Ce travail a été soutenu par l&#39;Institut national sur la surdité et d&#39;autres troubles de la communication subventions R21DC013915 et R01DC012502, les sciences naturelles et en génie du Canada et le Conseil européen de la recherche en vertu de septième programme-cadre de la Communauté européenne (FP7 / 2007-2013 Accord de Don pas 339152. ).

Le protocole expérimental actuel suit les lignes directrices en matière d&#39;éthique, selon le Comité d&#39;enquête humaine Université de Yale. 1. Electroenchephalopgaphy (EEG) Préparation <ol><li> Mesurer la taille de la tête pour déterminer le bouchon EEG appropriée. </li><li> Identifier l&#39;emplacement du sommet en trouvant le point médian entre nasion et inion avec un ruban à mesurer. </li><li> Placez le capuchon sur la tête EEG utilisant le sommet pré-déterminé que Cz. Examinez Cz à nouveau après avoir placé le bouchon en utilisant un ruban à mesurer que fait en 1.2. Notez que le bouchon EEG est équipé de porte-électrodes et le placement des électrodes 64 (ou les détenteurs) est basé sur un système 10-20 modifié avec système de coordonnées pré-spécifiée sur la base Cz 11. Remarque: Cette application utilise une configuration représentant 64 de l&#39;électrode pour évaluer les changements de distribution du cuir chevelu et pour l&#39;analyse de la source. Pour les applications plus simples (changements potentiels liés à l&#39;événement de l&#39;amplitude et la latence) using moins d&#39;électrodes sont possibles. Il y a deux électrodes de masse supplémentaires dans le système EEG utilisée ici. Ces porte-électrodes sont également inclus dans le capuchon. </li><li> Appliquer le gel d&#39;électrode dans les porte-électrodes à l&#39;aide d&#39;une seringue jetable. </li><li> Fixez électrodes EEG (y compris les électrodes de masse) dans les électrodes détenteurs correspondant aux étiquettes des électrodes et les porteurs d&#39;électrodes sur le capuchon de l&#39;électrode. </li><li> Nettoyer la surface de la peau avec des tampons d&#39;alcool. Remarque: Pour les électrodes pour détecter le mouvement des yeux (électro-oculographie), les emplacements de la peau sont au-dessus et au-dessous de l&#39;oeil droit (de mouvement oculaire vertical), et en dehors de la canthus externe des yeux les deux (de mouvement oculaire horizontal); pour la stimulation somatosensoriel latéral de la peau à l&#39;angle orale est nettoyé. </li><li> Remplissez les quatre électrodes électro-oculographie avec le gel de l&#39;électrode et de sécuriser les électrodes avec du ruban adhésif double-face sur les sites mentionnés au point 1.6. </li><li> Fixez tous les câbles d&#39;électrode en utilisant une bande Velcro. Si rbligatoire, CASSETTE les câbles au corps de participant ou les autres endroits qui ne sont pas d&#39;introduire de bruit électrique ou mécanique supplémentaire. </li><li> Placez le participant en face de l&#39;écran et le robot pour la stimulation somatosensoriel. Fixer tous les câbles d&#39;électrodes à nouveau comme en 1.8. </li><li> Branchez l&#39;EEG et des électrodes électro-oculographie (y compris les électrodes de masse) dans les connecteurs appropriés (étiquette correspondante et la forme de connecteur) sur la boîte de l&#39;amplificateur du système EEG. </li><li> Vérifiez que les signaux EEG sont sans artefacts et que la valeur de décalage est dans une fourchette acceptable (&lt;50 mV ou plus petit). Si les signaux bruyants ou de grands décalages qui sont généralement indicatif de haute impédance sont trouvés, corriger ces signaux d&#39;électrode en ajoutant gel de EEG supplémentaires et / ou le repositionnement de cheveux qui est directement sous l&#39;électrode. </li><li> Insérez les écouteurs EEG-compatibles et de confirmer que le niveau sonore est dans une gamme confortable fondé sur le rapport de l&#39;objet. </li></ol><pclass = &quot;jove_title&quot;&gt; 2. Somatosensoriel Stimulation Remarque: Le protocole actuel applique visage étirement de la peau dans le but de stimulation somatosensoriel. Le montage expérimental avec le système EEG est représenté sur la figure 1. Les détails du dispositif de stimulation somato-sensoriel ont été décrits dans les études précédentes 1,7,12-14. En bref, deux petites languettes en plastique (2 cm de large et 3 cm de hauteur) sont attachés avec du ruban adhésif double face pour la peau du visage. Les onglets sont connectés au dispositif robotique avec de la ficelle. Le robot génère systématiques charges d&#39;étirement de la peau selon les modèles expérimentaux. Le protocole de configuration pour l&#39;enregistrement ERP est la suivante: <ol><li> Placez la tête du participant à l&#39;appui-tête afin de minimiser les mouvements de la tête lors de la stimulation. Retirez soigneusement les câbles d&#39;électrode entre la tête et l&#39;appui-tête du participant. </li><li> Demandez au participant de maintenir l&#39;interrupteur de sécurité pour le robot. </li><li> Fixez languettes en plastique àl&#39;emplacement de la peau cible en utilisant un adhésif double face pour la stimulation somatosensoriel. Pour les résultats les représentant 12,13, dans lequel la cible est le latéral de la peau à l&#39;angle orale, placer le centre des onglets sur le modiolus, quelques mm latéralement à l&#39;angle orale avec le centre des languettes à environ la même hauteur de l&#39;angle orale. </li><li> Ajuster la configuration de la chaîne, des supports de chaîne et le robot afin d&#39;éviter des électrodes EEG et des câbles. </li><li> Appliquez quelques tronçons de la peau du visage (sinusoïde un cycle à 3 Hz avec une force maximale de 4 N) pour vérifier les artefacts dus à la stimulation (généralement observé que relativement grande amplitude et de fréquence inférieure par rapport à la réponse électrophysiologique). Si les artefacts sont observées dans les signaux EEG, revenir à 2,4. </li></ol> 3. ERP Enregistrement <ol><li> Expliquer la tâche expérimentale du sujet et fournir des essais pratiques (un bloc = 10 essais ou moins) pour confirmer si le sujet understands clairement la tâche. Note: La tâche expérimentale et la présentation du stimulus pour l&#39;enregistrement ERP sont préprogrammée dans les logiciels pour la présentation du stimulus. <ol><li> Dans le test représentatif avec somatosensoriel combinée stimulation auditive et 12, appliquer la stimulation somatosensoriel associée à la déformation de la peau à la partie latérale de la peau à l&#39;angle orale. Le motif d&#39;étirement est une sinusoïde un cycle (3 Hz) avec une force maximale de 4 N. Un seul d&#39;énoncé de parole synthétisée qui est à mi-chemin dans un continuum sonore en 10 étapes entre la &quot;tête&quot; et &quot;avait&quot; est utilisée pour la stimulation auditive. </li><li> Présenter deux stimulations séparément ou en combinaison. Dans la stimulation combinée, trois essais timings apparition (90 ms de plomb et de lag, et simultanées en somato-sensorielles et auditives onsets: voir la figure 3A). </li><li> Aléatoire la présentation de cinq stimulations (somatosensoriel seul, auditif seul et trois combinés:. Plomb, Simult et lag). Variez l&#39;intervalle entre les essais entre 1000 et 2000 msec afin d&#39;éviter l&#39;anticipation et l&#39;accoutumance. La tâche expérimentale est de déterminer si le son de discours présenté, qui est le son qui est acoustiquement intermédiaire entre «tête» et «eu», était «tête» en appuyant sur ​​une touche sur un clavier. Dans la seule condition somatosensoriel, dans lequel il a pas de stimulation auditive, les participants sont priés de répondre à pas &quot;la tête&quot;. </li><li> Jugements de participants record et le temps de réaction du début du stimulus à la presse clé en utilisant le logiciel pour la présentation du stimulus. Demandez au participant de contempler un point sur l&#39;écran d&#39;affichage de fixation, afin de réduire les artefacts dus à des mouvements oculaires. </li><li> Retirez le point de fixation tous les 10 stimulations pour une courte pause. (Voir aussi autre exemple de tâche et relance présentation 12,13) </li></ol></li><li> Démarrez le logiciel pour l&#39;enregistrement ERP à 512 Hzéchantillonnage, qui enregistre également le temps début de la stimulation dans la chronologie des données de l&#39;ERP. On notera que les horodatages de la stimulation, qui comprend également des informations sur le type de la stimulation, sont envoyés pour chaque stimulus de logiciel pour la présentation du stimulus. Les deux programmes (pour l&#39;enregistrement de l&#39;ERP et pour la présentation de relance) sont en cours d&#39;exécution sur deux PC distincts qui sont connectés via un port parallèle. </li><li> Régler le logiciel pour la stimulation somatosensoriel à mode de déclenchement en attente et ensuite commencer la présentation du stimulus en activant le logiciel de présentation du stimulus. Notez que le logiciel pour la stimulation somatosensoriel est également exécuté sur un ordinateur distinct des deux autres ordinateurs. Enregistrez 100 ERPs par condition. Remarque: un signal de déclenchement pour la stimulation somatosensoriel est reçu à travers un dispositif d&#39;entrée analogique qui est connecté à un dispositif de sortie numérique à l&#39;ordinateur de stimulation sensorielle. Stimulation somatosensoriel unique est produit par un déclencheur. &lt;/ li&gt; </ol>

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The authors have nothing to disclose.

Les études rapportées ici fournissent la preuve que la stimulation somatosensoriel contrôlée avec précision qui est produite par la déformation de la peau induit visage ERP corticales. Afférences cutanées sont connus comme une riche source d&#39;information kinesthésique 3,4 dans les mouvements des membres et de la parole humaine 5,6 mouvement 7,8,21. L&#39;étirement de la peau du visage d&#39;une manière qui reflète la direction de mouvement réel pendant parler induit un se...

La production de la parole dépend à la fois de l&#39;information auditive et somatosensoriel. La auditif et somatosensoriel rétroaction se produisent en combinaison dès les premières vocalisations produites par un enfant et les deux sont impliqués dans l&#39;apprentissage moteur de la parole. Des résultats récents suggèrent que les processus somato-sensorielles contribuent à la perception ainsi que la production. Par exemple, l&#39;identification des sons de la parole est modifiée lorsque un dispositif robotique étire la peau du visage en tant que participants écoutent à des stimuli auditifs 1. Bouffées d&#39;air à la joue qui coïncident avec des stimuli de la parole auditifs modifient 2 jugements de perception des participants. Ces effets somato impliquent l&#39;activation des mécanorécepteurs cutanés en réponse à la déformation de la peau. La peau est déformé de diverses manières pendant le mouvement, et mécanorécepteurs cutanés sont connus pour contribuer à kinesthésique sens 3,4. Le rôle kinesthésique des mécanorécepteurs cutanés est démontré par les résultats récents 5-7 que les souches relatives aux mouvements peau sont correctement perçues comme flexion ou motion prolongation en fonction du motif de l&#39;étirement de la peau 6. Au cours de la formation de moteur de la parole, qui est la répétition d&#39;énoncé de parole spécifique avec la parole d&#39;étirement de la peau du visage concomitante, modèles articulatoires changent de manière adaptative 7. Ces études indiquent que la modulation étirement de la peau au cours de l&#39;action fournit une méthode pour évaluer la contribution des afférences cutanées à la fonction kinesthésique du système sensori-moteur. La fonction kinesthésique des mécanorécepteurs cutanés orofaciaux a été étudiée principalement en utilisant des méthodes psychophysiologiques 7,8 et microélectrodes recodage des nerfs sensoriels 9,10. Ici, le protocole actuel se concentre sur la combinaison de la stimulation somatosensoriel oro-faciale associée à la déformation de la peau du visage et événement lié (ERP) d&#39;enregistrement potentiel. Thest la procédure expérimentale a le contrôle précis de la direction et le calendrier de la déformation du visage de la peau en utilisant un dispositif robotique contrôlée par ordinateur. Cela nous permet de tester des hypothèses spécifiques au sujet de la contribution somatosensoriel à la production de la parole et de la perception par sélectivement et précisément déformer la peau du visage dans un large éventail d&#39;orientations à la fois pendant l&#39;apprentissage moteur de la parole et directement dans la production de la parole et de la perception. Enregistrement ERP sont utilisés pour évaluer de manière non invasive la structure temporelle et le calendrier de l&#39;influence de la stimulation somatosensoriel sur les comportements orofaciaux. Le protocole actuel peut alors évaluer les corrélats neuraux de la fonction kinesthésique et d&#39;évaluer la contribution du système somatosensoriel à la fois le traitement de la parole, la production de la parole et de perception de la parole. Pour montrer l&#39;utilité de l&#39;application de la stimulation d&#39;étirement de la peau à l&#39;enregistrement de l&#39;ERP, le protocole suivant se concentre sur l&#39;interaction de somatosensoriel et entrée auditive dans le discours pa perception. Les résultats mettent en évidence une méthode pour évaluer le potentiel d&#39;interaction somatosensoriel-auditif dans le discours.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="673">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">EEG recording system</td>
			<td style="width:163px;">Biosemi</td>
			<td style="width:147px;">ActiveTwo</td>
			<td style="width:147px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Robotic decice for skin stretch</td>
			<td style="width:163px;">Geomagic</td>
			<td style="width:147px;">Phantom Premium 1.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">EEG-compatible earphones</td>
			<td style="width:163px;">Etymotic research</td>
			<td style="width:147px;">ER3A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Software for visual and auditory stimulation</td>
			<td style="width:163px;">Neurobehavioral Systems</td>
			<td style="width:147px;">Presentation</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Electrode gel</td>
			<td style="width:163px;">Parker Laboratories, INC</td>
			<td style="width:147px;">Signa gel</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Double sided tape</td>
			<td style="width:163px;">3M</td>
			<td style="width:147px;">1522</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Disposable syringe</td>
			<td style="width:163px;">Monoject</td>
			<td style="width:147px;">412 Curved Tip</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Analog input device</td>
			<td style="width:163px;">National Instuments&#160;</td>
			<td style="width:147px;">PCI-6036E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Degital output device</td>
			<td style="width:163px;">Measurement computing</td>
			<td style="width:147px;">USB-1208FS</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

somatosensory event-related potentials from orofacial skin stretch stimulation

Cortical processing associated with orofacial somatosensory function in speech has received limited experimental attention due to the difficulty of providing precise and controlled stimulation. This article introduces a technique for recording somatosensory event-related potentials (ERP) that uses a novel mechanical stimulation method involving skin deformation using a robotic device. Controlled deformation of the facial skin is used to modulate kinesthetic inputs through excitation of cutaneous mechanoreceptors. By combining somatosensory stimulation with electroencephalographic recording, somatosensory evoked responses can be successfully measured at the level of the cortex. Somatosensory stimulation can be combined with the stimulation of other sensory modalities to assess multisensory interactions. For speech, orofacial stimulation is combined with speech sound stimulation to assess the contribution of multi-sensory processing including the effects of timing differences. The ability to precisely control orofacial somatosensory stimulation during speech perception and speech production with ERP recording is an important tool that provides new insight into the neural organization and neural representations for speech.

Cette section présente les potentiels liées aux événements représentatifs en réponse à la stimulation somatosensoriel résultant de la déformation de la peau du visage. Le montage expérimental est représenté sur la figure 1. Stimulation sinusoïdale a été appliquée sur la peau du visage latéral à l&#39;angle orale (voir la figure 3A comme référence). Cent essais extensibles ont été enregistrés pour c...

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Somatosensory Event-related Potentials from Orofacial Skin Stretch Stimulation

This paper introduces a method for obtaining somatosensory event-related potentials following orofacial skin stretch stimulation. The current method can be used to evaluate the contribution of somatosensory afferents to both speech production and speech perception.

Potentiels liées aux événements somato-sensorielles de la peau Orofacial stretch Stimulation

Cortical processing associated with orofacial somatosensory function in speech has received limited experimental attention due to the difficulty of ...

somatosensory-event-related-potentials-from-orofacial-skin-stretch

Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.1K vues.  Haskins Laboratories. This paper introduces a method for obtaining somatosensory event-related potentials following orofacial skin stretch stimulation. The current method can be used to evaluate the contribution of somatosensory afferents to both speech production and speech perception.