Ved hjælp af Facial Elektromyografi at vurdere Facial muskel reaktioner til erfarne og observerede affektive Touch hos mennesker

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

Vi beskriver en protokol for at vurdere facial muskel aktivitet i svar til erfarne og observerede taktil stimulation ved hjælp af facial Elektromyografi.

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

"Affektive" touch menes at blive behandlet på en måde adskiller sig fra diskriminerende touch og inddrage aktivering af C-taktile (CT) afferente fibre. Touch, der optimalt aktiverer CT fibre er konsekvent vurderet som hedonically behageligt. Patientgrupper med nedsat social-emotionel funktion også vise uordnede affektive touch ratings. Imidlertid har afhængige af selvrapporterede ratings af touch mange begrænsninger, herunder hjemkalde bias og meddelelse barrierer. Her, beskriver vi en metodisk tilgang til at studere affektive reaktioner at røre via ansigtet Elektromyografi (EMG), der omgår afhængigheden af selvrapportering ratings. Facial EMG er en objektiv, kvantitativ, og ikke-invasiv metode til at måle facial muskel aktivitet vejledende af affektive reaktioner. Svar kan vurderes på tværs af sund og patient befolkninger uden behov for verbal kommunikation. Vi giver her, to separate datasæt viser, at CT-optimal og ikke-optimal touch fremkalde forskellige facial muskel reaktioner. Derudover er facial EMG svar konsekvent på tværs af stimulus modaliteter, fx taktile (erfarne touch) og visual (observerede touch). Endelig kan den tidsmæssige opløsning af facial EMG registrere svar på tidsskalaer, der erstatter de verbale rapportering. Sammen, tyder vores data på, at ansigtet EMG er en velegnet metode til brug i affektive taktile forskning, der kan bruges til at supplere, eller i nogle tilfælde kan fortrænge, eksisterende foranstaltninger.

Introduction

C-taktile (CT) afferenter foreslås at formidle den affektive komponent af touch, som kan skelnes fra de diskriminerende aspekter af touch behandlet via Aβ fibre1,2. CT-medieret affektive touch menes at spille en integrerende rolle i sociale affiliative adfærd3, fører til "hud som en social orgel" hypotese4. Fysiske5,6, udviklingsmæssige7og psykiatriske8,9 faktorer kan påvirke CT-medieret touch behandling. Således, om oprettelse af et objektivt mål for at kvantificere affektive reaktioner på CT-relevante touch er kritisk at muliggøre sammenligninger på tværs af befolkningsgrupper.

I de seneste år, er meget indsigt opnået med hensyn til de særlige kendetegn ved CT afferenter. Disse unmyelinated afferenter demonstrere en omvendt U-formet affyring frekvens, med hastigheder på 1-10 cm/s ("CT-optimal") fremkalde den største frekvens og både større ("fast ikke-optimal") eller mindre ("langsom ikke-optimal") hastigheder fremkalde reduceret fyring10. CT affyring frekvens korrelerer med selvrapporterede ratings af touch "behagelighed", producerer en tilsvarende omvendt U-formet kurve i behagelighed ratings10. Derudover reagere CT-afferenter også mest håndfast på stimuli tæt på hudens temperatur11. Disse fibre også vise forskellige varmeledning hastigheder. De unmyelinated CT afferenter er langsommere2 og dermed volley af afferente input til cortex viser en tidsmæssig forsinkelse i forhold til hastighed hurtigere, myelinerede Aβ fibre1,12. Affektive og diskriminerende touch kan også skelnes på et neuralt niveau. Mens begge typer af touch aktivere overlappende somatosensoriske områder, er affektive touch mere tilbøjelige til at aktivere den posteriore insula, mens diskriminerende touch aktiveres sensorimotor områder13,14,15 , 16. denne aktivering mønster er overensstemmelse om touch er direkte oplevet eller blot observeret17, foreslår at affektive touch er ikke bare en "bottom-up" proces drevet af fysisk aktivering af CT afferenter, men også involverer " top-down"integration af multimodale sensorisk forarbejdning.

Situationer, i hvilke CT forarbejdning er mangelfuld eller ellers atypiske har også givet indsigt i disse afferenter funktionel betydning. I en unik patientgruppe med en arvelige mutation der påvirker nerve vækstfaktor β-genet, er der en reduktion i tætheden af tynd og unmyelinated nerve fibre, herunder CT afferenter. Sammenlignet med raske kontrolpersoner, disse patienter rapport touch på CT-optimale hastigheder som mindre behagelige5. Converse scenario er også rigtigt; patienter, som mangler myelinerede Aβ-fibre er i stand til at bevare en svag fornemmelse af behagelige touch båret af de stadig intakte CT afferenter6. Unormal affektive touch behandling er ikke kun begrænset til forekomster af fysiske ændringer i CT-afferenter. På tværs af patient og sunde befolkninger rapporterede de højere på spektret af autistiske træk reduceret behagelighed ratings af touch8. Psykiatriske patienter viser også reduceret hedonistiske ratings af affektive touch, med en historie om barndom mishandling som en af de mest konsistente prædiktorer for dysregulated affektive touch bevidsthed8. Dysregulering i CT-baseret affektive touch system i anorexia nervosa er også blevet rapporteret9. Således er både fysiske og psykiske faktorer kan påvirke affektive touch behandling, og som sådan, er det nødvendigt at fastlægge metodologier, som kan anvendes til alle personer på en retfærdig og sammenlignelig måde.

Indsigt i normo-typisk og dysregulated affektive behandling har mulighed for at give et mere nuanceret billede af mange patientgrupper. En potentiel begrænsning af affektive touch forskning er imidlertid nødvendigheden af selvrapporterede ratings. Til tider selvrapportering kan være upålidelige18 og emne til minde om bias19. Undersøgelser af selvrapportering kan psykologisk fjerne en deltager fra den aktuelle indstilling, begrænse den økologiske gyldigheden af svar og fjerne dem tidsligt fra erfaring20. Selvrapportering bygger desuden på en fast forståelse af sprog og semantik, hvilket gør tværkulturelle og udviklingshæmmede forskelligartede (fx spædbørn og buksetrold-alderen enkeltpersoner) sammenligninger udfordrende. For eksempel personer med en autisme spektrum diagnose ofte vise særskilt adfærdsmæssige reaktioner på touch21, men kan også have problemer med at kommunikere verbalt22. Således, at finde ikke-invasive metoder til at måle svar at røre, at omgå en afhængighed af selvrapportering kan oversætte, i det mindste til en bedre forståelse af mekanismerne af affektive touch, og på de fleste, nye indsigter i dysregulering af social behandling i patientgrupper.

Facial Elektromyografi (EMG) er en egnet kandidat til at objektivt vurdere affektive reaktioner at røre. Det har været brugt til at måle valence-specifikke reaktioner til visuelle23, audiovisuelle24, olfaktoriske25og gustatoriske26 stimuli. Facial EMG er en sikker og ikke-invasiv metode består af overflade elektroder, der overholder ansigt27. Disse overflade elektroder optage facial muskel aktivitet kontinuerligt i realtid med tid skala følsomhed i snesevis af millisekunder. Af særlig interesse er de corrugator supercilii ("corrugator"), som aktiveres, når furrowing panden og slapper af under et smil. Som følge heraf corrugator aktivitet har en lineær sammenhæng med affektive valence, med øget respons på negative stimuli og nedsat aktivitet som reaktion på positive stimuli28. Endvidere, den zygomaticus store ("zygomatic") er den muskel aktiveres som hjørner af munden trække op i et smil. Den zygomatic viser en "J-formede" aktivering mønster med positive stimuli fremkalde den største reaktion, og de mest negative stimuli fremkalde en større reaktion end neutral stimuli28. Facial EMG optagelser af disse muskler kan endnu iagttages, når stimuli præsenteres bevidsthed eller når enkeltpersoner udtrykkeligt forsøger at undertrykke deres reaktioner29,30. Vigtigere, kan facial EMG bruges alene eller i kombination med selvrapportering ratings eller andre fysiologiske optagelser. Det er således en ideel metode til at vurdere affektive reaktioner til taktil stimulation31,32.

I sum, kan facial EMG kombineres med selvrapportering ratings til at bestemme, hvordan CT-optimal taktil stimulering påvirker ansigtet muskel aktivitet som en potentiel indikator for affektive reaktion. Man kan drage fordel af hastighed-afhængige fyring hyppigheden af CTs at anvende touch på CT-optimal og ikke-optimal hastigheder, og touch kan anvendes både til CT-rige arm og derfor CT-mangler palm. Kan foretages sammenligninger på tværs af metoder til at bestemme, om affektive reaktioner at røre kræver direkte stimulering eller kan være fremkaldt via simpel observation, tyder på fælles behandling på tværs af sensoriske modaliteter. Endelig, ved oprettelse af facial EMG som en velegnet metode til at studere affektive reaktioner på affektive touch, forskere kan derefter udforske hvordan affektive touch behandling kan være påvirket af forskellige indgreb (fx drug administration, og stress eksponering ), hvordan det ændrer hele udvikling7, hvordan det påvirkes af forholdet mellem interactants33, og om det er dysregulated i kliniske populationer8.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne protokol er baseret på Mayo et al.31 (eksperiment 1) og Ree et al.32 (eksperiment 2). Etisk godkendelse blev givet af den regionale etiske Review Board, Linköping, Sverige (eksperiment 1) og den lokale etiske udvalg på Institut for psykologi, universitetet i Oslo, Norge (eksperiment 2).

1. deltager Screening og forberedelse

  1. Rekruttere deltagere, der mangler taktile eller ukorrigeret synsforstyrrelser og er fri for enhver neurologisk eller psykiatrisk lidelse, medmindre en bestemt patientgruppe er at være ansat.
  2. Sikre, at deltagerne er fuldt ud i stand til at forstå opgaveinstruktioner, (f.eks. flydende i sproget at opgaver forvaltes).
  3. Hvis herunder mere end én opgave (f.eks. erfarne, observeret), sikre at opgaverækkefølge opvejes på tværs af deltagerne, stratifying for køn, alder eller andre karakteristiske faktorer.

2. stimuli og opgave konstruktion

Bemærk: Se tabel 1 for eksperimenterende design.

  1. Erfarne touch opgave (forsøg 1 og 2)
    1. Oprette forsøg, således at de består af en oprindelig periode, touch administration og selvrapportering ratings, alle adskilt af rystede ITIs.
      1. Baseline perioder består af en blank skærm, fiksering cross eller andre neutrale scene før taktil stimulation.
      2. Taktil stimulation er efterfulgt af en kort (f.eks. 1-2 s) ITI, så selvrapportering ratings er opnået.
      3. En jittered mellem retssag interval (ITI, fx 6-7 s) følger selvrapportering ratings for at tillade muskel aktivitet at vende tilbage til baseline niveauer, før den næste retssag begynder.
    2. Brug enten audio (eksperiment 131) eller visuelle (eksperiment 232) stikord til at sikre, at touch er leveret med en passende hastighed.
      1. Bruge lydsignaler, har stikord leveret til hovedtelefoner båret af eksperimentatoren at spore tempoet i stimulation ved hjælp af en metronom. Skelne hastigheder ved hjælp af toner af forskellige pladser (eller andre karakteristiske lyd cue, fx en cue siger "10 cm/s") at gå forud for stimulation stikord.
      2. Til at bruge visuelle signaler, vise stikord på en tablet kun på baggrund af eksperimentatoren. Bruge en bevægende bar til at spore hastighed touch administration.
    3. Forud for starten af undersøgelsen, praksis at sikre, at touch er leveret på den passende hastighed og et ensartet tryk. For at gøre dette, anvende penselstrøg til omfanget på en lignende måde, at deltageren. Skala udlæsning bruges til at bestemme, hvis trykændringer hele touch administration. For eksempel, ville et tryk på 0,4 N læse som 40 g på skalaen.
  2. Observerede touch opgave (eksperiment 1)
    1. Sikre, at videoer af touch administration af tilsvarende længde, uanset hastighed.
      1. Omfatter både CT-optimal (1-10 cm/s) og ikke-optimal (mindre end 1 cm/s eller mere end 10 cm/s) hastigheder.
    2. Start forsøg med en fiksering cross eller andre neutrale betingelse efterfulgt af video.
      Bemærk: Videoer indeholder touch leveret til CT-rige behårede hud (arm), CT-mangler hårløs hud (palm) og en ikke-sociale tilstand hvor touch er leveret til en falsk træ arm (Fig. 2; Se supplerende videoer).
      1. Efter en 1-2 s ITI, få selvrapportering ratings.
      2. Tillade en anden 6-7 ITI efter ratings til at gå forud for den næste retssag for at tillade EMG aktivitet at vende tilbage til baseline.

3. facial Elektromyografi

  1. Dataopsamling og filtrering retningslinjer (baseret på tidligere protokoller27,34)
    1. Bruge softwaren til at anvende filtrering trin enten i realtid eller offline. Typiske filtrering skridt omfatter en kam band stop filter til filter ud potentielle støj fra vekselstrøm (50/60 Hz), efterfulgt af gulvafslibning og berigtigelse.
      Bemærk: Indledende filtrering grundtrin kan indstilles på EMG forstærkere (f.eks. et high pass filter på 10 Hz) og et lavpasfilter 500 Hz eller 1.000 Hz.
  2. Elektrode program (baseret på tidligere protokoller27,34)
    1. Beskriv kort ansøgningsprocessen til deltageren. Brug neutrale ord ("sensor") i stedet for potentielt angst-fremmane ord ("elektroden")34.
      1. Beslutte, hvilke oplysninger at fortælle deltagerne om formålet med sensorer.
        Bemærk: I de aktuelle undersøgelser, blev deltagerne fortalt sensorer ville måle muskler og sved aktivitet under sessionen.
    2. Ren deltagernes huden før elektrode ansøgning.
      1. Brug vand til at tørre rene områder som sensorer vil blive anvendt.
      2. Brug en eksfolierende krat at let slib de samme områder. Brug forsigtighed for at forhindre større hudirritation, selvom mindre irritation er tilbøjelige til at forekomme.
    3. Bruge elektrode par bestående af to 4 mm afskærmet bipolar optagelse elektroder plus én monopolære referenceelektrode.
      1. Anvende selvklæbende flip elektroderne, således at de overholder huden.
      2. Når kraver overholder den ydre rand af elektroderne, fylde sensorer med en ledende elektrode gel, at tage sig for at forhindre dannelsen af luftbobler.
    4. Placer elektrode par parallelt med muscle(s) interesse og vinkelret på til potentielle støjkilder, som andre muskler34.
      1. Corrugator: Anbringe en elektrode direkte over øjenbryn langs en imaginær lodret linje, der krydser de indre hjørne af øjnene. Placer den anden elektrode 1 cm lateral og lidt bedre end først, langs kanten af øjenbrynet.
      2. Zygomatic: Placere den første sensor midway langs en imaginær linje, der forbinder øvre øre (hvor øret møder kraniet) og hjørne af munden. Placer den anden elektrode 1 cm mediale (mod munden). Sørge for at undgå kæbemuskel.
      3. Bruge en 8 mm uskærmet, monopolære optagelse elektrode som en referenceelektrode. Placer elektrode midt i panden, ækvidistante (ovenfor) indre bryn og (nedenfor) hårgrænsen.
      4. Sikre at elektrode ledninger er placeret sådan, at de ikke hæmmer vision. Bruge medicinsk tape til at sikre langsigtet overholdelse af elektroder til huden og mindske støj/artefakter ledningen færdsel.
    5. Bestemme kvaliteten af elektrode ansøgning med en impedans skærm. Acceptabel impedans niveauerne er under 20 kΩ. Hvis elektroder skal genanvendes for at nå et passende impedans niveau, skal du bruge en ren par elektroder.

4. opgave Procedure

  1. Generel bestilling
    1. Følgende sensor ansøgning, komplet opgaver. Hvis du bruger mere end én opgave, opveje ordre på tværs af deltagerne.
    2. Sikre, at deltagerne sidder komfortabelt for at minimere irrelevante bevægelse, der kan indføre bevægelse artefakter34.
  2. Erfarne touch opgave
    1. Sæde deltagere foran computeren med rørt til være armen udvidet sideværts, hvile mageligt (f.eks. på en pude).
      Bemærk: Det anbefales at anvende touch på den arm, der ikke bliver brugt til selvrapporterede ratings for at minimere potentielle bevægelse artefakter i EMG signal.
    2. Occlude visning af arm fra deltageren enten benytter et gardin separator31 eller beskyttelsesbriller, som occlude laterale vision (figur 132) 35.
    3. Pålægge deltageren til at fokusere på hvordan touch gør dem til at føle.
    4. Variere touch placering for at undgå CT træthed36.
    5. Administrere touch med en 75 mm ged hår børste anvendes til udpegede afsnit2 markeret på arm (og palm). Alternativt kan du anvende touch ved hjælp af en kraft-styret robot37.
    6. Brug konsekvent touch administration retning, f.eks., frem-og-tilbage (distale til proksimale, så proksimalt for distale) eller enkelt retning (proksimalt til distale kun)
  3. Observerede touch opgave
    1. Sæde deltager uden for den computer, der vil vise videoer.
    2. Pålægge deltageren at de vil have til at vurdere, hvordan videoen lavet dem til at føle.
    3. Sikre, at deltageren ud af visningen af eksperimentatoren34.

5. Datavask og analyse

  1. For at vurdere den gennemsnitlige EMG aktivering til et bestemt touch stimulus type, sammenligne svar på touch stimulus til den foregående baseline, dvs [betyde aktivering under 6 s touch stimulation] - [betyde aktivering under 1 s prestimulus "baseline"], som foreslået af Fridlund og Cacioppo34.
    1. Gennemsnitlig svar for hver touch stimulus type (CT-optimal, ikke-optimale og, hvis relevant, hver lokation (arm/håndflade).
    2. Gør dette for hver muskel (corrugator, zygomatic) og selvrapportering rating (behagelighed, intensitet) individuelt.
  2. For at opnå en mere følsomme tidsforløb, beregne gennemsnitlige EMG aktivering under mindre tidsintervaller (fx 700 ms, se figur 532). Subtraher det samme 1 s baseline fra alle mellemrum fjerne baseline EMG aktivitet.
    Bemærk: Inden analyse, er det anbefales at have data manuelt kontrolleret af raters blændet for at røre betingelser at fjerne forsøg med kunstig aktiveringer34.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

CT-optimal touch fremkalder forskellige EMG svar i forhold til hurtig ikke-optimal touch på tværs af modaliteter
Det første eksperiment behandlet om differentieret EMG reaktivitet kan påvises i svar på CT-optimal (3 cm/s) og hurtig ikke-optimal (30 cm/s) taktil stimulation, der var direkte erfarne (figur 3) eller blot observerede (figur 2 og figur 3)31.

Erfarne CT-optimal touch blev vurderet som mere behagelig end ikke-optimal touch (F(1,28) = 32,2; p < 0,001; Figur 3 A) uanset touch placering (p = 0,063; hastighed x placering: p = 0,32). Ligeledes observeret CT-optimal touch blev vurderet som mere behagelig at ikke-optimal touch (touch velocity: F(1,28) = 47,5; p < 0,001; røre type: F(2,56) = 6,09, p = 0,004; type x hastighed interaktion F(2,56) = 5,87, p = 0,005). CT-optimal touch til arm blev vurderet som mere behagelig end touch til håndfladen (p = 0,024) og ikke-sociale touch (fx røre med træ armen; p = 0,001). Hurtig ikke-optimal touch blev altid vurderet som mere intens (fig. 3B), uanset om touch blev oplevet (touch velocity: F(1,28) = 34.3, p < 0,001; touch placering: p = 0,28; hastighed x beliggenhed interaktion: p = 0,64) eller observeret (touch velocity: F(1,28) = 35,1, p < 0,001; skrive blindskrift: p = 0,40; hastighed x type interaktion: p = 0,39).

Erfarne hurtig, ikke-optimale touch fremkaldte robust corrugator reaktivitet, der blev dæmpet af ansættelse af CT-afferenter under CT-optimal touch (effekten af touch velocity: F(1,28) = 4,84, p = 0,036; effekt af touch placering: p = 0,93; touch hastighed x placering interaktion: p = 0,42; Figur 3 C). Corrugator svar afveg betydeligt mellem CT-optimal og ikke-optimal touch til touch til arm (p = 0,050), men kun tendens niveau effekter blev set for touch til håndfladen (p = 0.092). Der var ingen vigtigste effekt af touch hastighed (p = 0,11) eller type (p = 0,79) på corrugator reaktivitet observerede berøring, men der var en touch hastighed x type interaktion (F(2,56) = 3,80, p = 0.028). Post hoc test afslørede, at hurtig ikke-optimal touch fremkaldte større corrugator reaktivitet end CT-optimal touch især for videoer af touch til arm (p = 0,007), men ikke røre til håndfladen (p = 0,13) eller ikke-sociale touch (p = 0,25). zygomatic aktivitet var ikke påvirket væsentligt af erfarne touch (effekten af touch velocity: p = 0,15; effekt af touch type: p = 0,73; touch hastighed x type interaktion: p = 0,63; Figur 3 D), og heller ikke observeret touch (hovedeffekten af touch velocity: p = 0,37; hovedeffekten af touch type: p = 0,84; touch hastighed x type interaktion: p = 0,23).

CT-optimal touch fremkalder EMG svar adskiller sig fra langsom ikke-optimal touch
Eksperiment 2 vurderet om langsom ikke-optimal (0,3 cm/s) ville fremkalde lignende svar som fast ikke-optimal (30 cm/s)32. Vi fandt, at langsom ikke-optimal touch blev vurderet som mindre behagelige (figur 4A) og mindre intens (fig. 4B) end CT-optimal touch. Svarende til hurtig ikke-optimal touch, langsom ikke-optimal touch fremkaldte robust corrugator activitythat var svækket af CT-optimal touch (effekten af touch velocity: F(1,83) = 9.723, p = 0,002; Figur 4 C). der var ingen effekt af touch på zygomatic aktivitet (p = 0,35; Figur 4 D).

Vi vurderede næste gang løbet af EMG svar. Under de første 700 ms, et vindue derfor fri for CT input, der var ingen forskel i corrugator reaktivitet (-0.031 ± 0,06 µV og-0.017 ± 0,49 µV, pBon = 0,98; Figur 5 A). men i løbet af næste 5,6 s, corrugator reaktivitet svar på CT optimal touch faldt gradvist, mens det gradvist øget i reaktion at bremse ikke-optimal touch: under interval 2, corrugator reaktivitet var marginalt lavere for CT optimal touch end ikke-optimal touch (pBon = 0,071). Under mellemrum 3, 5, 6, 7 og 8 var corrugator reaktivitet betydeligt lavere under CT optimal touch end under ikke-optimale touch (pBon < 0,034; Figur 5 A). dette mønster var fraværende i analyse af zygomatic reaktivitet (p = 0,83; Figur 5 B).

Figure 1
Figur 1 : Eksempel på eksperimentelle installationsprogrammet til oplevede Touch opgaven. Sæde deltager foran computeren med deres arm udvidede lateralt, komfortabelt hvilende på en pude. Hvis at opnå selvrapportering ratings, anbefales det at anvende touch på den arm, der ikke bruges til at give ratings for at undgå potentielle bevægelse artefakter fra forurener EMG signal. Arm skal være tilstoppet ud fra deltager35,39, enten med tilpassede briller, som ovenfor, eller ved hjælp af et gardin separator. Dette tal er tilpasset fra Ree et al.32venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Eksempel på touch stimuli bruges i opgaven observeret Touch. Den observerede touch opgave indgår 6 s videoer af touch til (A) CT-rige arm, (B) CT-mangler palm og (C) ikke-sociale touch til et træ arm. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : CT-optimal touch fremkalder forskellige svar i forhold til hurtig ikke-optimal touch på tværs af modaliteter. (A) CT-optimal touch (3 cm/s) er konsekvent vurderet som mere behagelig end hurtig ikke-optimal touch (30 cm/s) på tværs af begge opgaver. Erfarne touch er vurderet som mest behagelige, efterfulgt af sociale (arm, palm) observeret touch, så ikke-sociale touch (fx touch til et træ arm). (B) CT-optimal touch er (3 cm/s) vurderet som mindre intens på tværs af modaliteter, uanset modalitet eller sociale indhold. (C) Fast ikke-optimal touch (30 cm/s) fremkalder mere corrugator reaktivitet end CT-optimal touch (3 cm/s). Denne forskel er mest robust til touch til CT-rige arm. (D) CT-optimal touch (3 cm/s) marginalt øger zygomatic reaktivitet, selvom ikke når dette betydning for modalitet eller placering. Barer og fejl barer repræsenterer middelværdien og standardafvigelsen på middelværdien; p < 0,05 effekten af hastighed. Dette tal er tilpasset fra Mayo et al.31venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : CT-optimal touch (3 cm/s) fremkalder forskellige reaktioner i forhold til langsom ikke-optimal touch (0,3 cm/s). (A) CT-optimal touch (3 cm/s) er vurderet som mere behagelig end langsom ikke-optimal touch (0,3 cm/s). (B) CT-optimal touch (3 cm/s) er vurderet som mere intens end langsom ikke-optimal touch (0,3 cm/s). (C) betyder corrugator reaktivitet svar på CT-optimal (3 cm/s) er reduceret i forhold til langsom ikke-optimal (0,3 cm/s). (D) Touch påvirke ikke væsentligt zygomatic reaktivitet. Barer og fejllinjer repræsenterer midler og standard fejl af middelværdien; p < 0,05. Dette tal er tilpasset fra Ree et al.32venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Corrugator svar til CT-optimal touch er tidsligt specifikke. (A) når arkiveret lodret i intervaller på 700 ms, CT-optimal touch fremkalder betydeligt mindre corrugator reaktivitet. Undtagelsen er i de første 700 ms, hvilket er derfor fri for CT input på grund af den langsommere overledning hastighed af disse unmyelinated afferenter. (B) Zygomatic reaktivitet er ikke signifikant forskellig i svar til optimal eller langsom ikke-optimal touch til enhver tid punkter. Prikker repræsenterer midler og barer repræsenterer standard fejl af middelværdien. Dette tal er tilpasset fra Ree et al.32venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Table 1
Tabel 1: oversigt over eksperimentelle design. I opgaven oplevet Touch eksperiment 1 touch blev leveret på CT-optimal (3 cm/s) eller fast ikke-optimal (30 cm/s) hastigheder til behårede (arm) og hårløs (palm) hud. De observerede Touch i stedet omfattede videoer af touch leveret til armen, palm, eller til et træ arm (f.eks. ikke-sociale) på samme touch hastigheder. "Ikke-sociale" betingelse blev medtaget for at kontrollere for potentielle reaktioner, der fremkaldes ved low-level hyppighed oplysningerne kodet i bevægelse17, og afgøre relevansen af sociale indhold38 på ratings og EMG svar. Resultaterne blev analyseret ved hjælp af gentagne foranstaltninger variansanalyse (ANOVA) med touch hastighed og touch type som inden for fag faktorer. En post-hoc power analyse baseret på eksperiment 1 foreslår mindst 22 personer skal medtages for lignende effekter. I eksperiment 2, touch blev leveret til arm på CT-optimal (3 cm/s) eller langsom ikke-optimal (0,3 cm/s) hastigheder. Touch blev leveret til et samlet beløb på 2min, men her vi kun rapport om de første 6.3 s for at sammenligne resultater til eksperiment 1. Hver hastighed var gentages to gange. I alle eksperimenter blev selvrapporterede ratings af affektive kvalitet (fx behagelighed) og diskriminerende aspekter (f.eks. intensitet) vurderet10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Her, rapport vi om brugen af facial Elektromyografi (EMG) som en metode til at undersøge affektiv svar til observerede og erfarne touch. Tidligere har mange undersøgelser fokuseret på brugen af selvrapportering ratings til at karakterisere den affektive kvaliteten af touch. Touch, der optimalt aktiverer CT afferenter (f.eks. 1-10 cm/s) er konsekvent vurderet som mere behageligt end enten hurtigere eller langsommere touch hastigheder10. Derimod ratings af intensitet synes at spore med hastighed, med touch hurtigere hastigheder vurderet som mere intense, sandsynlig medieret via Aβ fibre37. Ved hjælp af to separate datasæt, vi viser, at både hurtig og langsom ikke-optimal touch fremkalde robust corrugator reaktivitet, der er svækket under CT-optimal touch. Således, vi finder at touch, der er vurderet som mindre behagelige (f.eks. ikke-optimal touch) øger også corrugator aktivitet, tyder på forbedret negativ indflydelse. Desuden finder vi, at svar er ens på tværs af modaliteter. Dvs både observeret og erfarne touch fremkalde lignende facial muskel aktivitet. I begge modaliteter var disse effekter kun signifikant for touch til armen, og ikke håndfladen eller et træ arm. Således, mens selvrapporterede ratings af erfarne og observerede affektive touch er ens uanset placering (arm, palm), facial EMG kun betydeligt skelner mellem touch hastigheder anvendes CT-rige arm, og ikke CT-fiber-mangler palm.

Resultaterne yderligere viser, at den tidsmæssige følsomhed af facial EMG giver indblik i følelsesmæssige forarbejdning, der ikke kan opnås alene ved selvrapportering. Vi fandt nemlig, at corrugator reaktivitet til CT-optimal touch bliver tydelig på en tidsskala, der falder sammen med kendte varmeledning hastigheder af CT afferenter1,12. Således i de indledende 700 ms touch, som menes at være domineret af Aβ aktivering, er der ingen forskel i EMG aktivering mellem to touch hastigheder. Sondringen mellem CT-optimal og ikke-optimal touch bliver dog tydeligt efter de første 700 ms, i overensstemmelse med den tidligere rapporteret tidsmæssige tidsforskydning af CT-afferenter2,12. Derfor, facial EMG er købedygtig opdager ændringer i affektive reaktioner på touch, der opstår med en tidsmæssig specificitet, som sandsynligvis utilgængelige via mundtlig rapportering.

På tværs af begge undersøgelser finde vi, at CT-optimal og ikke-optimal touch kan skelnes via corrugator aktivitet. Vi fandt dog ikke en påvirkning af touch zygomatic reaktivitet, som er i modsætning til tidligere rapporter40. En potentiel årsag til afvigelser mellem de nuværende og tidligere resultater omfatter metodologiske forskelle såsom indføjelsen af en post touch periode i analysen. Dermed, vi understrege betydningen af metodiske overvejelser som længden af touch stimulation og indbyrdes retssag intervaller, når du udformer disse eksperimenter.

Der er flere faktorer, der bør tages i betragtning ved vurderingen af affektive reaktioner at røre. Et potentielt område af bekymring er køn af eksperimentatoren (og dermed toucher) til, at deltageren, samt forholdet, hvis nogen, mellem de to41. Desuden bør man sikre at deltagerne er udelukket fra at have set eksperimentatoren og touch ansøgning, som visuelle forarbejdning af touch kan påvirke opfattelsen af touch35,39. Der er også bekymringer at veje under opgave design. For eksempel, er det vigtigt at overveje potentialet for ordre virkninger, både med hensyn til touch stimuli præsentation (fx drøftet i42) eller røre placering43. Hvis flere touch gentagelser anvendes, kan man ønsker at variere touch placering for at undgå CT træthed36. Her, vi brugte en pensel til at anvende touch at sammenligne med tidligere undersøgelser17, selvom det er muligt, at EMG svar kan være forskellige, mere økologisk gyldige metoder (fx røre i hånden).

Mens vi mener, at brugen af facial EMG vil være en stor fordel til feltet af affektive touch, er der begrænsninger for denne metode, som berettiger til overvejelse. Uddannelse er forpligtet til at lære at anvende elektroderne for korrekt, producerer en øget byrde for eksperimentatoren på starten af eksperimentelle planlægning. Overdreven bevægelse, tale, eller andre miljømæssige faktorer til stede under eksperimentet kan forårsage artefakter i EMG signal, således begrænse nogle designfunktioner, eksperimenterende. Desuden kan anvendelse af elektroder på ansigtet fremkalde et forsøg på at skelne af undersøgelsens formål. Som sådan, må man overveje, hvilke oplysninger skal fortælle deltageren med hensyn til ikke kun formålet med forsøget, men også anvendelsen af elektroderne under eksperimentet. I de nuværende eksperimenter, deltagerne fik at vide, at formålet med undersøgelsen var at undersøge beslutningstagningen og opfattelser af forskellige fornemmelser32 eller reaktioner på sociale interaktioner31. I begge tilfælde blev deltagerne fortalte at elektroderne ville måle sved og muskel aktivitet og var fuldt debriefet efter afslutning af forsøget. Disse bekymringer og andre behandles grundigt i Fridlund og Cacioppo 198634.

I sum viser vi, facial EMG er en pålidelig, robust og informative metode til at vurdere de affektive valence taktil stimulation. Denne metode giver mulighed for at vurdere implicit svar til taktil stimulation uafhængigt af verbal rapporter, baner vejen for undersøgelser hos spædbørn og småbørn, tværkulturel sammenligninger, undersøgelser af kliniske tilstande og andre situationer hvor semantik og sprog kan ellers hinder videnskabelig udforskning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at videregive

Acknowledgments

Forfatterne er taknemmelige for Dr. Margaret Wardle hendes usædvanlige uddannelse og teknisk bistand. Dette arbejde var delvis finansieret af svenske Forskningsråd grant FYF-2013-687 (IM).

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics