口腔顔面皮膚ストレッチ刺激から体性感覚事象関連電位
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
スピーチの生産は、聴覚と体性感覚情報の両方に依存しています。聴覚と体性感覚フィードバックは、幼児によって生成最古の発声からの組み合わせで発生し、両方のは、音声運動学習に関与しています。最近の結果は、体性感覚プロセスは知覚だけでなく、生産に寄与することを示唆しています。例えば、音声の識別は、参加者が聴覚刺激1に耳を傾けるように、ロボット装置は、顔の皮膚を伸ばしたときに変更されている鳴ります。聴覚音声刺激と一致頬に空気パフは、参加者の知覚判断を変える2。
これらの体性感覚の効果は、皮膚の変形に応じて皮膚の機械受容器の活性化を含みます。皮膚は、移動中に、様々な方法で変形され、そして皮膚の機械受容は力覚3,4に寄与することが知られています。皮膚の機械受容の運動感覚役割は悪魔であります運動に関連した皮膚の株が適切に皮膚ストレッチ6のパターンに応じて屈曲または延長の動きとして認識されている最近の知見5-7によりstrated。付随顔の皮膚の伸縮性のスピーチで、特定の発話の繰り返しである音声モーター訓練のコースで、調音パターンが適応的に変更する7。これらの研究は、動作中に、皮膚の伸張を調節する感覚系の運動感覚機能の皮膚求心性の寄与を評価するための方法を提供することを示しています。
口腔顔面皮膚の機械受容の運動感覚機能は、感覚神経9,10から再コーディング精神生理学的方法7,8および微小電極を用いて、主に研究されてきました。ここでは、現在のプロトコルは、顔の皮膚の変形や事象関連電位（ERP）記録に関連する口腔顔面体性感覚刺激の組み合わせに焦点を当てています。目ある手順では、コンピュータ制御のロボット装置を使用して、顔の皮膚の変形方向とタイミングを正確に実験的に制御することができます。これは、私たちは選択的かつ正確に音声運動学習と直接音声生成と知覚の両方の間の方向の広い範囲で顔の皮膚を変形させることにより音声生成と知覚の体性感覚の寄与についての特定の仮説をテストすることができます。 ERP記録を非侵襲的に口腔顔面行動上の体性感覚刺激の影響の時間的パターンおよびタイミングを評価するために使用されます。現在のプロトコルは、その後、運動感覚機能の神経相関を評価し、音声処理、音声生成と音声知覚の両方に体性感覚系の寄与を評価することができます。
ERP記録にスキンストレッチ刺激のアプリケーションの有用性を示すために、以下のプロトコルは、音声Pにおける体性感覚と聴覚入力の相互作用に焦点を当ててerception。結果は演説の中で体性感覚、聴覚の相互作用を評価するための潜在的な方法を強調表示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで報告された研究では、顔の皮膚の変形によって生成され、正確に制御体性感覚刺激は、皮質のERPを誘発する証拠を提供します。皮膚求心性神経は、人間の四肢運動5,6と音声動き7,8,21における運動感覚情報3,4の豊富な供給源として知られています。話す時の実際の移動方向を反映した方法で、顔の皮膚をストレッチすると、対応する動きに似た運動感覚を誘発し?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、難聴やその他のコミュニケーション障害補助金R21DC013915とR01DC012502、自然科学とカナダの工学研究評議会及び欧州共同体のセブンス枠組み計画（FP7 / 2007から2013グラント契約がない下での欧州研究評議会の国立研究所によってサポートされていました。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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