Deneyimli ve gözlenen duygusal Touch insanlarda yüz kas tepkileri değerlendirmek için yüz Elektromiyografi kullanma

Özet

Biz yüz kas aktivitesi deneyimli ve gözlenen dokunsal uyarım yüz Elektromiyografi kullanarak yanıt olarak değerlendirmek için bir protokol tanımlamak.

Özet

"Duygusal" dokunmatik ayrımcı dokunmatik farklı bir şekilde işlenecek ve C-dokunsal (CT) afferent liflerinin aktivasyonu dahil etmek inanılıyor. En iyi şekilde CT lifleri etkinleştirir dokunmatik sürekli olarak hedonically hoş derecelendirilmiştir. Engelliler sosyal-duygusal işleyişi ile hasta gruplarının da düzensiz duygusal dokunmatik oy göstermek. Ancak, dokunmatik kendi kendine bildirilen puana güvenerek hatırlama önyargı ve iletişim engelleri de dahil olmak üzere birçok sınırlamalar vardır. Burada, biz duygusal yanıt-e doğru kendi kendine rapor derecelendirme güvenilmesi kaçınmanızı sağlar yüz Elektromiyografi (EMG) üzerinden dokunmak çalışmaya bir metodolojik yaklaşım tarif. Yüz EMG objektif, kantitatif ve yüz kas aktivitesi duygusal tepkiler gösterge ölçmek için non-invaziv yöntem var. Yanıt-e doğru sözlü iletişim için gerek kalmadan sağlıklı ve sabırlı nüfus arasında tespit edilebilir. Burada, o CT en uygun ve uygun olmayan dokunmatik gösteren iki ayrı veri kümeleri farklı yüz kas reaksiyonları temin sağlamak. Ayrıca, yüz EMG yanıt-e doğru uyarıcı yöntemleri, örneğin dokunsal (deneyimli dokunma) ve visual (gözlenen dokunma) arasında tutarlıdır. Son olarak, yüz EMG zamansal çözünürlük Bu sözlü raporlama anlayis timescales üzerinde yanıt algılayabilir. Birlikte, bizim veri yüz EMG kullanmak için uygun bir metodoloji ek veya bazı durumlarda, ayağını kaydırmak, kullanılan duygusal dokunsal araştırmada önlemleri mevcut olduğunu göstermektedir.

Giriş

C dokunsal (CT) afferents dokunma, dokunma Aβ lifleri^1,2yolu ile işlenen discriminative açıdan ayırt duygusal bileşeni iletmek için önerilir. Duygusal dokunmatik CT-aracılı sosyal affiliative davranışlar³"sosyal bir organ olarak cilt" hipotez⁴' e lider, önemli bir rol oynamaktadır inanılıyor. Fiziksel^5,6, gelişimsel⁷ve psikiyatrik^8,9 faktörler CT-aracılı dokunmatik işleme etkisi altına alabiliyor. Böylece, CT ilgili dokunmatik duygusal tepkileri ölçmek için objektif bir ölçü oluşturma nüfus arasında karşılaştırmalar için izin vermek için önemlidir.

Son yıllarda, CT afferents özellikleri ile ilgili fazla içgörü kazanmıştır. Bu unmyelinated afferents bir ters U şeklinde atış sıklığı, 1-10 cm hızları göstermek/s ("CT-en iyi") en büyük frekans ve büyük alabilme ("hızlı uygun olmayan") veya daha az ("uygun olmayan yavaş") hızları alabilme azaltılmış ¹⁰atış. Atış frekans CT dokunmatik "hoşluk", kendi kendine bildirilen derecelendirme ile benzer bir ters U şeklinde eğri hoşluk derecelendirme¹⁰üreten karşılıklı olarak ilişkilendirir. Ayrıca, CT-afferents da en sağlam cilt sıcaklığı¹¹yakın uyaranlara yanıt. Bu iplikler de farklı iletim hızları gösterir. Unmyelinated CT afferents daha yavaş² ve böylece korteks afferent girişine voleybolu zamansal bir gecikme daha hızlı, myelinated Aβ lifleri^1,12hıza göre gösterir. Duygusal ve discriminative touch da sinirsel bir düzeyde ayrılır. Her iki tip dokunmatik somatosensor alanlarda örtüşen etkinleştirmek, duygusal dokunmatik sensorimotor alanları^13,14,15 discriminative dokunmatik etkinleştirir ise posterior Insula etkinleştirmek daha muhtemeldir ^{, 16}. bu harekete geçirmek belgili tanımlık değmek veya doğrudan deneyimli sadece¹⁷duygusal touch sadece bir "tabandan tavana" süreci CT afferents fiziksel etkinleştirme tarafından tahrik değil, ama aynı zamanda içerir düşündüren, gözlenen tutarlı kalıptır " yukarıdan aşağıya"entegrasyon multimodal duyusal işleme.

Hangi CT işleme eksik veya aksi takdirde atipik olduğu durumlarda da bu afferents fonksiyonel önemini içgörü sağlamıştır. Sinir büyüme faktörü β gen etkileyen kalıtsal bir mutasyon ile benzersiz bir hasta grubu içinde ince ve unmyelinated sinir lifleri, CT afferents de dahil olmak üzere yoğunluğundaki azalma var. Sağlıklı kontrol, CT-optimum hızları bu hastalar rapor dokunarak daha az hoş⁵olarak karşılaştırıldığında. Converse senaryo da doğrudur; myelinated Aβ lifleri eksikliği hastalarda zayıf hissi keyifli dokunmatik hala bozulmamış CT afferents⁶tarafından taşınan korumak edebiliyoruz. Anormal duygusal dokunmatik işleme, CT-afferents fiziksel değişimler örneklerine sadece sınırlı değildir. Hasta ve sağlıklı nüfus arasında o otistik özelliklerin spektrumda yüksek dokunmatik⁸azaltılmış hoşluk derecelendirme bildirdi. Psikiyatrik hastalar da çocukluk kötü muamele en tutarlı Öngördürücüleri biri olarak dysregulated duygusal dokunmatik farkındalık⁸öyküsü olan duygusal Touch, azaltılmış hedonic derecelendirme göstermektedir. Anoreksiya Nervoza duygusal dokunmatik CT tabanlı sisteminde bozukluk da bildirilen⁹olmuştur. Böylece, hem fiziksel hem de psikolojik faktörler duygusal dokunmatik işleme etkileyebilir ve bu nedenle, tüm bireyler için adil ve benzer bir şekilde uygulanabilir metodolojileri kurmak için zorunludur.

Normo tipik anlayışlar ve dysregulated duygusal işleme fırsatı, birçok hasta gruplarının daha ayrıntılı bir resim sağlamak için. Ancak, bir potansiyel duygusal touch araştırma kendi kendine bildirilen derecelendirme gerekliliğini kısıtlamasıdır. Zaman zaman, güvenilmez¹⁸ ve önyargı¹⁹hatırlamak konu kendi kendine rapor olabilir. Sorular kendi kendine rapor, psikolojik olarak geçerli ayarı yanıt ekolojik geçerliliğini sınırlama ve geçici izale onları--dan deneyim²⁰katılımcı kaldırabilirsiniz. Ayrıca, kendi kendine rapor dil ve semantik, kültürler arası yapım ve zorlu gelişimsel olarak çeşitli (örneğin bebek ve yürümeye başlayan çocuk yaşlı bireylerin) karşılaştırma sağlam bir anlayışa dayanır. Örneğin, bir otizm spektrum Tanı ile bireyler sık²¹dokunmak farklı davranış yanıtları göstermek ama²²sözlü iletişim güçlükleri de içerebilir. Böylece, kendi kendine rapor bir güven engelleyecek dokunmak yanıt ölçmek için non-invaziv yöntemler bulmak, en azından, duygusal Touch ve sosyal işleme bozukluk çoğu, yeni anlayışlar, mekanizmaları daha iyi anlamak için tercüme hasta nüfus.

Yüz Elektromiyografi (EMG) objektif dokunmak duygusal yanıtları değerlendirmek için uygun bir aday var. Bu görsel²³, görsel-işitsel²⁴, koku²⁵ve tat²⁶ uyaranlara değerlik özel tepkileri ölçmek için kullanılmıştır. Yüz EMG yüz²⁷ile uygun yüzey elektrotlar oluşan güvenli ve non-invaziv bir yöntemdir. Bu yüzey elektrotlar kayıt yüz kas aktivitesi sürekli olarak içinde gerçek-zaman zaman ölçek duyarlılık milisaniye onlarca ile. Özel ilgi kaş yariklar etkinleştirilir ve bir gülümseme sırasında rahatlatır oluklu supercilii ("Buruşturucu") olduğunu. Sonuç olarak, oluklu aktivite olumsuz uyaranlara karşı artan tepki ile duygusal değerlik doğrusal bir ilişki ve etkinlik yanıt olumlu uyaranlara²⁸azalmıştır. Buna ek olarak, zygomaticus büyük bir gülümseme içine ağız Yüksel köşelerini olarak aktive kas ("elmacık") olduğunu. Elmacık "J şeklinde" harekete geçirmek desen olumlu uyaranlara en büyük yanıt alabilme ve nötr uyaran²⁸daha büyük bir yanıt alabilme en olumsuz uyaranlara ile görüntüler. Bilinçli farkındalık dışında veya zaman bireyler açıkça kendi reaksiyonlar^29,30bastırmak için çalışıyoruz uyaranlara görüntülendiğinde bu kaslar yüz EMG kayıtları bile görülebilmektedir. Önemlisi, yüz EMG tek başına veya kendi kendine rapor derecelendirme veya diğer fizyolojik kayıtları ile birlikte kullanılabilir. Böylece, dokunsal uyarım^31,32duygusal tepkileri değerlendirmek için ideal bir metodoloji olmuştur.

Özetle, yüz EMG nasıl CT en iyi dokunsal uyarım yüz kas aktivitesi duygusal yanıt potansiyel bir göstergesi olarak etkilediği belirlemek için kendi kendine rapor derecelendirme ile kombine edilebilir. Bir yararlanabilir CT en uygun ve uygun olmayan hızları dokunmatik uygulamak için CTs hızı bağımlı atış sıklığı ve CT-zengin kol ve putatively CT-eksik hem de dokunmatik yöneticilerini palm. Karşılaştırmalar modaliteleri dokunmak duygusal yanıt doğrudan stimülasyon gerektiren veya sadece gözlem, duyusal yöntemleri arasında paylaşılan işleme düşündüren yoluyla elde edildi olup olmadığını belirlemek için yapılabilir. Son olarak, duygusal tepkileri duygusal touch, araştırmacılar can çalışma o zaman nasıl duygusal dokunmatik keşfetmek için uygun bir metodoloji yüz EMG kurulması üzerine işleme çeşitli müdahaleler (örneğin, ilaç idaresi; stres maruz tarafından etkilenebilir ), nasıl bu geliştirme⁷değişiklikleri, nasıl o interactants³³ilişki tarafından etkilenir ve dysregulated klinik nüfus⁸olup.

Protokol

Bu iletişim kuralı Mayo ve ark.³¹ (deney 1) ve Ree vd.³² (deney 2) temel alır. Etik onay bölgesel etik inceleme kurulu, Linköping, İsveç (deney 1) ve Psikoloji Bölümü, Oslo Üniversitesi, Norveç (deney 2) itibariyle yerel etik kurul tarafından verildi.

1. katılımcı tarama ve hazırlık

1. Dokunsal ya da düzeltilmeyen görsel bozuklukları eksikliği ve belirli bir hasta nüfus işe sürece herhangi bir nörolojik ya da psikolojik bozukluk, ücretsiz katılımcılar askere.
2. Katılımcı görev yönergelerini tam olarak anlamadan olduğundan emin olun (örneğin, görevleri yönetilir dilde akıcı).
3. Birden fazla görev (deneyimli, gözlenen), dahil olmak üzere sağlamak Eğer bu görev sırası boyunca katılımcılar, cinsiyet, yaş veya diğer ayırt edici faktörler için stratifying karşı dengeli.

2. bir çekim gücü ve görev İnşaat

Not: Deneysel tasarım için bkz: Tablo 1 .

1. Deneyimli dokunmatik görev (deneyler 1 ve 2)
   1. Öyle ki bir temel süre oluşur, yönetim dokunma ve kendi kendini değerlendirmesi, tüm jittered ITIS tarafından ayrılmış rapor denemeler oluşturun.
      1. Satır taban çizgisi süreleri boş bir ekran, çapraz fiksasyon veya nötr diğer sahne dokunsal uyarım önce oluşur.
      2. Dokunsal uyarım ardından kısa bir (örneğin 1-2 s) tarafından ITI, sonra kendi kendine rapor derecelendirme elde edilir.
      3. Jittered arası deneme aralığı (ITI; örneğin 6-7 s) kas aktivitesi sonraki duruşma başlamadan önce temel seviyelere dönmek izin vermek için kendi kendine rapor derecelendirme izler.
   2. Her iki ses (deney 1³¹) kullanın veya bu dokunmatik emin olmak için görsel (deney 2³²) ipuçları uygun hızda teslim edilir.
      1. Sesli işaretleri kullanmak için ipuçları bir metronom kullanılarak stimülasyon hızı izlemek için deneyci tarafından giyilen kulaklık teslim olması. Hızları farklı sahaları (veya diğer ayırt edici ses işaret, örneğin, "10 cm/s" söyleyerek bir işaret) tonlarını kullanarak ayırt stimülasyon cues koyun.
      2. Görsel ipuçları kullanmak için yalnızca içinde görüş-in deneyci tablet ipuçları görüntüler. Hareketli bir bar hız, dokunmatik yönetiminin izlemek için kullanın.
   3. Çalışmada, dokunma emin olmak için uygulama başlangıcı öncesinde uygun hız ve tutarlı bir basınç teslim edilir. Bunu yapmak için Katılımcı olarak benzer bir şekilde Ölçekle darbeleri uygulayın. Ölçek okuma boyunca basınç değişiklikleri yönetim dokunursan belirlemek için kullanılır. Örneğin, 0,4 N baskısı ölçekte 40 g olarak okurdu.
2. Gözlenen dokunmatik görev (deney 1)
   1. Dokunma yönetim videoları hızı ne olursa olsun benzer uzunlukta olduğundan emin olun.
      1. Her iki CT-optimum içerir (1-10 cm/s) ve uygun olmayan (1 cm/s veya 10'dan fazla cm/s den az) hızları.
   2. Denemeler bir fiksasyon çapraz veya video tarafından takip diğer tarafsız koşulu ile başlayın.
      Not: Videolar CT-zengin tüylü deri (kol), tüysüz cilt (palm) CT eksik ve dokunmatik sahte bir ahşap kol için (Res. 2; bkz: tamamlayıcı videolar) teslim edilir bir sigara-sosyal durumu teslim dokunmatik içerir.
      1. Sonra bir 1-2 s ITI, kendi kendine rapor almak.
      2. Derecelendirme takip başka bir 6-7 ITI EMG etkinliği satır taban çizgisine dönmek izin vermek için bir sonraki duruşma öncesinde izin.

3. yüz Elektromiyografi

1. Veri toplama ve yönergeleri (önceki iletişim kuralları^27,34üzerinde dayalı) süzme
   1. Yazılım gerçek zamanlı veya çevrimdışı filtre uygulama adımları uygulamak için kullanın. Tipik filtreleme adımlar bir tarak bandı son süzgeci, süzgeç dışarı potansiyel gürültü AC güç (50/60 Hz), ardından da yumuşatma ve düzeltme içerir.
      Not: İlk temel filtre uygulama adımları EMG amplifikatörler üzerinde (örneğin, yüksek geçiren Filtre 10 Hz) ve 500 Hz veya 1000 Hz düşük geçiş filtresi ayarlanmış olabilir.
2. (Önceki iletişim kuralları^27,34üzerinde tabanlı) elektrot uygulama
   1. Başvuru süreci katılımcıya kısaca açıklayın. Kullanım nötr ("algılayıcı") yerine, potansiyel olarak anksiyete-çağrıştıran kelime ("elektrot")³⁴.
      1. Katılımcılar sensörler amacı ile ilgili söylemek hangi bilgileri karar.
         Not: Mevcut çalışmalarda katılımcıların sensörler kas ölçmek ve aktivite oturum sırasında ter söylendi.
   2. Katılımcıların cilt elektrot uygulamadan önce temiz.
      1. Su sensörler uygulanacağı alanları temiz silmek için kullanın.
      2. Hafifçe aynı alanlarda aşındırmak için bir EXFOLIANT fırçalayın kullanın. Küçük tahriş oluşma olasılığı olmasına rağmen büyük cilt tahrişi önlemek için dikkatli olun.
   3. Elektrot çiftleri iki 4 mm korumalı bipolar kayıt elektrotları ve bir monopolar referans elektrot karakterlerinden oluşan kullanın.
      1. Öyle ki onlar cilde uygun yapıştırıcı yaka elektrotlar için geçerlidir.
      2. Bir kez yaka elektrotlar dış halka uygun, sensörler hava kabarcıklarının oluşumunu önlemek için dikkat çekici bir iletken elektrot jel ile doldurun.
   4. Elektrot çiftleri paralel olarak faiz ve dik muscle(s) gürültü, diğer kaslar³⁴gibi potansiyel kaynakları yerleştirin.
      1. Buruşturucu: kaş gözün iç köşesine erişir hayali bir dikey çizgi boyunca hemen üstüne bir elektrot yapıştırmayın. Yanal ve biraz daha üstün ilk, ikinci elektrot 1 cm yer kaş kenarına.
      2. Elmacık: ilk sensör midway üst bağlanır hayali bir çizgi boyunca yer kulak (kulak buluştuğu kafatası) ve ağız köşesinde. İkinci elektrot 1 cm medial (doğru ağız) yerleştirin. Aloha kas önlemek için dikkat ediniz.
      3. Bir 8 mm korumasız, monopolar kayıt elektrot bir referans elektrot kullanın. Alın, eşit uzaklıkta (üstte) iç kaşları ve (aşağıda) saç çizgisi ortasında elektrot yerleştirin.
      4. Öyle ki vizyon engel değil teller yerleştirilir bu elektrot sağlamak. Uzun süreli bağlılık cilt ve gürültü/eserler kordon hareketi nedeniyle azaltmak için elektrot sağlamak için tıbbi bant kullanın.
   5. Elektrot uygulama bir empedans İzleyicisi ile kalitesini belirlemek. Kabul edilebilir empedans seviyeleri 20 kΩ vardır. Elektrotlar uygun empedans düzeyleri ulaşmak için yeniden geçerli gerekiyorsa, elektrotlar temiz bir çift kullanın.

4. görev yordamı

1. Emir
   1. Aşağıdaki sensör uygulama, tam görevler. Birden fazla görev kullanıyorsanız, sipariş katılımcılar arasında dengelemek.
   2. Katılımcılar rahatça hareket eserler³⁴tanıştırabilir miyim yabancı hareketi en aza indirmek için yerleştirildiğinden emin olun.
2. Deneyimli dokunmatik görev
   1. Rahatça dinleniyor (örneğin, bir yastık üzerinde) yanal, be-dokundu kol genişletilmiş ile katılımcılar bilgisayar önünde koltuk.
      Not: Bu kendi kendine bildirilen reytingler için EMG sinyal olası hareket aktarımında en aza indirmek için kullanılıyor değil kol dokunmatik uygulamak için tavsiye edilir.
   2. Katılımcıdan kol görünümünü bir perde ayırıcı³¹ veya lateral vizyon (şekil 1³²) ³⁵tıkamanın gözlük kullanarak doldurmak.
   3. Belgili tanımlık değmek onları nasıl hissettiriyor üzerinde odaklanmak için Katılımcı talimat.
   4. CT yorgunluk³⁶önlemek için dokunmatik konumu değişir.
   5. Touch kol (ve palmiye) işaretlenmiş belirlenmiş bölümler için uygulanan bir 75 mm keçi saç fırçası kullanarak yönetin. Alternatif olarak, touch bir kuvvet kontrollü robot³⁷kullanarak uygulayın.
   6. Örneğin, geri ve ileri tutarlı dokunma yönetim yön, kullanın (distal-için-proksimal, sonra proksimal distal için) veya tek yön (proksimal-için-distal sadece)
3. Gözlenen dokunmatik görev
   1. Koltuk katılımcı videoları görüntüler bilgisayar önünde.
   2. Katılımcı onlar nasıl video onlara hissediyorum yaptı oranı olacak talimat.
   3. Katılımcı deneyci³⁴görünümü dışında olduğundan emin olun.

5. veri temizleme ve analiz

1. Ortalama EMG harekete geçirmek belirli dokunma uyarıcı tipi değerlendirmek için yukarıdaki temel dokunmatik uyarana tepki Yani karşılaştırmak [demek etkinleştirme sırasında 6 s değmek stimülasyon] - [etkinleştirme sırasında 1 s prestimulus "temel" demek] tarafından önerilen Fridlund ve Cacioppo³⁴.
   1. Her biri için ortalama yanıt touch uyarıcı türü (CT-optimal, uygun olmayan ve uygun olması durumunda, her konum (kol/palm).
   2. Bunu her kas (oluklu, elmacık) ve derecelendirme (hoşluk, yoğunluk) ayrı ayrı kendi rapor.
2. Daha hassas bir zaman ders almak için ortalama EMG etkinleştirme sırasında küçük zaman aralıkları (örneğin, 700 ms; bkz: şekil 5³²) hesaplamak için. Aynı 1 s satır taban çizgisinden taban çizgisi EMG aktivite kaldırmak için tüm aralıkları çıkarma.
   Not: Önce analiz, bu verilerin el ile manipülasyonun activations³⁴ile deneme ortadan kaldırmak için koşullar dokunmak kör raters tarafından kontrol için tavsiye edilir.

Sonuçlar

CT-en iyi dokunmatik hızlı uygun olmayan dokunmak modaliteleri ile karşılaştırıldığında farklı EMG yanıt aydınlığa çıkartıyor.
Olup olmadığını fark EMG reaktivite yanıt CT en uygun olarak tespit edilemedi ele ilk deneme (3 cm/s) ve doğrudan deneyimli (şekil 3) ya da sadece gözlenen (Şekil 2 hızlı uygun olmayan (30 cm/s) dokunsal uyarım ve şekil 3)

Tartışmalar

Burada, duygusal yanıt gözlenen ve deneyimli touch için çalışmak için bir yöntem olarak yüz Elektromiyografi (EMG) kullanımı üzerinde raporu. Daha önce birçok çalışma dokunmatik duyuşsal kalitesini tanımlamak için kendi kendine rapor derecelendirme kullanımı üzerinde odaklanmıştır. CT afferents en iyi şekilde etkinleştirir dokunmatik (örneğin, 1-10 cm/s) tutarlı bir şekilde daha hoş olarak ya da daha hızlı veya daha yavaş hızları¹⁰dokunma daha derecelendirilmi...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
4mm Ag-AgCl sheilded reusable electrodes	Biopac	EL654
75mm goat hair brush	IN-EX Color AB	77062	Touch application; https://www.in-exfarg.se
8mm 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