Psicofisicamente-ancorado, Limiarização robusta no estudo da dor relacionada com a lateralização do oscilatório Prestimulus Atividade

Summary

métodos psicofísicos, como o procedimento de estimação QUEST pode eficientemente produzir estimativas robustas da intensidade de estimulação em que as sensações não dolorosas transição para as sensações dolorosas. Ao estimular repetidamente na intensidade do limiar, a variabilidade nas respostas de rating pode ser directamente atribuída às classificações de percepção em análises subsequentes.

Abstract

Em estudos de percepção, muitas vezes é importante para avaliar objetivamente a igualdade de estimulação entregues através participantes ou para quantificar a magnitude sensação intra-individual que é evocado por estimulação através de vários ensaios. Isto requer um mapeamento robusta da magnitude do estímulo a intensidade percebida e é geralmente conseguida por métodos de estimação psico tais como o procedimento de escada. processos mais recentes e mais eficientes, como o algoritmo QUEST caber uma função psico aos dados em tempo real e, ao mesmo tempo maximizar a eficiência da recolha de dados. Uma estimativa robusta da intensidade de limiar entre as percepções dolorosas e não dolorosas, em seguida, pode ser usado para reduzir a influência de variações na entrada sensorial em análises subsequentes da actividade cerebral oscilatório. Ao estimular a uma intensidade de limiar constante determinada por um procedimento de estimação adaptativa, a variância nas classificações podem ser diretamente atribuídos a processos perceptivos.atividade oscilatório pode, então, ser contrastado entre "dor" e ensaios "sem dor" diretamente, atividade que de perto se refere a processos de classificação de percepção em nocicepção rendendo.

Introduction

Quando a realização de experiências comportamentais envolvendo seres humanos, é importante ser capaz de controlar de perto as intensidades de estímulos apresentados. Usando estímulos de igual intensidade para todos os participantes, no entanto, em algumas situações introduzir o viés da percepção subjetiva. Para algumas qualidades perceptivas, tais como dor, há grandes variações inter e intra-individuais na intensidade percebida em um nível constante estímulo ^{1, 2.} Para experiências que assumem a igualdade de percepções subjetivas, é, portanto, uma necessidade para igualar a intensidade subjetivamente percebida através dos participantes. Isso também é importante quando se examina a percepção ao nível do limiar, por exemplo, entre a estimulação dolorosa e indolor. Psicofísica pesquisa abordou este tipo de problemas ao longo de décadas, e hoje existem sofisticados mas fáceis de usar métodos disponíveis para atingir ancoragem psicofísica robusto.

ntent "> Um método simples, clássica de mapear a intensidade de um estímulo para uma magnitude sensação indivíduo é o método de escada ^3. Deste modo, a intensidade do estímulo sucessivo é aumentado ou diminuído, até que haja uma alteração na resposta do participante relativa à limite desejado ou posição na escala sensação subjetiva. Repetindo este processo número de vezes, produz uma estimativa plausível do ponto de reversão. os métodos clássicos, no entanto, deixar de fazer uso de toda a informação contida em cada tentativa de classificação. Isto leva a um desnecessariamente elevado número de ensaios necessários para alcançar a convergência. Métodos como a regressão (linear) ou função montagem pode falhar, se as premissas para a relação entre a intensidade do estímulo e sensação de magnitude está errado ou não segurar para a faixa de estímulo testado. os procedimentos adaptativos não só o rendimento uma estimativa pontual robusta para uma determinada intensidade subjetiva, mas fazê-lo de forma mais eficiente. EspecialLY para experiências mais longos, que dependem fortemente de estimativa exacta de um limiar ou sensação de magnitude, é necessário que o método psicofísico de ser robustas e, ao mesmo tempo eficiente no que diz respeito ao número de ensaios necessários. Isto é especialmente importante em áreas como a pesquisa da dor, onde a exposição total ao estímulo doloroso deve ser mantido o mais baixo possível para o benefício dos participantes.

Embora os métodos escadaria clássica ainda são amplamente utilizados, por exemplo, em testes sensoriais quantitativos, o uso de métodos de estimativa mais avançados que fazer melhor uso das informações adquiridas através de ensaios é cada vez maior. No caso do método de máxima verossimilhança QUEST ^{4, 5} usados aqui, esta é provavelmente devido à implementação prontamente disponível na popular Matlab Psychtoolbox ⁶ suite. A versão moderna, revista deste procedure é superior aos métodos de estimação clássicos, tanto na robustez e baixo número de ensaios necessários para chegar a uma estimativa suficiente, se usado com as configurações corretas ^7.

A lógica por trás do procedimento QUEST é encaixar uma função Weibull para os dados de entrada para modelar a transformação psicofísica entre intensidade do estímulo e sensação de magnitude. Os parâmetros para a função Weibull psicofísica são, em parte, determinado pelo experimentador, por exemplo, a inclinação da função ou o deslocamento devido à taxa e responder inconsistência falso positivo. O posicionamento do parâmetro de interesse ao longo da dimensão intensidade é aproximadamente o mesmo procedimento utilizando estimativa da verosimilhança máxima Bayesiano. Por este meio, uma distribuição de probabilidade é assumido através da localização do alvo parâmetro, ou seja, a intensidade limiar. Dado um pressuposto razoável antes para tal distribuição, o algoritmo irá determinar tele mais informativo intensidade que o participante deve responder. Para a implementação actual do processo, isto é a média da distribuição de probabilidade anterior ^8. Para cada teste sucessivo, a distribuição de probabilidade anterior é, em essência, multiplicado com a probabilidade de uma dada resposta do participante no nível de estimulação testado, tal como caracterizada pela função de Weibull. Cada resposta será utilizado para actualizar continuamente a estimativa da distribuição de probabilidade para o parâmetro de limite. Este procedimento é repetido até que uma estimativa satisfatória é produzido. O processo é mais eficiente do que uma regressão simples porque não faz uso imediato das respostas recolhidas para determinar qual a intensidade de estimulação para testar seguinte. Além disso, o procedimento será especificamente sondar em torno do ponto de interesse, por exemplo, um limite ou uma determinada intensidade da sensação. Usando dados apenas testando a partir de uma gama tão limitado na regressão levaria a uma instabilidadeestimar, tornando os procedimentos adaptativos mais robusto em ambientes onde apenas um número relativamente baixo de ensaios são viáveis.

O ancorar psicofísica robusto pode ser usado para medir as mudanças na sensibilidade à dor ao longo do tempo, efeitos moduladores na hiperalgesia pesquisa / alodinia ou efeitos analgésicos em intervenções farmacológicas, entre outras definições. Outra perspectiva interessante de ser capaz de ancorar estímulos para a intensidade apenas no limiar entre dois continua sensorial é examinar a percepção subjetiva do outro lado da passagem do não-doloroso sensação dolorosa ^{9, 10, 11.} Este cenário é muito interessante porque, se o limiar da dor foi calculado de forma robusta, condições de dor e sem dor pode ser contrastada em actividade electroencefalográfica (EEG), por exemplo, sem alterar a intensidade do estímulo físico ^12. Isto permite os obspreser- dos processos perceptivos específicos de dor sob condições estímulo constante, examinando a diferença na atividade cerebral entre os ensaios classificados como dolorosa e indolor.

Iremos demonstrar como utilizar a aplicação prontamente disponível de estimativa adaptativa em Psychtoolbox robusta para determinar o limiar de dor individual em uma experiência de EEG, onde o contraste entre a actividade e a dor sem dor é examinado para efeitos de lateralização, dependendo do local de estimulação. Uma vez que a intensidade de estimulação pode ser mantida constante após o procedimento de limiar, não é necessária para explicar a actividade de EEG co-variando com a intensidade do estímulo na análise subsequente.

Protocol

O experimento foi aprovado pela comissão de ética da Associação Médica de Hamburgo (PV4509). Selecção 1. Participante Além critérios de seleção padrão, tais como aptidão para a estimulação da dor, os implantes de cabeça ou condições neurológicas pré-existentes, certifique-se que os participantes não estão sofrendo de dor aguda ou crónica, não tomar qualquer medicação para a dor, e não tenho nenhuma história conhecida de abuso de substâncias. Os p…

Representative Results

Usando uma divisão em escala de classificação de uma meia para não doloroso e uma metade de sensações dolorosas (Figura 1A), a estimulação constante pode ser aplicada ao longo de muitos ensaios, enquanto ainda classificações de rendimento em todo o ponto médio escala (Figura 1B). Desta forma, as mudanças na entrada sensorial pode ser evitado, e o resultado classificação pode ser diretamente relacionado com processos de classificação de pe…

Discussion

Aqui usamos o método QUEST bem fundamentada teoricamente para estimar de forma eficiente um limiar psicofísica robusta entre não-dor e percepção da dor. Usando a estimulação constante a este limiar permite uma análise das decisões perceptuais independentes das mudanças na magnitude do estímulo. Enquanto nós examinamos intensidade de limiar no ponto de transição entre os domínios sensação inócuos e nocivas, outros pontos ao longo da escala de dor (por exemplo, 50 numa escala de 100 pontos) pode…

Materials

EasyCap electrode cap	EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany	CUCHW-58
actiCap active Ag/Cl EEG electrode set	BrainProducts GmbH, Gliching, Germany	–
SuperVisc EEG eletrode gel	EasyCap, Woerthsee-Etterschlag, Germany	V16
BrainAmp EEG amplifier	BrainProducts GmbH, Gliching, Germany	BrainAmp Standard
PsychToolbox-3	Mario Kleiner / Open Source	–	Available at http://psychtoolbox.org/
Matlab	MathWorks, Natick, MA	Matlab R2015b
DigiTimer DS7A constant current electrical stimulator	DigiTimer Ltd., Hertfordshire, United Kingdom	DS7A