Name: psychophysically-anchored, robust thresholding in studying pain-related lateralization of oscillatory prestimulus activity
Uploaded: 2017-01-21T14:00:00
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Este trabajo ha sido financiado por el Centro de Investigación de Colaboración Transregional TRR169 &quot;crossmodal aprendizaje: Adaptabilidad, Predicción e Interacción&quot; / Fundación Alemana de Investigación (DFG). Los autores agradecen a Stephanie Shields por los comentarios útiles sobre el manuscrito.

<html> El experimento ha sido aprobado por la comisión de ética de la Asociación Médica Hamburgo (PV4509). 1. Selección de participantes <ol><li> Más allá de los criterios de selección estándar, tales como la aptitud para la estimulación del dolor, los implantes de cabeza o trastornos neurológicos preexistentes, asegúrese de que los participantes no están sufriendo de dolor agudo o crónico, no están tomando ninguna medicación para el dolor, y no tienen antecedentes de abuso ...

<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. 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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>

Aquí hemos utilizado el método QUEST, así como fundamento teórico para estimar de manera eficiente un umbral psicofísico robusta entre la no-dolor y la percepción del dolor. El uso de la estimulación constante a este umbral permite un análisis de decisiones perceptivas independientes de los cambios en la magnitud del estímulo. Mientras examinamos la intensidad umbral en el punto de transición entre los dominios de sensaciones inocuos y nocivos, otros puntos a lo largo de la escala de dolor (por ejemplo,</e...

<html> Al llevar a cabo los experimentos de comportamiento con seres humanos, es importante ser capaz de controlar estrechamente las intensidades de los estímulos presentados. El uso de estímulos de la misma intensidad para todos los participantes, sin embargo, será en algunos entornos introducir el sesgo de la percepción subjetiva. Para algunas cualidades perceptivas tales como el dolor, hay grandes variaciones inter e intraindividuales en intensidad percibida en un nivel constante estímulo 1, 2. Para los experimentos que asumen la igualdad de las percepciones subjetivas, por lo que es una necesidad para que coincida con la intensidad percibida subjetivamente través de los participantes. Esto también es importante cuando se examina la percepción a nivel de umbral, por ejemplo, entre la estimulación dolorosa y no dolorosa. la investigación psicofísica se ha ocupado de este tipo de problemas durante décadas, y hoy hay métodos sofisticados pero fáciles de usar disponibles para lograr robusto anclaje psicofísico. ntent &quot;&gt; Un método simple, clásico de la cartografía de la intensidad de un estímulo a una magnitud sensación individual es el método de escalera 3. Por la presente, la intensidad de los estímulos sucesivos se aumenta o disminuye, hasta que hay un cambio en la respuesta del participante con respecto a la umbral deseado o la posición en la escala de sensación subjetiva. la repetición de este proceso número de veces, produce una estimación plausible del punto de inversión. los métodos clásicos, sin embargo, no pueden hacer uso de toda la información contenida en cada ensayo de clasificación. esto lleva a una innecesaria elevado número de ensayos requerido para alcanzar la convergencia. los métodos tales como la regresión (lineal) o accesorio función puede fallar, si los supuestos para la relación entre la intensidad del estímulo y la magnitud sensación son mal o no se sostienen para la gama de estímulos probados. los procedimientos de adaptación no Sólo dar una estimación puntual robusta para una cierta intensidad subjetiva, pero lo hacen de manera más eficiente. EspecialLy para experimentos más largos, que dependen en gran medida la estimación precisa de una magnitud umbral o sensación, es necesario para el método psicofísico ser a la vez robusto y al mismo tiempo eficiente con respecto al número de ensayos requeridos. Esto es especialmente importante en campos como la investigación del dolor, donde la exposición total a la estimulación dolorosa debe mantenerse lo más bajo posible para el beneficio de los participantes. Aunque todavía son ampliamente utilizados los métodos clásicos de la escalera, por ejemplo, en la prueba cuantitativa de la sensibilidad, el uso de métodos de estimación más avanzadas que hacer un mejor uso de la información adquirida a través de ensayos está en constante aumento. En el caso del método de estimación de máxima verosimilitud QUEST 4, 5 se utiliza aquí, esto es probablemente debido a la aplicación fácilmente disponible en el popular suite de Matlab Psychtoolbox 6. La versión moderna, revisada de este procedure es superior a los métodos de estimación clásicos tanto en la robustez y el bajo número de ensayos necesarios para llegar a una estimación suficiente, si se utiliza con la configuración correcta 7. La razón de ser del procedimiento QUEST es adaptada a una función de Weibull para los datos de entrada para modelar la transformación psicofísica entre la intensidad del estímulo y la magnitud sensación. Los parámetros para la función de Weibull psicofísica son, en parte, determinada por el experimentador, por ejemplo, la pendiente de la función o el desplazamiento debido a la tasa de respuesta y la inconsistencia falsa positiva. El posicionamiento del parámetro de interés a lo largo de la dimensión de la intensidad se aproxima por el procedimiento utilizando la estimación de máxima probabilidad Bayesiano. Por la presente, una distribución de probabilidad se supone más de la ubicación del parámetro de destino, es decir, la intensidad umbral. Dada una suposición previa razonable para una distribución de este tipo, el algoritmo determinará tque la intensidad más informativo que el participante debe responder a. Para la aplicación actual del procedimiento, esto es la media de la distribución de probabilidad antes de 8. Para cada ensayo sucesiva, la distribución de probabilidad previa es, en esencia, multiplicado por la probabilidad de respuesta dada del participante en el nivel de estimulación a prueba, tal como se caracteriza por la función de Weibull. Cada respuesta se utiliza para actualizar continuamente la estimación de distribución de probabilidad para el parámetro umbral. Este procedimiento se repite hasta que se produce una estimación satisfactoria. El procedimiento es más eficiente que una regresión simple, ya que hace uso inmediato de las respuestas recogidas para determinar qué intensidad de estimulación para poner a prueba siguiente. Además, el procedimiento tiene que probar específicamente alrededor del punto de interés, por ejemplo, un umbral o intensidad determinada sensación. Utilizando únicamente datos de prueba a partir de una gama tan limitada en la regresión conduciría a una inestableestimar, por lo que los procedimientos de adaptación más robusto en entornos en los que sólo un número relativamente bajo de los ensayos sean factibles. Tal robusto anclaje psicofísica se puede utilizar para medir los cambios en la sensibilidad al dolor a través del tiempo, efectos moduladores en la hiperalgesia / investigación alodinia o efectos analgésicos en las intervenciones farmacológicas, entre otros ajustes. Otra posibilidad interesante de ser capaz de anclar los estímulos a la intensidad justo en el umbral entre dos continuos sensorial es examinar la percepción subjetiva a través de la transición de la no dolorosa de sensación dolorosa 9, 10, 11. Este escenario es muy interesante porque si el umbral de dolor se ha estimado robusta, dolor y no-dolor condiciones pueden ser contrastadas en la actividad electroencefalográfica (EEG), por ejemplo, sin cambiar la intensidad del estímulo físico 12. Esto permite que los observation de los procesos de percepción de dolor específico en condiciones constantes de estímulo mediante el examen de la diferencia en la actividad cerebral entre los ensayos calificados como dolorosos y no dolorosos. Vamos a demostrar cómo utilizar la aplicación fácilmente disponible de la estimación adaptativa en Psychtoolbox para determinar robustamente el umbral de dolor individual en un experimento EEG donde el contraste entre la actividad de dolor y no-dolor se examina para efectos de lateralización, dependiendo de la zona de estimulación. Dado que la intensidad de la estimulación se puede mantener constante después del procedimiento de umbral, no es necesario dar cuenta de la actividad EEG co-varía con la intensidad del estímulo en el análisis posterior.

<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

En los estudios de percepción, a menudo es importante evaluar de manera objetiva la igualdad de estimulación entregado a través de los participantes o de cuantificar la magnitud sensación intra-individual que es evocado por la estimulación a través de múltiples ensayos. Esto requiere una asignación robusta de magnitud de estímulo a la intensidad percibida y se logra comúnmente por los métodos de estimación psicofísicos tales como el procedimiento escalera. Más nuevos, procedimientos más eficientes como el algoritmo QUEST se ajustan a una función psicofísica a los datos en tiempo real, mientras que al mismo tiempo, maximizar la eficiencia de la recogida de datos. Una estimación robusta de la intensidad de umbral entre las percepciones dolorosos y no dolorosos se puede utilizar para reducir la influencia de las variaciones en la entrada sensorial en los análisis posteriores de la actividad cerebral oscilatorio. Al estimular a un umbral de intensidad constante determinada por un procedimiento de estimación adaptativa, la varianza en las puntuaciones se puede atribuir directamente a los procesos perceptivos.la actividad oscilatoria a continuación, se puede contrastar entre los ensayos &quot;sin dolor&quot; directamente &quot;dolor&quot; y, actividad que se relaciona estrechamente con los procesos de clasificación de percepción en la nocicepción rendimiento.

El uso de una clasificación de división escala en un medio para no dolorosa y una media de las sensaciones dolorosas (Figura 1a), la estimulación constante se puede aplicar sobre muchos ensayos, mientras que todavía clasificaciones rendimiento de todo el punto medio escala (Figura 1b). De esta manera, los cambios en la entrada sensorial se puede evitar, y el resultado de la calificación puede estar directamente relacionada con los procesos de clasif...

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

métodos psicofísicos tales como el procedimiento de estimación QUEST pueden producir de manera eficiente estimaciones robustas de la intensidad de la estimulación de transición en el que las sensaciones no dolorosas en sensaciones dolorosas. Al estimular repetidamente en el umbral de intensidad, la variabilidad en las respuestas de calificación directamente se puede atribuir a las clasificaciones de percepción en los análisis posteriores.

anclado psychophysically-, Umbral robusta en estudiar el dolor relacionado con lateralización del oscilatorio prestimulus Actividad

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

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