Met behulp van gezicht elektromyografie te beoordelen gezicht spier reacties op ervaren en waargenomen affectieve Touch bij de mens
Summary
We beschrijven een protocol om te beoordelen gezicht spieractiviteit in reactie op ervaren en waargenomen tactiele stimulatie met behulp van gezicht elektromyografie.
Abstract
“Affectieve” Aanraking wordt verondersteld te worden verwerkt op een wijze die losstaat van discriminerende aanraking en te betrekken activering van C-tactiele (CT) afferent vezels. Touch die optimaal CT vezels activeert is consequent gewaardeerd als hedonically aangenaam. Patiëntengroepen met belemmerd sociaal-emotionele functioneren Toon ook ongeordende affectieve touch waarderingen. Beroep op zelfgemelde waarderingen van touch heeft echter veel beperkingen, met inbegrip van rappel bias en communicatie barrières. Hier beschrijven we een methodologische aanpak om te bestuderen van affectieve reacties op aanraking via gezicht elektromyografie (EMG) dat de afhankelijkheid van de waarderingen zelf-rapport omzeilt. Facial EMG is een objectieve, kwantitatieve, en niet-invasieve methode voor het meten van gezicht spieractiviteit indicatieve van affectieve reacties. Reacties kunnen worden beoordeeld over gezonde en patiënt populaties zonder de noodzaak van verbale communicatie. We bieden hier twee afzonderlijke datasets waaruit blijkt dat CT-optimale en niet-optimale touch verschillende gezichts spier reacties uitlokken. Bovendien zijn gezicht EMG reacties consistent over stimulans modaliteiten, bijvoorbeeld tactiele (ervaren touch) en visuele (waargenomen aanraking). Tot slot kan de temporele resolutie van gezicht EMG reacties op tijdschalen die die van de verbale rapportage vervangen detecteren. Samen blijkt onze gegevens dat gezicht EMG een geschikte methode voor gebruik in affectieve tactiele onderzoek dat kan worden gebruikt om aan te vullen of in sommige gevallen, verdringen is, bestaande maatregelen.
Introduction
C-tactiele (CT) afferents worden voorgesteld om over te brengen van de affectieve component van aanraking, die kan worden onderscheiden van de discriminatoire aspecten van touch verwerkt via Aβ vezels1,2. CT-gemedieerde affectieve aanraking wordt verondersteld om een integrale rol spelen in sociale affiliërend gedrag3, wat leidt tot de “huid als een sociaal orgaan” hypothese4. Fysieke5,6, developmental7en psychiatrische8,9 factoren kunnen invloed hebben op CT-gemedieerde touch verwerking. Dus, tot oprichting van een objectieve maatstaf om te kwantificeren Affectieve reacties op CT-relevante touch is cruciaal voor het toestaan voor vergelijkingen over populaties.
In de afgelopen jaren heeft veel inzicht opgedaan met betrekking tot de kenmerken van CT afferents. Deze unmyelinated afferents tonen een omgekeerde U-vormige afvuren frequentie, met snelheden van 1-10 cm/s (“CT-optimaal”) aanleiding kunnen geven tot de grootste frequentie en beide groter (“snel niet-optimale”) of minder (“slow niet-optimale”) snelheden tot verminderd afvuren10. CT afvuren frequentie correleert met zelfgerapporteerde ratings van aanraking “aangenaamheid”, een soortgelijke omgekeerde U-vormige kromme in de aangenaamheid waarderingen10produceren. Bovendien, CT-afferents ook inspelen op de meest krachtig stimuli dicht bij de huid temperatuur11. Deze vezels ook tonen verschillende geleiding snelheden. De unmyelinated CT-afferents zijn langzamer2 en aldus de volley van afferent inbreng in de cortex toont een tijdelijke vertraging in vergelijking met de snelheid van de snellere, myelinated Aβ vezels1,12. Affectieve en discriminatoire touch kan ook op een neurale niveau worden onderscheiden. Terwijl beide soorten aanraking overlappende somatosensorische gebieden activeert, is affectieve touch meer kans op het activeren van de posterieure insula, terwijl discriminatoire aanraking sensomotorische gebieden13,14,15 activeert , 16. dit patroon voor activering strookt de aanraking is direct ervaren of alleen waargenomen17, suggereren dat affectieve touch niet alleen een “bottom-up”-proces gedreven door fysieke activering van CT-afferents is, maar ook betrekking heeft op ” Top-down”integratie van multimodale zintuiglijke verwerking.
Situaties waarin CT verwerking is gebrekkig of anders atypische heeft ook inzicht in de functionele betekenis van deze afferents. In een unieke groep patiënten met een erfelijke mutatie waardoor de zenuw groeifactor β-gen, is er een vermindering van de dichtheid van dun en unmyelinated zenuwvezels, met inbegrip van CT afferents. In vergelijking met gezonde controles, deze patiënten verslag aanraking op CT-optimale snelheden als minder prettig5. Het scenario van het omgekeerde is ook waar; patiënten die geen myelinated Aβ vezels kunnen behouden een vaag gevoel van prettige aanraking gedragen door de nog steeds intact CT afferents6. Abnormale Affectieve touch verwerking is niet beperkt tot gevallen van fysieke veranderingen in CT-afferents. Over patiënten en gezonde populaties gemeld die hoger op het spectrum van autistische eigenschappen verminderde aangenaamheid ratings van aanraking8. Psychiatrische patiënten tonen ook verminderde hedonistische waarderingen van affectieve touch, met een geschiedenis van kinderjaren mishandeling als één van de meest consistente voorspellers van dysregulated affectieve touch bewustzijn8. Disregulatie in de affectieve touch CT-gebaseerde systeem van anorexia nervosa is ook gemeld9. Dus, zowel fysieke als psychologische factoren kunnen beïnvloeden affectieve touch verwerking, en als zodanig, het is absoluut noodzakelijk om methodieken die kunnen worden toegepast op alle individuen in een billijke en vergelijkbare wijze.
Inzichten in normo-typische en affectieve verwerking dysregulated hebben de mogelijkheid een meer genuanceerd beeld van vele patiëntengroepen te geven. Een mogelijke beperking van affectieve touch onderzoek is echter de noodzaak van zelf-gerapporteerde ratings. Soms zelfrapportage kunnen onbetrouwbaar18 en onderwerp te herinneren bias19. Onderzoeken van zelfrapportage kunnen psychologisch een deelnemer verwijderen uit de huidige instelling, beperking van de ecologische validiteit van de reacties en stoffelijk te verwijderen uit de ervaring20. Bovendien, zelf-rapport is gebaseerd op een stevige begrip van taal- en semantiek, waardoor cross-culturele- en ontwikkelingsachterstand divers (bv baby en peuter-aged individuen) vergelijkingen uitdagend. Bijvoorbeeld, kunnen personen met een Autisme spectrum diagnose vaak tonen verschillende gedrags reacties op aanraking21, maar ook moeilijkheden in communiceren verbaal22. Zo, vinden van niet-invasieve methoden voor het meten van de reacties op aanraking die een afhankelijkheid van zelfrapportage omzeilen kan vertalen, althans, tot een beter begrip van de mechanismen van affectieve touch, en de meeste, nieuwe inzichten in disregulatie van sociale verwerking in patiënt populaties.
Gezicht elektromyografie (EMG) is een geschikte kandidaat te beoordelen objectief Affectieve reacties op aanraking. Het is gebruikt voor het meten van valence-specifieke reacties op visuele23, audiovisuele24, olfactorische25en smaak26 prikkels. Facial EMG is een veilige en niet-invasieve methode bestaande uit oppervlakte elektrodes die aan de gezicht-27 voldoen. Deze oppervlakte elektrodes opnemen gezicht spieractiviteit voortdurend in real time met schaal tijdgevoeligheid in de tientallen milliseconden. Van bijzonder belang is de corrugator supercilii (“corrugator”), die wordt geactiveerd wanneer de wenkbrauw furrowing en ontspant tijdens een glimlach. Dientengevolge, corrugator activiteit heeft een lineaire relatie met affectieve valence, met verhoogde reactie op negatieve prikkels en verminderde activiteit in reactie op positieve prikkels28. Bovendien is de zygomaticus grote (“buccale”) is de spier geactiveerd als de hoeken van de mond pull up in een glimlach. De buccale verschijnt een patroon voor activering “J-vormige” met positieve stimuli de grootste respons kunnen geven tot, en de meest negatieve prikkels die aanleiding kunnen geven tot een grotere reactie dan neutrale stimuli28. Facial EMG opnames van deze spieren kunnen zelfs worden waargenomen wanneer de prikkels worden aangebracht buiten bewustzijn of wanneer individuen expliciet probeert te onderdrukken hun reacties29,30. Bovenal kan gezicht EMG worden gebruikt, alleen of in combinatie met zelf-rapport waarderingen of andere fysiologische opnames. Het is dus een ideale methode om te beoordelen van affectieve reacties op tactiele stimulatie31,32.
Kortom, is gezicht EMG cumuleerbaar met zelfrapportage waarderingen om te bepalen hoe CT-optimale tactiele stimulatie gezicht spieractiviteit als een mogelijke indicator van affectieve reactie beïnvloedt. Een kunt profiteren van de frequentie van de snelheid-afhankelijke afvuren van CTs te passen aanraking op CT-optimale en niet-optimale snelheden, en aanraking kan worden toegepast, zowel op de CT-rijk-arm en het vermeende CT-ontbreken palm. Vergelijkingen kunnen worden gemaakt over de modaliteiten te bepalen of affectieve reacties op aanraking vereisen van directe stimulatie of via louter observatie, suggestief van gedeelde verwerking over sensorische modaliteiten kunnen worden ontlokte. Tot slot, op tot de oprichting van gezicht EMG als een geschikte methode om te studeren van affectieve reacties op affectieve touch, onderzoekers kan dan verkennen hoe affectieve touch verwerking kan worden beïnvloed door verschillende ingrepen (bv. drug administration; stress blootstelling ), wat er verandert in de gehele ontwikkeling7, hoe het is beïnvloed door de verbondenheid van de interactants33, en of het dysregulated in klinische populaties8.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier, rapporteren wij over het gebruik van gezicht elektromyografie (EMG) als een methode om te studeren van affectieve reacties op waargenomen en ervaren touch. Eerder, hebben vele studies gericht op het gebruik van zelfrapportage waarderingen te karakteriseren de affectieve kwaliteit van touch. Touch die optimaal CT afferents activeert (bijvoorbeeld 1-10 cm/s) consequent als prettiger dan een sneller of langzamer touch snelheden10is gewaardeerd. Daarentegen ratings van intensiteit lijken te volg…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs zijn Dr. Margaret Wardle dankbaar voor haar uitzonderlijke opleiding en technische bijstand. Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door de Zweedse Onderzoeksraad subsidie 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).
