Waiting
Login processing...

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

Behavior

Bruke ansikts Elektromyografi å vurdere ansikts muskler reaksjoner til erfarne og observerte affektive Touch hos mennesker

Published: March 15, 2019 doi: 10.3791/59228
Automatic Translation
1, 2, 2, 1, 2, 2
1Department of Behavioral Sciences in Medicine, Institute of Basic Medical Sciences, Faculty of Medicine, University of Oslo, 2Center for Social and Affective Neuroscience, Department of Clinical and Experimental Medicine, Linköping University

Summary

Vi beskriver en protokoll for å vurdere ansikts muskelaktivitet svar på erfarne og observerte taktil stimulering bruke ansikts Elektromyografi.

Abstract

"Affektive" touch antas å bli behandlet på en måte som er tydelig fra diskriminerende touch og involverer aktivering av C-taktile (CT) afferente fiber. Berøring som optimalt aktiverer CT fiber er konsekvent rangert som hedonically hyggelig. Pasienten grupper med nedsatt sosial-emosjonelle fungerer også vise uordnede affektive touch rangeringer. Men har stole på egenrapporterte karakterer for preg mange begrensninger, inkludert tilbakekalling partiskhet og kommunikasjon barrierer. Her beskriver vi en metodisk tilnærming for å studere affektive Svar å berøring via ansikts Elektromyografi (EMG) som omgår avhengigheten egenrapportering rangeringer. Ansikts EMG er en objektiv, kvantitativ, og ikke-invasiv metode for å måle ansikts muskler aktivitet indikativ av affektive svar. Svar kan vurderes over sunn og pasienten befolkningen uten verbal kommunikasjon. Her gir vi to separate datasett viser CT-optimal og ikke-optimal touch framprovosere ulike ansikts muskler reaksjoner. Videre er ansikts EMG svar konsistent over stimulans modaliteter, f.eks taktile (erfarne touch) og visuelle (observert touch). Til slutt, timelige oppløsningen av ansikts EMG finner svar på tidsskalaene erstatter det verbale rapportering. Sammen, tyder våre data på at ansikts EMG er en egnet metode for bruk i affektive taktile forskning som kan brukes til å supplere, eller i noen tilfeller kan du erstatte, eksisterende tiltak.

Introduction

C-taktile afferente (CT) foreslås å formidle affektive komponenten av touch, som kan skilles fra discriminative aspekter av touch behandles via Aβ fiber1,2. CT-mediert affektive touch antas å spille en vesentlig rolle i affiliative atferd3fører til "hud som en sosial organ" hypotesen4. Fysisk5,6, utviklingsmessige7og psykiatriske8,9 faktorer kan påvirke CT-mediert touch behandling. Dermed er etablere et objektivt mål å kvantifisere affektive reaksjoner til CT relevante touch avgjørende å tillate sammenligninger over populasjoner.

De siste årene har mye innsikt fått om egenskapene CT afferente. Disse unmyelinated afferente demonstrere en invertert U-formet avfyring frekvens, med hastigheter på 1-10 cm/s ("CT-optimal") fremlokkende største hyppigheten og begge større ("rask ikke-optimal") eller mindre ("treg ikke-optimal") fart fremlokkende redusert avfyring10. CT avfyring frekvens korrelerer med egenrapporterte rangeringer av touch "pleasantness", produserer en lignende invertert U-formet kurve i pleasantness rangeringer10. Videre svare CT-afferente også mest robust på stimuli nær huden temperatur11. Disse fiber viser også distinkte ledning hastigheter. Unmyelinated CT afferente er tregere2 og dermed volley afferente inngang til cortex viser timelige lag sammenlignet med hastigheten på raskere, myelinated Aβ fiber1,12. Affektive og discriminative touch kan også skilles på neural nivå. Mens begge typer touch aktivere overlappende somatosensory områder, er affektive touch mer sannsynlig å aktivere den bakre insula, mens discriminative touch aktiverer sensorimotor områder13,14,15 , 16. dette aktivisering mønsteret er konsekvent om touch er direkte opplevd eller bare observert17, antyder at affektive touch er ikke bare en "bunn-opp-prosess drevet av fysiske aktivisering CT afferente, men omfatter også" ovenfra og ned-integrering av flere sensorisk prosessering.

Situasjoner som CT behandling er mangelfull eller ellers atypisk har også gitt innsikt i funksjonelle betydningen av disse afferente. I en unik pasient gruppe med en arvelig mutasjon påvirker nerve vekst faktor β genet, er det en reduksjon i tetthet av tynn og unmyelinated nerve fibre, inkludert CT afferente. I forhold til sunn kontroller, disse pasienter rapporten touch på CT-optimal fart mindre hyggelig5. Converse scenariet er også sant; pasienter som mangler myelinated Aβ fiber er beholder en svak følelse av hyggelig anstrøk båret av intakt CT afferente6. Unormal affektive touch behandling er ikke bare begrenset til forekomster av fysiske endringer i CT-afferente. Over pasienten og sunn befolkninger rapporterte de høyere på spekteret av autistiske trekk redusert pleasantness rangeringer av touch8. Psykiatriske pasienter viser også redusert livsnyter rangeringer av affektive touch, med en historie med barndommen mishandling som en av de mest konsekvente prediktorer av dysregulated affektive touch bevissthet8. Feilregulering i CT-baserte affektive touch systemet i anorexia nervosa har også vært rapportert9. Dermed både fysiske og psykologiske faktorer kan påvirke affektive touch behandling, og som sådan, er det viktig å etablere metoder som kan brukes til alle personer på en rettferdig og tilsvarende måte.

Innsikt i normo-typisk og dysregulated affektive behandling muligheten til å gi et mer nyansert bilde av mange pasient grupper. En potensiell begrensning av affektive touch forskning er imidlertid nødvendigheten av egenrapporterte rangeringer. Til tider selv-rapport kan være upålitelig18 og emne å huske bias19. Forespørsler om selv-rapport kan psykologisk fjerne deltaker fra gjeldende innstilling, begrense økologiske gyldigheten av svar og fjerne dem timelig erfaring20. Videre avhengig egenrapportering en solid forståelse av og semantikk, gjør tverrkulturell og developmentally mangfoldig (f.eks spedbarn og småbarn-alderen individer) sammenligninger utfordrende. For eksempel personer med en autisme spektrum diagnose ofte vise forskjellige atferdsdata Svar å berøre21, men kan også ha vanskeligheter med å kommunisere verbalt22. Dermed kan finne ikke-invasive metoder for å måle responsen å berøre omgå tillit til selv-rapport oversette, minst, til en bedre forståelse for mekanismene affektive touch, og på de fleste, romanen innsikt i feilregulering sosiale behandling i pasientgrupper.

Ansikts Elektromyografi (EMG) er en passende kandidat å objektivt vurdere affektive Svar å berøre. Det har blitt brukt til å måle valence-spesifikke reaksjoner på visuelle23, audiovisuelle24, olfactory25og gustatory26 stimuli. Ansikts EMG er en trygg og ikke-invasiv metode bestående av overflaten elektroder som overholder de ansikt27. Disse overflaten elektroder registrere ansikts muskler aktivitet kontinuerlig i sanntid med skala følsomhet i titalls millisekunder. Av spesiell interesse er corrugator supercilii ("corrugator"), som aktiveres når furrowing pannen og relaxes under et smil. Resultatet corrugator aktivitet har en lineær sammenheng med affektive valence, med økt respons på negative stimuli og redusert aktivitet Grunna positive stimuli28. I tillegg zygomaticus store ("zygomatic") er en muskel aktivert som hjørnene av munnen dra opp til et smil. Den zygomatic viser et "J-formet" aktivisering mønster med positiv stimuli fremlokkende størst respons og mest negative stimuli fremlokkende en større respons enn nøytral stimuli28. Ansikts EMG opptak av disse musklene kan også observeres når stimuli presenteres utenfor bevissthet eller når enkeltpersoner eksplisitt prøver å undertrykke deres reaksjoner29,30. Viktigere, kan ansikts EMG brukes alene eller i kombinasjon med egenrapportering karakterer eller andre fysiologiske innspillinger. Det er derfor en ideell metode å vurdere affektive reaksjoner taktil stimulering31,32.

I sum, kan ansikts EMG kombineres med egenrapportering klassifiseringer for å bestemme hvordan CT-optimal taktil stimulering påvirker ansikts muskler aktivitet som en potensiell indikator av affektive respons. Man kan dra nytte av hastighet-avhengige skyting frekvensen av CTs bruke touch på CT-optimal og ikke-optimal hastigheter og touch kan brukes både CT-rik armen og de åpenbart CT-manglet palm. Sammenligninger kan gjøres over modaliteter å avgjøre om affektive Svar å berøre krever direkte stimulering eller brakt frem via bare observasjon, suggestiv av delte over sensoriske modaliteter. Til slutt, ved å etablere ansikts EMG egnet metode å studere affektive reaksjoner til affektive touch, forskere kan deretter utforske hvordan affektive touch behandling kan være påvirket av ulike tiltak (f.eks, bedøve administrasjon, stress eksponering ), hvordan den endres gjennom utvikling7, hvor det er påvirket av forholdet mellom de interactants33og om det er dysregulated i klinisk bestander8.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne protokollen er basert på Mayo et al.31 (eksperiment 1) og Ree et al.32 (eksperiment 2). Etiske godkjenning ble gitt av den regionale Ethical Review Board, Linköping, Sverige (eksperiment 1) og den lokale etiske komiteen ved psykologisk Institutt, Universitetet i Oslo, Norge (eksperiment 2).

1. deltaker Screening og forberedelse

  1. Rekruttere deltakere som mangler taktile eller uncorrected synsforstyrrelser og er fri for noen nevrologiske eller psykiatrisk lidelse, med mindre en bestemt pasientgruppen blir rekruttert.
  2. Sikre at deltakerne kan forstå oppgaveinstruksjoner (f.eks beherske språket at aktivitetene administreres).
  3. Hvis inkludert flere oppgaver (f.eks erfarne, observert), sikre at oppgaverekkefølge er balansert over deltakere, stratifying kjønn, alder eller andre skille faktorer.

2. stimuli og oppgave konstruksjon

Merk: Se tabell 1 for eksperimentell design.

  1. Erfarne touch oppgave (eksperimenter 1 og 2)
    1. Lage forsøk slik at de består av en planlagt periode, touch administrasjon og egenrapportering rangeringer, alle skilt med hørtes ikke like bra det er.
      1. Planlagte perioder består av en tom skjerm, fiksering kryss eller andre nøytral scenen før taktil stimulering.
      2. Taktil stimulering er etterfulgt av en kort (for eksempel 1-2 s) ITI og egenrapportering rangeringer er oppnådd.
      3. En jittered mellom prøve intervall (ITI, for eksempel 6-7 s) følger egenrapportering klassifiseringer for å tillate muskel å gå tilbake til opprinnelige nivåer før neste rettssaken begynner.
    2. Bruk enten lyd (eksperiment 1-31) eller (eksperiment 232) varselsignaler å sikre touch leveres på riktige hastigheten.
      1. Å bruke lyd, har stikkordene levert til hodetelefoner båret av eksperimentator spore tempoet i stimulering med en metronom. Skille hastigheter bruker toner av ulike plasser (eller andre skille lyden framover, f.eks en bunke sa "10 cm/s") som før stikkordene stimulering.
      2. For å bruke visuelle indikatorer, vise signaler på en tablett bare i lys av eksperimentator. Bruk en bevegelse for å spore hastighet for preg administrasjon.
    3. Før starten av studien, praksis å sikre touch leveres på riktige hastigheten og et konsekvent press. For å gjøre så, gjelde penselstrøkene skalaen på en lignende måte som deltakeren. Skala avlesning brukes til å avgjøre hvis endres press gjennom berøring administrasjon. Eksempelvis vil et trykk på 0,4 N lese som 40 g på skalaen.
  2. Observerte touch oppgave (eksperiment 1)
    1. Kontroller at videoer for preg administrasjon er lik lengde, uansett hastighet.
      1. Inkluderer både CT-optimal (1-10 cm/s) og ikke-optimal (mindre enn 1 cm/s eller mer enn 10 cm/s) hastigheter.
    2. Starte forsøk med en fiksering kryss eller annen nøytral tilstand etterfulgt av video.
      Merk: Videoer inneholder touch leveres til CT-rik hårete hud (arm), CT-mangler glabrous hud (palm) og en ikke-sosiale tilstand der touch leveres til en falsk tre arm (Fig. 2, se flere videoer).
      1. Etter en 1-2 s ITI, få egenrapportering sensur.
      2. Tillate en annen 6-7 ITI etter karakterer å skrive neste rettssaken for å tillate EMG å gå tilbake til opprinnelig.

3. ansikts Elektromyografi

  1. Datainnsamling og filtrering retningslinjer (basert på tidligere protokoller27,34)
    1. Bruk programvare for å bruke filtrering trinn enten i sanntid eller frakoblet. Typisk filtrering trinnene omfatter en kam bandet stopp å filtrere bort potensielle støy fra vekselstrøm (50/60 Hz), etterfulgt av jevne og retting.
      Merk: Første grunnleggende filtrering trinnene kan angis på EMG forsterkere (f.eks en høypassfilteret på 10 Hz) og en lavpassfilter 500 Hz eller 1000 Hz.
  2. Elektroden program (basert på tidligere protokoller27,34)
    1. Beskriv kort søknadsprosessen til deltakeren. Bruk nøytralt ord ("sensor") i stedet for potensielt angst-fremkaller ord ("elektrode")34.
      1. Bestemme hvilken informasjon å fortelle deltakerne om formålet med sensorer.
        Merk: I de nåværende studiene, ble deltakerne fortalt sensorer vil måle muskel og svette aktivitet under økten.
    2. Rengjør deltakernes huden før elektroden.
      1. Bruk vann for å tørke rengjøre områder som sensorer brukes.
      2. Bruk en exfoliant scrub å lett Rue de samme områdene. Vær forsiktig for å unngå store hudirritasjon, men mindre irritasjon er sannsynlig å skje.
    3. Bruk elektrode par består av to 4 mm skjermet bipolar opptak elektroder pluss en monopolar referanse elektrode.
      1. Bruke selvklebende krage elektrodene slik at de holder seg til huden.
      2. Når krage overholde de ytre felgen av elektrodene, fylle sensorer med en ledende elektrodegel, ta vare for å forhindre dannelsen av luftbobler.
    4. Plass elektroden par parallelt med muscle(s) av interesse og vinkelrett til potensielle kilder til støy, som andre muskler34.
      1. Corrugator: Påføre en elektrode rett over øyenbrynet langs en tenkt loddrett linje som går gjennom det indre hjørnet av øyet. Plassere andre elektroden 1 cm laterale og litt bedre enn først, langs grensen til øyenbrynet.
      2. Zygomatic: Plasser første sensor midtveis langs en tenkt linje som forbinder øvre øret (der øret møter skallen) og hjørnet av munnen. Plass andre elektroden 1 cm mediale (mot munn). Ta vare for å unngå masseter muskelen.
      3. Bruke en 8 mm uskjermet, monopolar innspilling elektrode som en referanse elektrode. Plass elektroden i pannen, like langt (over) de indre brows og (under) hårfestet.
      4. Kontroller at elektrode ledninger er plassert slik at de ikke hindre visjon. Bruke medisinsk bånd for å sikre langsiktig oppfølging av elektrodene til huden og redusere støy/gjenstander på grunn av ledningen bevegelse.
    5. Bestemme kvaliteten på elektroden program med en impedans skjerm. Akseptabel impedans er under 20 kΩ. Hvis elektroder må brukes for å nå riktig impedans nivåer, bruk en ren par elektroder.

4. oppgave prosedyre

  1. Standardrekkefølgen
    1. Følgende sensor program, komplett aktiviteter. Hvis bruker mer enn én aktivitet, motvekt ordre over deltakere.
    2. Kontroller at deltakere sitter komfortabelt for å minimere overflødige bevegelse som kan introdusere bevegelse gjenstander34.
  2. Erfarne touch oppgave
    1. Sete deltakere datamaskinen med å-være-rørt armen utvidet lateralt, hvilende komfortabelt (f.eks på en pute).
      Merk: Det anbefales å bruke touch armen som ikke brukes for egenrapporterte karakterer for å redusere potensielle bevegelse gjenstander i EMG signalet.
    2. Occlude visning av armen fra deltakeren hjelp av en gardin skilletegn31 eller beskyttelsesbriller som occlude laterale visjon (figur 132) 35.
    3. Instruere deltakeren å fokusere på hvordan touch gjør dem føler.
    4. Variere touch plassering for å unngå CT tretthet36.
    5. Administrere touch med en 75 mm geit hårbørste på utpekte section(s) merket på armen (og palm). Alternativt bruke touch med en kraft-kontrollert robot37.
    6. Bruke konsekvente touch administrasjon retning, f.eks, rygg-og-frem (distale til proksimale, så proksimale til distale) eller én retning (proksimale til distale bare)
  3. Observerte touch oppgave
    1. Sete deltaker foran datamaskinen som viser videoer.
    2. Be deltakerne at de vil ha til å vurdere hvordan videoen gjort dem føler.
    3. Kontroller at deltakeren er utenfor eksperimentator34.

5. data rengjøring og analyse

  1. For å vurdere mener EMG aktivering til en bestemt kontakt stimulans, sammenligne svar på touch stimulans til foregående grunnlinjen, dvs [mener aktivisering under 6 s touch stimulering] - [mener aktivisering under 1 s prestimulus "baseline"], som foreslått av Fridlund og Cacioppo34.
    1. Gjennomsnittlig svar for hver berøring stimulans type (CT optimal, ikke-optimal og, eventuelt hvert sted (arm/palm).
    2. Gjør dette for hver muskel (corrugator, zygomatic) og selv-rapport vurdering (pleasantness, intensitet) individuelt.
  2. For å få en mer følsom tid kurs, kan du beregne gjennomsnittlig EMG aktivisering under mindre tidsintervaller (f.eks, 700 ms, se figur 532). Trekke fra den samme 1 s opprinnelige fra alle intervallene fjerne planlagte EMG aktivitet.
    Merk: Før analyse, er det anbefalt å ha data manuelt kontrollert av raters blindet for å ta vilkår for å eliminere forsøk med artifactual aktiveringer34.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

CT-optimal touch utløser distinkte EMG svar sammenlignet med rask ikke-optimal touch over modaliteter
Det første eksperimentet adressert hvorvidt differensial EMG reaktivitet ble oppdaget svar til CT-optimal (3 cm/s) og rask ikke-optimal (30 cm/s) taktil stimulering som var direkte erfaring (Figur 3) eller bare observert (figur 2 og Figur 3)31.

Erfarne CT-optimal touch ble vurdert som mer behagelig enn ikke-optimal touch (F(1,28) = 32,2; p < 0,001; Figur 3 A) uansett touch plassering (p = 0.063; hastighet x plassering: p = 0,32). Tilsvarende observert CT-optimal touch ble vurdert som mer behagelig ikke-optimal touch (touch hastighet: F(1,28) = 47.5; p < 0,001; røre typen: F(2,56) = 6.09, p = 0.004; typen x hastighet samhandling F(2,56) = 5.87, p = 0.005). CT-optimal touch til armen ble vurdert som mer behagelig enn touch til palm (p = 0.024) og ikke-sosiale Berøring (f.eks-touch med tre armen; p = 0,001). Rask ikke-optimal touch ble alltid vurdert som mer intense (Figur 3B) uavhengig av om touch ble opplevd (touch hastighet: F(1,28) = 34,3, p < 0,001; touch plassering: p = 0.28; hastighet x stedet vekselvirkningen: p = 0.64) eller observert (touch hastighet: F(1,28) = 35,1, p < 0,001; touch type: p = 0.40; hastighet x type samhandling: p = 0,39).

Erfarne rask, ikke-optimal touch elicited robust corrugator reaktivitet som ble dempet av rekruttering CT-afferente under CT-optimal touch (effekten av touch hastighet: F(1,28) = 4,84, p = 0.036; effekten av touch plassering: p = 0.93; Touch hastighet x stedet vekselvirkningen: p = 0.42; Figur 3 C). Corrugator svar betydelig differansen imellom CT-optimal og ikke-optimal kontakt for preg på armen (p = 0.050) men bare trend nivå effekter ble sett for preg på palm (p = 0.092). Det var ingen viktigste effekt av touch hastighet (p = 0,11) eller (p = 0,79) på corrugator reaktivitet observert touch, men det var en touch hastighet x type samhandling (F(2,56) = 3.80, p = 0.028). Post hoc testene viste at rask ikke-optimal touch elicited større corrugator reaktivitet enn CT-optimal touch spesielt for videoer av touch til armen (p = 0.007), men ikke touch til håndflaten (p = 0,13) eller ikke-sosiale Berøring (p = 0,25). zygomatic aktivitet var ikke betydelig påvirket av erfarne touch (effekten av touch hastighet: p = 0,15; effekten av touch type: p = 0.73; touch hastighet x type samhandling: p = 0,63; Figur 3 D), heller ikke observert touch (av touch hastighet: p = 0,37; av touch type: p = 0.84; touch hastighet x type samhandling: p = 0,23).

CT-optimal touch utløser EMG svar forskjellig fra treg ikke-optimal touch
Eksperimentet 2 vurdert om treg ikke-optimal (0,3 cm/s) ville framprovosere lignende svar som rask ikke-optimal (30 cm/s)32. Vi fant at treg ikke-optimal touch ble vurdert som mindre hyggelig (Figur 4A) og mindre intens (Figur 4B) enn CT-optimal touch. Ligner på rask ikke-optimal touch, langsom ikke-optimal touch elicited robust corrugator activitythat ble svekket av CT-optimal touch (effekten av touch hastighet: F(1,83) = 9.723, p = 0,002; Figur 4 C). det var ingen effekt for preg på zygomatic aktivitet (p = 0,35; Figur 4 D).

Vi vurdert neste time course of EMG svar. Under de første 700 ms, et vindu åpenbart gratis CT input, det var ingen forskjell i corrugator reaktivitet (-0.031 ± 0,06 µV og-0.017 ± 0.49 µV, pBon = 0,98; Figur 5 A). imidlertid over neste 5,6 s, corrugator reaktivitet svar til CT optimal touch ned gradvis, mens det gradvis økt Svar å redusere ikke-optimal touch: under intervall 2, corrugator reaktivitet var marginalt lavere for CT optimal touch enn ikke-optimal touch (pBon = 0.071). Under intervaller 3, 5, 6, 7 og 8 var corrugator reaktivitet betydelig lavere i CT optimal touch enn under ikke-optimal touch (pBon < 0.034; Figur 5 A). dette mønsteret var fraværende i analyse av zygomatic reaktivitet (p = 0,83; Figur 5 B).

Figure 1
Figur 1 : Eksempel på eksperimentelle oppsett for aktiviteten opplevd Touch. Sete deltakeren foran datamaskinen med deres armen utvidet sidelengs, komfortabelt hvilende på en pute. Hvis få egenrapportering rangeringer, anbefales det å bruke touch armen som ikke brukes til å gi karakterer for å unngå potensielle bevegelse gjenstander fra forurensende EMG signalet. Armen bør være okkludert fra visningen av den deltaker35,39, med tilpasset briller, som ovenfor, eller bruke gardin skilletegn. Dette tallet er tilpasset fra Ree et al.32Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 : Eksempel touch stimuli i aktiviteten observert Touch. Aktiviteten observert touch inkludert 6 s videoer av touch til (A) CT-rik arm, (B) CT-mangler palm og (C) ikke-sosiale berøring å en tre arm. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 : CT-optimal touch utløser forskjellige svar sammenlignet med rask ikke-optimal touch over modaliteter. (A) CT-optimal touch (3 cm/s) er konsekvent rangert som mer behagelig enn rask ikke-optimal touch (30 cm/s) over begge aktivitetene. Erfarne touch er rangert som hyggelig, etterfulgt av sosiale (arm, palm) observerte touch og ikke-sosiale Berøring (f.eks touch til en tre arm). (B) CT-optimal touch er (3 cm/s) rangert som mindre intens over modaliteter, uavhengig av modalitet eller sosialt innhold. (C) rask ikke-optimal touch (30 cm/s) utløser mer corrugator reaktivitet enn CT-optimal touch (3 cm/s). Denne forskjellen er mest robuste for preg på CT-rik armen. (D) CT-optimal touch (3 cm/s) marginalt øker zygomatic kryssreaktivitet, selv om dette ikke når betydning for modalitet eller plassering. Barer og feil barer representerer betyr og standard feil av gjsnitt; p < 0,05 effekten av hastighet. Dette tallet er tilpasset fra Mayo et al.31Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 : CT-optimal touch (3 cm/s) utløser forskjellige svar sammenlignet med treg ikke-optimal touch (0,3 cm/s). (A) CT-optimal touch (3 cm/s) er rangert som mer behagelig enn treg ikke-optimal touch (0,3 cm/s). (B) CT-optimal touch (3 cm/s) er rangert som mer intens enn treg ikke-optimal touch (0,3 cm/s). (C) betyr corrugator reaktivitet svar til CT-optimal (3 cm/s) er redusert sammenlignet med treg ikke-optimal (0,3 cm/s). (D) Touch påvirker ikke zygomatic reaktivitet betydelig. Barer og feilfelt representerer betyr og standard feil av gjsnitt; p < 0,05. Dette tallet er tilpasset fra Ree et al.32Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5 : Corrugator svar til CT-optimal touch er timelig spesifikke. (A) når binned i intervaller på 700 ms, CT-optimal touch utløser betydelig mindre corrugator reaktivitet. Unntaket er i første 700 ms, som er åpenbart gratis CT inngang på grunn av lavere gjennomføring hastigheten disse unmyelinated afferente. (B) Zygomatic reaktivitet er ikke vesentlig annerledes svar på optimal eller treg ikke-optimal touch til enhver tid-poeng. Prikker representerer betyr og barer representerer standardfeil for gjennomsnittet. Dette tallet er tilpasset fra Ree et al.32Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Table 1
Tabell 1: Sammendrag av eksperimentell design. I aktiviteten opplevd Touch eksperiment 1 touch ble levert på CT-optimal (3 cm/s) eller rask ikke-optimal (30 cm/s) fart hårete (arm) og glabrous (palm) huden. Den observerte Touch i stedet inkludert videoer av touch leveres til armen, palm, eller en tre arm (f.eks ikke-sosial) samtidig ta fart. "Ikke-sosial" tilstanden var inkludert å kontrollere potensielle respons skapte lavnivå periodisitet informasjonen som er kodet i bevegelse17, og avgjøre relevansen av sosial innhold38 på vurderinger og EMG svar. Resultatene ble analysert med gjentatte measures analyse av varians (ANOVA) med touch hastighet og touch type som innen-temaer faktorer. En post-hoc makt analyse basert på eksperiment 1 antyder minst 22 personer skal tas for å oppnå tilsvarende effekter. I eksperimentet 2 touch ble levert til armen CT-optimal (3 cm/s) eller treg ikke-optimal (0,3 cm/s) hastigheter. Touch ble levert for totalt 2min, men her har vi bare rapportere på første 6,3 s for å sammenligne resultatene til eksperiment 1. Hver hastighet ble gjentatt to ganger. Alle eksperimenter var egenrapporterte rangeringer av affektive kvalitet (f.eks pleasantness) og discriminative aspekter (f.eks intensitet) vurdert10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Her rapportere vi om bruk av ansikts Elektromyografi (EMG) som en metode å studere affektive svar observert og erfaren touch. Tidligere, mange studier har fokusert på bruk av egenrapportering karakterer å karakterisere affektive kvaliteten på touch. Berøring som optimalt aktiverer CT afferente (f.eks 1-10 cm/s) er konsekvent rangert som mer behagelig enn en raskere eller tregere touch hastigheter10. Derimot rangeringer av intensitet synes å spore med hastigheten med berøring raskere hastigheter som mer intense, sannsynligvis formidlet via Aβ fiber37. Bruker to separate datasett, vi viser at både rask og treg ikke-optimal touch framprovosere robust corrugator reaktivitet som er svekket under CT-optimal touch. Dermed finner vi touch som er klassifisert som mindre hyggelig (f.eks ikke-optimal touch) øker også corrugator aktivitet, suggestiv av forbedret negativ innvirkning. I tillegg finner vi at svar er like over modaliteter. Det er både observert og erfaren touch framprovosere lignende ansikts muskler aktivitet. I begge modaliteter var disse effektene bare viktig for preg på armen, og ikke håndflaten eller en tre arm. Således, mens egenrapporterte rangeringer av erfarne og observerte affektive touch er like uansett sted (arm, palm), ansikts EMG bare betydelig skiller mellom touch hastigheter brukes på CT-rik armen og ikke CT-fiber-mangler palm.

Videre viser resultatene at timelige sensitiviteten av ansikts EMG gir innsikt i følelsesmessige behandling som kan oppnås av selv-rapport. Nemlig, vi fant at corrugator reaktivitet til CT-optimal touch blir tydelig på en tidsskala sammenfaller med kjente ledning hastigheter CT afferente1,12. Dermed i første 700 ms for preg, som antas å bli dominert av Aβ aktivisering, er det ingen forskjell i EMG aktivisering mellom to touch-hastigheter. Men blir forskjellen mellom CT-optimal og ikke-optimal touch tydelig etter første 700 ms, samsvar med tidligere rapportert timelige tidsforsinkelsen CT-afferente2,12. Derfor ansikts EMG er kjøpedyktig merker endringer i antall Svar å berøre som oppstår med en timelig spesifisitet som sannsynligvis ikke tilgjengelig via verbale rapportering.

Over både studier finner vi at CT optimal og ikke-optimal touch kan skilles via corrugator aktivitet. Men fant vi ikke en effekt for preg på zygomatic kryssreaktivitet, som i motsetning til tidligere rapporter40. En mulig årsak til avvik mellom gjeldende data og tidligere funn inkluderer metodologiske forskjeller som inkludering av en post touch periode i analysen. Derfor understreke vi viktigheten av metodologiske hensyn som touch stimulering og inter prøve intervaller når utforme disse eksperimentene.

Det er flere faktorer som bør vurderes når du vurderer affektive reaksjoner å berøre. Én er potensielle bekymring kjønn eksperimentator (og dermed toucher) som deltakeren, samt forholdet, mellom de to41. Videre bør man sikre at deltakerne er avskåret fra å vise eksperimentator og touch program, som visuell prosessering av touch kan påvirke oppfatningen av touch35,39. Det er også bekymring å veie under oppgaven design. For eksempel, er det viktig å vurdere potensialet for effekter, begge to inne hensyn å ta stimuli presentasjon (f.eks omtalt i42) eller trykk plassering43. Hvis flere touch repetisjoner, kan en du variere touch plassering for å unngå CT tretthet36. Her vi brukte en pensel bruke touch å sammenligne med tidligere studier17, om det er mulig at EMG svar kan være annerledes å bruke mer økologisk gyldige metoder (f.eks touch for hånd).

Mens vi tror bruken av ansikts EMG blir en stor fordel til feltet av affektive berøring, er det begrensninger på denne metodikken som garanterer vurdering. Opplæring er nødvendig å lære å bruke elektrodene riktig, produsere en økt belastning på eksperimentator på begynnelsen av eksperimentelle planlegging. Overdreven bevegelse, snakker eller andre miljøfaktorer under eksperimentet kan forårsake gjenstander i EMG signal, dermed begrenser noen eksperimentelle design funksjoner. Videre kan bruk av elektroder til ansiktet framprovosere forsøkte å skjelne formålet med undersøkelsen. Som sådan, må man vurdere hvilken informasjon å fortelle deltakeren om ikke bare hensikten med eksperimentet, men også bruk av elektrodene under eksperimentet. De gjeldende eksperimenter, ble deltakerne fortalt at formålet av studien var undersøke beslutninger og oppfatninger av ulike opplevelser32 eller reaksjoner på sosiale interaksjoner31. I begge tilfeller ble deltakerne fortalt at elektrodene ville måle svette og muskel aktivitet og var fullt debriefed etter avslutningen av eksperimentet. Disse bekymringene og andre behandles grundig i Fridlund og Cacioppo 198634.

I sum viser vi at ansikts EMG er pålitelig, solid og informativ metode for å vurdere affektive valence av taktil stimulering. Denne metoden gir et middel til å vurdere implisitt Svar å taktil stimulering uavhengig av verbale rapporter, banet veien for studier i spedbarn og små barn, tverrkulturell sammenligninger, undersøkelser av klinisk betingelser og andre situasjoner der semantikk og språk kan ellers utelukke vitenskapelig utforskning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre

Acknowledgments

Forfatterne er takknemlig til Dr. Margaret Wardle for sin eksepsjonelle og teknisk assistanse. Dette arbeidet ble finansiert delvis av svenske forskningsråd grant FYF-2013-687 (IM).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4 mm Ag-AgCl sheilded reusable electrodes Biopac EL654
75 mm goat hair brush IN-EX Color AB 77062 Touch application; https://www.in-exfarg.se
8 mm Ag-AgCl unsheilded reusable electrode Biopac
Acqknowledge software Biopac ACK100W Used for application of filtering steps, analysis
Adhesive collars Biopac ADD204
Cables Biopac BN-EL30-LEAD3; LEAD2 LEAD3 includes ground, LEAD2 is only bipolar recording electrodes
Electro-gel Biopac GEL100
EMG aplifier x 2 Biopac BN-EMG2
El-Prep Biopac ELPREP Facial exfoliant
MP160 data acqusition system Biopac MP160WSW
Presentation software Neurobehavioral systems Task presentation software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Abraira, V. E., Ginty, D. D. The sensory neurons of touch. Neuron. 79 (4), 618-639 (2013).
  2. Olausson, H., Wessberg, J., Morrison, I., McGlone, F., Vallbo, A. The neurophysiology of unmyelinated tactile afferents. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 34 (2), 185-191 (2010).
  3. Gallace, A., Spence, C. The science of interpersonal touch: an overview. Neuroscience and BiobehavioralReviews. 34 (2), 246-259 (2010).
  4. Morrison, I., Loken, L. S., Olausson, H. The skin as a social organ. Experimental Brain Research. 204 (3), 305-314 (2010).
  5. Morrison, I., et al. Reduced C-afferent fibre density affects perceived pleasantness and empathy for touch. Brain: A Journal of Neurology. 134, Pt 4 1116-1126 (2011).
  6. Olausson, H., et al. Unmyelinated tactile afferents signal touch and project to insular cortex. Nature Neuroscience. 5 (9), 900-904 (2002).
  7. Croy, I., Sehlstedt, I., Wasling, H. B., Ackerley, R., Olausson, H. Gentle touch perception: From early childhood to adolescence. Developmental Cognitive Neuroscience. , (2017).
  8. Croy, I., Geide, H., Paulus, M., Weidner, K., Olausson, H. Affective touch awareness in mental health and disease relates to autistic traits - An explorative neurophysiological investigation. Psychiatry Research. 245, 491-496 (2016).
  9. Crucianelli, L., Cardi, V., Treasure, J., Jenkinson, P. M., Fotopoulou, A. The perception of affective touch in anorexia nervosa. Psychiatry Research. 239, 72-78 (2016).
  10. Loken, L. S., Wessberg, J., Morrison, I., McGlone, F., Olausson, H. Coding of pleasant touch by unmyelinated afferents in humans. Nature Neuroscience. 12 (5), 547-548 (2009).
  11. Ackerley, R., et al. Human C-Tactile Afferents Are Tuned to the Temperature of a Skin-Stroking Caress. The Journal of Neuroscience. 34 (8), 2879-2883 (2014).
  12. Ackerley, R., Eriksson, E., Wessberg, J. Ultra-late EEG potential evoked by preferential activation of unmyelinated tactile afferents in human hairy skin. Neuroscience Letters. 535, 62-66 (2013).
  13. Morrison, I. ALE meta-analysis reveals dissociable networks for affective and discriminative aspects of touch. Human Brain Mapping. 37 (4), 1308-1320 (2016).
  14. Case, L. K., et al. Encoding of Touch Intensity But Not Pleasantness in Human Primary Somatosensory Cortex. The Journal of Neuroscience. 36 (21), 5850-5860 (2016).
  15. Case, L. K., et al. Touch Perception Altered by Chronic Pain and by Opioid Blockade. eNeuro. 3 (1), (2016).
  16. Davidovic, M., Starck, G., Olausson, H. Processing of affective and emotionally neutral tactile stimuli in the insular cortex. Developmental Cognitive Neuroscience. , (2017).
  17. Morrison, I., Bjornsdotter, M., Olausson, H. Vicarious responses to social touch in posterior insular cortex are tuned to pleasant caressing speeds. The Journal of Neuroscience. 31 (26), 9554-9562 (2011).
  18. Nisbett, R. E., Wilson, T. D. Telling more than we can know: Verbal reports on mental processes. Psychological Review. 84 (3), 231-259 (1977).
  19. Sato, H., Kawahara, J. Selective bias in retrospective self-reports of negative mood states. Anxiety, Stress, and Coping. 24 (4), 359-367 (2011).
  20. Robinson, M. D., Clore, G. L. Belief and feeling: evidence for an accessibility model of emotional self-report. Psychological Bulletin. 128 (6), 934-960 (2002).
  21. Cascio, C. J., et al. Perceptual and neural response to affective tactile texture stimulation in adults with autism spectrum disorders. Autism Research. 5 (4), 231-244 (2012).
  22. Tager-Flusberg, H., Paul, R., Lord, C. Language and communication in autism. Handbook of Autism and Pervasive Developmental Disorders. 1, 335-364 (2005).
  23. Lang, P. J., Greenwald, M. K., Bradley, M. M., Hamm, A. O. Looking at pictures: affective, facial, visceral, and behavioral reactions. Psychophysiology. 30 (3), 261-273 (1993).
  24. Rozga, A., King, T. Z., Vuduc, R. W., Robins, D. L. Undifferentiated facial electromyography responses to dynamic, audio-visual emotion displays in individuals with autism spectrum disorders. Developmental Science. 16 (4), 499-514 (2013).
  25. Joussain, P., Ferdenzi, C., Djordjevic, J., Bensafi, M. Relationship Between Psychophysiological Responses to Aversive Odors and Nutritional Status During Normal Aging. Chemical Senses. 42 (6), 465-472 (2017).
  26. Horio, T. EMG activities of facial and chewing muscles of human adults in response to taste stimuli. Perceptual and Motor Skills. 97 (1), 289-298 (2003).
  27. Tassinary, L. G., Cacioppo, J. T., Vanman, E. J. Handbook of Psychophysiology. Berntson, L. G., Cacioppo, J. T., Tassinary, L. G. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. 267-300 (2007).
  28. Larsen, J. T., Norris, C. J., Cacioppo, J. T. Effects of positive and negative affect on electromyographic activity over zygomaticus major and corrugator supercilii. Psychophysiology. 40 (5), 776-785 (2003).
  29. Dimberg, U., Thunberg, M., Grunedal, S. Facial reactions to emotional stimuli: Automatically controlled emotional responses. Cognition and Emotion. 16 (4), 449-471 (2002).
  30. Dimberg, U., Thunberg, M., Elmehed, K. Unconscious facial reactions to emotional facial expressions. Psychological Science. 11 (1), 86-89 (2000).
  31. Mayo, L. M., Lindé, J., Olausson, H., Heilig, M., Morrison, I. Putting a good face on touch: Facial expression reflects the affective valence of caress-like touch across modalities. Biological Psychology. , (2018).
  32. Ree, A., Mayo, L. M., Leknes, S., Sailer, U. Touch targeting C-tactile afferent fibers has a unique physiological pattern: a combined electrodermal and facial electromyography study. Biological Psychology. , (2018).
  33. Kreuder, A. K., et al. How the brain codes intimacy: The neurobiological substrates of romantic touch. Human Brain Mapping. 38 (9), 4525-4534 (2017).
  34. Fridlund, A. J., Cacioppo, J. T. Guidelines for human electromyographic research. Psychophysiology. 23 (5), 567-589 (1986).
  35. Tipper, S. P., et al. Vision influences tactile perception without proprioceptive orienting. Neuroreport. 9 (8), 1741-1744 (1998).
  36. Vallbo, ÅB., Olausson, H., Wessberg, J. Unmyelinated Afferents Constitute a Second System Coding Tactile Stimuli of the Human Hairy Skin. Journal of Neurophysiology. 81 (6), 2753-2763 (1999).
  37. Triscoli, C., Olausson, H., Sailer, U., Ignell, H., Croy, I. CT-optimized skin stroking delivered by hand or robot is comparable. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 7, 208 (2013).
  38. Croy, I., et al. Interpersonal stroking touch is targeted to C tactile afferent activation. Behavioural Brain Research. 297, 37-40 (2016).
  39. Keizer, A., de Jong, J. R., Bartlema, L., Dijkerman, C. Visual perception of the arm manipulates the experienced pleasantness of touch. Developmental Cognitive Neuroscience. , (2017).
  40. Pawling, R., Cannon, P. R., McGlone, F. P., Walker, S. C. C-tactile afferent stimulating touch carries a positive affective value. PloS One. 12 (3), 0173457 (2017).
  41. Scheele, D., et al. An oxytocin-induced facilitation of neural and emotional responses to social touch correlates inversely with autism traits. Neuropsychopharmacology. 39 (9), 2078-2085 (2014).
  42. Ackerley, R., Saar, K., McGlone, F., Backlund Wasling, H. Quantifying the sensory and emotional perception of touch: differences between glabrous and hairy skin. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (34), (2014).
  43. Loken, L. S., Evert, M., Wessberg, J. Pleasantness of touch in human glabrous and hairy skin: order effects on affective ratings. Brain Research. 1417, 9-15 (2011).

Tags

Atferd problemet 145 ansikts Elektromyografi C-taktile afferente affektive touch påvirker følelser corrugator
Bruke ansikts Elektromyografi å vurdere ansikts muskler reaksjoner til erfarne og observerte affektive Touch hos mennesker
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ree, A., Morrison, I., Olausson, H., … More

Ree, A., Morrison, I., Olausson, H., Sailer, U., Heilig, M., Mayo, L. M. Using Facial Electromyography to Assess Facial Muscle Reactions to Experienced and Observed Affective Touch in Humans. J. Vis. Exp. (145), e59228, doi:10.3791/59228 (2019).

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