 1).
- Scegliere i parametri dello studio, compreso il numero appropriato di prove richiesteper ottenere una stima affidabile della soglia (tipicamente, tra 40-50 prove) e il numero di blocchi in cui l'esperimento deve essere divisa (ad esempio, due blocchi di 20-25 prove per condizione).
- Fare una lista dell'ordine in cui saranno eseguite le condizioni. Utilizzare questo elenco per determinare dove tenere lo stimolo di mascheramento per ogni blocco.
- Inserire il numero di prove direttamente nel codice del programma del computer (ad esempio, ntrials = 25; Vedere file di codice supplementare). Assicurarsi che ogni blocco non è più di 10 minuti per mantenere l'attenzione.
- Programmare una forzata di due alternative-scelta compito di rilevamento tattile 11 in cui stimolo intensità è controllata con un Bayesiano adattivo scala psicofisico procedura psicometrica 12.
- Per ogni prova, presenti due intervalli di 1 sec, segnato da tre segnali acustici (5 kHz, 3 kHz e 5 kHz, durata 100 msec), con lo stimolo tattile presentato nel bel mezzo di uno degli intervalli. Avere l'i partecipantindicate in cui intervallo lo stimolo è stato presentato per mezzo di pedali (a sinistra per prima, a destra per il secondo). Vedi Esempio di codice 2, che mostra come gli intervalli vengono eseguiti e ha ottenuto.
Nota: I punteggi del computer la risposta come "corretto" o "sbagliato" e la scala di adattamento sceglie il valore successivo da presentare di conseguenza.
Nota: Questo metodo determina un valore di soglia per rilevare la vibrazione al sito di prova.
- Per ogni prova, presenti due intervalli di 1 sec, segnato da tre segnali acustici (5 kHz, 3 kHz e 5 kHz, durata 100 msec), con lo stimolo tattile presentato nel bel mezzo di uno degli intervalli. Avere l'i partecipantindicate in cui intervallo lo stimolo è stato presentato per mezzo di pedali (a sinistra per prima, a destra per il secondo). Vedi Esempio di codice 2, che mostra come gli intervalli vengono eseguiti e ha ottenuto.
Figura 1. Disegno sperimentale. Questa figura mostra il set up della sperimentazione e dei materiali utilizzati. Vedere il testo per i dettagli.
3. Procedura sperimentale
- Ottenere il consenso informato scritto. Sedile del partecipante sulla sedia con i piedi appoggiata comodamente sulle pedali di risposta e spiegare la procedura sperimentale. </ Li>
- Misurare e registrare la lunghezza della superficie dorsale dell'avambraccio sinistro. Applicare la cinghia in modo che il contattore è posizionato al centro della metà del braccio tra l'angolo interno del gomito e piega del polso.
- Avvolgere un bendaggio tensore liberamente intorno al braccio più volte per tenere il contattore in posizione.
- Istruire i partecipanti a mettere il loro braccio sinistro sul tavolo e riposare il gomito destro sul bracciolo. Benda il partecipante per evitare che guardando lo stimolo o la posizione di mascheramento e di istruirli a guardare dritto davanti a sé tutto l'esperimento.
- Inizia con un blocco di 20 prove pratiche (senza lo stimolo di mascheramento), al fine di familiarizzare i partecipanti con il compito di rilevamento tattile e per consentire loro di acquisire familiarità con gli stimoli tattili.
- Dopo le prove di pratica, iniziare l'esperimento, l'esecuzione dei blocchi di condizioni in un caso, l'ordine controbilanciato. Prima di iniziare ogni blocco, in modo che le braccia e la stimu mascheramentolus sono nelle posizioni corrette.
- Per ciascuna condizione, tenere lo stimolo mascheratura sul sito scelto, facendo riferimento alla lista di condizioni fatte in precedenza. Attraversare fuori di ogni condizione viene eseguito. Tenere lo stimolo di mascheramento nel corso di ogni blocco di prove di raccolta dei dati mantenendo la pressione approssimativamente costante. Lo stimolo mascheramento può essere applicato attraverso i vestiti sottili.
- Eseguire il programma sperimentale che si svolgerà attraverso un certo numero di prove come precedentemente selezionato. Introdurre un periodo di riposo 2 minuti dopo ogni breve blocco di prove. Dopo un determinato blocco di prove è stata completata, selezionare il sito successivo per lo stimolo di mascheratura ed eseguire nuovamente il programma. Ripetere fino a quando tutte le prove sono stati completati.
Analisi 4. I dati
- Per visualizzare e confermare la stima del valore di soglia restituito dal programma di scala adattivo 12, inserire i dati dei partecipanti con una gaussiana cumulativa La formula per una gaussiana cumulativa(Sigma) che va dal 50% (livello di probabilità - numero uguale di 0 - sbagliato e 1's- corretta) al 100% (tutti 1, tutti corretti) è:
probabilità di una risposta corretta = 0,5 + 0,5 / (1 + exp (- (x-x0) / std))
dove x è il valore di intensità testato, x0 è il valore di soglia del 75%, e std è la deviazione standard della stima. Questa formula può essere montato ai dati utilizzando qualsiasi software curva-montaggio ed il valore risultante x0 rispetto al valore adattativo scala.- Assicurarsi che la curva va tra il 50% (performance probabilità) e il 100%. Condurre analisi statistiche (ad esempio, t-test o ANOVA) sui valori di soglia del 75% ottenuti in ciascuna condizione dell'esperimento (ad esempio, tra i vari siti di mascheratura) per determinare se ci sono delle differenze tra le condizioni testate.
- Per identificare valori anomali, calcolare la media e la deviazione standard per una data condizione. Confrontare il punteggio di ogni partecipante con la media ese un punteggio individuale è più di 2 deviazioni standard da dire allora considerare questo segno come un valore erratico e rimuoverlo dall'analisi. criteri alternativi possono essere utilizzati se lo si desidera.
- Per uniformare i valori di intensità dei contattori (che sono in in unità arbitrarie), convertire loro di decibel rispetto alle soglie di controllo (misurati quando lo stimolo mascheramento viene applicato al sito di controllo, ad esempio, la spalla). Utilizzare questa formula:
dB = 10 x log 10 (valore di soglia valore di soglia / di controllo).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
L'analisi dei dati è stata riportata nel 13. Sensibilità tattile (espressa rispetto alle soglie misurate in condizione di controllo) sull'avambraccio è stata significativamente ridotta (soglie erano significativamente aumentati) quando la stimolazione vibrotattile mascheramento è stato applicato al braccio opposto (Figura 2A), dimostrando un effetto di mascheramento controlaterale tra avambracci. L'effetto dipendeva dalla posizione dello stimolo mascheratura sul braccio mascheratura, con l'effetto più grande che si verificano quando i siti maschera e di test corrispondevano. La Figura 2B mostra che la postura gioca un ruolo sull'efficacia di mascheramento. L'effetto di mascheramento era considerevolmente più forte quando le braccia sono stati toccando rispetto a quando erano parallele (3,3 dB rispetto al 0,52 dB).
figura2. Dati tipici ottenuti con questa tecnica. (A) L'elevazione della soglia è tracciata in funzione della posizione della maschera (mostrate come frecce blu in cartone sopra il grafico). (B) L'elevazione della soglia al sito sonda sul braccio sinistro causato da uno stimolo mascheratura sul sito corrispondente sul braccio destro dipende dal fatto che i bracci si tocchino o parallela. Tutti i dati sono espressi in dB rispetto alle soglie ottengono con vibrazioni applicato ad un sito di controllo sulla spalla (freccia verde). Gli errori standard sono mostrati. N = 15. Dati ridisegnate da D'Amour e Harris 2014.
Supplemental Codice File 1. (Si prega di cliccare qui per scaricare questo file.)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Qui, un protocollo dettagliato per mascheratura tattile controlaterale è descritto e sono presenti risultati precedentemente pubblicati, utilizzando la tecnica di testare soglie di rilevamento tattili. Il vantaggio di questo metodo è che le soglie vengono misurati utilizzando una tecnica psicofisica rigoroso. La scelta forzata procedura in due alternative (2AFC) è relativamente insensibile a bias di risposta e quindi da effetti di attenzione. La procedura scala adattativo per focalizzando sul valore di soglia attuale è molto efficiente come la maggior parte dei dati sono raccolti con intensità di stimolo vicino al livello di soglia. Bendato il partecipante e di farle guardare dritto davanti a sé il throughput il periodo di raccolta dei dati ulteriormente ridotti effetti di attenzione.
È tecnicamente molto impegnativo per misurare la pressione effettiva applicata da un contattore. Non è sufficiente per calibrare il dispositivo anticipo perché la pressione esercitata dipenderà anche quanto strettamente la tacTor è legato alla superficie della pelle. Così siamo solo in grado di fare dichiarazioni sui cambiamenti soglie piuttosto che i valori assoluti. Dato che in questo esperimento che stiamo solo cercando cambiamenti apportati dallo stimolo di mascheramento, questo non è un problema in questo disegno.
Con interleaving relativamente brevi blocchi (circa 10 min) per ogni condizione (cioè, ogni posizione dello stimolo mascheratura) e presentarli in una sequenza che è stato controbilanciato tra i partecipanti è mantenuta l'attenzione del partecipante.
mascheramento controlaterale può essere utile per esplorare la rappresentazione del corpo nel cervello rivelando dettagli dei quali parti sono funzionalmente collegati agli altri. Questa tecnica fornisce comportamentale 5, 7, 8, 13 - 15 evidenza a supporto neurofisiologico 16 - 18 e neuroimaging dati19 - 23 che suggeriscono che l'integrazione di input somatosensoriali dai due lati del corpo si verifica in una rappresentazione somatotopica. In questi esperimenti, l'effetto della posizione del braccio è stato brevemente esaminata confrontando mascheramento quando le mani toccavano o in parallelo. Anche se è stata rilevata una differenza, non si può concludere se esso è causato dal contatto pelle reale o posizione del braccio. In una serie di nuovi esperimenti, abbiamo preso questi metodi e testato una varietà di differenti posizioni del braccio sia la prova e braccia mascheramento. Questi risultati aiuteranno indirizzo sia a lungo raggio effetti di mascheramento si verificano prima o dopo le informazioni posturale è stato aggiunto.
La tecnica è estremamente flessibile e può essere usato per studiare qualsiasi modo di interazioni tra le diverse parti del sistema somatosensoriale. Ad esempio, il contenuto in frequenza di mascheramento o test di stimolazione può essere variata in modo ottimale stimolano adeguare rapidamente o lentamente adattando sub-Systems. Un potenziale limite di questi metodi è stimoli tattili utilizzati. Utilizzando rilevamento diverso e stimoli mascheramento (quali dimensione, frequenza, durata, etc.) potrebbe rivelare risultati diversi soprattutto quando si misura la sintonizzazione spaziale del effetto di mascheramento. Un mascheratura stimolo minore consentirebbe una migliore precisione e consentire misurazioni più accurate di aree specifiche. Per le applicazioni future, questo protocollo può essere modificato testando l'effetto di mascheramento utilizzando un'ampia gamma di stimoli tattili.
La ricerca ha tipicamente concentrata sullo studio mascheratura e la percezione tattile sulle mani e le dita con relativamente pochi studi che esaminano l'intero corpo 14, 24 - 27. Direzioni future potrebbero includere test mascheramento controlaterale su più ampie zone del corpo, che potrebbero rivelare connessioni inaspettate tra altre parti del corpo o all'interno di un arto che potrebbe far luce su come il tridimcorpo finale è rappresentato all'interno del cervello.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Acknowledgments
LRH è stato sostenuto dal Natural Scienze e ingegneria Research Council (NSERC) del Canada. SD è stato in parte sostenuto dal NSERC CREATE programma.
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
- von Békésy, G. Sensory Inhibition. , Princeton University Press. Princeton, NJ. (1967).
- Uttal, W. R. Inhibitory interaction of responses to electrical stimuli in the fingers. J. Comp. Physiol. Psych. 53 (1), 47-51 (1960).
- Schmid, E. Temporal aspects of cutaneous interaction with two-point electrical stimulation. J. Exp. Psychol. Gen. 61, 400-409 (1961).
- Abramsky, O., Carmon, A., Bentontt, A. L. Masking of and by tactile pressure stimuli. Percept. Psychophys. 10 (5), 353-355 (1971).
- Sherrick, C. E. Effects of double simultaneous stimulation of the skin. Am. J. Psychol. 77, 42-53 (1964).
- Gilson, R. D. Vibrotactile masking: effects of multiple maskers. Percept. Psychophys. 95 (4), 2213-2220 (1969).
- 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).
- 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).
- 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).
- Harris, J. A., Diamond, M. E. Ipsilateral and contralateral transfer of tactile learning. Neuroreport. 11 (2), 263-266 (2000).
- Fechner, G. T. Elemente der Psychophysik . , Breitkopf & Härtel. Leipzig. (1860).
- Watson, A., Pelli, D. QUEST-A Bayesian adaptive psychophysical method. Percept. Psychophys. 33, 113-120 (1983).
- D'Amour, S., Harris, L. R. Contralateral tactile masking between forearms. Exp. Brain. Res. 232 (3), 821-826 (2014).
- D'Amour, S., Harris, L. R.
- Gescheider, G. A., Herman, D. D., Phillips, J. N. Criterion shifts in the measurement of tactile masking. Percept. Psychophys. 8, 433-436 (1970).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hlushchuk, Y., Hari, R. Transient suppression of ipsilateral primary somatosensory cortex during tactile finger stimulation. J. Neurosci. 26 (21), 5819-5824 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gilson, R. D. Vibrotactile masking: Some spatial and temporal aspects. Percept. Psychophys. 5 (3), 176-180 (1969).
- Alliusi, E., Morgan, B., Hawkes, G. R. Masking of cutaneous sensations in multiple stimulus presentations. Percept. Motor. Skill. 20, 39-45 (1965).
- Geldard, F. A., Sherrick, C. E. Multiple cutaneous stimulation: The discrimination of vibratory patterns. J. Acoust. Soc. Am. 37, 797-801 (1965).
- Craig, J. C.
