Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Taktil halvautomatisk passiv fingervinkelstimulator (TSPAS)

Published: July 30, 2020 doi: 10.3791/61218
Automatic Translation
1, 2,4, 2,3,4, 5,2, 2, 2, 6,2
1Cognitive Neuroscience Laboratory, Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University, 2Cognitive Neuroscience Laboratory, Graduate School of Interdisciplinary Science and Engineering in Health Systems, Okayama University, 3Center for Information and Neural Networks, National Institute of Information and Communications Technology, 4Section on Functional Imaging Methods, National Institute of Mental Health, 5School of Education, Suzhou University of Science and Technology, 6Beijing Institute of Technology

Summary

Presenteras är den taktila halvautomatiska passiv-finger vinkel stimulatorn TSPAS, ett nytt sätt att bedöma taktil rumslig skärpa och taktil vinkel diskriminering med hjälp av ett datorstyrt taktilt stimulanssystem som tillämpar förhöjd vinkel stimuli på ett subjekt passiv fingerpad, samtidigt som man styr för rörelsehastighet, avstånd och kontakt varaktighet.

Abstract

Passiv taktil uppfattning är förmågan att passivt och statiskt uppfatta stimulansinformation som kommer från huden; Till exempel är förmågan att känna rumslig information den starkaste i huden på händerna. Denna förmåga kallas taktil rumslig skärpa och mäts med taktil tröskel eller diskrimineringströskel. För närvarande används tvåpunktströskeln i stor utsträckning som ett mått på taktil rumslig skärpa, även om många studier har visat att kritiska brister finns i tvåpunktsdiskriminering. Därför utvecklades ett datorstyrt taktilt stimulanssystem, den taktila halvautomatiska passiv-finger vinkelstimulatorn (TSPAS), med hjälp av tactile vinkel diskriminering tröskelvärde som ett nytt mått för taktil rumslig skärpa. TSPAS är ett enkelt, lättmanövrerat system som tillämpar upphöjd vinkelstimuli på ett subjekts passiva fingerpad, samtidigt som rörelsehastigheten, avståndet och kontaktlängden styrs. Komponenterna i TSPAS beskrivs i detalj samt förfarandet för att beräkna tröskelvärdet för taktil vinkeldiskriminering.

Introduction

Beröringsuppfattning är en grundläggande form av de förnimmelser som bearbetas av somatosensory-systemet, inklusive haptisk uppfattning och taktil uppfattning. Passiv taktil uppfattning, i motsats till aktiv utforskning, innebär att objektet flyttas för att få kontakt med statisk hud1,2. Liksom i andra avseenden representeras rumslig upplösning i taktil uppfattning, även känd taktil rumslig skärpa, vanligtvis av taktil tröskel, detektionströskel ellerdiskrimineringströskel 2,3. Under de senaste 100 åren har tvåpunktströskeln ofta använts som ett mått på taktil rumslig skärpa4. Många studier har dock visat att tvåpunktströskeln är ett ogiltigt index för taktil rumslig förmåga eftersom tvåpunktsdiskriminering (TPD) inte kan utesluta icke-patiala signaler (t.ex. om två punkter är för nära, kan de hitta ett enda afferent mottagligt fält, vilket lätt framkallar ökad neural aktivitet) och upprätthålla ett stabilt kriterium försvar 3,4,5. På grund av antalet nackdelar med TPD har flera nya och lovande metoder utvecklats som ersättningar, såsom taktil gallerorientering (GO)3,6,tvåpunktsorienteringsdiskriminering5, höjt brevigenkänning, gapdetektering7,punktmönster, Landolt C-ringar8och vinkeldiskriminering (AD)9,10. För närvarande, på grund av fördelarna med att driva GO, liksom den rumsliga strukturen och komplexiteten hos den använda stimulansen, används GO alltmer för att mäta taktil rumslig skärpa11,12,13.

Även om taktil GO tros förlita sig på underliggande rumsliga mekanismer, vilket ger ett tillförlitligt mått på taktil rumslig skärpa, diskuteras det fortfarande om GO-prestanda delvis påverkas av icke-patiala signaler14 (t.ex. intensiva tecken som kan ge en signal för att identifiera skillnaden mellan orienteringsstimulanser). Dessutom består GO endast av enkla rumsliga orienteringsuppgifter (dvs. horisontella och vertikala) uppgifter och innebär främst sensorisk bearbetning, vilket begränsar dess användning vid utforskande av det hierarkiska samspelet mellan taktil primär bearbetning i den primära somatosensoriska cortex och taktila avancerade besitter som involverar den bakre parietal cortex (PPC) och supramarginal gyrus (SMG)15,16,17. För att kompensera för dessa nackdelar utvecklades taktil AD för att mäta taktil rumslig skärpa9,10. I AD glider ett par vinklar passivt över fingertoppen. Vinklarna varierar i storlek, och motivet måste bestämma vilken av vinklarna som är större. För att konsekvent utföra denna uppgift måste rumsliga egenskaper hos taktila vinklar representeras och lagras i arbetsminnet och sedan jämföras och urskiljas. Därför innebär taktil AD inte bara primär bearbetning utan också avancerad kognition av taktil uppfattning, såsom arbetsminne och uppmärksamhet.

Som i en mängd olika orienteringsuppfattningstester presenteras motivet i taktil AD successivt med en referensvinkel och en jämförelsevinkel och ombeds att ange vilken som är den störrevinkeln 18,19,20,21. Linjerna som komponerar vinklarna är lika långa och symmetriskt fördelade längs en imaginär bisector. Genom att symmetriskt ändra linjernas rumsliga dimensioner kan alla typer av upphöjda planvinklar skapas. Därför är en kritisk fördel med denna metod att de vinklar som differentieras har liknande rumsliga strukturer. Dessutom är den rumsliga representationen i AD mer sekventiell än den som vunnits i GO. AD-tröskelvärdet ger dock belägg för att taktil rumslig skärpa är tillräcklig för att tillåta rumslig diskriminering mellan objekt22. Dessutom kan den taktila rumsliga uppfattningen av vinkeln upplevas från punkt till linje och slutligen bilda en tvådimensionell planvinkel där icke-patiala signaler endast kan spela en liten roll.

AD-tröskeln konstaterades öka med ökande ålder, vilket kan bero på behovet av hög kognitiv belastning i den taktila AD-uppgiften. Således kan det ge en övervakningsmekanism vid kognitiv sviktdiagnos9,10. Även om AD-resultaten påverkas av åldersrelaterad nedgång kan det förbättras avsevärt hos ungdomar genom kontinuerlig träning eller liknande taktil uppgiftsutbildning23. Dessutom visade fMRI-studier att en fördröjd match-till-prov taktil vinkel uppgift aktiverade vissa när regioner som ansvarar för arbetsminne, såsom den bakre parietal cortex17,24. Dessa resultat tyder på att taktil vinkel diskriminering är en lovande åtgärd för taktil rumslig skärpa som inbegriper avancerad kognition. Här beskrivs den taktila AD-utrustningen och dess användning i detalj. Andra taktila forskare kan reproducera AD-utrustningen och använda den i sin forskning.

Den taktila AD-utrustningen, eller tactile semiautomatic passive-finger angle stimulator (TSPAS), använder en elektronisk bild för att förmedla ett par vinkelstimuli för att glida passivt över huden (Bild 1). Försökspersonens armar ligger bekvämt, faller ner på en bordsskiva. Höger hand sitter på en handplatta i bordet, och en pekfingerplatta ligger något under plattans öppning. Datorprogramvara kan styra bilden, flytta den med fast hastighet och flytta den framåt och bakåt. När bilden rör sig framåt glider vinkelstimuli passivt över huden med en fast hastighet som börjar vid fingertoppen. När bilden rör sig bakåt till sitt startläge och ändras till ett annat par vinkelstimuli måste motivet lyfta upp pekfingret och vänta på att en order lätt ska placera den igen vid öppningen. Således presenterar utrustningen taktila vinkel stimuli med kontrollerad hastighet, stabil kontakt varaktighet och konstant interstimulus intervall. Försökspersonen rapporterar muntligen ett sekvensnummer, och experimenteraren registrerar det som ett svar och fortsätter att genomföra nästa rättegång.

Figure 1
Bild 1: Översikt över TSPAS.
Utrustningen består av fyra delar: 1) taktila vinkelstimuli (dvs. referensvinkeln och tio jämförelsevinklar). 2) handplattan som fixerar motivet på plats och håller endast pekfingret i kontakt med stimuli; 3) Det elektroniska skjutreglaget som bär de taktila stimuli; och 4) det persondatorstyrsystem som styr den elektroniska diabildens hastighet och rörelseavstånd. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Skriftligt informerat samtycke erhölls från ämnena i enlighet med policyerna för den lokala medicinska etikkommittén vid Okayama University. Testförfarandena fick granskning och samtycke från den lokala medicinska etikkommittén vid Okayama University.

1. Utrustningens sammansättning och funktion

  1. Taktila vinkel stimuli
    1. TSPAS använder tvådimensionella (2D) upphöjda vinklar för att glida passivt över huden och bilda en taktil rumslig representation av vinklarna (figur 2). De taktila vinklarna består av plastlinjer och fyrkantiga baser, som båda är gjorda av en genomskinlig akrylplåt. Eftersom linjerna som komponerar vinklarna är lika och symmetriska, genom att symmetriskt ändra linjernas rumsliga dimensioner, kan alla typer av upphöjda planvinklar skapas.
    2. Skär akrylplåten i polylinen med två lika stora linjer (8,0 mm långa, 1,5 mm breda och 1,0 mm höga) symmetriskt fördelade längs en imaginär bisector och den fyrkantiga basen (40,0 mm lång och bred, 3,0 mm hög).
    3. Limma polylinet mot mitten av den fyrkantiga basen för att skapa en 2D-upphöjd taktil vinkelstimulans.
    4. Gör bitar med vinkelstorlekar från 50° till 70° i steg om 2°. Ändpunktsavstånden ( d ,se figur 2) för dessa vinklar är 6,8 mm, 7,0 mm, 7,3 mm, 7,5 mm, 7,8 mm, 8,0 mm (60° vinkel), 8,2 mm, 8,5 mm, 8,7 mm, 8,9 mm och 9,2 mm. För att minska effekten av slutpunktsavståndet på vinkeldiskriminering till ett minimum, använd en 60° vinkel som referensvinkel och andra vinklar som jämförelsevinklar.
    5. Utgör 20 par diskriminerade vinklar, varav 20 identiska referensvinklar och 10 par identiska jämförelsevinklar vars uppmätta noggrannhet ± 0,2°. Se till att referensvinkeln presenteras först 50% av tiden när varje par testas. Experimentet kan enkelt och bekvämt uppdateras med taktila vinkelstimuli.

Figure 2
Figur 2: Exempel på taktila vinkelstimuli.
a)Ett exempel på referensvinkeln (60°) och två (50° och 70°) av de tio jämförelsevinklar som används i försöket. I synnerhet utarbetades detaljerade parametrar för referensvinkeln. d representerar slutpunktsavståndet representerar R krökningsradien i den lokala toppen och r representerar krökningsradien i slutpunkten. (B) Exempel på en upphöjd vinkel som ses i 3D. Höjden på den upphöjda linjen är 1,0 mm från 3D-vyn. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

  1. Handplatta
    1. För att stabilisera motivets hand, tillverka en handplatta vinkelrätt mot den elektroniska diabilden (bild 3). Skär först med en fräsmaskin en 5,0 mm tjock akrylplåt i en 14,0 cm x 22,0 cm rektangelplatta och fäst sedan rektangelplattan på en bas (14,0 cm bred, 14,0 cm lång och 8,5 hög) med tejp och lim. Därefter, med hjälp av en fräsmaskin, skär en rektangulär öppning (2,5 cm bred och 5,0 cm lång) i det övre vänstra hörnet av plattan. Detta gör att endast pekfingret kan komma i kontakt med vinkelstimulansen. Före experimentet, fixera motivet högra handleden med nylontejp och instruera sedan försökspersonerna att lätt placera sina högra pekfingrar vid plattans öppning.

Figure 3
Figur 3: Motivet och taktil vinkel stimuli rörelseriktning.
Motivets högra hand säkrades med nylontejp, och motivet instruerades att placera sitt högra pekfinger i öppningen i plattan. Vinkelstimulanserna klämdes fast på apparaten och flyttades horisontellt av den elektroniska rutschkanan för att passivt glida över fingerplattan. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

  1. Motoriserad linjär rutschkana
    1. Den elektroniska diabilden med ett maximalt rörelseavstånd på 51,0 cm flyttas i rak riktning med en lätt linjär rörelsemotor med en 5,0 cm hög, 5,4 cm bred och 71,0 cm lång (se Materialförteckning),som är ett linjärt rörelsesystem. Anslut motorn till en persondator och ställ in och redigera olika data med hjälp av dedikerade dataredigeringsprogram (se Materialförteckning). Se till att dessa inställningar kan få den elektroniska bilden att röra sig ett angivet avstånd med en given hastighet med avseende på referenspunkten. Detta är nödvändigt när man flyttar vinkelstimuli direkt från en godtycklig position till en angiven position.
  2. Datorstyrsystem
    1. TSPAS är ett halvautomatiskt, datorstyrt system. Den dataredigeringsprogramvara som används för att styra bildens rörelse är PC-baserad programvara för redigering av de data som behövs för drift av motoriserade ställdon. I försöket ställer du in bildens hastighet på 20 mm/s och dess rörelseavstånd på 80 mm för varje försök. Varje gång du klickar på en knapp flyttas bilden som tidigare ställts in.

2. Köra ett experiment

  1. Före försöket, ställ först in rörelsetypen som 'INC', rörelseavstånd som '80 mm', rörelsehastighet som "20 mm/s", rörelsefunktion som "enkel" och axel som 'ID = 0' i dataredigeringsprogrammet (se bruksanvisningen i materialförteckningen för instruktioner om hur parametrar ska ställas in) för att säkerställa att den elektroniska diabilden kan röra sig både på ett avstånd av 80 mm och en hastighet av 20 mm/s framåt och bakåt, och på andra avstånd och hastigheter.
  2. Rekrytera försökspersoner vars fingrar är fria från skador och calluses. Försök att rekrytera lika många manliga och kvinnliga försökspersoner i åldern mellan 18 och 35 år. Observera att det finns en skillnad i taktil rumslig skärpa mellan kvinnliga och manliga försökspersoner, liksom gamla och ungaförsökspersoner 25,26.
  3. Ögonbindel motivet och sitt honom eller henne vid ett bord med apparaten (figur 1). Fäst motivet med nylontejp och instruera därefter motivet att lätt placera sitt högra pekfinger på handplattans öppning (figur 3).
  4. Kläm fast ett par vinklar, inklusive referensvinkeln och jämförelsevinkeln, på bilden. När du har klickat på knappen glider vinkelparet för ett totalt avstånd av 80 mm. De går passivt över pekfingret med en hastighet av 20 mm/s. Eftersom det finns ett avstånd på 31,8 ± 0,8 mm mellan referensvinkeln och jämförelsevinkeln är deras interstimulustidsintervall cirka 1,6 s.
  5. När motivet uppfattar vinklarnas storlek rapporterar han eller hon muntligen vilken av de två vinklarna som är större. Om motivet inte kan identifiera vilken vinkel som är större kan han eller hon indikera att vinklarna är desamma. Registrera ämnets svar som svarsuppgifter. Därefter kommer nästa par vinklar kontinuerligt att bytas ut, presenteras och uppfattas på samma sätt.
  6. Det finns totalt 10 par vinklar i det formella experimentet. Presentera varje par 10x i en pseudorandomordning där referensvinkeln passerar först 50% av tiden. Således innehåller experimentet 100 försök. För att undvika obekväma känslor på pekfingret, efter varje serie av 20 försök har ämnet tagit en 3 minuters paus. Före experimentet övar varje försök 10 försök med andra vinklar för att känna till det experimentella förfarandet. Experimentet ska pågå i ~40 min.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

I denna studie användes 3AFC (3-alternativ tvångsval) teknik och logistiska kurvan för att uppskatta den taktila AD tröskelvärdet. Deltagarna instruerades att muntligen rapportera den större av de två vinklar som uppfattades, eller om de inte upptäckte skillnaden, kunde de ange detsamma. Ekvationen av den logistiska kurvan, som ofta har tillämpats på psykofysiska experiment för att mätatrösklar 27,28,29 är:

Equation 1

I den här ekvationen finns det två nyckelparametrar, α och β. β är representativ för den logistiska kurvtillväxten och -α/β representerar X-värdet för den logistiska kurv mittpunkten.

För att tillämpa den logistiska kurvan för att beskriva AD-tröskelvärdet måste 3AFC-resultatet uttryckas som en frekvensfördelning, som visas som en svart kvadrat i figur 4. När referensvinkeln var mindre än jämförelsevinkeln delades därför samma svar upp i två: den ena hälften lades till för att korrigera omdömet och den andra till felaktig, och de reviderade korrekta svaren överfördes sedan till kursen. När referensvinkeln var större än jämförelsevinkeln togs samma steg som tidigare angetts och den reviderade kursen sänktes med 1. Genom dessa steg inrättades ett koordinatsystem med vinkelgraden som representerar den horisontella axeln och den vertikala axeln som representerar den andel svar i vilken jämförelsevinkeln uppfattades vara större än referensvinkeln (figur 4). I den här koordinaten kan en logistisk kurva monteras med den minst kvadratiska metoden. AD-tröskelvärdet definierades som hälften av skillnaden mellan vinkeln vid noggrannhetsgraden 25 % och 75 %.

Figure 4
Figur 4: Logistisk kurva passar.
Noggrannhetsdata för ett ämne i AD-aktiviteten användes för att passa logistikkurvan med den minst kvadratiska metoden. De svarta rutorna representerar de reviderade frekvenserna för ett ämne som slutförde den taktila AD-uppgiften. Den heldragna linjen är representativ för den logistiska kurvan som förvärvades genom den minst kvadratiska metoden när resten var den minsta. Streckade linjer anger två punkter (A1,0,25) och (A2, 0,75) och AD-tröskelvärdet är (A2-A1)/2. Efter montering av logistikkurvan erhölls de specifika parametrarna (α = 21,40, β = -0,35) och AD-tröskeln beräknades (3,51 °). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

För att testa om denna kurva var korrekt utvärderades lämpligheten av passformen för den logistiska kurvan med hjälp av ett chi-kvadratiskt test, som användes för att avgöra om det fanns en betydande skillnad mellan de observerade satserna och de förväntade satserna (dvs. värdena i de monterade logistikkurvorna). Här anger nollhypotesen att det inte finns någon signifikant skillnad mellan de observerade och förväntade värdena. Värdet på chi-kvadrattestet fastställdes med hjälp av följande formel:

Equation 2

I den här ekvationen, O = observerat värde, och E = förväntat värde.

För att testa om nollhypotesen kunde avvisas valdes en signifikansnivå på 15 % sombrytkriterium 28 och det kritiska värdet beräknades (χ2(8)0,15 = 12,03). Eftersom det fanns 10 kategorier och medelvärdet och standardavvikelsen användes för att passa data till en logistisk kurva, fanns det 8 frihetsgrader (10–2). Således, om värdet från chi-kvadratiska testet av logistikkurvan var större än detta kritiska värde, avvisades nollhypotesen. Värdet (2,14) från chi-kvadrattestet var mindre än detta kritiska värde (12,03), vilket indikerar att den logistiska kurvkopplingen var lämplig.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ett nytt mått för taktil rumslig skärpa, taktil AD, presenteras. I detta system glider ett par vinklar passivt över ett motivs immobiliserade pekfingerplatta. AD kombinerar fördelarna med GO och TPD, vilket minskar effekten av intensiva signaler och den neurala toppimpulsen för en enda punkt. Denna studie visar att det sker en gradvis förändring av perceptuell diskriminering när vinkelskillnaden ändras mellan referensvinkeln och jämförelsevinkeln4. Förutom ålderseffekten, träningseffekten och kognitiv sviktdiagnosövervakning av AD9,10,23, är taktil AD ett värdefullt mått för taktil rumslig skärpa. Dess variabilitet måste dock verifieras i ytterligare studier. Tactile AD bör till exempel korrelera med andra validerade mått på taktil rumslig skärpa såsom mönster- eller punktskriftsbrevsdiskriminering7,8.

Liksom andra metoder som mäter taktil rumslig uppfattning tillämpar AD tröskeln för att mäta vinkelns diskriminabilitet. Oväntat nog, ju mindre vinkeldiskrimineringströskeln är, desto starkare vinkel diskriminerande. I tidigare studier användes en interpolationsmetod för att fastställa tröskelvärdet9,10. Även om metoden inte behöver anta att ämnets beteende fångas med hjälp av en psykometrisk funktion, passar den bara data av ett halvstort intervall av jämförelsevinklarna. I det aktuella experimentet, för att täcka hela intervallet av jämförelsevinklar, användes den logistiska kurvan för att beräknatröskelvärdet 27,29. Eftersom hälften av jämförelsevinklarna är mindre än referensvinkeln och den andra hälften är större än referensvinkeln, kan den aktuella metoden passa alla datapunkter en gång och beräkna vinkeldiskrimineringströskeln. Godheten i passformen för den logistiska kurvan utvärderades med hjälp av ett chi-kvadratiskt test och den logistiska kurvkopplingen hittades lämplig28.

För att genomföra AD-experimenten med TSPAS-systemet bör följande punkter noteras: För det första, eftersom TSPAS är ett halvautomatiskt system som använder PC-programvara, är det nödvändigt att kontrollera igen att bilden kan röra sig med den hastighet och sträcka som ställts in före experimentet. För det andra är det nödvändigt att avgöra om motivet är vaken under experimentet eller inte. Eftersom motivet bär en ögonmask under experimentet kan han eller hon lätt bli sömnig. I detta fall kan ämnet missa viss information och fatta ett felaktigt beslut. För det tredje är de påtvingade avbrotten också nödvändiga. Om motivets fingertopp fortsätter att stimuleras under lång tid kan fingerplattan anpassas till den upphöjda vinkelstimulansen och det kan vara svårt för motivet att skilja skillnaden mellan vinklarna. Eller den långa stimuleringsperioden kan orsaka obekväma känslor i fingerplattan. Därför bör antalet försök och pauser kontrolleras strikt.

De nuvarande egenskaperna hos TSPAS och utbudet av taktila vinklar kan begränsa antalet testade personer. Därför måste TSPAS använda olika intervall av taktila vinklar för olika grupper av människor för att mäta deras taktila rumsliga skärpa. Till exempel, eftersom äldre människor har en mycket större AD-tröskel än yngrepersoner 9,10, kan det nuvarande intervallet av taktila vinklar som används i TSPAS inte mäta deras AD-tröskelvärde. För de individer vars fingertoppar inte helt kan känna de taktila vinklarna är TSPAS inte heller giltigt alls, eftersom de inte kan föreställa sig den taktila vinkeln genom att passivt glida över fingerpaderna. Skillnaden i taktil rumslig skärpa mellan kvinnliga och manligaförsökspersoner 25 måste också hållas i åtanke. Framtida projekt kan behöva mycket modifiering för att bestämma utbudet av taktila vinklar att använda för olika grupper av människor i klinisk användning.

Även om TSPAS kan styra den rörliga hastigheten och avståndet för vinkelstimuli väl, är den manuella leveransen av vinkelstimuli tidskrävande och kräver stor uppmärksamhet och koncentration frånexperimenterarens sida 6. För att eliminera dessa brister med manuell drift utformades ett helautomatiskt taktilt AD-system. Syftet med att utveckla automatisk utrustning är att etablera okomplicerad, effektiv och prisvärd utrustning för kontrollerade taktila vinkelapplikationer. En återstående utmaning är dock hur utrustningen exakt och snabbt kan justera olika vinkelstorlekar på mycket kort tid. Förhoppningsvis kommer ad-systemet som beskrivs att användas och verifieras av andra och främja rörelsen mot automatisk taktil testning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande intressekonflikter, ekonomiska eller på annat sätt.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av Japan Society for the Promotion of Science KAKENHI Grants JP17J40084, JP18K15339, JP18H05009, JP18H01411, JP18K18835 och JP17K18855. Vi tackar också teknikern (Yoshihiko Tamura) i vårt laboratorium för att ha hjälpt oss att tillverka den upphöjda vinkeln.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acrylic sheet (3 mm) MonotaRO Co.,Ltd. 33159874 Good Material
Acrylic sheet (1 mm) MonotaRO Co.,Ltd. 45547101 Good Material
EZ limo (easy linear motion motor) ORIENTAL MOTOR CO., LTD. Made in Japan EZS3 Good Motorized Linear Slides
Data Editing Software ORIENTAL MOTOR CO., LTD. Made in Japan EZED2 easy to use
Operating Manual (Orientalmotor) ORIENTAL MOTOR CO., LTD. Made in Japan HL-17151-2 Good Guidebook

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Smith, A. M., Chapman, C. E., Donati, F., Fortier-Poisson, P., Hayward, V. Perception of simulated local shapes using active and passive touch. Journal of Neurophysiology. 102 (6), 3519-3529 (2009).
  2. Reuter, E. M., Voelcker-Rehage, C., Vieluf, S., Godde, B. Touch perception throughout working life: Effects of age and expertise. Experimental Brain Research. 216 (2), 287-297 (2012).
  3. Craig, J. C. Grating orientation as a measure of tactile spatial acuity. Somatosensory and Motor Research. 16 (3), 197-206 (1999).
  4. Craig, J. C., Johnson, K. O. The two-point threshold: Not a measure of tactile spatial resolution. Current Directions in Psychological Science. 9 (1), 29-32 (2000).
  5. Tong, J., Mao, O., Goldreich, D. Two-point orientation discrimination versus the traditional two-point test for tactile spatial acuity assessment. Frontiers in Human Neuroscience. 7, SEP 1-11 (2013).
  6. Goldreich, D., Wong, M., Peters, R. M., Kanics, I. M. A tactile automated passive-finger stimulator (TAPS). Journal of Visualized Experiments. (28), e1374 (2009).
  7. Johnson, K. O., Phillips, J. R. Tactile spatial resolution. I. Two-point discrimination, gap detection, grating resolution, and letter recognition. Journal of Neurophysiology. 46 (6), 1177-1191 (1981).
  8. Legge, G. E., Madison, C., Vaughn, B. N., Cheong, A. M. Y., Miller, J. C. Retention of high tactile acuity throughout the life span in blindness. Perception and Psychophysics. 70 (8), 1471-1488 (2008).
  9. Yang, J., Ogasa, T., Ohta, Y., Abe, K., Wu, J. Decline of human tactile angle discrimination in patients with mild cognitive impairment and Alzheimer's disease. Journal of Alzheimer's Disease. 22 (1), 225-234 (2010).
  10. Wu, J., Yang, J., Ogasa, T. Raised-angle discrimination under passive finger movement. Perception. 39 (7), 993-1006 (2010).
  11. Sathian, K., Zangaladze, A. Tactile learning is task specific but transfers between fingers. Perception and Psychophysics. 59 (1), 119-128 (1997).
  12. Wong, M., Peters, R. M., Goldreich, D. A physical constraint on perceptual learning: tactile spatial acuity improves with training to a limit set by finger size. Journal of Neuroscience. 33 (22), 9345-9352 (2013).
  13. Trzcinski, N. K., Gomez-Ramirez, M., Hsiao, S. S. Functional consequences of experience-dependent plasticity on tactile perception following perceptual learning. European Journal of Neuroscience. 44 (6), 2375-2386 (2016).
  14. Essock, E. A., Krebs, W. K., Prather, J. R. Superior Sensitivity for Tactile Stimuli Oriented Proximally-Distally on the Finger: Implications for Mixed Class 1 and Class 2 Anisotropies. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 23 (2), 515-527 (1997).
  15. Gurtubay-Antolin, A., Leon-Cabrera, P., Rodriguez-Fornells, A. Neural evidence of hierarchical cognitive control during Haptic processing: An fMRI study. eNeuro. 5 (6), (2018).
  16. Yang, J., et al. Tactile priming modulates the activation of the fronto-parietal circuit during tactile angle match and non-match processing: an fMRI study. Frontiers in Human Neuroscience. 8, 926 (2014).
  17. Yu, Y., Yang, J., Ejima, Y., Fukuyama, H., Wu, J. Asymmetric Functional Connectivity of the Contra- and Ipsilateral Secondary Somatosensory Cortex during Tactile Object Recognition. Frontiers in Human Neuroscience. 11, January (2018).
  18. Olczak, D., Sukumar, V., Pruszynski, J. A. Edge orientation perception during active touch. Journal of Neurophysiology. 120 (5), 2423-2429 (2018).
  19. Lederman, S. J., Taylor, M. M. Perception of interpolated position and orientation by vision and active touch. Perception and Psychophysics. 6 (3), 153-159 (1969).
  20. Peters, R. M., Staibano, P., Goldreich, D. Tactile orientation perception: An ideal observer analysis of human psychophysical performance in relation to macaque area 3b receptive fields. Journal of Neurophysiology. 114 (6), 3076-3096 (2015).
  21. Bensmaia, S. J., Hsiao, S. S., Denchev, P. V., Killebrew, J. H., Craig, J. C. The tactile perception of stimulus orientation. Somatosensory and Motor Research. 25 (1), 49-59 (2008).
  22. Morash, V., Pensky, A. E. C., Alfaro, A. U., McKerracher, A. A review of haptic spatial abilities in the blind. Spatial Cognition and Computation. 12 (2-3), 83-95 (2012).
  23. Wang, W., et al. Tactile angle discriminability improvement: roles of training time intervals and different types of training tasks. Journal of Neurophysiology. 122 (5), 1918-1927 (2019).
  24. Yang, J., et al. Tactile priming modulates the activation of the fronto-parietal circuit during tactile angle match and non-match processing: an fMRI study. Frontiers in Human Neuroscience. 8, December 926 (2014).
  25. Peters, R. M., Hackeman, E., Goldreich, D. Diminutive Digits Discern Delicate Details: Fingertip Size and the Sex Difference in Tactile Spatial Acuity. Journal of Neuroscience. 29 (50), 15756-15761 (2009).
  26. Sathian, K., Zangaladze, A., Green, J., Vitek, J. L., DeLong, M. R. Tactile spatial acuity and roughness discrimination: Impairments due to aging and Parkinson's disease. Neurology. 49 (1), 168-177 (1997).
  27. Hoehler, F. K. Logistic equations in the analysis of S-shaped curves. Computers in Biology and Medicine. 5 (3), 367-371 (1995).
  28. Kuehn, E., Doehler, J., Pleger, B. The influence of vision on tactile Hebbian learning. Scientific Reports. 7 (1), 1-11 (2017).
  29. Weder, B., Nienhusmeier, M., Keel, A., Leenders, K. L., Ludin, H. P. Somatosensory discrimination of shape: Prediction of success in normal volunteers and parkinsonian patients. Experimental Brain Research. 120 (1), 104-108 (1998).

Tags

Beteende Problem 161 beröringsuppfattning taktil uppfattning taktil rumslig skärpa arbetsminne taktil vinkeldiskriminering logistisk kurva
Taktil halvautomatisk passiv fingervinkelstimulator (TSPAS)
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, W., Yang, J., Yu, Y., Wu, Q.,… More

Wang, W., Yang, J., Yu, Y., Wu, Q., Takahashi, S., Ejima, Y., Wu, J. Tactile Semiautomatic Passive-Finger Angle Stimulator (TSPAS). J. Vis. Exp. (161), e61218, doi:10.3791/61218 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter