Potentiels liées aux événements somato-sensorielles de la peau Orofacial stretch Stimulation
Summary
This paper introduces a method for obtaining somatosensory event-related potentials following orofacial skin stretch stimulation. The current method can be used to evaluate the contribution of somatosensory afferents to both speech production and speech perception.
Abstract
Cortical processing associated with orofacial somatosensory function in speech has received limited experimental attention due to the difficulty of providing precise and controlled stimulation. This article introduces a technique for recording somatosensory event-related potentials (ERP) that uses a novel mechanical stimulation method involving skin deformation using a robotic device. Controlled deformation of the facial skin is used to modulate kinesthetic inputs through excitation of cutaneous mechanoreceptors. By combining somatosensory stimulation with electroencephalographic recording, somatosensory evoked responses can be successfully measured at the level of the cortex. Somatosensory stimulation can be combined with the stimulation of other sensory modalities to assess multisensory interactions. For speech, orofacial stimulation is combined with speech sound stimulation to assess the contribution of multi-sensory processing including the effects of timing differences. The ability to precisely control orofacial somatosensory stimulation during speech perception and speech production with ERP recording is an important tool that provides new insight into the neural organization and neural representations for speech.
Introduction
La production de la parole dépend à la fois de l'information auditive et somatosensoriel. La auditif et somatosensoriel rétroaction se produisent en combinaison dès les premières vocalisations produites par un enfant et les deux sont impliqués dans l'apprentissage moteur de la parole. Des résultats récents suggèrent que les processus somato-sensorielles contribuent à la perception ainsi que la production. Par exemple, l'identification des sons de la parole est modifiée lorsque un dispositif robotique étire la peau du visage en tant que participants écoutent à des stimuli auditifs 1. Bouffées d'air à la joue qui coïncident avec des stimuli de la parole auditifs modifient 2 jugements de perception des participants.
Ces effets somato impliquent l'activation des mécanorécepteurs cutanés en réponse à la déformation de la peau. La peau est déformé de diverses manières pendant le mouvement, et mécanorécepteurs cutanés sont connus pour contribuer à kinesthésique sens 3,4. Le rôle kinesthésique des mécanorécepteurs cutanés est démontré par les résultats récents 5-7 que les souches relatives aux mouvements peau sont correctement perçues comme flexion ou motion prolongation en fonction du motif de l'étirement de la peau 6. Au cours de la formation de moteur de la parole, qui est la répétition d'énoncé de parole spécifique avec la parole d'étirement de la peau du visage concomitante, modèles articulatoires changent de manière adaptative 7. Ces études indiquent que la modulation étirement de la peau au cours de l'action fournit une méthode pour évaluer la contribution des afférences cutanées à la fonction kinesthésique du système sensori-moteur.
La fonction kinesthésique des mécanorécepteurs cutanés orofaciaux a été étudiée principalement en utilisant des méthodes psychophysiologiques 7,8 et microélectrodes recodage des nerfs sensoriels 9,10. Ici, le protocole actuel se concentre sur la combinaison de la stimulation somatosensoriel oro-faciale associée à la déformation de la peau du visage et événement lié (ERP) d'enregistrement potentiel. Thest la procédure expérimentale a le contrôle précis de la direction et le calendrier de la déformation du visage de la peau en utilisant un dispositif robotique contrôlée par ordinateur. Cela nous permet de tester des hypothèses spécifiques au sujet de la contribution somatosensoriel à la production de la parole et de la perception par sélectivement et précisément déformer la peau du visage dans un large éventail d'orientations à la fois pendant l'apprentissage moteur de la parole et directement dans la production de la parole et de la perception. Enregistrement ERP sont utilisés pour évaluer de manière non invasive la structure temporelle et le calendrier de l'influence de la stimulation somatosensoriel sur les comportements orofaciaux. Le protocole actuel peut alors évaluer les corrélats neuraux de la fonction kinesthésique et d'évaluer la contribution du système somatosensoriel à la fois le traitement de la parole, la production de la parole et de perception de la parole.
Pour montrer l'utilité de l'application de la stimulation d'étirement de la peau à l'enregistrement de l'ERP, le protocole suivant se concentre sur l'interaction de somatosensoriel et entrée auditive dans le discours pa perception. Les résultats mettent en évidence une méthode pour évaluer le potentiel d'interaction somatosensoriel-auditif dans le discours.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les études rapportées ici fournissent la preuve que la stimulation somatosensoriel contrôlée avec précision qui est produite par la déformation de la peau induit visage ERP corticales. Afférences cutanées sont connus comme une riche source d'information kinesthésique 3,4 dans les mouvements des membres et de la parole humaine 5,6 mouvement 7,8,21. L'étirement de la peau du visage d'une manière qui reflète la direction de mouvement réel pendant parler induit un se…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par l'Institut national sur la surdité et d'autres troubles de la communication subventions R21DC013915 et R01DC012502, les sciences naturelles et en génie du Canada et le Conseil européen de la recherche en vertu de septième programme-cadre de la Communauté européenne (FP7 / 2007-2013 Accord de Don pas 339152. ).
Materials
| EEG recording system | Biosemi | ActiveTwo | |
| Robotic decice for skin stretch | Geomagic | Phantom Premium 1.0 | |
| EEG-compatible earphones | Etymotic research | ER3A | |
| Software for visual and auditory stimulation | Neurobehavioral Systems | Presentation | |
| Electrode gel | Parker Laboratories, INC | Signa gel | |
| Double sided tape | 3M | 1522 | |
| Disposable syringe | Monoject | 412 Curved Tip | |
| Analog input device | National Instuments | PCI-6036E | |
| Degital output device | Measurement computing | USB-1208FS |
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