Usando la electromiografía Facial para evaluar las reacciones del músculo Facial tacto afectivo experimentado y observado en los seres humanos

Resumen

Se describe un protocolo para evaluar la actividad de músculos faciales en respuesta a la estimulación táctil experimentada y observada mediante electromiografía facial.

Resumen

Toque "Afectiva" se cree para ser procesados de una manera distinta de tacto discriminatorio e implican la activación de las fibras aferentes C-táctiles (CT). Toque que óptimamente activa fibras CT es constantemente clasificado como hedonismo placentero. Grupos de pacientes con funcionamiento socio-emocional deteriorada también mostrar clasificaciones de tacto afectivo desordenado. Sin embargo, confiando en la clasificación del tacto tiene muchas limitaciones, incluyendo las barreras de prejuicio y comunicación memoria. Aquí, describimos un enfoque metodológico para el estudio de respuestas afectivas a través de facial electromiografía (EMG) que evita la dependencia de uno mismo-informe de calificaciones. EMG facial es un objetivo, cuantitativo, método no invasivo para medir la actividad muscular facial indicativa de respuestas afectivas. Las respuestas pueden ser evaluadas a través de poblaciones sanas y de pacientes sin necesidad de comunicación verbal. Aquí, nos proporcionan dos conjuntos de datos independientes demostrando ese toque CT óptima y no óptima provocan reacciones de distintos músculos faciales. Por otra parte, las respuestas de EMG facial son constantes a través de modalidades de estímulo, por ejemplo táctiles (tacto experimentado) y visual (táctil observado). Por último, la resolución temporal del facial EMG puede detectar respuestas en escalas de tiempo que la de informes verbales sustituyen a. Juntos, nuestros datos sugieren que EMG facial es una metodología adecuada para el uso en la investigación táctil afectivo que puede utilizarse para complementar, o en algunos casos, reemplazar, medidas.

Introducción

C-táctiles (CT) aferentes se proponen transmitir el componente afectivo del tacto, que puede distinguirse de los aspectos discriminatorios del tacto procesados a través de las fibras Aβ^1,2. Tacto afectivo mediado CT se cree para desempeñar un papel integral en comportamientos sociales asociaciones³, llevando a la hipótesis de "la piel como un órgano social"⁴. Física^5,6, desarrollo⁷y psiquiátrico^8,9 factores pueden influir en procesamiento táctil CT-mediada. Por lo tanto, establecer una medida objetiva para cuantificar reacciones afectivas tacto CT relevantes es crítico para permitir comparaciones entre poblaciones.

En los últimos años, ha ha ganado mucho conocimiento sobre las características de CT aferentes. Estos aferentes amielínicos muestran una frecuencia de disparo en forma de U invertida, con velocidades de 1 a 10 cm/s («CT-óptimo») que la mayor frecuencia y mayor ambos ("rápido no óptimo") o reducción de velocidades ("slow no óptima") menor que leña¹⁰. CT, frecuencia de la leña se correlaciona con la calificaciones de tacto "simpatía", produciendo una curva en forma de U invertida similar en simpatía calificaciones¹⁰. Además, CT-aferentes también responden más enérgicamente a estímulos cerca de la piel temperatura¹¹. Estas fibras también muestran velocidades de conducción distinta. Los aferentes amielínicos de la CT son más lento² y así la salva de la entrada aferente a la corteza muestra un desfase temporal en comparación con la velocidad del más rápido, mielínicas Aβ fibras^1,12. También se puede diferenciar tacto discriminativo y afectivo a nivel neural. Mientras que ambos tipos de toque activan la superposición de las áreas somatosensoriales, tacto afectivo es más probable que activan la ínsula posterior, mientras que el tacto discriminativo activa áreas sensoriomotora^{13,14,15 , 16}. este patrón de activación es consistente si el toque es experimentado directamente o simplemente observado¹⁷, sugiriendo que toque afectivo no es sólo un proceso "bottom-up" impulsado por la activación física de CT aferentes, pero también implica " integración top-down"de procesamiento sensorial multimodal.

Situaciones en que CT es deficiente o anormal si no también ha proporcionado la penetración en el significado funcional de estos aferentes. En un único grupo de pacientes con una mutación hereditaria que afecta el gen β del factor de crecimiento nervioso, hay una reducción en la densidad de finas y unmyelinated fibras del nervio, incluyendo CT aferentes. En comparación con controles sanos, estos pacientes Informe toque a velocidades óptimas de CT como menos agradables⁵. El escenario inverso también es cierto; pacientes que carecen de fibras mielínicas Aβ son capaces de mantener una débil sensación de tacto agradable por el CT sigue intacta aferentes⁶. Tacto afectivo anormal procesamiento no se limita sólo a los ejemplos de cambios físicos en CT-aferentes. En poblaciones de pacientes y sanas, los más altos en el espectro de rasgos autistas registrados simpatía reducida calificación de toque⁸. Pacientes psiquiátricos muestran también reducida calificación hedónica del tacto afectivo, con una historia de maltrato infantil como uno de los predictores más consistentes de desajuste afectivo táctil conciencia⁸. Desregulación en el sistema de tacto afectivo basado en el CT en la anorexia nerviosa ha sido también reportado⁹. Así, factores físicos y psicológicos pueden influir en proceso toque afectivo, y por lo tanto, es imperativo establecer metodologías que pueden aplicarse a todas las personas de manera equitativa y comparable.

Penetraciones en normo-típico y desajuste afectivo tienen la oportunidad de proporcionar una imagen más matizada de muchos grupos de pacientes. Sin embargo, una limitación potencial de investigación del tacto afectivo es la necesidad de la clasificación. A veces, uno mismo-informe pueden ser poco confiable¹⁸ y tema recordar diagonal¹⁹. Investigaciones del uno mismo-informe psicológicamente pueden eliminar a un participante de la configuración actual, limitación de la validez ecológica de las respuestas y sacarlos temporalmente de la experiencia²⁰. Por otra parte, uno mismo-informe se basa en una firme comprensión de lenguaje y semántica, lo intercultural y desarrollo diversas comparaciones (por ejemplo, infantil y niño de edad personas) desafiante. Por ejemplo, individuos con una diagnosis del espectro de autismo con frecuencia muestran distintas respuestas conductuales a²¹, pero también pueden tener dificultades en la comunicación verbal²². Por lo tanto, encontrar métodos no invasivos para medir respuestas al tacto que eluden una confianza en uno mismo-informe puede traducirse, al menos, a una mejor comprensión de los mecanismos del tacto afectivo y en la mayoría, la novela penetraciones en la desregulación del proceso social en poblaciones de pacientes.

Facial electromiografía (EMG) es un candidato adecuado para evaluar objetivamente las respuestas afectivas al tacto. Se ha utilizado para medir reacciones de Valencia específica a visual²³, audiovisual²⁴, olfativo²⁵y estímulos gustativos²⁶ . EMG facial es un método seguro y no invasivo que consiste en electrodos de superficie que se adhieren a la cara²⁷. Estos electrodos de superficie registran la actividad de músculos faciales continuamente en tiempo real con la sensibilidad de la balanza de tiempo decenas de milisegundos. De particular interés es el corrugador superciliar "(corrugador del), que se activa cuando surcado la frente y relaja durante una sonrisa. Como resultado, corrugador actividad tiene una relación linear con Valencia afectiva, con mayor respuesta a los estímulos negativos y disminución de la actividad en respuesta a estímulos positivos²⁸. Además, el cigomático mayor ("malar") es el músculo activado como las esquinas de la tire boca arriba en una sonrisa. Los cigomáticos muestra un patrón de activación "En forma de J" con estímulos positivos obteniendo la mayor respuesta y los estímulos más negativos que una mayor respuesta a estímulos neutros²⁸. Facial grabaciones de EMG de estos músculos pueden observarse incluso cuando los estímulos son fuera de conciencia o cuando individuos explícitamente tratan de reprimir sus reacciones^29,30. Lo importante, EMG facial puede utilizarse solo o en combinación con uno mismo-informe de calificaciones u otros registros fisiológicos. Por lo tanto, es una metodología ideal para evaluar reacciones afectivas a estimulación táctil^31,32.

En Resumen, el EMG facial puede combinarse con uno mismo-informe de calificaciones para determinar cómo CT óptima estimulación táctil influye en la actividad muscular facial como un indicador potencial de respuesta afectiva. Uno puede tomar ventaja de la frecuencia de disparo de dependiente de la velocidad del CTs para aplicar toque a velocidades CT óptima y no óptima, y táctil puede aplicarse tanto para el brazo Rico en CT y supuestamente CT-carecer de la palma. Las comparaciones pueden hacerse a través de las modalidades para determinar si las respuestas afectivas al tacto requieren estimulación directa o pueden ser sacadas mediante la mera observación, sugestivo de procesamiento compartido entre modalidades sensoriales. Finalmente, al establecimiento de EMG facial como una metodología adecuada para estudiar las reacciones afectivas tacto afectivo, los investigadores pueden entonces explorar cómo afectiva táctil procesamiento puede estar influenciado por diversas intervenciones (por ejemplo, administración de medicamentos, estrés exposición ), cómo cambia a lo largo de desarrollo⁷, cómo está influenciada por la relación de los interactuantes³³y sea desequilibrada en poblaciones clínicas⁸.

Protocolo

Este protocolo se basa en Mayo et al.³¹ (experimento 1) y Ree et al.³² (experimento 2). Aprobación ética fue concedida por la Junta de revisión ética Regional, Linköping, Suecia (experimento 1) y el Comité de ética local en el Departamento de psicología, Universidad de Oslo, Noruega (experimento 2).

1. preparación y selección participante

1. Reclutar a los participantes que carecen de alteraciones visuales táctiles o no corregidos y están libres de cualquier trastorno neurológico o psiquiátrico, a menos que una población de pacientes específica es reclutada.
2. Que los participantes sean plenamente capaces de comprender las instrucciones de la tarea (por ejemplo, fluida en la lengua que se administran las tareas).
3. Si incluye más de una tarea (por ejemplo, experimentado, observado), asegúrese de orden es contrarrestada a través de los participantes, estratificación de género, edad u otros factores distintivos.

2. estímulos y la construcción de la tarea

Nota: Vea la tabla 1 para diseño experimental.

1. Tarea de experiencia táctil (experimentos 1 y 2)
   1. Crear pruebas que consisten en un período de línea base, toque administración y uno mismo-informe de calificaciones, todos separados por ITIs jitter.
      1. Períodos de referencia consisten en una pantalla en blanco, fijación cruzada u otra escena neutral antes de la estimulación táctil.
      2. Estimulación táctil es seguida por un corto (por ejemplo s de 1-2) se obtienen ITI, entonces uno mismo-informe de calificaciones.
      3. Un jitter intervalo Inter-ensayo (ITI; por ejemplo, 6-7 s) sigue uno mismo-informe de calificaciones para permitir la actividad del músculo volver a niveles basales antes de que comience el próximo ensayo.
   2. Utilizar cualquier audio (experimento 1³¹) o señales visuales (experimento 2³²) para asegurar ese toque se entrega a la velocidad adecuada.
      1. Para usar las señales de audio, señales entregadas a auriculares usados por el experimentador para seguir el ritmo de la estimulación utilizando un metrónomo. Distinguir velocidades utilizando los tonos de diferentes parcelas (u otra cue audio distintiva, por ejemplo, una señal diciendo: "10 cm/s") que preceden a las señales de estímulo.
      2. Para utilizar señales visuales, mostrar señales en un tablet sólo teniendo en cuenta el experimentador. Utilice una barra móvil para seguimiento de velocidad de administración de contacto.
   3. Previo al inicio del estudio, práctica para asegurar ese toque se administra a la velocidad adecuada y una presión constante. Para ello, se aplican pinceladas a la escala de manera similar que el participante. La lectura de la escala se utiliza para determinar si los cambios de presión a lo largo de toquen administración. Por ejemplo, una presión de 0,4 N leería como 40 g en la escala.
2. Tarea táctil observado (experimento 1)
   1. Que sean videos de toque administración de longitud similar, independientemente de la velocidad.
      1. Incluyen ambos CT-óptimo (1-10 cm/s) y no óptima (menos de 1 cm/s o más de 10 cm/s) velocidades.
   2. Comienzan los ensayos con una fijación cruzada u otra condición neutral seguida por video.
      Nota: Videos contienen el tacto entregado a CT-ricos peluda piel (brazo), CT-careciendo de piel glabra (palm) y una condición no-social en el que toque se entrega a un falso brazo de madera (Fig. 2; vea los videos adicionales).
      1. Después de un 1-2 s ITI, obtener calificaciones de uno mismo-informe.
      2. Permitir que otro 6-7 ITI siguiendo clasificaciones preceder el próximo ensayo para permitir la actividad EMG volver a los valores basales.

3. facial electromiografía

1. Adquisición de datos y filtrado de las directrices (basadas en anteriores protocolos^27,34)
   1. Utilizar software para aplicar pasos de filtrado en tiempo real o desconectado. Pasos de filtrado habituales incluyen un tope de banda peine filtro para filtrar ruido potencial de corriente alterna (50/60 Hz), seguido por alisar y rectificación.
      Nota: Pasos de filtrado básicos inicial pueden establecerse en los amplificadores de EMG (por ejemplo, un filtro de paso alto de 10 Hz) y un filtro de paso bajo de 500 Hz o 1.000 Hz.
2. Aplicación del electrodo (basado en anteriores protocolos^27,34)
   1. Describa brevemente el proceso de solicitud para el participante. Uso palabras neutrales ("sensor") en lugar de potencialmente ansiedad-evocar palabras ("electrodo")³⁴.
      1. Decide qué información a los participantes sobre el propósito de los sensores.
         Nota: En los estudios actuales, los participantes dijeron sensores serían medir músculo y sudor actividad durante la sesión.
   2. Limpie la piel de los participantes antes de la aplicación del electrodo.
      1. Utilice agua para limpiar las zonas en que se aplicarán los sensores.
      2. Usar un scrub exfoliante para raspar ligeramente las mismas áreas. Tenga cuidado para evitar la irritación de la piel importante, aunque es probable que se produzca irritación de menor importancia.
   3. Utilice pares de electrodos que consta de dos electrodos de registro bipolar 4 mm blindado y electrodo de referencia monopolar uno.
      1. Aplicar adhesivo collares a los electrodos que se adhieren a la piel.
      2. Una vez que los collares se adhieren al borde exterior de los electrodos, se llenan de sensores un gel electrodo conductor, procurando para evitar la formación de burbujas de aire.
   4. Colocar pares de electrodos paralelos a la paresia de interés y perpendicular a posibles fuentes de ruido, como otros músculos³⁴.
      1. Corrugador: Coloque un electrodo directamente sobre la ceja a lo largo de una línea vertical imaginaria que atraviesa el ángulo interno del ojo. Coloque el segundo electrodo de 1 cm lateral y ligeramente superior a la primera, a lo largo de la frontera de la ceja.
      2. Cigomático: Coloque la primera mitad de sensor a lo largo de una línea imaginaria que conecta la parte superior (donde la oreja se encuentra con el cráneo) de la oreja y la comisura de la boca. Coloque el segundo electrodo de 1 cm medial (hacia la boca). Tenga cuidado para evitar el músculo masetero.
      3. Utilizar un electrodo de 8 mm sin blindaje, monopolar grabación como un electrodo de referencia. Coloque el electrodo en el centro de la frente, equidistante (arriba) las frentes internas y (abajo) la línea del cabello.
      4. Asegúrese de electrodo se colocan los cables que no impiden la visión. Utilice cinta médica para asegurar adherencia a largo plazo de los electrodos a la piel y reducir el ruido/artefactos debido al movimiento de la cuerda.
   5. Determinar la calidad de la aplicación de electrodos con un monitor de impedancia. Niveles de impedancia aceptable están por debajo de 20 kΩ. Si los electrodos necesitan volver a aplicar para alcanzar niveles de impedancia adecuada, utilice un par limpio de electrodos.

4. tarea procedimiento

1. Orden general
   1. Después de la aplicación de sensores, completa tareas. Si se usa más de una tarea, contrabalancear orden a través de los participantes.
   2. Asegúrese de que los participantes estén sentados cómodamente para minimizar el movimiento extraño que puede introducir artefactos de movimiento³⁴.
2. Tarea de experiencia táctil
   1. Participantes del asiento delante de ordenador con el a-ser-tocar brazo extendido lateralmente, descansando cómodamente (por ejemplo, sobre un cojín).
      Nota: Se recomienda aplicar el toque en el brazo que no se utiliza para la clasificación con el fin de minimizar posibles artefactos de movimiento en la señal de EMG.
   2. Ocluir vista del brazo de los participantes ya sea mediante una cortina separador³¹ o gafas que ocluyan la visión lateral (figura 1³²) ³⁵.
   3. Instruir a los participantes a centrarse en cómo el toque les hace sentir.
   4. Variar Ubicación del tacto para evitar fatiga de CT³⁶.
   5. Administrar táctil usando un cepillo de pelo de cabra 75 mm aplicado a secciones designadas marcado en el brazo (y Palma). Alternativamente, aplique táctil usando un robot controlado por fuerza de³⁷.
   6. Usar dirección de administración de tacto consistente, por ejemplo, y hacia atrás (proximal a distal y proximal a distal) o solo la dirección (proximal a distal solamente)
3. Tarea táctil observado
   1. Participante de asiento frente a la computadora que mostrará los videos.
   2. Instruir a los participantes que tienen la tarifa como el video les hizo sentir.
   3. Asegúrese de que el participante esté fuera de la vista del experimentador³⁴.

5. datos de limpieza y análisis

1. Para evaluar la activación EMG media a un tipo de estímulo táctil específico, comparar la respuesta al estímulo táctil en la línea de base anterior, es decir, [significa activación durante 6 s toque la estimulación] - [significa activación durante 1 prestimulus s "inicial"], como sugiere Fridlund y Cacioppo³⁴.
   1. Las respuestas promedio para cada uno toquen el tipo de estímulo (CT-óptima, no óptima y, en su caso, cada ubicación (brazo/Palma).
   2. Hacer esto para cada músculo (corrugador, zigomática) y uno mismo-informe calificación (simpatía, intensidad) individualmente.
2. Para obtener un curso de tiempo más sensible, calcular media activación de EMG durante pequeños intervalos de tiempo (por ejemplo, 700 ms; ver figura 5³²). Restar la misma 1 s línea de base de todos los intervalos para eliminar referencia actividad EMG.
   Nota: Antes del análisis, se recomienda tener datos comprobados manualmente por evaluadores cegados para tocar las condiciones para eliminar los ensayos con activaciones artifactual³⁴.

Resultados

CT-óptimo tacto desencadena distintas respuestas EMG comparadas con toque rápido no óptima a través de modalidades
El primer experimento dirigido si diferencial reactividad EMG podría detectarse en respuesta a CT-óptimo (3 cm/s) y fast óptima estimulación táctil (30 cm/s) que fue directamente experimentados (figura 3) o simplemente observado (figura 2 y figura 3)

Discusión

Aquí, Divulgamos sobre el uso de facial electromiografía (EMG) como un método para el estudio de respuestas afectivas al toque observado y experimentado. Anteriormente, muchos estudios se han centrado en el uso de uno mismo-informe de calificaciones para caracterizar la calidad afectiva de toque. Toque que óptimamente activa aferentes CT (p. ej., 1-10 cm/s) es constantemente clasificado como más agradable que sea más rápido o más lento toque velocidades¹⁰. En cambio, las calificaciones de ...

Materiales

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