Method Article

Önkol arasında Test Tactile Maskeleme

DOI:

10.3791/53733

⸱

February 10th, 2016

 , 
1Department of Psychology, York University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, dokunsal algılama eşiklerinin uzak bir bölgeye uygulanan titreşimle modüle edildiği ön kollar arasındaki kontralateral dokunsal maskelemeyi keşfediyoruz. Hangi uzak bölgelerin bir etkiye sahip olduğunun ayrıntıları, vücudun beyinde nasıl temsil edildiği hakkında bize bilgi verebilir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir uyaranın diğerinin algılanmasını etkilediği maskeleme, görsel, işitsel ve dokunsal araştırmalarda kullanılan, genellikle yerel etkileşimleri ortaya çıkarmak için birbirine yakın uyaranları kullanan klasik bir tekniktir. Dokunsal bir uyaranın uzak bir yerdeki bir dokunuşun algısını değiştirdiği maskeleme etkileri de gösterilmiştir. Bu tür etkiler, vücudun beyindeki temsillerinin bileşenlerinin nasıl bağlantılı olabileceğine dair fikir verebilir. Ara sıra raporlar, bir yandan veya önkoldan yapılan dokunuşların, karşılık gelen kontralateral konumlarda dokunsal hassasiyeti etkileyebileceğini göstermiştir. Vücuttaki karşılık gelen noktaların eşleşmesini keşfetmek için, duruşun uzamsal ayarını ve kontralateral maskeleme üzerindeki etkisini ölçebiliriz. Uzak uyaranın doğrudan etkilerini, örneğin mekanik iletim yoluyla ve ayrıca katılımcının dikkatinin ilgilenilen uyarandan uzaklaştırılmasıyla eşiklerin değiştirilebileceği dikkat etkilerini ekarte etmek için dikkatli kontroller gereklidir. Bu tekniğin kullanılması, vücudun hangi bölümlerinin işlevsel olarak bağlantılı olduğunu ve vücudun iki tarafının somatotopik bir temsilde etkileşime girip girmediğini araştırmak için davranışsal bir ölçü olarak faydalıdır. Bu el yazması, kontralateral dokunsal maskelemeyi incelemek için kullanılabilecek bir davranış protokolünü açıklamaktadır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

gövde üzerinde bir yerde bir dokunsal uyaran başka bir yerde bir dokunuş algısını değiştirir nerede dokunsal maskeleme olduğunu. Bu, vücut yüzeyi üzerindeki bitişik deri alanları arasındaki konumu etkileşimleri, özellikle lateral inhibisyonu ortaya von Bekesy 1 öncülük bir tekniktir. Dokunsal maskeleme yıldır yoğun çalışmalar olsa da, araştırma ağırlıklı elektrik stimülasyonu 2, 3, basınç 4, ve vibrotactile stimülasyon 5, 6 kullanarak ipsilateral dokunsal maskeleme araştırmıştır. Buna karşılık, az sayıda çalışma maskeleme ve sonda siteleri uzak kaldırılmış olabilir hangi taraf dokunsal maskeleme baktım. Uzun menzilli dokunsal maskeleme efektleri yandan ayna-simetrik noktaları arasında gösterilen ve kol 5, 7 edilmiştir - 9 ancak bu çalışmalar büyük ölçüde elleri ve parmakları 7 bakarak sınırlı olmuştur10, tüm vücut daha geniş parçaları ile büyük ölçüde göz ardı ediliyor. Bu tür uzun menzilli maskeleme deneyleri bir amacı beyinde vücudun temsil bileşenleri işlevsel bağlantılı olabilir nasıl göstermektir. Burada, uzun menzilli dokunsal maskeleme olgusu bir önkol uygulanan titreşim karşısında önkol dokunma hassasiyeti eşiklerini nasıl etkileyebileceğine incelenerek araştırılmıştır. Eşik bir uyarıcı tespit etmek için gerekli olan minimum uyarıcı değinmektedir. Bu teşvik zaman% 75 tespit edildiği yoğunluğu olarak tanımlar. Biz bir kol üzerinde el hassasiyeti (eşik karşılıklı) vücudun başka bir kısmına bir titreşimli uyarıcı (maske) mevcudiyetinde ölçüldüğü bir dokunma maskeleme tekniği kullanılır. Etkili maskeleme Algılama Eşiği yani bir artış, duyarlılıkta bir azalma ortaya çıkar. teknik, o değişen bacak pozisyonu olarak diğer manipülasyonlar ile bağlantılı olarak kullanılabilirr hareketi maskeleme etkinliği üzerindeki etkilerini araştırmak için.

Burada maskeleme uyarıcı olarak vibrotactile uyaranlara kullanılır. Bunun avantajı, bu harekete frekansı ve dolayısıyla reseptör tip kontrol edilebilir olmasıdır. teknik probu veya maske ya da her ikisi gibi elektrikli uyaranlara kullanarak ağrı bakmak için uzun olabilir. Ayrıca, herhangi bir yer, örneğin akupunktur sitelerinin soruşturma izin maskeleme alan olarak kullanılabilir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deneylerin hepsi York Etik Kurulu tarafından onaylanmış ve tüm katılımcıların bilgilendirilmiş onam formları imzaladı. Deneyler Helsinki Antlaşması uyarınca yapıldı.

1. Uyarılar

  1. Tactile Algılama uyarıcı
    1. 100 milisaniye boyunca 250 Hz titreşim dokunsal uyaranlara teslim bir tactor (1.17 "çapında ve 0.30" kalınlığında) kullanın. Bir amaca tactor kullanarak seyahat miktarına ve uygulanan gerilimi arasındaki doğrusal bir ilişki sağlar.
    2. 64 bit ses kartı ile dokunsal uyaran teslim kontrol eder.
      1. tactor sürücü için bir hoparlör olarak davranın. 64-bit bilgisayar stereo ses kartına bir stereo ses amplifikatörü bağlayın. Amplifikatör (örneğin, 'sol hoparlör çıkışı') çıkışlarından birine tactor bağlayın. Par işitsel sinyalleri sağlamak için düzenli bir hoparlöre amplifikatör ikinci kanal (örneğin, 'sağ hoparlör out') bağlayınbir katılımcı.
      2. Deney kontrol eden bilgisayar kodunda, (tactor (süre 100 milisaniye örneğin, 250 Hz sinüs) titreşimle için kullanılacak dalga şeklini ve işitsel sinyal için başka dalga biçimi üretir, örneğin, bir ile 3.000 Hz sinüs 100 milisaniye süre). Yan Kod Dosya Örnek Kod 1'e bakınız.
      3. iki boyutlu bir dizisi, bu iki dalga formu her koyun. tactor dizisi için ilk boyutta sinyal koymak ve tüm sıfır ikinci boyut ayarlayın. Ses dizi ikinci boyutta sinyal koymak ve tüm sıfırlardan ilk olarak ayarlayın. Programda uygun noktada ses kartı uygun bir dizi oynayın. Bu nasıl yapılır bir gösteri için ek kod Dosya Örnek Kod 1'e bakınız.
    3. mekanik tabanlı sabitleme ürünü ile bir kayış tactor takın.
  2. maskeleme uyarıcı
    1. ha, bir elektrik ile maskeleme uyaran sağlamakvibratör (4 cm çapında, 83 Hz "düşük" ayarlanmış iken) nd-düzenledi.
    2. maskeleme test edilecek olan alanlarına göre, maskeleme uyaran uygulanacak olan siteleri seçin.

2. Deneysel Kurulum ve Tasarım

  1. deneyci için bunun önünde bir sandalyede, ile, bir masanın üzerinde bilgisayar ve donanımları düzenleyin.
  2. katılımcılar sol (testi) kol dinlenme hangi bir tablo oluşturun. Tablonun sağ tarafına bir sandalye yerleştirin. Bir sonraki katılımcılar sağ (maskeleme kolu) dirsek dinlenme hangi sandalyeye bir kol dayama standı koyun. Tabloya yastıklama ekleyin ve konfor için kolçak.
  3. mekanik izole yüzey üzerinde bir hoparlör düzenleyin. Katılımcının feet (Şekil 1) onlara rahatlıkla böylece (bilgisayar farenin sol ve sağ tuşları ile bağlı) ayak pedalları düzenleyin.
  4. Gerekli çalışmaların uygun sayıda da dahil olmak üzere, çalışma parametrelerini seçineşik (genellikle 40-50 arası çalışmalar) ve deney bölünecek olan içine blok sayısı güvenilir bir tahmin elde etmek için (örneğin, durum başına 20-25 çalışmaların iki blok).
  5. koşullar çalıştırmak olacaktır sırayla bir listesini yapın. nerede her blok için maskeleme uyaran tutun belirlemek için bu listeyi kullanın.
  6. Doğrudan bilgisayar program kodunun içine çalışmaların sayısını girin (örneğin, ntrials = 25; Ltd. Kod Dosyası bakınız). Her blok dikkat korumak için 10 dakika daha uzun olduğundan emin olun.
  7. Bayes adaptif psikofiziksel merdiven psikometrik prosedür 12 ile kontrol edilir yoğunluğunu uyaran olan iki alternatif zorunlu seçmeli dokunsal algılama görevini 11 programlayın.
    1. Her deneme için, mevcut iki 1 sn aralıklarla, aralıklarla birinin ortasında sunulan dokunsal uyaran ile, üç bip sesi (kHz 5, 3 kHz ve 5 kHz, süre 100 msn) ile işaretlenmiş. katılımcı i varuyarıcı ayak pedalları vasıtasıyla sunuldu aralığı içinde düzeyinde belirtmemektedir (sağdan ikinci için, ilk kez sol). aralıklarla çalıştırın ve puanlanır gösterir Örnek Kod 2, bakın.
      Not: Bilgisayar puanları "doğru" ya da "yanlış" ve adaptif merdiven gibi tepki buna göre sunulmak üzere sonraki değeri seçer.
      Not: Bu yöntem, test sahasında titreşim tespit edilmesi için bir eşik değerini belirler.

figure-protocol-1
Şekil 1. Deneysel Tasarım. Bu rakam deney seti yukarı ve kullanılan malzemeler gösterir. ayrıntılar için metne bakınız.

3. Deneysel Prosedür

  1. yazılı bilgilendirilmiş onam edinin. kendi ayakları tepki ayak pedalları rahatça dinlenme ve deneysel prosedür açıklamak ile sandalyede katılımcıyı Seat.
  2. Tedbir ve sol önkol dorsal yüzeyi uzunluğu kaydedin. tactor dirsek iç açısı ve bilek kırışık arasındaki kol yarım ortasına konumlandırılmış böylece kayışı uygulayın.
  3. yerinde tactor tutmak için kol etrafında gevşek birkaç kez tensör bandaj sarın.
  4. masanın üzerine sol kol yerleştirin ve kol dayanağı üzerindeki sağ dirseğini dinlenmek için katılımcıların söyleyin. katılımcıyı gözleri bağlı uyaran bakarak veya yer maskeleme önlemek ve dosdoğru deney boyunca bakmalarını talimat.
  5. dokunsal algılama görevi ile katılımcılara tanıtmak için (maskeleme uyaran olmadan) 20 uygulama denemeleri bir blok ile başlayın ve onları dokunsal uyaranlara aşina olmak için izin vermek.
  6. uygulama denemeleri ardından, rastgele, denge sırayla koşulları blokları çalışan deney başlar. Her blok başlamadan önce, emin olun bu silah ve maskeleme stimulus doğru pozisyonda bulunmaktadır.
    1. Her durum için, daha önce yapılan koşullara listesine atıfta seçilen sitede maskeleme uyaran tutun. çalıştırılan her koşul kapalı çapraz. yaklaşık olarak sabit basıncı muhafaza veri toplama çalışmaların her blok boyunca maskeleme uyaran tutun. maskeleme uyaran ince giysiler aracılığıyla uygulanabilir.
    2. önce seçilen çalışmaların bir dizi numara ile devam edecek deneysel programını çalıştırın. çalışmaların her kısa bloğundan sonra 2 dk dinlenme süresi tanıtın. çalışmaların belirli bir blok tamamlandıktan sonra, maskeleme uyaran bir sonraki siteyi seçin ve programı yeniden çalıştırın. Tüm çalışmalar tamamlanıncaya kadar tekrarlayın.

4. Veri Analizi

  1. Kümülatif Gauss için kümülatif Gauss ile formülü katılımcıların veri sığdırmak, görselleştirmek ve adaptif merdiven programı 12 tarafından döndürülen eşik değerin tahminini doğrulamak için% 50 gider (sigmoid) (şans seviyesi - eşit 0s sayısı - yanlış ve 1's- doğru)% 100 (tüm 1'lerin tamamı doğru olur):
    Doğru yanıt olasılığı = 0,5 + 0,5 / (+ exp (1 - (x-x0) / std))
    x test yoğunluk değeri olduğu, x0% 75 eşik değeri ve std tahmin standart sapması olduğunu. Bu formül bir eğri-uydurma yazılımı kullanılarak veri ve uyarlanabilir bir merdiven değeri ile karşılaştırıldığında elde edilen x 0 değerine takılabilir.
    1. eğri 50% (şansı performans) ile% 100 arasında gider emin olun. Test koşulları arasında herhangi bir fark olup olmadığını belirlemek için (farklı maskeleme siteleri arasında örneğin,) deney her koşul altında elde edilen% 75 eşik değerlerine istatistiksel analizler (örneğin, t-testi veya ANOVA) yürütün.
  2. , Uç değerleri belirlemek ortalama ve belirli bir durum için standart sapmayı hesaplamak için. ortalama her katılımcının puanı karşılaştırın veTek bir skor bu bir aykırı olarak bu puan görüyor ve analiz çıkarın sonra ortalama 2 den fazla standart sapma ise. istenirse alternatif kriterler kullanılabilir.
  3. (Isteğe bağlı birimlerle ifade edilmiştir) kontaktörü yoğunluğunun değerleri standart için, (maskeleme uyaran kontrol sitesi, örneğin omuz uygulandığında ölçülmüştür) onları kontrol eşik göre desibel dönüştürmek. Bu formülü kullan:
    dB = 10 x 10 (eşik değeri / kontrol eşik değerini) oturum açın.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Verilerin analizi, 13 bildirilmiştir. Ön kol (kontrol durumda ölçülen eşik göre ifade edilir) dokunma duyarlılığı önemli ölçüde ön kol arasında bir karşı maskeleme etkisi gösteren, (eşikleri önemli ölçüde artmıştır) vibrotactile maskeleme stimülasyon karşı taraftaki (Şekil 2A) uygulandığı zaman indirgendi. Maske ve test siteleri geldi zaman etkisi büyük etkisi meydana gelen, maskeleme kolundaki maskeleme uyaranın pozisyon bağlıydı. Şekil 2B du...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, karşı dokunsal maskeleme için ayrıntılı bir protokol açıklanan ve dokunsal tespit eşikleri test etmek için bir teknik kullanılarak daha önce yayınlanmış sonuçlar gösterilmektedir. Bu yöntemin avantajı, eşiklerin psychophysically sıkı bir teknik kullanılarak ölçülür olmasıdır. İki alternatif zorunlu seçim (2AFC) işlemi yanıt önyargı nispeten duyarsız ve bu nedenle dikkat etkilerden olduğunu. verilerin çoğu eşik seviyesine yakın uyaran yoğunlukları ile toplanır fiili eşik değeri üzerinde bileme için adaptif merdiv...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

LRH Kanada Doğal Bilimler ve Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) tarafından desteklenmiştir. SD kısmen programı CREATE NSERC desteklenen edildi.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
C-2 tactorATAC Teknolojisi; Mühendislik Akustiği A.Ş.http://www.atactech.com/PR_tactors.html
Sihirli DeğnekHitachihttp://magicwandoriginal.com/magic-wand-original/
FC5 Ayak PedallarıYamaha Corporationhttp://ca.yamaha.com/en/products/music-production/accessories/footpedals/fc5/?mode=model
MATLABMathworks, Inc.http://www.mathworks.com/products/matlab/
Cırt cırtlıCırt cırt Sanayi Bvhttp://www.velcro.com/

References

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Tactile MaskingContralateral MaskingForearm Tactile StimulationVibro tactile MaskingTactor StimulationPsycho physical StaircaseFoot Pedal ResponseArm Position EffectPosture DependenceSomatotopic Representation

Related Articles