Name: psychophysically-anchored, robust thresholding in studying pain-related lateralization of oscillatory prestimulus activity
Uploaded: 2017-01-21T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Psychophysically-anchored, Robust Thresholding in Studying Pain-related Lateralization of Oscillatory Prestimulus Activity at JoVE.com

Dit werk werd gefinancierd door de Transregionale Collaborative Research Centre TRR169 &quot;crossmodaal Learning: Adaptiviteit, Voorspelling en Interaction&quot; / German Research Foundation (DFG). De auteurs danken Stephanie Shields voor de nuttige opmerkingen over het manuscript.

<html> Het experiment is goedgekeurd door de ethische commissie van de Hamburg Medical Association (PV4509). 1. Deelnemer Selection <ol><li> Beyond standaard selectiecriteria, zoals fitness voor pijn stimulatie, hoofd implantaten of reeds bestaande neurologische aandoeningen, zorg ervoor dat de deelnemers niet lijden aan acute of chronische pijn, nemen geen pijnstillers, en hebben geen bekende geschiedenis van middelenmisbruik. De deelnemers moeten ook niet hebben deelgenomen in een farmaco...

<ol>
	<li>Coghill, R. C., McHaffie, J. G., Yen, Y. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+correlates+of+interindividual+differences+in+the+subjective+experience+of+pain.">Neural correlates of interindividual differences in the subjective experience of pain.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 100 (14), 8538-8542 (2003).</li><li>Schulz, E., Tiemann, L., Schuster, T., Gross, J., Ploner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+coding+of+traits+and+states+in+the+perception+of+pain.">Neurophysiological coding of traits and states in the perception of pain.</a> Cereb. Cortex. 21 (10), 2408-2414 (2011).</li><li>Ehrenstein, W. H., Ehrenstein, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Psychophysical+Methods.">Psychophysical Methods.</a> Mod. Tech. Neurosci. Res. , 1325 (1999).</li><li>Watson, A. B., Pelli, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quest:+A+Bayesian+adaptive+psychometric+method.">Quest: A Bayesian adaptive psychometric method.</a> Percept. Psychophys. 33 (2), 113-120 (1983).</li><li>Sims, J. A., Pelli, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ideal+psychometric+procedure.">The ideal psychometric procedure.</a> Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 28, 366 (1987).</li><li>Kleiner, M., Brainard, D., Pelli, D., Ingling, A., Murray, R., Broussard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What's+new+in+psychtoolbox-3.">What's new in psychtoolbox-3.</a> Perception. 36 (14), 1-16 (2007).</li><li>Leek, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+procedures+in+psychophysical+research.">Adaptive procedures in psychophysical research.</a> Percept. Psychophys. 63 (8), 1279-1292 (2001).</li><li>King-Smith, P. E., Grigsby, S. S., Vingrys, a. J., Benes, S. C., Supowit, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+and+unbiased+modifications+of+the+QUEST+threshold+method:+theory,+simulations,+experimental+evaluation+and+practical+implementation.">Efficient and unbiased modifications of the QUEST threshold method: theory, simulations, experimental evaluation and practical implementation.</a> Vision Res. 34 (7), 885-912 (1994).</li><li>Boly, M., Balteau, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Baseline+brain+activity+fluctuations+predict+somatosensory+perception+in+humans.">Baseline brain activity fluctuations predict somatosensory perception in humans.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 104 (29), 12187-12192 (2007).</li><li>Gross, J., Schnitzler, A., Timmermann, L., Ploner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gamma+oscillations+in+human+primary+somatosensory+cortex+reflect+pain+perception.">Gamma oscillations in human primary somatosensory cortex reflect pain perception.</a> PLoS Biol. 5 (5), 1168-1173 (2007).</li><li>Ploner, M., Lee, M. C., Wiech, K., Bingel, U., Tracey, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestimulus+functional+connectivity+determines+pain+perception+in+humans.">Prestimulus functional connectivity determines pain perception in humans.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107 (1), 355-360 (2010).</li><li>Oertel, B. G., Preibisch, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separating+brain+processing+of+pain+from+that+of+stimulus+intensity.">Separating brain processing of pain from that of stimulus intensity.</a> Hum. Brain Mapp. 33 (4), 883-894 (2012).</li><li>Goolkasian, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+changes+in+pain+perception:+an+ROC+analysis.">Cyclic changes in pain perception: an ROC analysis.</a> Percept. Psychophys. 27 (6), 499-504 (1980).</li><li>Hapidou, E. G., Rollman, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Menstrual+cycle+modulation+of+tender+points.">Menstrual cycle modulation of tender points.</a> Pain. 77 (2), 151-161 (1998).</li><li>Huskisson, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+pain.">Measurement of pain.</a> Lancet. 304 (7889), 1127-1131 (1974).</li><li>Brainard, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Psychophysics+Toolbox.">The Psychophysics Toolbox.</a> Spat. Vis. 10 (4), 433-436 (1997).</li><li>Taesler, P., Rose, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestimulus+Theta+Oscillations+and+Connectivity+Modulate+Pain+Perception.">Prestimulus Theta Oscillations and Connectivity Modulate Pain Perception.</a> J. Neurosci. 36 (18), 5026-5033 (2016).</li><li>Yarnitsky, D., Sprecher, E., Zaslansky, R., Hemli, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+session+experimental+pain+measurement.">Multiple session experimental pain measurement.</a> Pain. 67 (2-3), 327-333 (1996).</li><li>Rosier, E. M., Iadarola, M. J., Coghill, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+pain+measurement+and+pain+perception.">Reproducibility of pain measurement and pain perception.</a> Pain. 98 (1-2), 205-216 (2002).</li><li>Barthelm&#233;, S., Mamassian, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+flexible+Bayesian+method+for+adaptive+measurement+in+psychophysics.">A flexible Bayesian method for adaptive measurement in psychophysics.</a> arXiv:0809.0387. , (2008).</li></ol>

Hier gebruikten we de goed theoretisch gefundeerde QUEST methode om een ​​robuuste psychofysische drempel tussen niet-pijn en pijnperceptie efficiënt te schatten. Bij constante stimulatie drempel maakt een analyse van perceptuele beslissingen onafhankelijk van schommelingen in stimulus magnitude. Terwijl we drempel intensiteit onderzocht op het overgangspunt tussen onschadelijke en schadelijke sensatie domeinen, andere punten langs de pijnschaal (bijvoorbeeld 50 op een 100-punts pijnschaal) kan ook worden ...

<html> Bij het uitvoeren gedragsexperimenten met menselijke deelnemers, is het belangrijk om te kunnen nauwkeurig regelen van de intensiteit van stimuli gepresenteerd. Gebruik stimuli gelijke mate voor alle deelnemers zal echter in sommige instellingen voeren de voorspanning van subjectieve perceptie. Voor sommige perceptuele kwaliteiten zoals pijn, er hoge inter- en intra-individuele variaties in waargenomen intensiteit bij een constante stimulus niveau 1, 2. Voor experimenten die gelijk persoonlijke waarneming aannemen, is het dus noodzakelijk om de subjectief waargenomen intensiteit over deelnemers passen. Dit is ook van belang bij het onderzoek op de waarneming drempelwaarde, bijvoorbeeld tussen pijnlijke en nonpainful stimulatie. Psychofysica onderzoek is gericht dit soort problemen voor tientallen jaren, en vandaag zijn er verfijnde, maar toch eenvoudig te gebruiken methoden om een ​​robuuste psychofysische verankering te bereiken. ntent &quot;&gt; Een eenvoudige, klassieke werkwijze voor het afbeelden van de intensiteit van een stimulus aan een individu sensatie magnitude is de trap methode 3. Hierbij zijn de intensiteit van opeenvolgende stimuli wordt verhoogd of verlaagd, totdat er een verandering in respons van de deelnemer betreffende de gewenste drempel of positie op de persoonlijke gewaarwording schaal. Herhaling van dit proces aantal keren, levert een plausibele schatting van het keerpunt. de klassieke methoden zijn echter niet gebruik te maken van alle in elke rating proces gegevens te maken. dit leidt tot een onnodig hoge aantal pogingen nodig is om de convergentie te bereiken. methoden zoals (lineaire) regressie of functie fitting kan mislukken, als de aannames voor de relatie tussen de stimulus intensiteit en sensatie magnitude zijn verkeerd of niet in het bezit van de geteste stimulus bereik. het adaptieve procedures niet maar leveren een robuuste puntschatting voor een bepaalde subjectieve intensiteit, maar doen dat efficiënter. Especially langer experimenten, die sterk afhankelijk nauwkeurige schatting van een drempel of gevoel omvang, is het noodzakelijk dat de psychofysische methode robuust en tegelijkertijd efficiënt met betrekking tot het aantal vereiste trials. Dit is vooral belangrijk in gebieden zoals pijn onderzoek, waarbij de totale blootstelling aan pijnlijke stimulatie zo laag mogelijk moeten worden gehouden ten behoeve van de deelnemers. Hoewel de klassieke trap methoden nog veel gebruikt, bijvoorbeeld in kwantitatieve sensorische testen, is het gebruik van meer geavanceerde schattingsmethodieken beter gebruik van de verkregen informatie in de onderzoeken maken gestaag toe. Bij de maximum likelihood schattingsmethode QUEST 4, 5 hier gebruikt, is dit waarschijnlijk te wijten aan de direct beschikbare toepassing in de populaire Matlab Psychtoolbox 6 suite. De moderne, herziene versie van deze procedure superieur klassieke schattingsmethoden zowel robuustheid en het lage aantal pogingen nodig om tot een goede schatting, bij gebruik van de juiste instellingen 7. De grondgedachte achter de QUEST procedure is om een ​​Weibull functie passen om de binnenkomende gegevens naar de psychofysische transformatie tussen stimulus intensiteit en sensatie magnitude modelleren. De parameters voor de psychofysische Weibull-functie ten dele door de experimentator, bijvoorbeeld de steilheid van de functie of het vertoont door de valse positieve verhouding en responder inconsistentie. De positionering van de parameter van belang langs de intensiteit dimensie wordt benaderd door de procedure met Bayesiaanse maximum likelihood estimation. Hierdoor wordt een waarschijnlijkheidsverdeling aangenomen over de locatie van het doel parameter, namelijk de drempel intensiteit. Gegeven een verstandige voorafgaande aanname voor een dergelijke verdeling, zal het algoritme t bepalenhij het meest informatieve intensiteit die de deelnemer moet reageren. Voor de huidige toepassing van de procedure is het gemiddelde van de voorgaande 8 kansverdeling. Voor elke volgende proef voorafgaande kansverdeling in wezen vermenigvuldigd met de kans gegeven respons van de deelnemer bij de geteste stimulatieniveau, zoals gekenmerkt door de Weibull-functie. Elke reactie wordt gebruikt om continu actualiseren van de kansverdeling schatting voor de drempelparameter. Deze procedure wordt herhaald totdat een bevredigende schatting wordt geproduceerd. De procedure is efficiënter dan een eenvoudige regressie omdat het direct gebruik van de verzamelde antwoorden te bepalen welke stimuleringssterkte de volgende testen. Ook zal de procedure specifiek sonde rond de bezienswaardigheid, bijvoorbeeld een drempel of bepaalde sensatie intensiteit. Met alleen testgegevens uit zo&#39;n beperkt bereik in regressie leidt tot een instabieleschatten, waardoor adaptieve procedures robuuster in instellingen waar slechts relatief geringe aantal studies haalbaar zijn. Zo krachtige psychofysische verankering kan worden gebruikt om veranderingen in pijngevoeligheid tijd, modulerende effecten hyperalgesie / allodynie onderzoek of pijnstillende werking in farmacologische interventies onder andere instellingen meten. Een ander interessant vooruitzicht kunnen stimuli om de intensiteit verankeren juist op de grens tussen twee sensorische continua is subjectieve perceptie over de overgang van niet-pijnlijke onderzoeken pijnlijke sensatie 9, 10, 11. Dit scenario is zeer interessant omdat als de pijndrempel is robuust geschat, kan pijn en geen pijn voorwaarden worden afgezet in elektro-encefalogram (EEG) activiteit, bijvoorbeeld, zonder de fysische stimulus intensiteit 12. Dit maakt de observation pijn specifieke perceptuele processen onder constante stimulus omstandigheden door het onderzoeken van het verschil in hersenactiviteit tussen trials beoordeeld als pijnlijk en niet-pijnlijk. We zullen demonstreren hoe de direct beschikbare uitvoering van adaptieve schatting gebruiken Psychtoolbox de individuele pijndrempel stevig vast in een EEG experiment waarbij het contrast tussen pijn en geen pijn activiteit onderzocht lateralisatie effecten, afhankelijk van de stimulatie plaats. Aangezien de stimulatie-intensiteit constant na de drempelwaarde procedure kan worden gehouden, is het niet nodig om rekening te houden EEG activiteit co-variëren met stimulus intensiteit in de daaropvolgende analyse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="835">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">EasyCap electrode cap</td>
			<td style="width:241px;">EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany</td>
			<td style="width:211px;">CUCHW-58</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">actiCap active Ag/Cl EEG electrode set</td>
			<td style="width:241px;">BrainProducts GmbH, Gliching, Germany</td>
			<td style="width:211px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SuperVisc EEG eletrode gel</td>
			<td style="width:241px;">EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany</td>
			<td style="width:211px;">V16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BrainAmp EEG amplifier</td>
			<td style="width:241px;">BrainProducts GmbH, Gliching, Germany</td>
			<td style="width:211px;">BrainAmp Standard</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PsychToolbox-3</td>
			<td style="width:241px;">Mario Kleiner / Open Source</td>
			<td style="width:211px;">-</td>
			<td>Available at http://psychtoolbox.org/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Matlab</td>
			<td style="width:241px;">MathWorks, Natick, MA</td>
			<td style="width:211px;">Matlab R2015b</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DigiTimer DS7A constant current electrical stimulator</td>
			<td style="width:241px;">DigiTimer Ltd., Hertfordshire, United Kingdom</td>
			<td style="width:211px;">DS7A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

psychophysically-anchored, robust thresholding in studying pain-related lateralization of oscillatory prestimulus activity

In perceptuele studies, is het vaak belangrijk om de gelijke geleverde stimulatie objectieve beoordeling over deelnemers of de intra-individuele gewaarwording magnitude die opgewekt door stimulatie over meerdere proeven kwantificeren. Dit vereist een robuuste mapping stimulus spanning dat waargenomen intensiteit en wordt gewoonlijk bereikt door psychofysische schatting methoden zoals de procedure trap. Nieuwere, efficiëntere procedures, zoals de QUEST algoritme past een psychofysische functie om de gegevens in real time, terwijl op hetzelfde moment het maximaliseren van de efficiëntie van het verzamelen van gegevens. Een robuuste schatting van de drempel intensiteit tussen pijnlijke en nonpainful waarnemingen kunnen dan worden gebruikt om de invloed van variaties in sensorische input daaropvolgende analyses van oscillerende hersenactiviteit verminderen. Door het stimuleren van een constante drempelwaarde intensiteit bepaald door een adaptieve schattingsprocedure kan de variatie in de beoordelingen rechtstreekse gevolg van waarnemingsprocessen.Oscillerende activiteit kan vervolgens worden afgezet tussen de &quot;pijn&quot; en &quot;no-pijn&quot; trials direct, waardoor de activiteit die nauw betrekking heeft op perceptuele indeling processen in nociceptie.

Met behulp van een rating scale splitsen in één helft voor nonpainful en één helft voor pijnlijke sensaties (figuur 1a), kan een constante stimulatie worden aangebracht over vele beproevingen, terwijl nog steeds opbrengst ratings over de schaal middelpunt (figuur 1b). Op deze manier kunnen veranderingen in de zintuiglijke input worden vermeden, en de rating uitkomst kan direct worden gerelateerd aan de intrinsieke perceptuele classificatie processen ...

Watch this Scientific Journal Video about Psychophysically-anchored, Robust Thresholding in Studying Pain-related Lateralization of Oscillatory Prestimulus Activity at JoVE.com

Psychophysically-anchored, Robust Thresholding in Studying Pain-related Lateralization of Oscillatory Prestimulus Activity

Psychofysische methoden zoals de QUEST schattingsprocedure efficiënt robuuste schattingen van de stimulatie-intensiteit waarmee nonpainful sensaties overgang naar pijnlijke sensaties opleveren. Door herhaaldelijk te stimuleren op de drempel intensiteit, kunnen de schommelingen in de waardering reacties direct worden toegeschreven aan perceptuele classificaties in de daaropvolgende analyses.

Psychofysisch verankerd, Robuust Thresholding in het bestuderen Pijngerelateerde Lateralisatie van oscillerende prestimulus Activity

In perceptual studies, it is often important to objectively assess the equality of delivered stimulation across participants or to quantify the ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Studying Food Reward and Motivation in Humans

Studeren Eten Beloning en motivatie bij de mens

A key challenge in studying reward processing in humans is to go beyond subjective self-report measures and quantify different aspects of reward such as ...

Measurement of Fronto-limbic Activity Using an Emotional Oddball Task in Children with Familial High Risk for Schizophrenia

Meting van Fronto-limbische activiteit met een emotionele Excentrieke Task bij kinderen met Familial hoog risico op schizofrenie

Adolescence is a critical developmental period where the early symptoms of schizophrenia frequently emerge. First-degree relatives of people with ...

Protocol for Studying Extinction of Conditioned Fear in Naturally Cycling Female Rats

Protocol voor het bestuderen van Uitsterven van geconditioneerde angst in Naturally Fietsen vrouwelijke ratten

Extinction of conditioned fear has been extensively studied in male rodents. Recently, there have been an increasing number of studies indicating that ...

The Double-H Maze: A Robust Behavioral Test for Learning and Memory in Rodents

De Double-H Maze: een robuuste Behavioral Test voor leren en geheugen in Knaagdieren

Spatial cognition research in rodents typically employs the use of maze tasks, whose attributes vary from one maze to the next. These tasks vary by their ...

Evaluation of a Smartphone-based Human Activity Recognition System in a Daily Living Environment

Evaluatie van een smartphone op basis van menselijke activiteiten Recognition System in een dagelijkse Leefomgeving

An evaluation method that includes continuous activities in a daily-living environment was developed for Wearable Mobility Monitoring Systems (WMMS) that ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

Een draadloze, bidirectionele Interface voor In Vivo opname en stimulatie van neurale activiteit in vrij gedragen ratten

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

Assessing Activity-based Anorexia in Mice

Beoordeling van Activity based Anorexia in muizen

Rodents develop activity-based anorexia (ABA) when exposed to a restricted feeding schedule and allowed free access to a running wheel. These conditions ...

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder

Angst stress-Enhanced Learning, een robuuste knaagdier Model van Posttraumatische Stress-Stoornis

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders ...

A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants

Een visuele gids voor het bestuderen van gedrags verdediging aan Pathogen aanslagen in blad-Cutting mieren

The complex lifestyle, evolutionary history of advanced cooperation, and disease defenses of leaf-cutting ants are well studied. Although numerous studies ...