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摘要

我们描述了一个评估面部肌肉活动的方案, 以响应经验丰富和观察到的触觉刺激使用面部肌电图。

摘要

"情感" 触摸被认为是以不同于歧视性触摸的方式处理的, 并涉及激活 c 触觉 (CT) 传入纤维。最佳激活 CT 纤维的触摸一直被评为享乐愉悦。社会情感功能受损的患者群体也表现出无序的情感触觉评级。然而, 依靠自我报告的触觉评级有很多限制, 包括召回偏差和沟通障碍。在这里, 我们描述了一种方法方法来研究情感反应触摸通过面部肌电图 (EMG), 以避免依赖自我报告评级。面部肌电图是一种客观的、定量的、非侵入性的方法, 用于测量面部肌肉活动, 指示情感反应。可以评估健康和患者群体的应对措施, 而无需进行口头沟通。在这里, 我们提供了两个独立的数据集, 证明 ct 最佳和非最佳触摸会引起不同的面部肌肉反应。此外, 面部肌电图反应是一致的, 在刺激模式, 如触觉 (经验的触摸) 和视觉 (观察触摸)。最后, 面部肌电图的时间分辨率可以检测到时间尺度上的反应, 而不是口头报告的反应。总之, 我们的数据表明, 面部肌电图是一种合适的方法, 用于情感触觉研究, 可用于补充, 或在某些情况下, 取代现有的措施。

引言

提出了 c-触觉 (ct) 传入来传达触觉的情感成分, 它可以区别于通过 aβ纤维1, 2 处理触摸的判别方面。ct 介导的情感触觉被认为在社会从属行为中起着不可或缺的作用 3, 导致了 "皮肤作为社会器官" 的假设4。物理5,6, 发育7, 和精神 8,9 因素可以影响 ct 介导的触摸处理。因此, 建立一个客观的措施来量化对 ct 相关触觉的情感反应, 对于进行人群之间的比较至关重要。

近年来, 对 CT 传入的特点有了很大的了解。这些未髓鞘的传入显示了一个倒置 u 形的发射频率, 速度为 1-10 cm/s "Ct-pe散") 产生最大的频率, 并且具有较大的 ("快速非最优") 或较小 ("慢速非最优") 的速度, 从而降低了射击10。CT 发射频率与自我报告的触摸 "愉悦度" 相关, 在愉快度10中产生类似的倒 u 形曲线.此外, ct-传入也对接近皮肤温度11 的刺激反应最强烈。这些纤维也显示出明显的传导速度。无髓鞘 ct 传入速度较慢 2, 因此与速度较快的、髓鞘性 aβ纤维 1,12 的速度相比, 皮层传入输入的截流量显示出时间上的滞后。情感和鉴别性的触摸也可以在神经层面上加以区分。虽然两种类型的触摸激活重叠的体感区域, 情感触摸更有可能激活后脑岛, 而歧视性触摸激活感觉运动区13,14,15,16. 无论触摸是直接体验还是仅仅观察到17, 这种激活模式都是一致的, 这表明情感触摸不仅仅是一个由 ct 传入的物理激活驱动的 "自下而上" 的过程, 而且还涉及 "自上而下的 "多模式感官处理集成。

CT 处理不足或不典型的情况也使人们深入了解了这些传入的功能意义。在一个独特的患者群体中, 具有影响神经生长因子β基因的可遗传突变, 薄和未髓鞘神经纤维的密度降低, 包括 CT 传入。与健康对照相比, 这些患者报告在 ct 最佳速度的触摸不太愉快 5。相反的场景也是正确的; 相反的情况也是正确的。缺乏髓鞘性 Aβ纤维的患者能够保持一种微弱的愉快触觉的感觉, 由仍然完整的 CT 传入 6.异常的情感触摸处理不仅局限于 ct 传入中物理变化的情况。在患者和健康人群中, 那些在自闭症特征范围较高的人群中, 触觉8的快感评分降低。精神病患者还表现出情感触觉的享乐评级降低, 童年虐待史是情感触觉意识失调的最一致的预测因素之一.基于 ct 的神经性厌食症患者情感触觉系统的失调也有9项报道.因此, 身体和心理因素都会影响情感触摸处理, 因此, 必须制定能够以公平和可比的方式适用于所有个人的方法。

对典型和不规范的情感处理的洞察有机会提供许多患者群体更细致入微的画面。然而, 情感触觉研究的一个潜在局限性是自我报告评级的必要性。有时, 自我报告可能不可靠,会有回忆偏见.自我报告的询问可以心理上从当前设置中删除参与者, 限制反应的生态有效性, 暂时将其从经验20中删除。此外, 自我报告依赖于对语言和语义的牢固理解, 使跨文化和发展多样化 (例如婴儿和幼儿) 的比较具有挑战性。例如, 自闭症频谱诊断的个人经常对触摸21表现出不同的行为反应, 但也可能难以进行言语交流22。因此, 找到非侵入性方法来衡量对触摸的反应, 以规避对自我报告的依赖, 至少可以转化为更好地了解情感接触的机制, 最多只能对社会处理的失调产生新的见解在患者群体中。

面部肌电图 (EMG) 是客观评估触觉情感反应的合适人选。它已被用来测量特定于勇气的反应视觉23, 视听24, 嗅觉25, 和味觉26 刺激.面部肌电图是一种安全的非侵入性方法, 由粘附在脸27上的表面电极组成。这些表面电极以几十毫秒的时间尺度灵敏度连续实时记录面部肌肉活动。特别令人感兴趣的是瓦楞纸箱 ("瓦楞纸板"), 它是激活时, 皱眉和放松在一个微笑。因此, 瓦楞纸板活性与情感价呈线性关系, 对负面刺激的反应增加, 对积极刺激的反应减少.此外, 当嘴角拉成微笑时, 高度的肌肉被激活。合子体显示一个 "j 形" 激活模式与积极的刺激引起最大的反应, 和最消极的刺激引起一个更大的反应比中性刺激 28.当刺激在意识之外表现出来, 或者当个人明确试图抑制他们的反应 29,30 时, 甚至可以观察到这些肌肉的面部肌电图记录.重要的是, 面部肌电图可以单独使用, 也可以与自我报告评分或其他生理记录结合使用。因此, 它是评估情绪反应的一个理想的方法, 触觉刺激 31,32。

总之, 面部肌电图可以与自我报告评级相结合, 以确定 ct 最佳触觉刺激如何影响面部肌肉活动, 作为情感反应的潜在指标。人们可以利用 CTs 的速度相关的发射频率, 在 ct 最佳和非最佳速度下应用触控, 触控既可以应用于 ct 丰富的手臂, 也可以应用于理想的 ct 缺乏的手掌。可以对不同的方式进行比较, 以确定对触摸的情感反应是否需要直接刺激, 或者仅仅通过观察来获得, 暗示了各种感官方式的共享处理。最后, 在将面部肌电图确定为研究情感触觉情感反应的合适方法后, 研究人员可以探讨各种干预措施 (如药物管理、压力暴露) 对情感触觉处理的影响), 它如何在整个发展过程中变化 7, 它是如何受到相互作用物33的关系的影响, 以及它是否在临床人群中被失调8。

研究方案

该议定书以 Mayo 等人31 人 (实验 1) 和 ree等人32 人 (实验 2) 为基础。瑞典林雪平区域道德审查委员会 (实验 1) 和挪威奥斯陆大学心理学系地方道德委员会 (实验 2) 批准了道德。

1. 参与者筛选和准备

  1. 招募参与者缺乏触觉或未经纠正的视觉障碍, 没有任何神经或精神障碍, 除非正在招募特定的病人群体。
  2. 确保参与者能够完全理解任务说明 (例如, 能够流利地使用执行任务的语言)。
  3. 如果包含一项以上的任务 (例如, 有经验的、观察到的任务), 请确保任务顺序在参与者之间得到平衡, 并按性别、年龄或其他区分因素进行分层。

2. 激励和任务建设

请注意:有关实验设计, 请参见表 1 。

  1. 经验丰富的触摸任务 (实验1和 2)
    1. 创建试验, 使其由基线周期、触摸管理和自我报告评级组成, 所有这些都由抖动的 Iti 分隔。
      1. 基线周期包括一个空白屏幕, 固定交叉, 或其他中性场景之前的触觉刺激。
      2. 触觉刺激之后是一个简短的 (例如 1-2 s) iti, 然后获得自我报告评级。
      3. 在下一次试验开始之前, 自报告评分后, 会出现一个抖动的试间间隔 (ITI; 例如 6-7 s), 以使肌肉活动恢复到基线水平。
    2. 使用音频 (实验 131)或视觉 (实验 232)提示, 以确保以适当的速度进行触摸。
      1. 要使用音频提示, 请将提示传递给实验者佩戴的耳机, 以跟踪使用节拍器进行刺激的速度。使用不同音高 (或其他明显的音频提示, 例如, 在刺激提示之前表示 "cm/s 的提示) 来区分速度。
      2. 若要使用视觉提示, 仅在实验者的视线中在平板电脑上显示提示。使用移动杆跟踪触摸管理的速度。
    3. 在开始研究之前, 练习确保触摸以适当的速度和一致的压力进行。为此, 请以与参与者类似的方式对比例应用画笔。刻度读数用于确定整个触摸管理过程中的压力是否发生变化。例如, 0.4 N 的压力在刻度上将改为40克。
  2. 观察到的触摸任务 (实验 1)
    1. 确保触摸管理的视频具有相似的长度, 而不考虑速度。
      1. 包括 ct 最优 (1-10 厘米) 和非最优 (小于1厘米或大于 10cms) 的速度。
    2. 开始试验与固定交叉或其他中性条件, 然后视频。
      请注意:视频包含触摸交付到 ct 丰富的多毛皮肤 (手臂), ct 缺乏无毛皮肤 (手掌), 和非社会条件下, 触摸传递到一个假的木臂 (图 2; 见补充视频)。
      1. 在1-2 的 ITI 之后, 获取自我报告评级。
      2. 在下一次试验之前, 允许另一个 6-7 ITI 评级, 以允许 EMG 活动恢复到基线。

3. 面部肌电图

  1. 数据采集和过滤指南 (基于以前的协议27、34)
    1. 使用软件实时或离线应用筛选步骤。典型的过滤步骤包括梳状带停止滤波器, 以过滤交流电源 (50/60 Hz) 的潜在噪声, 然后进行平滑和校正。
      注: 可以在 EMG 放大器上设置初始基本过滤步骤 (例如, 10 Hz 的高通滤波器和 500 Hz 或 1, 000 Hz 的低通滤波器)。
  2. 电极应用 (基于以前的协议 27,34)
    1. 向参与者简要描述申请过程。使用中性词 ("传感器"), 而不是潜在的焦虑引发词 ("电极")34。
      1. 决定要告诉参与者传感器用途的信息。
        请注意:在目前的研究中, 参与者被告知传感器会在会议期间测量肌肉和汗液活动。
    2. 在使用电极之前清洁参与者的皮肤。
      1. 用水擦拭将应用传感器的区域。
      2. 使用去角质磨砂轻轻擦伤相同的区域。请谨慎, 以防止重大的皮肤刺激, 虽然轻微的刺激是可能会发生。
    3. 使用由两个4毫米屏蔽双极记录电极加上一个单极参考电极组成的电极对。
      1. 在电极上涂上粘合衣领, 使其粘附在皮肤上。
      2. 一旦衣领粘附在电极的外缘上, 用导电电极凝胶填充传感器, 注意防止气泡的形成。
    4. 放置与感兴趣的肌肉平行的电极对, 并垂直于潜在的噪声源, 如其他肌肉34。
      1. 瓦楞纸: 沿着一条想象中的垂直线, 将一个电极直接贴在眉毛上方, 穿过眼睛的内角。将第二电极侧向放置1厘米, 稍优于第一电极, 沿眉毛的边缘。
      2. Zygomatic: 将第一个传感器沿连接上耳 (耳朵与头骨交汇的地方) 和嘴角的虚线中间放置。将第二电极放置1厘米内侧 (朝向口腔)。注意避开按摩器肌肉。
      3. 使用8毫米无屏蔽单极记录电极作为参考电极。将电极放在额头中间, 等距 (上) 内眉毛和 (下面) 发际线。
      4. 确保电极线的放置使其不妨碍视力。使用医用胶带, 以确保电极长期粘附于皮肤, 并减少因脐带运动而产生的噪音伪影。
    5. 使用阻抗监视器确定电极应用的质量。可接受的阻抗水平低于 20 kΩ。如果需要重新应用电极以达到适当的阻抗水平, 请使用干净的一对电极。

4. 任务程序

  1. 一般顺序
    1. 在传感器应用之后, 完成任务。如果使用多个任务, 则在参与者之间进行平衡。
    2. 确保参与者舒适地坐着, 以最大限度地减少可能引入运动伪影的无关运动.
  2. 经验丰富的触摸任务
    1. 坐在电脑前的参与者与要被触摸的手臂横向延伸, 舒适地休息 (例如, 在垫子上)。
      请注意:建议对未用于自报告额定值的手臂施加触摸, 以最大限度地减少 EMG 信号中的潜在运动伪影。
    2. 从参与者手臂的遮挡视图使用窗帘分离器 31或护目镜, 遮挡侧向视觉 (图 132) 35。
    3. 指导参与者专注于触摸给他们的感觉。
    4. 改变触摸位置, 避免 CT 疲劳36。
    5. 使用75毫米山羊毛刷管理触摸应用于手臂 (和手掌) 上标明的指定部分。或者, 使用力控机器人37应用触摸。
    6. 使用一致的触摸管理方向, 例如, 来回 (远端到近端, 然后近端到远端) 或单个方向 (仅限近端到远端)
  3. 观察到的触摸任务
    1. 将显示视频的计算机前面的座位参与者。
    2. 告诉参与者, 他们必须对视频的感觉进行评价。
    3. 确保参与者不在实验者的视线之外.

5. 数据清理和分析

  1. 要评估平均 EMG 激活到特定的触摸刺激类型, 将对触摸刺激的响应与前面的基线进行比较, 即 [6 的触摸刺激期间的均值激活]-[在1的预刺激 "基线期间的平均激活], 如建议弗里德伦德和卡乔波34号。
    1. 每种触摸刺激类型的平均响应 (ct 最优、非最优, 并在适当情况下, 每个位置 (手掌)。
    2. 对每个肌肉 (波纹、合子) 和自我报告评级 (愉悦、强度) 单独执行此操作。
  2. 为了获得更敏感的时间过程, 计算在较小的时间间隔内的平均 EMG 激活 (例如, 700 毫秒; 参见图 532)。从所有时间间隔中减去相同的1秒基线, 以消除基线 EMG 活动。
    请注意:在进行分析之前, 建议由蒙住眼睛的评分器手动检查数据, 以触摸条件, 从而消除人工激活的试验34。

结果

与快速的非最佳触摸相比, ct 最佳触摸可获得明显的 EMG 响应
第一个实验讨论了是否可以检测到差异肌电磁场反应是为了响应 ct 优化 (3 mms) 和快速非最优 (30 mx) 触觉刺激, 直接经历 (图 3) 或仅仅观察到 (图 2 )和图 3)31。

经验丰?...

讨论

在这里, 我们报告使用面部肌电图 (EMG) 作为一种方法, 研究情感反应的观察和经验触摸。此前, 许多研究都集中在使用自我报告评级来描述触觉的情感品质上。最佳激活 CT 传入 (如 1-10 cm/s) 的触摸始终被评为比速度更快或较慢的触摸速度更令人愉快 10.相反, 强度的额定值似乎跟踪速度, 更快的触摸速度被评为更强烈, 很可能通过 Aβ纤维介导37。利用两个独立的数?...

披露声明

作者们没有什么可以透露的

致谢

提交人感谢 Margaret Wardle 博士的出色培训和技术援助。这项工作的部分资金来自瑞典研究理事会的 fyf-2013-987 (IM) 赠款。

材料

NameCompanyCatalog NumberComments
4mm Ag-AgCl sheilded reusable electrodesBiopacEL654
75mm goat hair brushIN-EX Color AB77062Touch application; https://www.in-exfarg.se
8mm Ag-AgCl unsheilded reusable electrodeBiopac
Acqknowledge softwareBiopacACK100WUsed for application of filtering steps, analysis
Adhesive collarsBiopacADD204
CablesBiopacBN-EL30-LEAD3; LEAD2LEAD3 includes ground, LEAD2 is only bipolar recording electrodes
Electro-gelBiopacGEL100
EMG aplifier x 2BiopacBN-EMG2
El-PrepBiopacELPREPFacial exfoliant
MP160 data acqusition systemBiopacMP160WSW
Presentation softwareNeurobehavioral systemsTask presentation software

参考文献

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