Использование лица электромиография для оценки реакции лицевые мышцы для опытных и наблюдаемых аффективных Touch в организме человека
Summary
Мы описываем протокол для оценки деятельности лицевые мышцы в ответ на опытных и наблюдаемых тактильной стимуляции с помощью лица электромиографии.
Abstract
«Эмоциональный» сенсорный считается обрабатываться образом отличается от дискриминационных касания и привлекать активации C-тактильная (CT) афферентных волокон. Touch, который оптимально активирует CT волокна последовательно оценивается как hedonically приятным. Группы пациентов с нарушениями функционирования социально эмоционального также показывают рейтинги расстройствами аффективного касания. Однако опираясь на сообщенные рейтинги прикосновения имеет множество ограничений, включая отозвание предвзятости и коммуникационных барьеров. Здесь мы описываем методологический подход к изучению аффективных реакций на ощупь через лицевой электромиографии (ЭМГ), который обходит зависимость самоотчета рейтинги. Лице ГРП является объективным, количественные показатели и неинвазивный метод для измерения активности мышц лица, свидетельствует о аффективных реакций. Ответы можно оценить через здорового и больного населения без необходимости в речевой коммуникации. Здесь мы предоставляем два отдельных наборов данных, демонстрируя эту CT-оптимальное и неоптимальные touch вызывают различные лицевые мышцы реакции. Кроме того лица ГРП ответов согласуются через стимул механизмы, например тактильные (опытные прикосновение) и визуальные (наблюдаемых касание). Наконец временное разрешение лица ГРП можно обнаружить ответы на временных масштабах, которые заменяют что устных докладов. Вместе наши данные свидетельствуют о лице ГРП является подходящей методологии для использования в аффективных тактильные исследований, который может использоваться для дополнения, или в некоторых случаях, заменять, существующих мер.
Introduction
C-тактильная афферентов (CT) предлагается передать аффективного компонента touch, который можно отличить от дискриминационных аспектов сенсорного обрабатываются через значения волокна1,2. CT-опосредованной аффективных сенсорный считается играть неотъемлемую роль в социальной афиллиативной поведения3, приводит к гипотезе «кожа как социального органа»4. Физические5,6, развития7и психиатрических8,9 факторов могут влиять CT-опосредованной сенсорного обработки. Таким образом установления объективной мерой для количественного определения аффективных реакций CT-соответствующих ощупь имеет решающее значение для проведения сравнений различных групп населения.
В последние годы был накоплен много проницательность относительно характеристик афферентов CT. Эти unmyelinated афферентов продемонстрировать Перевернутый U-образный огонь частоты, при скорости 1-10 см/s («CT-оптимальный») выявление наибольшую частоту и оба больше («быстро-неоптимальный») или меньшей («медленно неоптимальные») скорости вызывая сокращение Стрельба10. CT, выпустив частоты коррелирует с сообщенные рейтинги прикосновение «приятности», производить аналогичные Перевернутый U-образной кривой в приятности рейтинги10. Кроме того CT-афферентов также реагировать наиболее энергично раздражители недалеко от кожи температуры11. Эти волокна также показать собственный проводимости скорости. Unmyelinated CT афферентов медленнее2 и таким образом залп афферентных ввода к коре показывает временной лаг по сравнению с скорость быстрее, Миелинизированные значения волокна1,12. Аффективные и дискриминационных touch можно выделить также на нейронных уровне. Хотя оба типа touch активировать, перекрывающиеся области соматосенсорные, аффективные touch является более вероятно активировать задняя островковой, в то время как дискриминационный касания активирует сенсомоторной области13,14,15 , 16. Эта модель активации согласуется ли touch непосредственно опытным или просто отметил17, предполагая, что это не просто «снизу вверх» процесс обусловлен физическую активацию CT афферентов аффективных touch, но также включает в себя» сверху вниз» интеграция мультимодальных сенсорной обработки.
В котором CT обработка является недостаточным или иным образом нетипичных ситуаций также предоставил проницательность в функциональную значимость этих афферентов. В уникальной группе пациентов с наследственные мутации гена β фактора роста нервов затрагивающих является снижение плотности тонких и unmyelinated нервных волокон, включая КТ афферентов. По сравнению с здорового управления, эти пациенты доклад touch в CT-оптимальной скорости как менее приятным5. Конверс сценарий также верно; пациенты, имеющие Миелинизированные значения волокна способны сохранить слабый ощущение приятного прикосновения, перевозимых по-прежнему нетронутыми афферентов CT6. Аномальные аффективных сенсорного обработки не просто ограничивается случаи физического изменения в CT-афферентов. Через пациента и здорового населения выше на спектр аутистических черт те сообщили снижение приятности рейтинги касания8. Психически больных лиц также демонстрируют снижение гедонической рейтинги аффективных прикосновения, с историей детства жестокое обращение как один из наиболее последовательных предикторы dysregulated аффективного сенсорный осведомленности8. Регуляции в системе на базе CT аффективных сенсорный в анорексия был также сообщил9. Таким образом физические и психологические факторы могут оказывать влияние аффективных сенсорного обработки, и таким образом, необходимо разработать методологии, которые могут быть применены ко всем лицам в справедливым и сопоставимым образом.
Понимание нормативно типичные и аффективные обработки dysregulated имеют возможность представить картину более тонкий многих групп пациентов. Однако один потенциальным ограничением исследований аффективных сенсорный является необходимость сообщенные рейтинги. Время от времени самоотчетов может быть ненадежным18 и вспомнить смещения19. Запросы самоотчета психологически можно удалить участника из текущей настройки, ограничивая экологическая обоснованность ответов и временно удаляя их из опыта20. Кроме того самоотчетов опирается на твердое понимание языка и семантики, делая межкультурных и развивающих различных сравнений (например младенцев и малышей в возрасте человек) сложной. Например лица с диагнозом аутизм спектра часто показывают различные поведенческие реакции на ощупь21, но также может иметь трудности в общении устно22. Таким образом нахождение неинвазивные методы для измерения ответы на ощупь, которые обойти зависимость самоотчета может переводить, по крайней мере, для лучшего понимания механизмов аффективных прикосновения и в большинстве, Роман проницательности в регуляции социальной обработки в популяциях пациентов.
Лица электромиографии (ЭМГ) является подходящим кандидатом объективно оценить аффективных реакций на ощупь. Он был использован для измерения Валанс специфические реакции визуальных23, аудиовизуальных24, обонятельных25и вкусовые26 раздражителей. Лице ГРП является безопасный и неинвазивный метод, состоящий из поверхности электродов, которые придерживаются лица27. Эти поверхности электродов записи лица мышечной деятельности постоянно в режиме реального времени с чувствительностью масштабе времени в десятки миллисекунд. Особый интерес представляет гофроагрегат supercilii («гофроагрегат»), который активируется при Муганского брови и расслабляет во время улыбки. В результате гофроагрегат активность имеет линейную связь с аффективными Валанса, с повышенной реакции на негативные стимулы и снижение активности в ответ на позитивные стимулы28. Кроме того, скуловой («скуловой») — это мышцы, активирован как углы рта, вырывать в улыбке. Скуловой отображает шаблон «J-образный» активацию с позитивные стимулы, выявление наиболее ответ и наиболее негативные стимулы, вызывая больше ответов, чем нейтральные стимулы28. Лице ГРП записи этих мышц может наблюдаться даже когда стимулы представлены за пределами осознания, или когда люди явно пытаются подавить их реакции29,30. Важно отметить, что лица ГРП может использоваться отдельно или в сочетании с самоотчета рейтинги или другие физиологические записи. Таким образом это идеальный методологию для оценки аффективных реакций тактильной стимуляции31,32.
В целом лица ГРП может сочетаться с самоотчета рейтинги, чтобы определить, как КТ оптимальный тактильной стимуляции влияет лица мышечной активности как потенциальный показатель аффективные реакции. Один можно воспользоваться частоты зависит от скорости стрельбы CTs применять касания на CT-оптимальное и не оптимальной скорости, и прикосновение может применяться как руки CT-богатые и предположительно CT-не хватает ладони. Сравнение производится через механизмы ли аффективные реакции на ощупь требуют прямой стимуляции или может быть вызвал через простое наблюдение, наводящий общей обработки через сенсорные условий. Наконец при установлении лица ГРП как подходящей методологии для изучения аффективных реакций аффективных ощупь, исследователи могут затем исследовать как аффективных сенсорного обработки может зависеть от различных мероприятий (например, лекарствами; воздействие стресса ), как она меняется на протяжении всего развития7, как это зависит от отношения interactants33, и является ли это dysregulated в клинической населения8.
Protocol
Representative Results
Discussion
Здесь мы отчет об использовании лица электромиографии (ЭМГ) как метод для изучения аффективных реакций наблюдаемых и опытных ощупь. Ранее многие исследования были сосредоточены на использование самоотчета рейтинги характеризовать аффективных качество сенсорный. Touch, который оптимал?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы выражают благодарность д-р Маргарет Уордл для ее исключительной подготовки и технической помощи. Эта работа частично финансировался шведским исследовательский совет Грант FYF-2013-687 (IM).
Materials
| 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 |
References
- Abraira, V. E., Ginty, D. D. The sensory neurons of touch. Neuron. 79 (4), 618-639 (2013).
- Olausson, H., Wessberg, J., Morrison, I., McGlone, F., Vallbo, A. The neurophysiology of unmyelinated tactile afferents. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 34 (2), 185-191 (2010).
- Gallace, A., Spence, C. The science of interpersonal touch: an overview. Neuroscience and BiobehavioralReviews. 34 (2), 246-259 (2010).
- Morrison, I., Loken, L. S., Olausson, H. The skin as a social organ. Experimental Brain Research. 204 (3), 305-314 (2010).
- Morrison, I., et al. Reduced C-afferent fibre density affects perceived pleasantness and empathy for touch. Brain: A Journal of Neurology. 134, 1116-1126 (2011).
- Olausson, H., et al. Unmyelinated tactile afferents signal touch and project to insular cortex. Nature Neuroscience. 5 (9), 900-904 (2002).
- Croy, I., Sehlstedt, I., Wasling, H. B., Ackerley, R., Olausson, H. Gentle touch perception: From early childhood to adolescence. Developmental Cognitive Neuroscience. , (2017).
- Croy, I., Geide, H., Paulus, M., Weidner, K., Olausson, H. Affective touch awareness in mental health and disease relates to autistic traits – An explorative neurophysiological investigation. Psychiatry Research. 245, 491-496 (2016).
- Crucianelli, L., Cardi, V., Treasure, J., Jenkinson, P. M., Fotopoulou, A. The perception of affective touch in anorexia nervosa. Psychiatry Research. 239, 72-78 (2016).
- Loken, L. S., Wessberg, J., Morrison, I., McGlone, F., Olausson, H. Coding of pleasant touch by unmyelinated afferents in humans. Nature Neuroscience. 12 (5), 547-548 (2009).
- Ackerley, R., et al. Human C-Tactile Afferents Are Tuned to the Temperature of a Skin-Stroking Caress. The Journal of Neuroscience. 34 (8), 2879-2883 (2014).
- Ackerley, R., Eriksson, E., Wessberg, J. Ultra-late EEG potential evoked by preferential activation of unmyelinated tactile afferents in human hairy skin. Neuroscience Letters. 535, 62-66 (2013).
- Morrison, I. ALE meta-analysis reveals dissociable networks for affective and discriminative aspects of touch. Human Brain Mapping. 37 (4), 1308-1320 (2016).
- Case, L. K., et al. Encoding of Touch Intensity But Not Pleasantness in Human Primary Somatosensory Cortex. The Journal of Neuroscience. 36 (21), 5850-5860 (2016).
- Case, L. K., et al. Touch Perception Altered by Chronic Pain and by Opioid Blockade. eNeuro. 3 (1), (2016).
- Davidovic, M., Starck, G., Olausson, H. Processing of affective and emotionally neutral tactile stimuli in the insular cortex. Developmental Cognitive Neuroscience. , (2017).
- Morrison, I., Bjornsdotter, M., Olausson, H. Vicarious responses to social touch in posterior insular cortex are tuned to pleasant caressing speeds. The Journal of Neuroscience. 31 (26), 9554-9562 (2011).
- Nisbett, R. E., Wilson, T. D. Telling more than we can know: Verbal reports on mental processes. Psychological Review. 84 (3), 231-259 (1977).
- Sato, H., Kawahara, J. Selective bias in retrospective self-reports of negative mood states. Anxiety, Stress, and Coping. 24 (4), 359-367 (2011).
- Robinson, M. D., Clore, G. L. Belief and feeling: evidence for an accessibility model of emotional self-report. Psychological Bulletin. 128 (6), 934-960 (2002).
- Cascio, C. J., et al. Perceptual and neural response to affective tactile texture stimulation in adults with autism spectrum disorders. Autism Research. 5 (4), 231-244 (2012).
- Tager-Flusberg, H., Paul, R., Lord, C. Language and communication in autism. Handbook of Autism and Pervasive Developmental Disorders. 1, 335-364 (2005).
- Lang, P. J., Greenwald, M. K., Bradley, M. M., Hamm, A. O. Looking at pictures: affective, facial, visceral, and behavioral reactions. Psychophysiology. 30 (3), 261-273 (1993).
- Rozga, A., King, T. Z., Vuduc, R. W., Robins, D. L. Undifferentiated facial electromyography responses to dynamic, audio-visual emotion displays in individuals with autism spectrum disorders. Developmental Science. 16 (4), 499-514 (2013).
- Joussain, P., Ferdenzi, C., Djordjevic, J., Bensafi, M. Relationship Between Psychophysiological Responses to Aversive Odors and Nutritional Status During Normal Aging. Chemical Senses. 42 (6), 465-472 (2017).
- Horio, T. EMG activities of facial and chewing muscles of human adults in response to taste stimuli. Perceptual and Motor Skills. 97 (1), 289-298 (2003).
- Tassinary, L. G., Cacioppo, J. T., Vanman, E. J., Berntson, L. G., Cacioppo, J. T., Tassinary, L. G. . Handbook of Psychophysiology. , 267-300 (2007).
- Larsen, J. T., Norris, C. J., Cacioppo, J. T. Effects of positive and negative affect on electromyographic activity over zygomaticus major and corrugator supercilii. Psychophysiology. 40 (5), 776-785 (2003).
- Dimberg, U., Thunberg, M., Grunedal, S. Facial reactions to emotional stimuli: Automatically controlled emotional responses. Cognition and Emotion. 16 (4), 449-471 (2002).
- Dimberg, U., Thunberg, M., Elmehed, K. Unconscious facial reactions to emotional facial expressions. Psychological Science. 11 (1), 86-89 (2000).
- Mayo, L. M., Lindé, J., Olausson, H., Heilig, M., Morrison, I. Putting a good face on touch: Facial expression reflects the affective valence of caress-like touch across modalities. Biological Psychology. , (2018).
- Ree, A., Mayo, L. M., Leknes, S., Sailer, U. Touch targeting C-tactile afferent fibers has a unique physiological pattern: a combined electrodermal and facial electromyography study. Biological Psychology. , (2018).
- Kreuder, A. K., et al. How the brain codes intimacy: The neurobiological substrates of romantic touch. Human Brain Mapping. 38 (9), 4525-4534 (2017).
- Fridlund, A. J., Cacioppo, J. T. Guidelines for human electromyographic research. Psychophysiology. 23 (5), 567-589 (1986).
- Tipper, S. P., et al. Vision influences tactile perception without proprioceptive orienting. Neuroreport. 9 (8), 1741-1744 (1998).
- Vallbo, &. #. 1. 9. 7. ;. B., Olausson, H., Wessberg, J. Unmyelinated Afferents Constitute a Second System Coding Tactile Stimuli of the Human Hairy Skin. Journal of Neurophysiology. 81 (6), 2753-2763 (1999).
- Triscoli, C., Olausson, H., Sailer, U., Ignell, H., Croy, I. CT-optimized skin stroking delivered by hand or robot is comparable. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 7, 208 (2013).
- Croy, I., et al. Interpersonal stroking touch is targeted to C tactile afferent activation. Behavioural Brain Research. 297, 37-40 (2016).
- Keizer, A., de Jong, J. R., Bartlema, L., Dijkerman, C. Visual perception of the arm manipulates the experienced pleasantness of touch. Developmental Cognitive Neuroscience. , (2017).
- Pawling, R., Cannon, P. R., McGlone, F. P., Walker, S. C. C-tactile afferent stimulating touch carries a positive affective value. PloS One. 12 (3), 0173457 (2017).
- Scheele, D., et al. An oxytocin-induced facilitation of neural and emotional responses to social touch correlates inversely with autism traits. Neuropsychopharmacology. 39 (9), 2078-2085 (2014).
- Ackerley, R., Saar, K., McGlone, F., Backlund Wasling, H. Quantifying the sensory and emotional perception of touch: differences between glabrous and hairy skin. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8 (34), (2014).
- Loken, L. S., Evert, M., Wessberg, J. Pleasantness of touch in human glabrous and hairy skin: order effects on affective ratings. Brain Research. 1417, 9-15 (2011).
