Usando l'elettromiografia facciale per valutare le reazioni del muscolo facciale tatto affettiva esperto e osservati in esseri umani

Behavior

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Summary

Descriviamo un protocollo per valutare l'attività del muscolo facciale in risposta alla stimolazione tattile con esperienza e osservata usando l'elettromiografia facciale.

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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).

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Abstract

"Affettiva" tocco è creduto per essere trattati in maniera distinta dal touch discriminatorie e a coinvolgere l'attivazione delle fibre afferenti C-tattile (CT). Tocco che attiva in modo ottimale fibre CT è costantemente classificata come hedonically piacevole. Gruppi di pazienti con funzionamento socio-emotivo alterato anche mostrano tocco affettiva disordinata voti. Tuttavia, basandosi sulla valutazione auto-riferite di tocco ha molte limitazioni, tra cui le barriere di pregiudizi e comunicazione di richiamo. Qui, descriviamo un approccio metodologico per lo studio delle risposte affettive al tatto tramite facciale elettromiografia (EMG) che elude l'affidamento ai rating self-report. EMG facciale è un oggettivo, quantitativa e il metodo non invasivo per misurare l'attività del muscolo facciale indicativo di risposte affettive. Le risposte possono essere valutate attraverso le popolazioni sane e paziente senza la necessità di comunicazione verbale. Qui, mettiamo a disposizione due set di dati separato dimostrando quel tocco CT-ottimale e non ottimale suscitare reazioni distinte del muscolo facciale. Inoltre, le risposte EMG facciale siano coerenti modalità di stimolo, per esempio tattile (esperto tocco) e visual (osservato tocco). Infine, la risoluzione temporale di facciale EMG può rilevare le risposte su scale cronologiche che sostituisce quella del reporting verbale. Insieme, i nostri dati suggeriscono che EMG facciale è una metodologia adeguata per uso nella ricerca tattile affettiva che può essere utilizzato per integrare, o in alcuni casi, soppiantare, misure esistenti.

Introduction

C-tattile (CT) afferenze sono proposti per trasmettere la componente affettiva del tatto, che può essere distinto dagli aspetti discriminante di tocco elaborati tramite fibre Aβ1,2. CT-mediata affettiva tocco è creduto per svolgere un ruolo integrale nel sociale comportamenti affiliativi3, che conduce a "pelle come organo sociale" ipotesi4. Fisica5,6, inerente allo sviluppo7e psichiatrici8,9 fattori possono influenzare elaborazione tocco CT-mediata. Così, che istituisce una misura oggettiva per quantificare le reazioni affettive CT-pertinenti tatto è fondamentale per consentire confronti tra popolazioni.

Negli ultimi anni, è stata acquisita una visione molto per quanto riguarda le caratteristiche di CT afferenze. Queste afferenze unmyelinated dimostrano una frequenza di infornamento a forma di U invertita, con velocità di 1-10 cm/s ("CT-ottimale") suscitando la maggiore frequenza ed entrambe maggiori ("veloce non ottimale") o minore velocità ("lento non ottimale") suscitando ridotte 10di infornamento. CT frequenza di infornamento correla con le valutazioni auto-riferite di tocco "gradevolezza", producendo una curva a forma di U invertita simile in piacevolezza valutazioni10. Inoltre, CT-afferenze anche rispondere più robustamente agli stimoli vicino pelle temperatura11. Queste fibre inoltre mostrano la velocità di conduzione distinti. Le afferenze CT unmyelinated sono più lento2 e la raffica di input afferente alla corteccia Mostra così un ritardo temporale rispetto alla velocità del più veloce, myelinated Aβ fibre1,12. Affettiva e discriminante touch possono essere distinti anche a livello neurale. Mentre entrambi i tipi di tocco attivare aree somatosensoriali sovrapposte, tocco affettivo è più probabile attivare l'insula posteriore, mentre tocco discriminativo attiva aree sensorimotorie13,14,15 , 16. questo modello di attivazione è costante se il tocco è direttamente sperimentato o semplicemente osservato17, suggerendo che tocco affettiva non è solo un processo di "bottom-up" guidato da attivazione fisica delle afferenze di CT, ma coinvolge anche " Top-down"integrazione di elaborazione sensoriale multimodale.

Situazioni in cui CT elaborazione è carente o altrimenti atipiche anche ha fornito la comprensione del significato funzionale di queste afferenze. In un unico gruppo di pazienti con una mutazione ereditaria che interessa il gene β fattore di crescita del nervo, c'è una riduzione della densità delle sottili ed unmyelinated fibre nervose, tra cui afferenze di CT. Rispetto ai controlli sani, questi pazienti relazione tocco a CT-ottimale velocità come meno piacevole5. Lo scenario di converse è anche vero; i pazienti privi di fibre myelinated Aβ sono in grado di mantenere una debole sensazione di piacevole tocco trasportato dal CT ancora intatta afferenze6. Elaborazione anormale affettiva tocco non si limita solo alle istanze di cambiamenti fisici in CT-afferenze. Attraverso le popolazioni pazienti e sani, quelli superiori sullo spettro di tratti autistici segnalati voti ridotta piacevolezza del tocco8. Pazienti psichiatrici dimostrano anche ridotte voti edonistico del contatto affettivo, con una storia di maltrattamento infantile come uno dei predittori più coerenti di dysregulated affettiva tocco consapevolezza8. Disregolazione del sistema touchscreen basato su CT affettiva in nervosa di anorexia è stato anche segnalato9. Così sia fisici che psicologici fattori possono influenzare l'elaborazione affettiva tocco, e come tale, è assolutamente necessario stabilire metodologie che possono essere applicati a tutti gli individui in maniera equa e comparabile.

Intuizioni normo-tipici e dysregulated elaborazione affettiva hanno l'opportunità di fornire un'immagine più sfumata di molti gruppi di pazienti. Tuttavia, una limitazione potenziale di ricerca affettiva tocco è la necessità di valutazioni auto-riferite. A volte, self-report può essere inaffidabile18 e soggetto a recall bias19. Richieste di auto-rapporto psicologicamente possono rimuovere un partecipante dall'impostazione corrente, limitando la validità ecologica delle risposte e la loro rimozione temporaneamente dalla esperienza20. Inoltre, self-report si basa su una solida comprensione linguistica e semantica, rendendo interculturale e inerente allo sviluppo diversi confronti (ad es. neonato e bambino-età individui) impegnativo. Per esempio, individui con una diagnosi di autismo spettro spesso mostrano le risposte comportamentali distinte al tatto21, ma possono anche avere difficoltà nel comunicare verbalmente22. Così, trovando metodi non invasivi per misurare le risposte al tocco che eludono una dipendenza self-report può tradurre, almeno, ad una migliore comprensione dei meccanismi di tocco affettiva e presso la maggior parte, romanzo intuizioni disregolazione della trasformazione sociale in popolazioni di pazienti.

Facciale elettromiografia (EMG) è un candidato adatto valutare oggettivamente risposte affettive al tatto. Esso è stato utilizzato per misurare le reazioni di valence-specifiche per visual23, audiovisive24, olfattivo25e stimoli gustativi26 . EMG facciale è un metodo sicuro e non invasivo, costituito da elettrodi di superficie che aderiscono al viso27. Questi elettrodi di superficie registrano l'attività del muscolo facciale continuamente in tempo reale con sensibilità di scala tempo in decine di millisecondi. Di particolare interesse è il corrugatore del sopracciglio ("corrugatore"), che viene attivato quando aggrottando la fronte e si rilassa durante un sorriso. Di conseguenza, corrugatore attività ha una relazione lineare con valenza affettiva, con aumento della risposta agli stimoli negativi ed attività in diminuzione in risposta a stimoli positivi28. Inoltre, lo zigomatico maggiore ("zigomatica") è il muscolo attivato come angoli di sollevare la bocca in un sorriso. Il zygomatic Visualizza un pattern di attivazione "J-a forma di" con stimoli positivi, suscitando la risposta più grande e gli stimoli più negativi, suscitando una risposta maggiore di stimoli neutri28. Registrazioni di EMG facciale di questi muscoli possono essere osservate anche quando gli stimoli sono presentati fuori consapevolezza cosciente o quando gli individui sono esplicitamente cercando di sopprimere le loro reazioni29,30. D'importanza, EMG facciale può essere utilizzato da solo o in combinazione con auto-rapporto voti o altre registrazioni fisiologiche. Così, è una metodologia ideale per valutare reazioni affettive a stimolazione tattile31,32.

In somma, EMG facciale può essere abbinato di self-report voti per determinare come CT-ottimale stimolazione tattile influenza l'attività del muscolo facciale come indicatore potenziale di risposta affettiva. Uno può sfruttare la frequenza di infornamento dipendente dalla velocità di CTs per applicare tocco a velocità ottimale di CT e non ottimale, e tocco può essere applicato sia per il braccio di CT-ricchi e il putativamente CT-manca palm. Confronto può essere fatto attraverso le modalità per determinare se le risposte affettive al tatto richiedono la stimolazione diretta o possono essere suscitate tramite una semplice osservazione, indicativi di elaborazione condivisa attraverso modalità sensoriali. Infine, dopo aver stabilito EMG facciale come una metodologia adeguata per studiare le reazioni affettive tatto affettiva, i ricercatori possono quindi esplorare come affettivo tocco elaborazione può essere influenzata da vari interventi (ad esempio, somministrazione di droga; l'esposizione di sforzo ), come cambia in tutto lo sviluppo7e come è influenzato dal rapporto del interagenti33si tratti dysregulated in popolazioni cliniche8.

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Protocol

Questo protocollo è basato su Mayo et al31 (esperimento 1) e Ree et al.32 (esperimento 2). Approvazione etica fu concesso dal comitato etico regionale di revisione, Linköping, Svezia (esperimento 1) e il comitato etico locale presso il dipartimento di psicologia, Università di Oslo, Norvegia (esperimento 2).

1. preparazione e Screening partecipante

  1. Reclutare i partecipanti che mancano di dispersioni visive tattili o non corrette e sono privi di qualsiasi disturbo neurologico o psichiatrico, a meno che una specifica popolazione di pazienti è in fase di assunzione.
  2. Assicurare che i partecipanti siano pienamente in grado di comprendere le istruzioni sulle attività (per esempio, parla correntemente la lingua che le attività siano amministrate).
  3. Se tra più attività (ad es. con esperienza, osservato), affinché tale ordine di attività è controbilanciata nei partecipanti, di stratificazione per sesso, età o altri fattori distintivi.

2. stimoli e attività edilizia

Nota: Vedere la tabella 1 per il disegno sperimentale.

  1. Attività con esperienza touch (esperimenti 1 e 2)
    1. Creare prove tali che consistono di un periodo di previsione, amministrazione di tocco e self-report valutazioni, tutti separati da jittered ITIs.
      1. Periodi di riferimento sono costituiti da una schermata vuota, fissazione trasversale o altra scena neutra prima della stimolazione tattile.
      2. Stimolazione tattile è seguita da un breve (es. 1-2 s) ITI, quindi auto-rapporto voti ottenuti.
      3. Un intervallo Inter-trial jittered (ITI; ad es. 6-7 s) segue voti self-report per consentire l'attività muscolare tornare ai livelli basali prima inizia il processo successivo.
    2. Utilizzare sia audio (esperimento 131) o segnali visivi (esperimento 232) per garantire quel tocco viene consegnato alla velocità appropriata.
      1. Per utilizzare segnali audio, avere spunti consegnati alla cuffia indossata dallo sperimentatore per monitorare il ritmo della stimolazione utilizzando un metronomo. Distinguere le velocità usando toni di divergenti (o altri distintivi cue audio, ad esempio, un cue dicendo "10 cm/s") che precedono gli spunti di stimolazione.
      2. Per utilizzare segnali visivi, visualizzare segnali su una tavoletta solo in considerazione lo sperimentatore. Utilizzare una barra in movimento per monitorare la velocità di somministrazione di tocco.
    3. Prima dell'inizio dello studio, pratica per garantire quel tocco viene recapitato presso la velocità appropriata e una pressione costante. A tale scopo, è necessario applicare pennellate alla scala in un modo simile per quanto riguarda il partecipante. La lettura della scala viene utilizzata per determinare se i cambiamenti di pressione in tutto toccare amministrazione. Per esempio, una pressione di 0,4 N leggerebbe come 40 g sulla scala.
  2. Attività osservata touch (esperimento 1)
    1. Assicurarsi che il video di tocco amministrazione siano di lunghezza simile, indipendentemente dalla velocità.
      1. Sono entrambi CT-ottimale (1-10 cm/s) e non ottimale (meno di 1 cm/s o più di 10 cm/s) velocità.
    2. Iniziare le prove con una fissazione trasversale o altra condizione neutra seguito da video.
      Nota: Video contengono tocco consegnato in pelle pelosa CT-ricchi (braccio), CT-carente di pelle glabra (Palma) e una condizione di non-sociale in cui tocco viene recapitato a un falso braccio di legno (fig. 2; Vedi video supplementare).
      1. Dopo un 1-2 s ITI, ottenere valutazioni self-report.
      2. Consentire un altro 6-7 ITI seguito voti a precedere la prossima prova per consentire l'attività EMG tornare alla linea di base.

3. facciale elettromiografia

  1. Acquisizione dati e filtraggio orientamenti (basate su precedenti protocolli27,34)
    1. Utilizzare software per applicare operazioni di filtraggio in tempo reale o non in linea. Passaggi di filtraggio tipici includono fermo pettine filter per filtrare fuori il rumore potenziale dall'alimentazione a C.A. (50/60 Hz), seguita da rettifica e levigatura.
      Nota: Passaggi di filtraggio base iniziale possono essere impostate su amplificatori di EMG (ad esempio, un filtro passa-alto di 10 Hz) e un filtro passa-basso di 500 o 1.000 Hz.
  2. Applicazione dell'elettrodo (basata su precedenti protocolli27,34)
    1. Descrivere brevemente il processo di applicazione al partecipante. Usare parole neutre ("sensore") invece di potenzialmente ansia-evocare parole ("elettrodo")34.
      1. Decidere quali informazioni per dire ai partecipanti per quanto riguarda lo scopo dei sensori.
        Nota: Negli studi di corrente, i partecipanti ci hanno detto che sensori sarebbero misurare muscolare e sudore attività durante la sessione.
    2. Pulire la pelle dei partecipanti prima dell'applicazione dell'elettrodo.
      1. Utilizzare acqua per pulire le aree in cui sensori verranno applicate.
      2. Utilizzare uno scrub esfoliante per carteggiare leggermente le stesse aree. Usare cautela per evitare irritazioni della pelle principali, anche se lievi irritazioni sono probabile che si verifichi.
    3. Utilizzare coppie di elettrodi che consiste di due elettrodi di registrazione bipolare 4 mm schermato più elettrodo monopolare un riferimento.
      1. Applicare adesivi collari sugli elettrodi tale che aderiscono alla pelle.
      2. Una volta collari aderire al bordo esterno degli elettrodi, sensori di riempire con un gel per elettrodi conduttivi, avendo cura di evitare la formazione di bolle d'aria.
    4. Posto coppie di elettrodi paralleli per il muscolo (s) di interesse e perpendicolare alle potenziali fonti di rumore, ad esempio altri muscoli34.
      1. Corrugatore: Apporre un elettrodo direttamente sopra il sopracciglio lungo una linea verticale immaginaria che attraversa l'angolo interno dell'occhio. Posizionare il secondo elettrodo 1 cm laterale e leggermente superiore al primo, lungo il confine del sopracciglio.
      2. Zigomatico: Posizionare il primo sensore a metà lungo una linea immaginaria che collega la parte superiore dell'orecchio (dove l'orecchio incontra il cranio) e l'angolo della bocca. Posto il secondo elettrodo 1cm mediale (verso la bocca). Prestare attenzione per evitare il muscolo del masseter.
      3. Utilizzare un elettrodo di registrazione non schermati, monopolare 8mm come un elettrodo di riferimento. Posizionare l'elettrodo in mezzo alla fronte, equidistante (sopra) le fronti interne e (sotto) l'attaccatura dei capelli.
      4. Garantire tale elettrodo fili sono posti tale da non ostacolare la visione. Utilizzare nastro medico per assicurare l'aderenza a lungo termine degli elettrodi per la pelle e ridurre artefatti di disturbo a causa del movimento del cavo.
    5. Determinare la qualità di applicazione degli elettrodi con un monitor di impedenza. I livelli di impedenza accettabile sono sotto 20 kΩ. Se gli elettrodi devono essere riapplicato per raggiungere i livelli di impedenza appropriato, utilizzare un paio di elettrodi.

4. attività procedura

  1. Ordine generale
    1. Seguente applicazione del sensore, attività completa. Se si utilizza più di un'attività, è possibile controbilanciare ordine tra i partecipanti.
    2. Garantire che i partecipanti sono seduti comodamente per ridurre al minimo movimento estraneo che può introdurre artefatti di movimento34.
  2. Attività con esperienza touch
    1. Partecipanti seduta davanti al computer con il braccio be-toccato esteso lateralmente, riposando tranquillamente (ad esempio, su un cuscino).
      Nota: Si consiglia di applicare tocco al braccio che non viene utilizzato per le valutazioni di auto-riferiti al fine di ridurre al minimo i potenziali artefatti di movimento del segnale EMG.
    2. Occludere la vista del braccio dal partecipante o utilizzando un separatore di tenda31 o occhiali che occludono la visione laterale (Figura 132) 35.
    3. Istruire i partecipanti a concentrarsi su come il tocco li fa sentire.
    4. Variare il punto di contatto per evitare affaticamento CT36.
    5. Amministrare il touch utilizzando un pennello di pelo di capra 75 mm applicato al designato sezioni contrassegnate sul braccio (e palm). In alternativa, applicare touch utilizzando un robot controllato dalla forza37.
    6. Utilizzare touch coerente direzione amministrazione, ad esempio, avanti e indietro (distale-prossimale, poi prossimale a distale) o singola direzione (prossimale-distale solo)
  3. Attività osservata touch
    1. Partecipante di seduta davanti al computer che consente di visualizzare i video.
    2. Istruire il partecipante che dovranno votare come il video li ha fatti sentire.
    3. Assicurarsi che il partecipante sia dalla visualizzazione del sperimentatore34.

5. dati pulizia e analisi

  1. Per valutare l'attivazione EMG media a un tipo di stimolo di tocco specifico, confrontare la risposta allo stimolo tocco alla linea di base precedente, vale a dire [significa attivazione durante la stimolazione di tocco 6 s] - [media attivazione durante 1 prestimulus s "baseline"], come suggerito dal Fridlund e Cacioppo34.
    1. Toccare risposte medie per ogni tipo di stimolo (CT-ottimale, non ottimale e, se del caso, ogni posizione (braccio/palm).
    2. Eseguire questa operazione per ogni muscolo (Ondulatore, zigomatico) e self-report voto (piacevolezza, intensità) singolarmente.
  2. Per ottenere un corso a tempo più sensibile, calcolare media attivazione EMG durante più piccoli intervalli di tempo (ad es., 700 ms; Vedi Figura 532). Sottrarre la stessa previsione s 1 da tutti gli intervalli per rimuovere la linea di base l'attività EMG.
    Nota: Prima dell'analisi, si raccomanda di avere dati manualmente controllati da valutatori accecati per toccare le condizioni per eliminare prove con attivazioni artifactual34.

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Representative Results

CT-ottimale tocco suscita le risposte di EMG distinte rispetto al tocco veloce non ottimale attraverso le modalità
Il primo esperimento indirizzato sia la reattività EMG differenziale potrebbe essere rilevata in risposta a CT-ottimale (3 cm/s) e veloce non ottimale stimolazione tattile (30 cm/s) che era direttamente con esperienza (Figura 3) o semplicemente osservato (Figura 2 e Figura 3)31.

Con esperienza tattile CT-ottimale è stato valutato come più piacevole di tocco non ottimale (F(1,28) = 32,2; p < 0,001; Figura 3 A) indipendentemente dalla posizione del tocco (p = 0.063; velocità x posizione: p = 0.32). Similmente, osservato tattile CT-ottimale è stato valutato come più piacevole quel tocco non ottimale (velocità di tocco: F(1,28) = 47,5; p < 0,001; tipo di tocco: F(2,56) = 6,09, p = 0,004; tipo x interazione velocità F(2,56) = 5,87, p = 0,005). CT-ottimale tocco al braccio è stato valutato come più piacevole di tocco al palmo (p = 0,024) e non-sociale touch (ad esempio, toccare al braccio in legno; p = 0,001). Tocco veloce non ottimale è stato sempre valutato come più intenso (Figura 3B), indipendentemente dal fatto se è stato sperimentato il tocco (touch velocità: F(1,28) = 34,3, p < 0,001; toccare posizione: p = 0.28; velocità x interazione di posizione: p = 0.64) o osservato (velocità di tocco: F(1,28) = 35,1, p < 0,001; tipo di tocco: p = 0,40; velocità x interazione di tipo: p = 0,39).

Esperto tocco veloce, non ottimale ha suscitato reattività corrugatore robusto che è stata mitigata dal reclutamento di CT-afferenze durante tattile CT-ottimale (effetto della velocità di tocco: F(1,28) = 4.84, p = 0,036; effetto del punto di contatto: p = 0.93; toccare velocità x interazione posizione: p = 0,42; Figura 3 C). risposta dell'ondulatore differiva significativamente tra touch CT-ottimale e non ottimale per touch al braccio (p = 0.050) ma solo gli effetti di livello di tendenza sono stati veduti per touch al palmo (p = 0,092). Non c'era effetto principale della velocità di tocco (p = 0,11) o tipo (p = 0,79) sulla reattività dell'ondulatore tatto osservati, ma c'era una tocco di velocità x interazione di tipo (F(2,56) = 3.80, p = 0,028). Test post-hoc ha rivelato che il tocco veloce non ottimale ha suscitato maggiore reattività dell'ondulatore di tocco CT-ottimale specialmente per i video di tocco al braccio (p = 0,007), ma non toccare al palmo (p = 0,13) o non-sociale touch (p = 0.25). zygomatic attività non è stata colpita significativamente dal tocco esperto (effetto della velocità di tocco: p = 0.15; effetto del tipo di tocco: p = 0.73; toccare velocità x interazione tipo: p = 0,63; Figura 3 D), né osservata tocco (principale effetto della velocità di tocco: p = 0.37; effetto principale di tipo touch: p = 0,84; toccare velocità x interazione tipo: p = 0,23).

CT-ottimale tocco suscita le risposte EMG sono distinte dal lento touch non ottimale
Esperimento 2 valutato se lento non ottimale (0,3 cm/s) sarebbe suscitare risposte simili come veloce non ottimale (30 cm/s)32. Abbiamo trovato che lento tocco non ottimale è stato classificato come meno piacevole (Figura 4A) e meno intenso (Figura 4B) di tocco CT-ottimale. Simile al tocco veloce non ottimale, lento activitythat robusto corrugatore tocco non ottimale ha suscitato è stata attenuata dal tocco CT-ottimale (effetto della velocità di tocco: F(1,83) = 9.723, p = 0,002; Figura 4 C). non c'era effetto del tocco sull'attività degli zigomi (p = 0,35; Figura 4 D).

Successivamente abbiamo valutato il corso di tempo delle risposte di EMG. Durante il primo 700 ms, una finestra putativamente gratuito di input CT, non c'era alcuna differenza nella reattività dell'ondulatore (-0.031 µV ± 0,06 e-0.017 µV ± 0,49, pBon = 0,98; Figura 5 A). Tuttavia, nel corso dei prossimi 5,6 s, corrugatore reattività in risposta al tocco ottima di CT è diminuito gradualmente, mentre è aumentato gradualmente in risposta a rallentare tocco non ottimale: durante l'intervallo di 2, la reattività dell'ondulatore era marginalmente inferiore per CT tattile ottimale di tocco non ottimale (pBon = 0,071). Durante gli intervalli di 3, 5, 6, 7 e 8, la reattività dell'ondulatore era significativamente più bassa durante il tocco ottimo CT rispetto durante il tocco non ottimale (pBon < 0,034; Figura 5 A). questo modello era assente nell'analisi della reattività degli zigomi (p = 0,83; Figura 5 B).

Figure 1
Figura 1 : Esempio di messa a punto sperimentale per l'attività con esperienza Touch. Con il loro braccio esteso lateralmente, comodamente appoggiato su un cuscino di seduta il partecipante davanti al computer. Se ottenere voti self-report, si consiglia di applicare tocco al braccio che non viene utilizzato per fornire valutazioni per evitare potenziali artefatti di movimento da contaminare il segnale EMG. Il braccio dovrebbe essere occluso dalla vista del partecipante35,39, con occhiali su misura, come sopra, o utilizzando un separatore di tenda. Questa figura è adattata da Ree et al.32Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 : Esempio di tocco stimoli utilizzati nell'attività osservata Touch. L'attività osservata touch incluso 6 video di s di tocco per il braccio (A) CT-ricco, palm (B) CT-carente e tocco non-sociale (C) ad un braccio in legno. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 : CT-ottimale tocco suscita risposte distinte rispetto al tocco veloce non ottimale attraverso modalità. (A) CT-ottimale tocco (3 cm/s) è costantemente classificata come più piacevole di tocco veloce non ottimale (30 cm/s) in entrambe le attività. Tocco esperto è valutato come più piacevole, seguita dalle parti sociali (braccio, palmo) osservato tocco, quindi toccare non-sociale (ad es. Toccare ad un braccio in legno). Toccare (B) CT-ottimale è (3 cm/s) classificato come meno intenso attraverso modalità, indipendentemente dalla modalità o contenuto sociale. (C) tocco veloce non ottimale (30 cm/s) suscita più reattività dell'ondulatore di tocco CT-ottimale (3 cm/s). Questa differenza è più robusta per touch al braccio CT-ricco. (D) CT-ottimale tocco (3 cm/s) marginalmente aumenta la reattività degli zigomi, anche se questo non raggiunge il significato per qualsiasi modalità o posizione. Barre e barre di errori rappresentano in media e l'errore standard della media; effetto di < 0.05p della velocità. Questa figura è adattata da Mayo et al31Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 : CT-ottimale tocco (3 cm/s) suscita risposte distinte rispetto al tocco lento non ottimale (0,3 cm/s). (A) CT-ottimale tocco (3 cm/s) è valutato come più piacevole di tocco lento non ottimale (0,3 cm/s). (B) CT-ottimale tocco (3 cm/s) è valutato come più intenso che tocco lento non ottimale (0,3 cm/s). (C) corrugatore media reattività in risposta a CT-ottimale (3 cm/s) è ridotto rispetto al lento non ottimale (0,3 cm/s). (D) Touch non influenza significativamente la reattività degli zigomi. Bar e barre di errore rappresentano mezzi e l'errore standard della media; p < 0.05. Questa figura è adattata da Ree et al.32Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5 : Risposte corrugatore CT-ottimale tatto sono temporaneamente specifiche. (A) quando cestinate in intervalli di 700 ms, CT-ottimale tocco suscita significativamente meno reattività dell'ondulatore. L'eccezione è nel primo 700 ms, putativamente privo di ingresso CT dovuto la più lenta velocità di conduzione di tali afferenze unmyelinated. Reattività degli zigomi (B) non è significativamente differente in risposta al tocco non ottimale ottima o lento presso uno dei punti di tempo. I punti rappresentano mezzi e barre rappresentano errori standard della media. Questa figura è adattata da Ree et al.32Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Table 1
Tabella 1: riepilogo dei disegni sperimentali. Nel compito di esperimento 1 sperimentato Touch, tocco è stato consegnato a CT-ottimale (3 cm/s) o veloce non ottimale (30 cm/s) velocità per peloso (braccio) e la pelle glabra (palmo). Il Touch osservato invece incluso il video di tocco consegnato al braccio, palmo, o ad un braccio in legno (ad es., non sociale) allo stesso toccare velocità. La condizione di "non-sociale" è stato inclusa per controllo per potenziali risposte indotte dalle informazioni di basso livello periodicità codificate nel movimento17e determinare la pertinenza del contenuto sociale38 voti e le risposte EMG. Risultati sono stati analizzati utilizzando misure ripetute analisi della varianza (ANOVA) con tipo di velocità e tocco tocco come fattori di entro-oggetti. Un'analisi di potere post-hoc basata su esperimento 1 suggerisce almeno 22 individui devono essere inclusi per ottenere effetti simili. Nell'esperimento 2, tocco è stato consegnato al braccio a CT-ottimale (3 cm/s) o rallentare le velocità non ottimale (0,3 cm/s). Tocco è stato trasportato per un totale di 2min, ma qui segnaliamo solo sul primo 6.3 s al fine di confrontare i risultati di esperimento 1. Ogni velocità è stato ripetuto due volte. In tutti gli esperimenti, auto-riferiti voti degli aspetti discriminativo (ad es., intensità) e la qualità affettiva (ad es., piacevolezza) sono stati valutati10.

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Discussion

Qui, segnaliamo sull'uso di facciale elettromiografia (EMG) come un metodo per studiare le risposte affettive tatto osservato e sperimentato. In precedenza, molti studi si sono concentrati sull'uso di auto-rapporto voti per caratterizzare la qualità affettiva di tocco. Tocco che attiva in modo ottimale CT afferenze (per es., 1-10 cm/s) è costantemente classificata come più piacevole di quanto sia veloce o più lento toccare velocità10. Al contrario, valutazioni di intensità sembrano tenere traccia con velocità, con più veloce toccare velocità valutata come più intenso, probabilmente mediato via Aβ fibre37. Utilizzando due set di dati separato, ci mostrano che sia veloce e lento non ottimale tocco suscitare reattività corrugatore robusto che è attenuata durante tattile CT-ottimale. Così, troviamo quel tocco che è classificato come meno piacevole (per esempio, non ottimale tocco) inoltre aumenta l'attività dell'ondulatore, indicativa di una maggiore influenza negativa. Inoltre, troviamo che le risposte sono simili tra le modalità. Vale a dire sia osservato e sperimentato touch suscitare muscoli facciali simili attività. In entrambe le modalità, questi effetti sono stati solo significativi per il tocco per il braccio e non la Palma o un braccio di legno. Così, mentre auto-riferiti valutazioni di esperti e osservato touch affettivi sono simili indipendentemente dalla posizione (braccio, palm), EMG facciale differenzia soltanto significativamente tra le velocità di tocco applicate al braccio del CT-ricchi e non il palmo CT-fibra-carente.

I risultati inoltre mostrano che la sensibilità temporale di EMG facciale produce spaccato elaborazione emozionale che non può essere ottenuta esclusivamente dal auto-rapporto. Vale a dire, abbiamo trovato che la reattività dell'ondulatore CT-ottimale tatto diventa evidente in un lasso di tempo che coincide con le velocità di conduzione noto CT afferenze1,12. Così, nel 700 ms iniziale del tatto, che si ritiene essere dominato dall'attivazione di Aβ, non c'è nessuna differenza nell'attivazione EMG tra le velocità di due touch. Tuttavia, la distinzione tra CT-ottimale e non ottimale touch diventa evidente dopo il primo 700 ms, coerente con il ritardo temporale precedentemente segnalato di CT-afferenze2,12. Quindi, è in grado di rilevare i cambiamenti nelle risposte affettive al tatto che si verificano con una specificità temporale che è probabile EMG facciale inaccessibile via reporting verbale.

In entrambi gli studi, troviamo che tocco CT-ottimale e non ottimali possa distinguere tramite attività dell'ondulatore. Tuttavia, non abbiamo trovato un effetto di tocco sulla reattività degli zigomi, che è in contrasto con i precedenti rapporti40. Uno dei motivi possibili per le discrepanze tra i dati attuali e i risultati precedenti includono le differenze metodologiche, quali l'inclusione di un periodo di post-tocco nell'analisi. Pertanto, sottolineiamo l'importanza di considerazioni metodologiche, quali la durata della stimolazione di tocco e Inter-prova intervalli durante la progettazione di questi esperimenti.

Ci sono diversi fattori da considerare nel valutare reazioni affettive al tatto. Una potenziale area di preoccupazione è il genere di sperimentatore (e quindi, toucher) a quella di partecipante, come pure la relazione, se del caso, tra i due41. Inoltre, si dovrebbe garantire che i partecipanti sono preclusa la possibilità di visualizzare lo sperimentatore e touch di applicazioni, come l'elaborazione visiva di tocco può influenzare la percezione del tocco35,39. Ci sono anche preoccupazioni per pesare durante la progettazione del compito. Per esempio, è importante considerare il potenziale per gli effetti di ordine, sia per quanto riguarda il toccare presentazione di stimoli (ad esempio discusso in42) o toccare posizione43. Se vengono utilizzate diverse ripetizioni di tocco, uno potrebbe voler variare il punto di contatto per evitare affaticamento CT36. Qui, abbiamo usato un pennello per applicare tocco da confrontare con precedenti studi17, anche se è possibile che le risposte EMG potrebbero essere diverse utilizzando metodi ecologicamente più validi (ad esempio, toccare con mano).

Mentre noi crediamo che l'uso di EMG facciale sarà un grande beneficio per il campo di contatto affettivo, non ci sono limitazioni a questa metodologia che giustificano la considerazione. Formazione è necessaria per imparare ad applicare gli elettrodi correttamente, producendo un maggiore onere per lo sperimentatore su inizio della pianificazione sperimentale. Eccessivo movimento, ne o altri fattori ambientali presenti durante l'esperimento possono causare artefatti nel segnale EMG, vincolando così alcune caratteristiche di disegno sperimentale. Inoltre, l'applicazione di elettrodi al viso può suscitare un tentativo di discernere lo scopo dello studio. Come tale, si devono considerare quali informazioni di dire il partecipante per quanto riguarda non solo lo scopo dell'esperimento, ma anche l'uso degli elettrodi durante l'esperimento. Negli esperimenti attuali, i partecipanti hanno detto che lo scopo dello studio era il processo decisionale di indagare e percezioni di varie sensazioni32 o reazioni a interazioni sociali31. In entrambi i casi, i partecipanti furono detto che gli elettrodi sarebbero misurare l'attività del muscolo e di sudore e sono stati completamente interrogati dopo la conclusione dell'esperimento. Queste preoccupazioni e gli altri vengono esaminati accuratamente in Fridlund e Cacioppo 198634.

In somma, dimostriamo che EMG facciale è un metodo affidabile, robusto e informativo per valutare la valenza affettiva di stimolazione tattile. Questo metodo fornisce i mezzi per valutare in modo implicito le risposte alla stimolazione tattile indipendente di rapporti verbali, aprendo la strada a studi nei neonati e bambini piccoli, i confronti interculturali, le indagini delle condizioni cliniche e altre situazioni in cui la semantica e la lingua altrimenti possono precludere la esplorazione scientifica.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare

Acknowledgments

Gli autori sono grati a Dr. Margaret Wardle per la sua eccezionale formazione e assistenza tecnica. Questo lavoro è stato finanziato in parte dalla Swedish Research Council 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

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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).

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