Waiting
Login processing...

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

Behavior

Psykofysiskt förankrad, Robust Tröskling att studera smärta relaterade Later av oscillerande Prestimulus aktivitet

Published: January 21, 2017 doi: 10.3791/55228

Summary

Psykofysiska metoder såsom förfarandet QUEST uppskattning kan effektivt ge robusta uppskattningar av stimulering intensitet där nonpainful förnimmelser övergång till smärtsamma känslor. Genom att stimulera upprepade gånger på tröskeln intensitet, kan variationen i kreditvärderings svar direkt tillskrivas perceptuella klassificeringar i efterföljande analyser.

Abstract

I perceptuella studier, är det ofta viktigt att objektivt bedöma lika levererade stimulering över deltagare eller att kvantifiera den intraindividuella sensation storleksordning som framkallas genom stimulering över flera försök. Detta kräver en robust kartläggning av stimulus storleksordning upplevd intensitet och vanligen uppnås genom psykofysiska skattningsmetoder såsom trappan förfarande. Nyare, mer effektiva förfaranden som QUEST algoritmen passar en psyko funktion till data i realtid medan samtidigt maximera effektiviteten av datainsamling. En robust uppskattning av tröskelintensiteten mellan smärtsamma och nonpainful uppfattningar kan sedan användas för att minska inverkan av variationer i sinnesintryck i efterföljande analyser av oscillerande hjärnaktivitet. Genom att stimulera vid en konstant tröskel intensitet bestäms av ett förfarande adaptiv uppskattning, kan variationen i betyg direkt tillskrivas perceptuella processer.Oscillerande aktivitet kan sedan jämföras mellan "smärta" och "no-smärta" försök direkt, vilket ger aktivitet som är nära avser perceptuella klassificeringsprocesser i nociception.

Introduction

När de utför beteendeförsök involverar mänskliga deltagare, är det viktigt att kunna noggrant styra intensiteten hos presenterade stimuli. Använda stimuli av samma intensitet för alla deltagare, men kommer i vissa inställningar införa bias subjektiva uppfattning. För vissa perceptuella egenskaper såsom smärta, det finns höga inter- och intraindividuella variationer i upplevd intensitet vid en konstant stimulans nivå 1, 2. För experiment som antar lika subjektiva percepts är det således en nödvändighet för att matcha den subjektivt uppfattade intensiteten tvärs deltagare. Detta är också viktigt när man undersöker uppfattningen på tröskelnivån, t.ex., mellan smärtsam och nonpainful stimulering. Psyko forskning har tagit upp denna typ av problem i årtionden, och i dag finns det sofistikerade men lättanvända metoder för att uppnå robust psyko förankring.

ntent "> En enkel, klassisk metod att kartlägga intensiteten av en stimulans till en enskild känsla storhet trappan metod 3. Härigenom intensiteten av successiva stimuli ökas eller minskas, tills det sker en förändring i deltagarens svar som rör önskad tröskel eller ställning på den subjektiva känslan skala. Upprepa denna process flera gånger, ger en rimlig uppskattning av vändpunkten. klassiska metoder, men misslyckas med att utnyttja all information som finns i varje betygs rättegång. detta leder till en onödigt stort antal försök som krävs för att nå konvergens. Metoder som (linjär) regression eller funktion montering kan misslyckas, om antagandena för relationen mellan stimulusintensitet och känsla magnitud är felaktiga eller inte håller för det testade stimulansområdet. det adaptiva förfaranden inte bara ge en robust punktskattning för en viss subjektivt intensitet, men gör det mer effektivt. Especially längre experiment, som är starkt beroende av korrekt uppskattning av en tröskel eller känsla storlek, är det nödvändigt att psyko metoden att vara både robust och samtidigt effektivt med avseende på antalet erforderliga studier. Detta är särskilt viktigt inom områden såsom smärta forskning, där den totala exponeringen för smärtsam stimulering bör hållas så låg som möjligt för deltagarnas nytta.

Även de klassiska trappa metoder fortfarande används i stor utsträckning, till exempel i kvantitativ sensorisk testning, är användningen av mer avancerade skattningsmetoder som bättre utnyttja den förvärvade informationen i studierna ökar stadigt. I fallet med den högsta sannolikhet beräkningsmetod QUEST 4, 5 används här, är detta förmodligen på grund av den lättillgängliga genomförande i den populära Matlab PsychToolbox 6 svit. Den moderna, reviderad version av denna procedure är överlägsen klassiska skattningsmetoder både robusthet och det låga antalet prövningar som krävs för att komma fram till en tillräcklig uppskattning, om de används med rätt inställningar 7.

Den logiska grunden bakom QUEST förfarande är att passa en Weibull-funktion på inkommande data för att modellera den psykofysiska transformationen mellan stimulusintensitet och sensation magnitud. Parametrarna för psyko Weibull-funktionen är delvis ges av försöksledaren, till exempel lutning av funktionen eller förskjutningen på grund av falska positiva och svars inkonsekvens. Positioneringen av den intressanta parametern längs intensitetsdimensionen approximeras med proceduren med Bayesian maximum likelihood uppskattning. Härigenom är en sannolikhetsfördelning antas över platsen för mål-parametern, dvs. tröskelintensiteten. Med tanke på en förnuftig tidigare antagande för en sådan fördelning, kommer algoritmen bestämma than mest informativa intensitet som deltagaren ska svara på. För det nuvarande genomförandet av förfarandet, är detta medelvärdet av tidigare fördelningssannolikhet 8. För varje efterföljande rättegång, är den tidigare fördelningssannolikhet i huvudsak multiplicerat med sannolikheten för deltagarens ges svar på den testade stimuleringsnivån, som kännetecknas av Weibull-funktionen. Varje svar kommer att användas för att kontinuerligt uppdatera uppskattningen för tröskelparametern sannolikhetsfördelningen. Denna procedur upprepas till dess att en tillfredsställande uppskattning produceras. Förfarandet är mer effektivt än en enkel regression eftersom det gör omedelbar användning av de insamlade svar för att bestämma vilken stimuleringsintensitet för att testa nästa. Dessutom kommer förfarande som särskilt sondera runt den punkt av intresse, t ex ett tröskelvärde eller viss känsla intensitet. Genom att bara använda testdata från ett sådant begränsat omfång regression skulle leda till en instabiluppskatta, vilket adaptiva förfaranden mer robust i miljöer där endast relativt låga antalet försök är genomförbara.

En sådan robust psyko förankring kan användas för att mäta förändringar i smärtkänslighet över tiden, modulerande effekter på hyperalgesi / allodyni forskning eller smärtstillande effekter i farmakologiska interventioner, bland andra inställningar. En annan intressant möjlighet att kunna förankra stimuli till intensiteten bara på tröskeln mellan två sensoriska continua är att undersöka subjektiva uppfattning över övergången från icke-smärtsamt att smärtsam känsla 9, 10, 11. Detta scenario är mycket intressant eftersom om smärttröskeln har kraftigt uppskattas kan smärta och ingen smärttillstånd kontrasteras i elektroencefalografiska (EEG) aktivitet, till exempel, utan att ändra den fysiska stimulusintensitet 12. Detta gör det möjligt för observation av smärtspecifika perceptuella processer under konstanta stimulansförhållanden genom att undersöka skillnaden i hjärnaktivitet mellan försök rankad som smärtsam och icke-smärtsam.

Vi kommer att visa hur man använder lättillgängliga genomförande av adaptiv uppskattning i PsychToolbox att kraftigt fastställa den individuella smärttröskeln i en EEG-experiment där undersöks kontrasten mellan smärta och ingen smärta aktivitet för latereffekter, beroende på stimuleringsplatsen. Eftersom stimuleringsintensiteten kan hållas konstant efter tröskling förfarandet, är det inte nödvändigt att redogöra för EEG-aktivitet co varierande med stimulusintensitet i den efterföljande analysen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Experimentet har godkänts av den etiska uppdrag av Hamburg Medical Association (PV4509).

1. Deltagare Selection

  1. Utöver standard urvalskriterier, såsom lämplighet för smärtstimulering, huvud implantat eller befintliga neurologiska tillstånd, se till att deltagarna inte lider av akut eller kronisk smärta, inte tar något smärtstillande, och har ingen känd historia av drogmissbruk. Deltagarna bör inte heller ha deltagit i några farmakologiska studier under 4 veckor före försöket.
  2. Inkludera deltagare i alla kön, men vara noga med att endast omfatta kvinnliga deltagare som använder hormonella preventivmedel 13, 14 för att minimera effekten av cykliska förändringar i smärtförnimmelse.
  3. Före administrering någon form av stimulans, se till att deltagarna har gett informerat samtycke skriftligen.
_title "> 2. EEG-Setup

  1. Välj ett lämpligt lock storlek och förbereda EEG elektrod installationen enligt systemets bruksanvisning.
  2. Ställ in samplingsfrekvens och hög / låg cutoff samt impedans gränserna för färdskrivaren (rekommenderas: 500 Hz, 0,5 Hz högpassfilter, impedans <20 kohm).
  3. Se till att stimuleringsanordningen och EEG-enheten är inte elektriskt kopplade genom att köra Anläggning på batteriet.
  4. Se till att något samband mellan Anläggning och datorn styra den elektriska stimuleringsanordningen är potentialfritt.

3. elektrisk stimulering Setup

  1. För att bäst utnyttja den tidsupplösningen hos EEG inspelning, hålla den elektriska stimuleringen så kort som möjligt. Ställ stimulatorn till en enda, monofasisk stimuleringspuls med en ms varaktighet och 400 V maximal spänning. Om det behövs en mer intensiv smärta nivå, eller den exakta tidpunkten för efterstimulans EEG inspelning gör not ha företräde, kan andra stimuleringsprotokoll kan användas.
  2. Se till den elektriska stimulatorn är påslagen men utgången till elektroden är avstängd. För DS7A stimulatorn omkopplaren märkt "UTGÅNG" till höger om enheten ska vara i det nedre läget.
  3. Lokalisera landmärke (s) som identifierar den valda stimuleringsplatsen. För en stimulering vid handen, använd muskeln mellan tummen och pekfingret (kidnappare / flexor pollicis brevis). Be deltagaren att lägga sin hand på en plan yta med alla siffror sträckte ut och apposed. Identifiera stimuleringsstället genom tudelar avståndet mellan de första knogar i tummen och pekfingret.
  4. Rengör huden genom att applicera elektrod förberedelse gel. Se till att inte använda alkohol eller desinfektionsmedel, som kan lämna rester på huden som kan leda till irritation eller otillförlitliga stimulering.
  5. Fäst stimuleringselektrod och fäst den på plats med textiltejp.
  6. be the deltagare att hitta en bekväm ställning för handen och att försöka att inte röra handen under försöket, om möjligt. För deltagarens bekvämlighet, placera en mjuk vävnad under hand för att absorbera fukt, beroende på ytan permeabilitet.
  7. Aktivera stimulatorn produktion genom att byta "OUTPUT" omkopplaren i övre läge.

4. Bestäm startpunkter

  1. Instruera deltagaren om hur man använda skattningsskala på skärmen med hjälp av musen. Den vänstra halvan representerar icke-smärtsamma förnimmelser; den högra halvan motsvarar en standard smärt-VAS skala, som ger en visuell ekvivalent för en rad av kontinuerliga känsel intensiteter i form av en horisontell linje. Påpeka för deltagare som den absoluta mittpunkt av skalan inte kan väljas. Ge deltagaren de standardiserade instruktioner om ankarpunkter 15 (tabell 1).
  2. <li> Ge deltagaren möjlighet att bli bekant med värderingsprocessen genom att applicera stimuli av varierande intensitet och registrera svaren. Använd informationen som samlats in under denna fas för att få en uppskattning av två intensiteter som konsekvent väcker starka men nonpainful förnimmelser (låg-point) och måttligt smärtsamma förnimmelser (höjdpunkt), respektive. Fortsätt stimulans för ca 25-30 prövningar eller tills nöjd med att ha nått bra uppskattningar. Under denna tid kan det vara fördelaktigt att fråga deltagaren för verbal feedback på intensitet och den subjektiva likheten mellan upprepade gånger presenterade stimulansintensitet.
  3. Försök att plocka intensitetslumpmässigt att framkalla reaktioner runt skala centrum. För bästa resultat, inte bara öka eller minska intensiteten linjärt, och även utforska de mer extrema ändarna av den smärtsamma sidan. Denna fas bör också ge deltagaren möjlighet att vänja sig vid potentiellt obekanta stimulation och etablera någon begäran om en konsekvent bedömning intervall. På grund av detta, är det lämpligt att tillämpa intensiteter från hela området av möjliga stimulans intensiteter, medan också upprepar vissa intensiteter.
  4. När nöjd med att ha erhållit beräkningar för både en höjdpunkt och låg punkt start intensitet, informera deltagaren att den första delen av experimentet är på väg att starta och (s) han bör hålla på betyg som praktiseras medan slumpmässiga stimulans intensiteter presenteras .

5. Bestäm Threshold

OBS! QUEST-algoritmen kräver vissa parametrar som ska anges innan uppskattning. Dessa parametrar inkluderar lutning av psyko funktion (beta, typiskt 3,5), den del av försök där en slumpmässig svar förväntas (delta, typiskt 0,01), och den del av försök där ett positivt svar väntas även om ingen stimulans ges (gamma, ingen rekommendation). För Bayesian estimation, måste intervallet (SD) av de förväntade betyg och avståndet mellan möjliga svar (korn) anges. För en VAS, bör spannmål ställas in på upplösningen av skalan (typiskt 1) och SD bör sättas tillräckligt stor för att omfatta både skala nollpunkt och högsta möjliga intensitet plus en viss säkerhetsmarginal. Rekommendationerna och "typiska" värden som anges här förklaras i detalj i källkoden QuestCreate medföljer PsychToolbox 6, 16. För smärta vid tröskeln, bör ett gammavärde av högst 0,01 vara rimliga. Skattningsmetoden är relativt robust när det gäller misspecification av parametrarna, men för miljöer med endast ett fåtal studier, underlåtenhet att ange vettiga parametrar kan öka osäkerheten i den slutliga beräkningen. Om standardavvikelsen är för låg, kommer förfarandet har problem konvergerar på uppskattningar som ligger utanför det område som sträckte sig från standardavvikelsen runt the tidigare gissning för parametern. Därför är det viktigt att i stället missta sig på sidan av en alltför stor standardavvikelse.

  1. Skapa två QUEST sessioner med de parametrar som anges ovan. Starta en från höjdpunkt intensitet och en från den låga punkten. Information om genomförandet logiken i uppskattningsprocessen kan hittas i det kompletterande materialet (S1).
  2. Slumpmässigt välja en sond intensitet en av de två körningar som ges av respektive QuestMean funktionen.
  3. Ställ den elektriska stimulatorn till sondintensiteten. Om en annan intensitet än den som föreslås av algoritmen måste tillämpas eller den föreslagna intensitet är utom räckhåll, mata fram intensitet tillbaka till QuestUpdate funktionen i steg 5,5.
  4. Utlösa stimulus.
  5. Efter deltagaren har betygsatt stimulans, köra QuestUpdate för respektive uppskattning sessionen och förse den med den faktiska stimulusintensitet presenteras samt deltagarens rating.
  6. Fortsätt köra rating försök tills beräkningarna är stabila eller en fördefinierad stoppkriterium (> 40 försök) har uppnåtts.
  7. Anteckna medelvärdet tröskeln uppskattning mellan både uppskattning går, från den höga och låga utgångspunkten som ges av QuestMean.
  8. Låt deltagaren att ta en paus i detta skede, om så önskas.

6. Stimulera vid tröskelnivå

Obs: Det är möjligt att justera betyg och blockera räkna till dina behov så länge det är tolerabelt att deltagaren.

  1. Informera den deltagare som för den återstående delen av försöket, kommer fler block med slumpmässig stimulans att följa och de bör hålla rating som de gjorde innan. Om det behövs, uppdatera instruktioner om skala fästpunkterna.
  2. Starta EEG-registrering.
  3. Ställ den elektriska stimulatorn till den genomsnittliga tröskel uppskattning som erhållits i steg 5,7 och behålla inställningen konstant under resten av the experiment.
  4. Starta ett betyg block (30 försök) och observera datakvaliteten på EEG inspelningen. Beroende på EEG datakvaliteten, kör 4 - 5 Betygs block och låta deltagaren att ta korta pauser mellan blocken.
    OBS: Försök att hålla social interaktion med deltagare till ett minimum under dessa pauser eller standardisera interaktionen så mycket som möjligt.
  5. När du är klar, stoppa EEG inspelningen växla stimulatorn utgång till off och ta bort elektroden. Debriefing deltagaren efter avlägsnande EEG locket.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Med hjälp av en skala delad rating till en halv för nonpainful och en halv för smärtsamma känslor (Figur 1a), kan konstant stimulering appliceras över många prövningar medan fortfarande avkastnings betyg över skala mittpunkten (Figur 1b). På så sätt kan förändringar i sinnesintryck undvikas och betyget utfallet kan vara direkt relaterade till inneboende perceptuella klassificerings processer relaterade till smärta.

Figur 1
Figur 1: Experimentell beskrivning. (a) bedömningsskala med den vänstra sidan sträcker sig icke-smärtsam känsla och den högra sidan spänner smärtsam känsla. (b) Förfarande som används för datainsamling. 40 tröskel försök följt av 4 - 6 block av konstant stimulering (30 försök vardera). Blocken hade en jittered 3 - 5 sintertrial intervall (ITI). Betygsskalan dök 0,25 s efter stimulering. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

De två uppskattning löper från och med "nonpain" låg-punkten och "smärta" höjdpunkt konvergera på robusta tröskel uppskattningar. Ta medelvärdet av de båda uppskattningar ger den slutliga tröskeln uppskattning, medan förspänningen som induceras av utgångsintensiteten minskas (figur 2a). Den subjektiva stimulering intensitet framkallas genom upprepad stimulering vid den beräknade tröskeln är stabil över flera block av 30 försök vardera inom en experimentell session (Figur 2b).

figur 2
Figur 2: Stabilitet av Tröskelvä rded uppskattningar. (a) Data för en enda deltagare som visar algoritmen konvergerar på två uppskattningar, en för en hög intensitet startpunkt, en för en låg intensitet startpunkt. För att minimera inverkan av utgångspunkten, var båda tröskel uppskattningar medelvärdes (streckad linje). (b) Stabilitet av kreditvärderingsmedian under loppet av experimentet under konstant stimulering vid den beräknade tröskeln över alla deltagare (n = 25). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Genom att dela upp samtidigt inspelade EEG-data i prövningar som bedömdes som "smärtsamt" och "nonpainful", respektive, den oscillerande aktivitet kan jämföras post hoc. Detta ger aktivitetsskillnader som sammanfaller med perceptuella beslut om samma stimulans vara kategoriseringzed lika stark känsla eller som smärta. Figurerna 3a och b visar dessa skillnader för ett tidsfönster innan smärt stimulus presenteras (-0,8 s till 0 s före stimulans debut) och theta-bands frekvensområde (4 - 7 Hz), som tidigare har visat sig vara ansluten till efterföljande perceptuella klassificering av smärta 17. Den tröskel paradigm möjliggör undersökning av sådana prestimulus skillnader i oscillerande aktivitet är kopplade till efterföljande perceptuella klassificering av smärta, oberoende av stimulans storlek.

Figur 3
Figur 3: effektskillnader mellan Nonpain och smärta. Data har förvandlats till tidsfrekvensdomänen med hjälp av en multi-kona metod. Avbildad är Theta frekvenser mellan 4-7 Hz och före stimulans debut (-0,8 s - 0 s). (a) Ström difference specifika för den efterföljande klassificeringen av stimulus till vänster som smärtsam. Data som antogs från Taesler & Rose 17 (n = 15). (b) Effekt specifik klassificering av en stimulans till höger så smärtsamt (n = 10). (c) Gemensam Theta aktivitet mellan (a) och (b), oberoende av den stimulerade sidan (n = 25). Topo-plot visar summan av de lateralized skillnader mellan smärtsamma och icke-smärtsamma stimulering. För individuell smärta / no-smärta kretsmönster (S2) samt en jämförelse med redan existerande efterstimulans uppgifter 10 (S3) hänvisas till kompletterande material. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Genom att ändra den sida av stimulering mellan grupper kan dessa pre-stimulanseffekter vidare befriats from eventuella later effekter i stimulans förväntan. Figur 3c visar summan av aktiviteten i båda grupperna (vänster / höger), belyser prestimulus theta aktivitet, är det vanligt att den perceptuella klassificering av icke-smärta kontra smärta oberoende av platsen för stimulering.

skala ståndpunkt Instruktion Göra
Längst åt vänster "Ingen känsla alls" 0
Vänster till centrum "Den starkaste känslan, är det ännu inte smärtsamt" 49
Centrum "Pain tröskel - denna punkt kan inte väljas" 50
Rätt till centrum "Smärtsam känsla" 51
Längst till höger "Maximum Tolerkunna smärta " 100

Tabell 1: Definition av Rating Scale fästpunkter. Eftersom inte kan väljas i mitten av skalan, kan betyg även dikotomiserades i en två-alternativ-forcerad val (2AFC) dataset mellan nonpain och smärta.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Här har vi använt väl teoretiskt grundat QUEST metod för att effektivt uppskatta en robust psyko tröskel mellan icke-smärta och smärtupplevelse. Använda konstant stimulering vid denna tröskel gör en analys av perceptuella beslut oberoende av förändringar i stimulans storlek. Medan vi undersökt tröskelintensiteten vid övergångspunkten mellan oskadliga och skadliga känsel domäner, andra punkter längs smärtskalan (t.ex., 50 på en 100-gradig smärtskala) kan även förankras med det här presenterade uppskattningsmetod. I dessa fall måste man vara noga med att ta hänsyn till tillvänjning eller sensibiliseringseffekter över hela experimentets förlopp. Sådana effekter är mer sannolikt att uppstå för högre stimuleringsnivåer.

Ett viktigt steg i detta förfarande är att optimalt justera de nödvändiga parametrarna för psyko funktion som skall monteras av den adaptiva förfarandet. En annan viktig fråga är instruktionen gIven till deltagaren beträffande förankringen av svarsskala. Deltagaren bör ha en klar uppfattning om var man kan variera i subjektiva intensiteter på skalan. Det är därför mycket viktigt att standardisera och upprepa dessa instruktioner, vid behov, för att undvika att införa någon bias i betyg. Specificera en skala som är uppdelad i en nonpainful och smärtsamma sidan kan vara svårt att hantera för vissa deltagare, eftersom både sensoriska continua kan skilja sig i sina respektive känslighet. I det här fallet, när informationen från delad skala behövs inte för vidare analys, skattningsförfarandet kan även utföras som en två-alternativ tvingade val paradigm. Här har deltagaren bara besluta om en stimulans uppfattades som smärtsam eller inte. Vid problem med skattningsskala, kommer uppskattningen vara robust, så länge deltagarens svar om en stimulans att göra ont eller nonpainful är veridical och falska svar är witunna gränser som anges av delta- och gamma parametrar.

I de fall där den ursprungliga tröskel inte konvergerar på en rimlig uppskattning eller rating oegentligheter blir uppenbar, bör försöket avbrytas och startas om. I sådana fall kan det hjälpa att be deltagaren om deras tolkning av skalan och deras subjektiva uppfattning av stimulering. Om tekniska fel såsom en lös elektrod eller en felaktig anslutning till stimulatorn kan uteslutas, kan det vara bra att be deltagaren om sina strategier för att hantera smärta. Deltagarna som regelbundet arbetar med smärta i kampsport eller högpresterande sport, till exempel, kan uppvisa oregelbundna svar trots att passera den inledande granskningen. Dessutom bör social interaktion med deltagaren efter början av experimentet och under pauserna vara standardiserade, för att inte framkalla några effekter av försöks uppträdande eller inducerad efterlevnad.

18. Dessa problem kan minskas genom omskolning deltagarna på skalan förankring i varje session och i genomsnitt flera stimuli i en samman rating per prov 19. Ett ytterligare problem är att du sätter tillbaka elektroden i en annan session inte kan ge exakt samma stimuleringsnivån och således kan ändra den beräknade tröskeln.

Med hjälp av ett förfarande adaptiv uppskattning som QUEST, i varje iteration, fullmängd information från alla tidigare tröskel prövningar används för att bestämma den optimala intensiteten för nästa test intensitet. Detta minskar antalet nödvändiga prövningar och samtidigt öka robusthet mot inkonsekventa betyg under tröskling jämfört med klassiska metoder såsom trappan. Den tröskel process kan ytterligare optimeras genom oberoende samla in data i ett pilotexperiment för att bättre uppskatta lutningen på psyko funktion för den önskade modalitet eller stimulans typ 7.

Även om den teoretiska grunden för algoritmen som presenteras här är sund och vi har visat att man kan få en robust uppskattning för uttömmande experiment, är det redan förbättrade tekniker tillgängliga, att ytterligare minska antalet försök som behövs för att nå stabila tröskel uppskattningar. Dessa optimerade Bayesianska metoder inte bara lova mindre partiska resultat för tal med låg prov men också försöka att passa läget ens väl som lutningen hos den psykofysiska funktion i en iteration 20.

Genom att använda sådana avancerade skattningsmetoder, kan framtida forskning inom områden som är beroende av förankringen av subjektiva upplevelsen gynnas. För en, dessa algoritmer minska belastningen på deltagarna och därmed bidra till att göra experimentella mer ekologiskt giltigt. Dessutom, de förbättrar noggrannheten, inte bara i tröskel experiment men potentiellt i alla självrapport åtgärder som är anpassade för psyko förfaranden - en egenskap speciellt användbar för forskning inom klinisk miljö.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Detta arbete har finansierats av Transregional Collaborative Research Centre TRR169 "Crossmodal Learning: Adaptivitet, Prediction och interaktion" / tyska Research Foundation (DFG). Författarna tackar Stephanie Shields för värdefulla synpunkter på manuskriptet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EasyCap electrode cap EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany CUCHW-58
actiCap active Ag/Cl EEG electrode set BrainProducts GmbH, Gliching, Germany -
SuperVisc EEG eletrode gel EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany V16
BrainAmp EEG amplifier BrainProducts GmbH, Gliching, Germany BrainAmp Standard
PsychToolbox-3 Mario Kleiner / Open Source - Available at http://psychtoolbox.org/
Matlab MathWorks, Natick, MA Matlab R2015b
DigiTimer DS7A constant current electrical stimulator DigiTimer Ltd., Hertfordshire, United Kingdom DS7A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Coghill, R. C., McHaffie, J. G., Yen, Y. -F. Neural correlates of interindividual differences in the subjective experience of pain. Proc. Natl. Acad. Sci. 100 (14), 8538-8542 (2003).
  2. Schulz, E., Tiemann, L., Schuster, T., Gross, J., Ploner, M. Neurophysiological coding of traits and states in the perception of pain. Cereb. Cortex. 21 (10), 2408-2414 (2011).
  3. Ehrenstein, W. H., Ehrenstein, A. Psychophysical Methods. Mod. Tech. Neurosci. Res. , 1325 (1999).
  4. Watson, A. B., Pelli, D. G. Quest: A Bayesian adaptive psychometric method. Percept. Psychophys. 33 (2), 113-120 (1983).
  5. Sims, J. A., Pelli, D. The ideal psychometric procedure. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 28, 366 (1987).
  6. Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D., Ingling, A., Murray, R., Broussard, C. What's new in psychtoolbox-3. Perception. 36 (14), 1-16 (2007).
  7. Leek, M. R. Adaptive procedures in psychophysical research. Percept. Psychophys. 63 (8), 1279-1292 (2001).
  8. King-Smith, P. E., Grigsby, S. S., Vingrys, aJ., Benes, S. C., Supowit, A. Efficient and unbiased modifications of the QUEST threshold method: theory, simulations, experimental evaluation and practical implementation. Vision Res. 34 (7), 885-912 (1994).
  9. Boly, M., Balteau, E., et al. Baseline brain activity fluctuations predict somatosensory perception in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. 104 (29), 12187-12192 (2007).
  10. Gross, J., Schnitzler, A., Timmermann, L., Ploner, M. Gamma oscillations in human primary somatosensory cortex reflect pain perception. PLoS Biol. 5 (5), 1168-1173 (2007).
  11. Ploner, M., Lee, M. C., Wiech, K., Bingel, U., Tracey, I. Prestimulus functional connectivity determines pain perception in humans. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (1), 355-360 (2010).
  12. Oertel, B. G., Preibisch, C., et al. Separating brain processing of pain from that of stimulus intensity. Hum. Brain Mapp. 33 (4), 883-894 (2012).
  13. Goolkasian, P. Cyclic changes in pain perception: an ROC analysis. Percept. Psychophys. 27 (6), 499-504 (1980).
  14. Hapidou, E. G., Rollman, G. B. Menstrual cycle modulation of tender points. Pain. 77 (2), 151-161 (1998).
  15. Huskisson, E. C. Measurement of pain. Lancet. 304 (7889), 1127-1131 (1974).
  16. Brainard, D. H. The Psychophysics Toolbox. Spat. Vis. 10 (4), 433-436 (1997).
  17. Taesler, P., Rose, M. Prestimulus Theta Oscillations and Connectivity Modulate Pain Perception. J. Neurosci. 36 (18), 5026-5033 (2016).
  18. Yarnitsky, D., Sprecher, E., Zaslansky, R., Hemli, J. A. Multiple session experimental pain measurement. Pain. 67 (2-3), 327-333 (1996).
  19. Rosier, E. M., Iadarola, M. J., Coghill, R. C. Reproducibility of pain measurement and pain perception. Pain. 98 (1-2), 205-216 (2002).
  20. Barthelmé, S., Mamassian, P. A flexible Bayesian method for adaptive measurement in psychophysics. arXiv:0809.0387. , (2008).

Tags

Beteende Smärta tröskel psyko Tröskling QUEST Experimentell smärta Pre-stimulus aktivitet elektroencefalografi
Psykofysiskt förankrad, Robust Tröskling att studera smärta relaterade Later av oscillerande Prestimulus aktivitet
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Taesler, P., Rose, M.More

Taesler, P., Rose, M. Psychophysically-anchored, Robust Thresholding in Studying Pain-related Lateralization of Oscillatory Prestimulus Activity. J. Vis. Exp. (119), e55228, doi:10.3791/55228 (2017).

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