Met behulp van gezicht elektromyografie te beoordelen gezicht spier reacties op ervaren en waargenomen affectieve Touch bij de mens

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

We beschrijven een protocol om te beoordelen gezicht spieractiviteit in reactie op ervaren en waargenomen tactiele stimulatie met behulp van gezicht elektromyografie.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

"Affectieve" Aanraking wordt verondersteld te worden verwerkt op een wijze die losstaat van discriminerende aanraking en te betrekken activering van C-tactiele (CT) afferent vezels. Touch die optimaal CT vezels activeert is consequent gewaardeerd als hedonically aangenaam. Patiëntengroepen met belemmerd sociaal-emotionele functioneren Toon ook ongeordende affectieve touch waarderingen. Beroep op zelfgemelde waarderingen van touch heeft echter veel beperkingen, met inbegrip van rappel bias en communicatie barrières. Hier beschrijven we een methodologische aanpak om te bestuderen van affectieve reacties op aanraking via gezicht elektromyografie (EMG) dat de afhankelijkheid van de waarderingen zelf-rapport omzeilt. Facial EMG is een objectieve, kwantitatieve, en niet-invasieve methode voor het meten van gezicht spieractiviteit indicatieve van affectieve reacties. Reacties kunnen worden beoordeeld over gezonde en patiënt populaties zonder de noodzaak van verbale communicatie. We bieden hier twee afzonderlijke datasets waaruit blijkt dat CT-optimale en niet-optimale touch verschillende gezichts spier reacties uitlokken. Bovendien zijn gezicht EMG reacties consistent over stimulans modaliteiten, bijvoorbeeld tactiele (ervaren touch) en visuele (waargenomen aanraking). Tot slot kan de temporele resolutie van gezicht EMG reacties op tijdschalen die die van de verbale rapportage vervangen detecteren. Samen blijkt onze gegevens dat gezicht EMG een geschikte methode voor gebruik in affectieve tactiele onderzoek dat kan worden gebruikt om aan te vullen of in sommige gevallen, verdringen is, bestaande maatregelen.

Introduction

C-tactiele (CT) afferents worden voorgesteld om over te brengen van de affectieve component van aanraking, die kan worden onderscheiden van de discriminatoire aspecten van touch verwerkt via Aβ vezels1,2. CT-gemedieerde affectieve aanraking wordt verondersteld om een integrale rol spelen in sociale affiliërend gedrag3, wat leidt tot de "huid als een sociaal orgaan" hypothese4. Fysieke5,6, developmental7en psychiatrische8,9 factoren kunnen invloed hebben op CT-gemedieerde touch verwerking. Dus, tot oprichting van een objectieve maatstaf om te kwantificeren Affectieve reacties op CT-relevante touch is cruciaal voor het toestaan voor vergelijkingen over populaties.

In de afgelopen jaren heeft veel inzicht opgedaan met betrekking tot de kenmerken van CT afferents. Deze unmyelinated afferents tonen een omgekeerde U-vormige afvuren frequentie, met snelheden van 1-10 cm/s ("CT-optimaal") aanleiding kunnen geven tot de grootste frequentie en beide groter ("snel niet-optimale") of minder ("slow niet-optimale") snelheden tot verminderd afvuren10. CT afvuren frequentie correleert met zelfgerapporteerde ratings van aanraking "aangenaamheid", een soortgelijke omgekeerde U-vormige kromme in de aangenaamheid waarderingen10produceren. Bovendien, CT-afferents ook inspelen op de meest krachtig stimuli dicht bij de huid temperatuur11. Deze vezels ook tonen verschillende geleiding snelheden. De unmyelinated CT-afferents zijn langzamer2 en aldus de volley van afferent inbreng in de cortex toont een tijdelijke vertraging in vergelijking met de snelheid van de snellere, myelinated Aβ vezels1,12. Affectieve en discriminatoire touch kan ook op een neurale niveau worden onderscheiden. Terwijl beide soorten aanraking overlappende somatosensorische gebieden activeert, is affectieve touch meer kans op het activeren van de posterieure insula, terwijl discriminatoire aanraking sensomotorische gebieden13,14,15 activeert , 16. dit patroon voor activering strookt de aanraking is direct ervaren of alleen waargenomen17, suggereren dat affectieve touch niet alleen een "bottom-up"-proces gedreven door fysieke activering van CT-afferents is, maar ook betrekking heeft op " Top-down"integratie van multimodale zintuiglijke verwerking.

Situaties waarin CT verwerking is gebrekkig of anders atypische heeft ook inzicht in de functionele betekenis van deze afferents. In een unieke groep patiënten met een erfelijke mutatie waardoor de zenuw groeifactor β-gen, is er een vermindering van de dichtheid van dun en unmyelinated zenuwvezels, met inbegrip van CT afferents. In vergelijking met gezonde controles, deze patiënten verslag aanraking op CT-optimale snelheden als minder prettig5. Het scenario van het omgekeerde is ook waar; patiënten die geen myelinated Aβ vezels kunnen behouden een vaag gevoel van prettige aanraking gedragen door de nog steeds intact CT afferents6. Abnormale Affectieve touch verwerking is niet beperkt tot gevallen van fysieke veranderingen in CT-afferents. Over patiënten en gezonde populaties gemeld die hoger op het spectrum van autistische eigenschappen verminderde aangenaamheid ratings van aanraking8. Psychiatrische patiënten tonen ook verminderde hedonistische waarderingen van affectieve touch, met een geschiedenis van kinderjaren mishandeling als één van de meest consistente voorspellers van dysregulated affectieve touch bewustzijn8. Disregulatie in de affectieve touch CT-gebaseerde systeem van anorexia nervosa is ook gemeld9. Dus, zowel fysieke als psychologische factoren kunnen beïnvloeden affectieve touch verwerking, en als zodanig, het is absoluut noodzakelijk om methodieken die kunnen worden toegepast op alle individuen in een billijke en vergelijkbare wijze.

Inzichten in normo-typische en affectieve verwerking dysregulated hebben de mogelijkheid een meer genuanceerd beeld van vele patiëntengroepen te geven. Een mogelijke beperking van affectieve touch onderzoek is echter de noodzaak van zelf-gerapporteerde ratings. Soms zelfrapportage kunnen onbetrouwbaar18 en onderwerp te herinneren bias19. Onderzoeken van zelfrapportage kunnen psychologisch een deelnemer verwijderen uit de huidige instelling, beperking van de ecologische validiteit van de reacties en stoffelijk te verwijderen uit de ervaring20. Bovendien, zelf-rapport is gebaseerd op een stevige begrip van taal- en semantiek, waardoor cross-culturele- en ontwikkelingsachterstand divers (bv baby en peuter-aged individuen) vergelijkingen uitdagend. Bijvoorbeeld, kunnen personen met een Autisme spectrum diagnose vaak tonen verschillende gedrags reacties op aanraking21, maar ook moeilijkheden in communiceren verbaal22. Zo, vinden van niet-invasieve methoden voor het meten van de reacties op aanraking die een afhankelijkheid van zelfrapportage omzeilen kan vertalen, althans, tot een beter begrip van de mechanismen van affectieve touch, en de meeste, nieuwe inzichten in disregulatie van sociale verwerking in patiënt populaties.

Gezicht elektromyografie (EMG) is een geschikte kandidaat te beoordelen objectief Affectieve reacties op aanraking. Het is gebruikt voor het meten van valence-specifieke reacties op visuele23, audiovisuele24, olfactorische25en smaak26 prikkels. Facial EMG is een veilige en niet-invasieve methode bestaande uit oppervlakte elektrodes die aan de gezicht-27 voldoen. Deze oppervlakte elektrodes opnemen gezicht spieractiviteit voortdurend in real time met schaal tijdgevoeligheid in de tientallen milliseconden. Van bijzonder belang is de corrugator supercilii ("corrugator"), die wordt geactiveerd wanneer de wenkbrauw furrowing en ontspant tijdens een glimlach. Dientengevolge, corrugator activiteit heeft een lineaire relatie met affectieve valence, met verhoogde reactie op negatieve prikkels en verminderde activiteit in reactie op positieve prikkels28. Bovendien is de zygomaticus grote ("buccale") is de spier geactiveerd als de hoeken van de mond pull up in een glimlach. De buccale verschijnt een patroon voor activering "J-vormige" met positieve stimuli de grootste respons kunnen geven tot, en de meest negatieve prikkels die aanleiding kunnen geven tot een grotere reactie dan neutrale stimuli28. Facial EMG opnames van deze spieren kunnen zelfs worden waargenomen wanneer de prikkels worden aangebracht buiten bewustzijn of wanneer individuen expliciet probeert te onderdrukken hun reacties29,30. Bovenal kan gezicht EMG worden gebruikt, alleen of in combinatie met zelf-rapport waarderingen of andere fysiologische opnames. Het is dus een ideale methode om te beoordelen van affectieve reacties op tactiele stimulatie31,32.

Kortom, is gezicht EMG cumuleerbaar met zelfrapportage waarderingen om te bepalen hoe CT-optimale tactiele stimulatie gezicht spieractiviteit als een mogelijke indicator van affectieve reactie beïnvloedt. Een kunt profiteren van de frequentie van de snelheid-afhankelijke afvuren van CTs te passen aanraking op CT-optimale en niet-optimale snelheden, en aanraking kan worden toegepast, zowel op de CT-rijk-arm en het vermeende CT-ontbreken palm. Vergelijkingen kunnen worden gemaakt over de modaliteiten te bepalen of affectieve reacties op aanraking vereisen van directe stimulatie of via louter observatie, suggestief van gedeelde verwerking over sensorische modaliteiten kunnen worden ontlokte. Tot slot, op tot de oprichting van gezicht EMG als een geschikte methode om te studeren van affectieve reacties op affectieve touch, onderzoekers kan dan verkennen hoe affectieve touch verwerking kan worden beïnvloed door verschillende ingrepen (bv. drug administration; stress blootstelling ), wat er verandert in de gehele ontwikkeling7, hoe het is beïnvloed door de verbondenheid van de interactants33, en of het dysregulated in klinische populaties8.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dit protocol is gebaseerd op Mayo et al.31 (Experiment 1) en Ree et al.32 (Experiment 2). Ethische goedkeuring werd verleend door de regionale ethische Review Board, Linköping, Zweden (Experiment 1) en de lokale ethische comité bij het departement psychologie, Universiteit van Oslo, Noorwegen (Experiment 2).

1. deelnemer Screening en voorbereiding

  1. Het werven van deelnemers die gebrek aan tactiele of ongecorrigeerd visuele stoornissen en zijn vrij van een neurologische of psychiatrische stoornis, tenzij een specifieke populatie is worden aangeworven.
  2. Zorgen dat deelnemers volledig kunnen begrijpen taakinstructies (bijvoorbeeld vloeiend in de taal dat taken worden toegediend).
  3. Als met inbegrip van meer dan één taak (bijvoorbeeld Experienced, nam), ervoor zorgen dat taakvolgorde is over deelnemers, stratificatie voor geslacht, leeftijd, of andere onderscheidende factoren gecompenseerd.

2. stimuli en taak bouw

Opmerking: Zie tabel 1 voor experimentele design.

  1. Ervaren touch taak (experimenten 1 en 2)
    1. Proeven zodanig dat ze bestaan uit een periode van de basislijn, touch administratie en waarderingen, alle gescheiden door jittered ITIs zelf-rapport maken
      1. Basislijn periodes bestaan uit een leeg scherm, fixatie kruis of andere neutrale scène vóór tactiele stimulatie.
      2. Tactiele stimulatie wordt gevolgd door een korte (bv 1-2 s) ITI, dan zelfrapportage waarderingen zijn verkregen.
      3. Een jittered tussen trial interval (ITI; bijvoorbeeld 6-7 s) volgt zelfrapportage waarderingen zodat spieractiviteit terug te keren naar niveaus van de basislijn voordat het volgende proces begint.
    2. Gebruik ofwel audio (Experiment 131) of visuele (Experiment 232) aanwijzingen om ervoor te zorgen dat touch wordt geleverd met de juiste snelheid.
      1. Te gebruiken audio-signalen, signalen hebben geleverd aan hoofdtelefoon gedragen door de experimentator voor het bijhouden van het tempo van de stimulatie met behulp van een metronoom. Onderscheiden van snelheden met tonen van verschillende standplaatsen (of andere onderscheidende audio cue, bijvoorbeeld een cue zeggen "10 cm/s") die voorafgaan aan de stimulatie signalen.
      2. Voor het gebruik van visuele aanwijzingen, door signalen op een tablet alleen met het oog op de experimentator te tonen. Een bewegende balk gebruiken om de snelheid van de aanraking administratie bijhouden.
    3. Voorafgaand aan het begin van de studie, praktijk om ervoor te zorgen dat touch wordt geleverd op de juiste snelheid en een consistente druk. Om dit te doen toepassen penseelstreken de schaal op een soortgelijke wijze dat de deelnemer. De uitlezing van de schaal wordt gebruikt om te bepalen als de veranderingen van de druk in de gehele administratie touch. Bijvoorbeeld, zou een druk van 0,4 N lezen als 40 g op de schaal.
  2. Waargenomen touch taak (Experiment 1)
    1. Zorg ervoor dat video's van aanraking administratie van vergelijkbare lengte, ongeacht de snelheid.
      1. Bevatten beide CT-optimale (1-10 cm/s) en niet-optimale (minder dan 1 cm/s of meer dan 10 cm/s) snelheden.
    2. Start proeven met een fixatie kruis of andere neutrale voorwaarde, gevolgd door video.
      Opmerking: Video's bevatten touch afgeleverd bij CT-rijke behaarde huid (arm), CT-ontbreekt glabrous huid (palm), en een niet-sociale voorwaarde waarin touch aan een nep houten arm (Fig. 2; Zie aanvullende video's) is geleverd.
      1. Na een 1-2 s ITI, bekomen zelfrapportage waarderingen.
      2. Laat een ander 6-7 ITI na waarderingen voor de volgende proef zodat EMG activiteit terug te keren naar de basislijn.

3. gezicht elektromyografie

  1. Data-acquisitie en filteren van de richtsnoeren (gebaseerd op eerdere protocollen27,34)
    1. Software gebruiken om te filteren stappen in realtime of offline toepassen. Typische filteren stappen omvatten een kam band stop filter te filteren uit potentiële lawaai van netstroom (50/60 Hz), gevolgd door het vloeiend maken en rectificatie.
      Opmerking: Eerste basisstappen filtering kunnen worden ingesteld op EMG versterkers (bijvoorbeeld een high-pass filter van 10 Hz) en een low-pass filter van 500 Hz of 1.000 Hz.
  2. Toepassing van de elektrode (gebaseerd op eerdere protocollen27,34)
    1. Korte beschrijving van de aanvraagprocedure aan de deelnemer. Gebruik neutrale woorden ("sensor") in plaats daarvan mogelijk angst-om woorden ("elektrode")34.
      1. Beslissen welke informatie te vertellen van de deelnemers met betrekking tot het doel van de sensoren.
        Opmerking: In de huidige studies, werden deelnemers vertelde sensoren zou meten van spier en zweet activiteit tijdens de sessie.
    2. Reinig de deelnemers huid vóór toepassing van de elektrode.
      1. Gebruik water te vegen schoon de gebieden waarin sensoren zal worden toegepast.
      2. Gebruik een exfoliant scrub te licht abrade dezelfde gebieden. Wees voorzichtig om te voorkomen dat grote huidirritatie, hoewel kleine irritatie dreigt te ontstaan.
    3. Elektrode paren bestaande uit twee 4 mm afgeschermd bipolaire opname elektroden plus een monopolaire referentie-elektrode gebruiken.
      1. Zelfklevende kragen van toepassing op de elektroden zodanig dat ze aan de huid voldoen.
      2. Zodra de kragen houden aan de buitenste rand van de elektroden, vul sensoren met een geleidende elektrode gel, verzorgen de vorming van luchtbellen te voorkomen.
    4. Plaats elektrode paren parallel aan de muscle(s) van belang en loodrecht naar potentiële bronnen van lawaai, zoals andere spieren34.
      1. Corrugator: Brengt een elektrode direct boven de wenkbrauw langs een denkbeeldige verticale lijn die de binnenste hoek van het oog doorloopt. Plaats de tweede elektrode 1 cm laterale en lichtjes superieur aan de eerste, langs de rand van de wenkbrauw.
      2. Jukbeen: Plaats de eerste sensor midway langs een denkbeeldige lijn die de bovenste verbindt oor (waar het oor aan de schedel) en de hoek van de mond. Plaats de tweede elektrode 1 cm mediale (richting de mond). Zorg om te voorkomen dat de spier van de kauwspieren.
      3. Gebruik een elektrode 8 mm onafgeschermde, monopolaire opname als een referentie-elektrode. Plaats de elektrode in het midden van het voorhoofd, equidistante (boven) de innerlijke wenkbrauwen en (onder) de haarlijn.
      4. Zorgen dat elektrode draden worden geplaatst zodat zij visie niet belemmeren. Gebruik medische tape om langdurige hechting van de elektroden aan huid en vermindering van geluid/artefacten als gevolg van beweging van het snoer.
    5. Bepalend voor de kwaliteit van de elektrode toepassing met een impedantie-monitor. De impedantie van de aanvaardbare niveaus liggen lager 20 kΩ. Als elektroden opnieuw worden toegepast moeten om de impedantie van de passende niveaus bereiken, gebruikt u een schone paar elektroden.

4. taak Procedure

  1. Algemene volgorde
    1. Volgende sensor toepassing, volledige taak of taken. Als meer dan één taak, tegenwicht volgorde over deelnemers.
    2. Ervoor zorgen dat de deelnemers comfortabel zitten om te minimaliseren van vreemde beweging die beweging artefacten34kan invoeren.
  2. Ervaren touch taak
    1. De deelnemers van de stoel achter de computer met de be-aangeraakt arm uitgebreid lateraal, comfortabel rusten (bijvoorbeeld op een kussen).
      Opmerking: Het is aanbevolen om de aanraking van toepassing op de arm die niet wordt gebruikt voor zelf-gerapporteerde waarderingen om te minimaliseren van potentiële bewegingsartefacten in het EMG-signaal.
    2. Occlude uitzicht op de arm van de deelnemer hetzij met behulp van een gordijn scheidingsteken31 of bril die laterale visie (Figuur 132) 35 occlude.
    3. Instrueer de deelnemer te concentreren op hoe de Aanraking maakt ze zich voelen.
    4. Touch locatie Voorkom CT vermoeidheid36variëren.
    5. Beheren via een 75 mm geit haren borstel toegepast op aangewezen sectie (s) gemarkeerd op de arm (en palm) aanraking. Als alternatief, toepassing via een kracht bestuurde robot37aanraking.
    6. Gebruik van consistente touch administratie richting, bijvoorbeeld, heen-en-weer (distale-naar-proximale, vervolgens proximaal naar DISTAAL) of enkelvoudige richting (proximale-naar-distale alleen)
  3. Waargenomen touch taak
    1. De deelnemer van de stoel achter de computer waarmee de video's worden weergegeven.
    2. Instrueer de deelnemer dat zij hebben zullen om te beoordelen hoe de video maakte hen voelen.
    3. Zorg ervoor dat de deelnemer uit het zicht van de experimentator34.

5. gegevens reinigings- en analyse

  1. Om te beoordelen van de gemiddelde EMG activering naar een specifieke touch stimulans type, vergelijk de reactie op de aanraking stimulans aan de voorgaande basislijn, d.w.z. [bedoel activering tijdens 6 s touch stimulatie] - [bedoel activering tijdens 1 s prestimulus "basislijn"], zoals voorgesteld door Fridlund en Cacioppo34.
    1. Gemiddelde reacties voor elke aanraking stimulans type (CT-optimaal, niet-optimale en, in voorkomend geval, elke locatie (arm/palm).
    2. Doe dit voor elke spier (corrugator, buccale) en classificatie (aangenaamheid, intensiteit) individueel zelf-rapport.
  2. Voor het verkrijgen van een gevoeliger tijdsverloop, berekenen gemiddelde EMG activering gedurende kleinere tijdsintervallen (bijvoorbeeld 700 ms; Zie Figuur 532). Aftrekken van de dezelfde 1 s basislijn van alle intervallen te verwijderen van de basislijn EMG activiteit.
    Opmerking: Vóór de analyse, is het aanbevolen om de gegevens handmatig gecontroleerd door beoordelaars verblind raken voorwaarden te elimineren proeven met artefactuele activeringen34.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

CT-optimale touch lokt verschillende EMG reacties t.o.v. snel niet-optimale aanraking over modaliteiten
Het eerste experiment aangepakt of differentiële EMG reactiviteit kon worden opgespoord in reactie op CT-optimale (3 cm/s) en snel niet-optimale (30 cm/s) tactiele stimulatie dat direct ervaren (Figuur 3) of alleen waargenomen (Figuur 2 was en Figuur 3)31.

Ervaren CT-optimale aanraking werd beoordeeld als aangenamer dan niet-optimale aanraking (F(1,28) = 32.2; p < 0.001; Figuur 3 A) ongeacht de locatie van de Aanraking (p = 0.063; snelheid x locatie: p = 0.32). Ook waargenomen CT-optimale aanraking werd beoordeeld als prettiger dat niet-optimale touch (Aanraking snelheid: F(1,28) = 47,5; p < 0.001; Touch type: F(2,56) = 6.09, p = 0.004; type x snelheid interactie F(2,56) = 5.87, p = 0,005). CT-optimale touch aan de arm werd beoordeeld als aangenamer dan touch aan de palm (p = 0.024) en niet-sociale touch (bijvoorbeeld aanraking aan de houten arm; p = 0,001). Snel niet-optimale aanraking was altijd gewaardeerd alsintenser (figuur 3, onderB), ongeacht of de aanraking werd ervaren (touch snelheid: F(1,28) = 34,3, p < 0.001; touch locatie: p = 0,28; snelheid x locatie interactie: p = 0.64) of waargenomen (touch snelheid: F(1,28) = 35.1, p < 0.001; type aanraken: p = 0,40; snelheid x type interactie: p = 0.39).

Ervaren snel, niet-optimale aanraking ontlokte reactiviteit van de robuuste corrugator die werd verzacht door de aanwerving van CT-afferents tijdens de CT-optimale aanraking (effect van aanraking snelheid: F(1,28) = 4,84, p = 0,036; effect van aanraking locatie: p = 0.93; snelheid x locatie interactie aanraken: p = 0.42; Figuur 3 C). Corrugator reactie aanzienlijk verschilden tussen CT-optimale en niet-optimale touch voor touch aan de arm (p = 0.050) maar enige trend niveau effecten werden gezien voor touch aan de palm (p = 0.092). Er was geen belangrijkste effect van de snelheid van de Aanraking (p = 0.11) of type (p = 0.79) op corrugator reactiviteit aan waargenomen aanraking, maar er een aanraking snelheid x type interactie was (F(2,56) = 3,80, p = 0.028). Post hoc tests bleek dat snel niet-optimale touch groter corrugator reactiviteit dan CT-optimale touch vooral voor video's van touch aan de arm ontlokte (p = 0,007), maar niet aanraken naar de palm (p = 0.13) of niet-sociale touch (p = 0.25). zygomatic activiteit was niet aanzienlijk beïnvloed door ervaren touch (effect van aanraking snelheid: p = 0,15; effect van aanraking type: p = 0,73; snelheid x type interactie aanraken: p = 0,63; Figuur 3 D), noch waargenomen aanraking (belangrijkste effect van aanraking snelheid: p = 0.37; belangrijkste effect van aanraking type: p = 0.84; snelheid x type interactie aanraken: p = 0.23).

CT-optimale touch lokt EMG reacties los van langzame niet-optimale touch
Experiment 2 beoordeeld of langzame niet-optimale (0,3 cm/s) zou soortgelijke reacties uitlokken als snel niet-optimale (30 cm/s)32. We vonden dat de trage niet-optimale aanraking werd gewaardeerd als minder prettig (Figuur 4A) en minder intens (Figuur 4B) dan CT-optimale touch. Soortgelijk aan snel niet-optimale touch, langzame niet-optimale touch ontlokte robuuste corrugator activitythat was verzwakt door de CT-optimale aanraking (effect van aanraking snelheid: F(1,83) = 9.723, p = 0.002; Figuur 4 C). er werd geen effect van touch op buccale activiteit (p = 0,35; Figuur 4 D).

Wij vervolgens beoordeeld het tijdsverloop van EMG reacties. Tijdens de eerste 700 ms, een venster vermoedelijk vrij van CT-invoer, er was geen verschil in corrugator reactiviteit (-0.031 ± 0,06 µV en-0.017 ± 0,49 µV, pBon = 0,98; Figuur 5 A). echter, de komende 5,6 s, corrugator reactiviteit in reactie op optimale touch CT daalde geleidelijk, overwegende dat het geleidelijk in reactie gestegen op het vertragen van de niet-optimale touch: tijdens interval 2, was de corrugator reactiviteit marginaal lager voor CT optimale aanraking dan niet-optimale aanraking (pBon = 0.071). Tijdens de intervallen 3, 5, 6, 7 en 8 was de reactiviteit van de corrugator beduidend lager tijdens de CT optimale aanraking dan tijdens niet-optimale aanraking (pBon < 0,034; Figuur 5 A). dit patroon was afwezig in de analyse van buccale reactiviteit (p = 0,83; Figuur 5 B).

Figure 1
Figuur 1 : Voorbeeld van experimentele opstelling voor de ervaren Touch taak. Stoel de deelnemer voorkant van de computer met hun arm uitgebreid lateraal, comfortabel rusten op een kussen. Verkrijgen van zelfrapportage waarderingen, wordt het aanbevolen om als aanraking van toepassing op de arm die niet gebruikt wordt om waarderingen om te voorkomen dat potentiële bewegingsartefacten van verontreiniging van het EMG-signaal. De arm moet vanuit de deelnemer35,39, met aangepaste bril, zoals hierboven, of met behulp van een scheidingsteken gordijn worden geroteerd. Dit percentage is aangepast van Ree et al.32Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2 : Voorbeeld van aanraking stimuli gebruikt in de taak waargenomen Touch. De waargenomen touch taak opgenomen 6 s-video's van touch aan de (A) CT-rijk-arm, palm CT-ontbreekt (B) en (C) niet-sociale touch aan een houten poot. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3 : CT-optimale touch lokt verschillende reacties ten opzichte van snel niet-optimale aanraking over modaliteiten. (A) CT-optimale touch (3 cm/s) is consequent beoordeeld als aangenamer dan snel niet-optimale aanraking (30 cm/s) verschillende beide taken. Ervaren touch is gewaardeerd als meest aangename, gevolgd door sociale (arm, palm) waargenomen aanraking, dan niet-sociale aanraking (bijvoorbeeld touch aan een houten arm). (B) CT-optimale touch is gewaardeerd (3 cm/s) als minder intens over modaliteiten, ongeacht de modaliteit of sociale inhoud. (C) snel niet-optimale aanraking (30 cm/s) lokt meer corrugator reactiviteit dan CT-optimale touch (3 cm/s). Dit verschil is meest robuuste voor touch aan de CT-rijk-arm. (D) CT-optimale touch (3 cm/s) verhoogt marginaal buccale reactiviteit, hoewel dit niet betekenis voor elke modaliteit of locatie bereikt. Bars en fouten bars vertegenwoordigen gemiddelde en standaardafwijking van het gemiddelde; p < 0.05 effect van snelheid. Dit percentage is aangepast van Mayo et al.31Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4 : CT-optimale touch (3 cm/s) lokt verschillende reacties ten opzichte van langzame niet-optimale aanraking (0,3 cm/s). (A) CT-optimale touch (3 cm/s) wordt beoordeeld als aangenamer dan langzaam niet-optimale aanraking (0,3 cm/s). (B) CT-optimale touch (3 cm/s) wordt beoordeeld als intenser dan langzaam niet-optimale aanraking (0,3 cm/s). (C) gemiddelde corrugator reactiviteit in reactie op CT-optimale (3 cm/s) wordt verminderd in vergelijking met langzame niet-optimale (0,3 cm/s). (D) Touch heeft geen aanzienlijk invloed buccale reactiviteit. Balken en foutbalken vertegenwoordigen middelen en de standaardfout van het gemiddelde; p < 0.05. Dit percentage is aangepast van Ree et al.32Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5 : Corrugator reacties op CT-optimale aanraking zijn stoffelijk specifieke. (A) wanneer weggegooid in intervallen van 700 ms, CT-optimale touch lokt de reactiviteit van aanzienlijk minder corrugator. De uitzondering is de eerste 700 ms, die vermoedelijk vrij van CT input als gevolg van de tragere snelheid van de geleiding van deze unmyelinated afferents is. (B) Zygomatic reactiviteit is niet significant verschillend in reactie op optimale of langzame niet-optimale touch op elk voor de tijdstippen. Stippen vertegenwoordigen middelen en standaardfouten van het gemiddelde van de staven. Dit percentage is aangepast van Ree et al.32Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Table 1
Tabel 1: samenvatting van experimentele Designs. In de ervaren Touch taak van Experiment 1, aanraking werd geleverd op CT-optimale (3 cm/s) of snel niet-optimale (30 cm/s) snelheden op harige (arm) en glabrous (palm) huid. De waargenomen Touch in plaats daarvan opgenomen video's van touch bezorgd in de arm, palm, of een houten arm (bijvoorbeeld niet-sociale) raken op dezelfde snelheden. De "niet-sociale" voorwaarde was opgenomen te controleren voor mogelijke reacties ontlokte door low-level periodiciteit informatie gecodeerd in de beweging17, en bepalen de relevantie van sociale inhoud38 op waarderingen en EMG reacties. Resultaten zijn geanalyseerd met behulp van herhaalde maatregelen variantieanalyse (ANOVA) met touch snelheid en touch type als binnen-onderwerpen factoren. Een post-hoc macht analyse gebaseerd op Experiment 1 suggereert ten minste 22 personen moeten worden opgenomen om soortgelijke resultaten te bewerkstelligen. Experiment 2, aanraking aan de arm bij CT-optimale was geleverd (3 cm/s) of niet-optimale (0,3 cm/s) snelheden langzaam. Aanraking werd geleverd voor een totaal van 2min, maar hier we alleen verslag over de eerste 6.3 s te vergelijken van resultaten op Experiment 1. Elke snelheid werd twee keer herhaald. In alle experimenten waren zelf-gerapporteerde classificaties van de affectieve kwaliteit (bijvoorbeeld aangenaamheid) en discriminatoire aspecten (bijvoorbeeld intensiteit) beoordeeld10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Hier, rapporteren wij over het gebruik van gezicht elektromyografie (EMG) als een methode om te studeren van affectieve reacties op waargenomen en ervaren touch. Eerder, hebben vele studies gericht op het gebruik van zelfrapportage waarderingen te karakteriseren de affectieve kwaliteit van touch. Touch die optimaal CT afferents activeert (bijvoorbeeld 1-10 cm/s) consequent als prettiger dan een sneller of langzamer touch snelheden10is gewaardeerd. Daarentegen ratings van intensiteit lijken te volgen aanslaggevoelig, sneller contact met snelheden gewaardeerd als meer intens, waarschijnlijk gemedieerde via Aβ vezels37. Met behulp van twee afzonderlijke datasets, wij tonen aan dat zowel snel en langzaam niet-optimale touch ontlokken reactiviteit van de robuuste corrugator die is verzwakt tijdens CT-optimale touch. Dus, vinden we dat touch die als minder prettig is gewaardeerd (bijvoorbeeld niet-optimale aanraking) ook verhoogt de corrugator activiteit, suggestief van verbeterde negatief beïnvloeden. Daarnaast vinden we dat reacties over modaliteiten lijken. Dat wil zeggen zowel waargenomen en ervaren touch ontlokken soortgelijke gezicht spier activiteit. In beide modaliteiten waren deze effecten alleen belangrijk voor touch aan de arm, en niet de palm of een houten arm. Dus, terwijl zelfgerapporteerde ratings van ervaren en waargenomen affectieve touch lijken ongeacht locatie (arm, palm), gezicht EMG alleen aanzienlijk onderscheidt tussen touch snelheden toegepast op de CT-rijk-arm, en niet de CT-vezel-ontbreekt palm.

Verder blijkt dat de temporele gevoeligheid van gezicht EMG levert inzicht in de emotionele verwerking die uitsluitend door zelf-rapport niet kan worden verkregen. We vonden namelijk dat corrugator reactiviteit aan CT-optimale aanraking wordt duidelijk op een tijdschaal die met de bekende geleiding snelheden van CT afferents1,12 samenvalt. Dus, in de eerste 700 ms van aanraking, die worden verondersteld te worden gedomineerd door Aβ activering, er is geen verschil in EMG activering tussen de twee touch-snelheden. Het onderscheid tussen CT-optimale en niet-optimale touch wordt echter duidelijk na de eerste 700 ms, consistent met de eerder gemelde temporele vertraging van CT-afferents2,12. Vandaar, gezicht EMG is kundig voor speurder veranderingen in Affectieve reacties op aanraking die zich voordoen met een temporele specificiteit die dreigt ontoegankelijk via verbale rapportage.

In beide studies vinden wij dat de CT-optimale en niet-optimale touch via corrugator activiteit kan worden onderscheiden. Echter vonden wij niet een effect van aanraking op buccale reactiviteit, die in tegenstelling eerdere rapporten40 tot. Een van de mogelijke redenen voor de verschillen tussen de huidige gegevens en eerdere bevindingen omvatten methodologische verschillen zoals de opneming van een periode na aanraking in de analyse. Zo benadrukken we het belang van methodologische overwegingen zoals de lengte van de aanraking stimulatie en inter proef intervallen bij het ontwerpen van deze experimenten.

Er zijn verschillende factoren die moeten worden overwogen bij de beoordeling van de affectieve reacties te raken. Een mogelijke punt van zorg is het geslacht van de experimentator (en dus de toucher) met die van de deelnemer, evenals de relatie, indien van toepassing, tussen de twee41. Bovendien een moet ervoor zorgen dat de deelnemers zijn uitgesloten van de experimentator bekijken en aanraken van toepassing, zoals visuele verwerking van touch invloed op de perceptie van touch35,39 uitoefenen kan. Er is ook bezorgdheid te wegen tijdens het ontwerpen van de taak. Het is bijvoorbeeld belangrijk om te overwegen het potentieel voor volgorde effecten, zowel met betrekking tot het aanraken van de presentatie van de prikkels (zoals besproken in42) of raak locatie43. Als meerdere herhalingen van de aanraking worden gebruikt, kan een wilt variëren van aanraking locatie Voorkom CT vermoeidheid36. Hier, we gebruikten een borstel toe te passen van de aanraking te vergelijken met eerdere studies17, al is het mogelijk dat EMG reacties kunnen afwijken gebruik van ecologischer geldige methoden (bijvoorbeeld aanraken met de hand).

Terwijl wij geloven dat het gebruik van de facial EMG zal zijn van een groot voordeel op het gebied van affectieve touch, zijn er beperkingen aan deze methodologie die behandeling rechtvaardigen. Opleiding is nodig om te leren hoe de elektroden van de toepassing correct, produceren een toenemende last op de experimentator op het begin van de experimentele planning. Overmatig verkeer, praten of andere omgevingsfactoren aanwezig tijdens het experiment kan artefacten in het EMG-signaal, dus beperken sommige experimentele designelementen. Bovendien, de toepassing van de elektroden op het gezicht kan het uitlokken van een poging om te onderscheiden van het doel van de studie. Als zodanig moet men overwegen welke informatie te vertellen van de deelnemer ten aanzien van niet alleen het doel van het experiment, maar ook het gebruik van de elektroden tijdens het experiment. In de huidige experimenten, de deelnemers kregen te horen dat het doel van de studie het onderzoeken besluitvormings- en percepties van verschillende sensaties32 of reacties op sociale interacties31 was. In beide gevallen werden de deelnemers vertelde dat de elektroden zweet en spier activiteit meten zou en volledig werden afgelegd na de sluiting van het experiment. Deze bezorgdheid en anderen worden grondig behandeld in Fridlund en Cacioppo 198634.

Kortom, we laten zien dat gezicht EMG een betrouwbare, robuuste en informatieve methode is te beoordelen van de affectieve valentie van tactiele stimulatie. Deze methode biedt een manier om te beoordelen impliciet reacties op tactiele stimulatie onafhankelijk van verbale verslagen, de weg vrijmaakt voor studies in zuigelingen en jonge kinderen, interculturele vergelijkingen, onderzoeken van de klinische omstandigheden en andere situaties in die semantiek en taal kunnen anders onmogelijk zijn wetenschappelijke exploratie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen

Acknowledgments

De auteurs zijn Dr. Margaret Wardle dankbaar voor haar uitzonderlijke opleiding en technische bijstand. Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door de Zweedse Onderzoeksraad subsidie 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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics