心理物理学方法（如 QUEST 估计程序）能够高效地获得非疼痛感觉转变为疼痛感觉时的刺激强度的可靠估计值。通过在阈值强度下进行重复刺激，可在后续分析中直接将评分反应的变异性归因于感知分类。
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摘要
摘要
在感知研究中，客观评估不同受试者所接受刺激的均等性，或量化多次试验中刺激所诱发的个体内感觉强度，通常具有重要意义。这需要建立刺激强度与主观感知强度之间的可靠映射关系，通常通过心理物理学估计方法（如阶梯法）来实现。较新且更高效的方法（如 QUEST 算法）能够在实时拟合心理物理学函数的同时，最大化数据采集的效率。由此获得的痛觉与非痛觉感知之间的阈值强度的可靠估计，可用于降低后续振荡脑活动分析中感觉输入变异的影响。通过采用自适应估计程序确定的恒定阈值强度进行刺激，评分中的变异可直接归因于感知过程。随后可直接对比"疼痛"与"无疼痛"试验中的振荡活动，从而得到与伤害性感知分类过程密切相关的神经活动。
引言
在进行涉及人类受试者的行为实验时，精确控制所呈现刺激的强度至关重要。然而，在某些情况下，对所有受试者使用相同强度的刺激可能会引入主观感知偏差。对于某些感知属性（如疼痛），在恒定刺激水平下，个体间和个体内对强度的感知存在显著差异。1,2因此，在假设主观感知相等的实验中，必须使不同参与者之间的主观感知强度相匹配。在考察阈值水平的感知时，这一点同样重要。 例如， 在疼痛与非疼痛刺激之间。心理物理学研究数十年来一直致力于解决此类问题，如今已有多种复杂但易于使用的方法可用于实现可靠的心理物理学锚定。
将刺激强度与个体感觉量值相对应的一种简单经典方法是阶梯法3。该方法通过逐步增加或减少连续刺激的强度，直至受试者的反应发生改变，从而确定其在主观感觉量表上所期望的阈值或位置。重复此过程 若干次，可获得一个较为可靠的反转点估计值。然而，经典方法未能充分利用每次评分试验中所包含的全部信息，导致为达到收敛所需试验次数过多。若刺激强度与感觉量值之间的关系假设不成立或在测试的刺激范围内不适用，则诸如（线性）回归或函数拟合等方法可能失效。自适应程序不仅能够更高效地获得特定主观强度的稳健点估计值，而且尤其适用于那些高度依赖阈值或感觉量值精确估计的较长时间实验，要求心理物理学方法在稳健性的同时，还能尽量减少所需试验次....
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方案
该实验已获得汉堡医学协会伦理委员会批准（PV4509）。
1. 受试者选择
- 除标准入选标准（如对疼痛刺激的适应性、头部植入物或已有的神经系统疾病）外，还需确保受试者无急性或慢性疼痛，未服用任何止痛药物，且无已知的物质滥用史。受试者在实验前4周内也不应参加过任何药理学研究。
- 可纳入任何性别的受试者，但仅纳入使用激素类避孕药的女性受试者13,14，以尽量减少疼痛感知周期性变化的影响。
- 在实施任何刺激之前，须确保受试者已书面签署知情同意书。
2. 脑电图设置
- 根据系统说明书选择合适的帽型尺寸，并准备脑电图（EEG）电极装置。
- 设置记录设备的采样率、高低截止频率以及阻抗限制（推荐设置：500 Hz，0.5 Hz 高通滤波器，阻抗<20 kΩ）。
- 通过使用电池供电运行 EEG 系统，确保刺激设备与 EEG 设备之间无电气耦合。
- 确保 EEG 系统与控制电刺激设备的计算机之间的任何连接均为无电位连接。
3. 电刺激装置设置
- 为了充分利用脑电图（EEG）记录的....
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结果
使用将评分量表分为非疼痛和疼痛感觉两部分的量表（图1a），可在多次试验中施加恒定刺激，同时仍能获得跨越量表中点的评分结果（图1b）。通过这种方法，可避免感觉输入的变化，从而使评分结果直接反映与疼痛相关的内在感知分类过程。
图 1： 实验说明。(a) 评分量表，左侧表示非疼痛感觉，右侧表示疼痛感觉。(b) 数据采集所用的流程：40 次阈值测定试验，随后进行 4–6 个恒定刺激区块（每个区块包.......
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讨论
在此，我们采用具有坚实理论基础的 QUEST 方法，高效地估计了非疼痛与疼痛感知之间的稳健心理物理阈值。在该阈值处使用恒定刺激，可实现对感知决策的分析，而无需考虑刺激强度的变化。虽然我们考察了无害与有害感觉域之间过渡点的阈值强度，但也可沿疼痛量表的其他点（例如， 在100分疼痛量表上评分为50分的疼痛感知）也可通过本文所述的估计方法进行锚定。在这些情况下，需注意考虑实验过程中可能出现的习惯化或敏化效应。此类效应在较高刺激强度下更易发生。
该实验流程中的一个关键步骤是，针对心理物理学函数，通过自适应程序对所需参数进行最优调整。另一个重要问题是向受试者提供的关于反应量表锚定方式的指导说明。受试者必须清楚地理解在主观强度量表上的作答范围。因此，非常有必要对这些指导语进行标准化，并在必要时反复强调，以避免在评分中引入任何偏差。对于某些受试者而言，使用划分为非疼痛和疼痛两部分的量表可能较难操作，因为这两种感觉连续体在各自的感受性上可能存在差异。在这种情况下，如果后续分析不需要使用分段量表的信息，则也可采用双选迫选范式进行估计。此时，受试者只需判断某个刺激是否被感知.......
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披露
作者声明不存在任何竞争性经济利益。
致谢
本工作由跨区域合作研究中心 TRR169 "跨模态学习：适应性、预测与交互" / 德国研究基金会（DFG）资助。作者感谢Stephanie Shields对稿件提出的有益意见。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| EasyCap 电极帽 | EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany | CUCHW-58 | |
| actiCap 活性 Ag/Cl 脑电电极套装 | BrainProducts GmbH, Gliching, Germany | - | |
| SuperVisc 脑电电极凝胶 | EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany | V16 | |
| BrainAmp 脑电放大器 | BrainProducts GmbH, Gliching, Germany | BrainAmp Standard | |
| PsychToolbox-3 | Mario Kleiner / Open Source | - | 可从 http://psychtoolbox.org/ 获取 |
| Matlab | MathWorks, Natick, MA | Matlab R2015b | |
| DigiTimer DS7A 恒流电刺激器 | DigiTimer Ltd., Hertfordshire, United Kingdom | DS7A |
参考文献
- Coghill, R. C., McHaffie, J. G., Yen, Y. -F. Neural correlates of interindividual differences in the subjective experience of pain. Proc. Natl. Acad. Sci. 100 (14), 8538-8542 (2003).
- Schulz, E., Tiemann, L., Schuster, T., Gross, J., Ploner, M. Neurop....
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重印与许可
