Tactile نصفي الاصبع الكامنة الاصبع زاوية محفز (TSPAS)
Summary
يتم تقديمها هي زاوية الأصبع السلبي المهذبة عن طريق اللمس ، وهي طريقة جديدة لتقييم حدة المكانية اللمسية والتمييز في الزاوية عن طريق اللمس باستخدام نظام تحفيز عن طريق اللمس يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر وينطبق على محفزات الزاوية المرفوعة على لوحة الإصبع السلبية للموضوع ، مع التحكم في سرعة الحركة والمسافة ومدة الاتصال.
Abstract
التصور السلبي عن طريق اللمس هو القدرة على تصور سلبي وثابت المعلومات التحفيزية القادمة من الجلد. على سبيل المثال، القدرة على استشعار المعلومات المكانية هو أقوى في الجلد على اليدين. وهـذه القدرة تُـمَـدُّ هـذه الحدة المكانية عن طريق اللمس، وتقاس بالعتبة اللمسية أو عتبة التمييز. وفي الوقت الحاضر، تستخدم عتبة نقطتين على نطاق واسع كمقياس للبراعة المكانية عن طريق اللمس، على الرغم من أن العديد من الدراسات أشارت إلى وجود أوجه عجز خطيرة في التمييز من نقطتين. ولذلك، تم تطوير نظام التحفيز عن طريق اللمس الذي يتم التحكم فيه بواسطة الحاسوب، وهو محفز زاوية الإصبع السلبي شبه اللمسية (TSPAS)، باستخدام عتبة التمييز في الزاوية اللمسية كإجراء جديد للفعل المكاني. TSPAS هو نظام بسيط، يسهل تشغيله، الذي ينطبق على رفع المحفزات زاوية إلى لوحة إصبع السلبي الموضوع، مع التحكم في سرعة الحركة، المسافة، ومدة الاتصال. ويرد وصف تفصيلي لمكونات النظام المذكور، وكذلك الإجراء المتبع لحساب عتبة التمييز في الزاوية اللمسية.
Introduction
الإدراك باللمس هو شكل أساسي من الأحاسيس التي تتم معالجتها من قبل النظام somatosensory، بما في ذلك الإدراك اللمسي والإدراك اللمسي. التصور السلبي عن طريق اللمس ، بدلا من الاستكشاف النشط ، يعني أن الكائن يتم نقله إلى جعل الاتصال مع الجلد الساكن1،2. وكما هو الحال في الحواس الأخرى، فإن الدقة المكانية في الإدراك عن طريق اللمس، والتي يطلق عليها أيضاً حدة المكانية عن طريق اللمس، عادة ما تمثلها عتبة اللمس، أو عتبة الكشف، أو عتبة التمييز2،3. في السنوات ال 100 الماضية، وقد استخدمت عادة عتبة نقطتين كمقياس للبراعة المكانية اللمس4. ومع ذلك، أشارت العديد من الدراسات إلى أن عتبة نقطتين هي مؤشر غير صالح من القدرة المكانية عن طريق اللمس لأن التمييز من نقطتين (TPD) لا يمكن استبعاد الإشارات غير الاجتماعية (على سبيل المثال، إذا نقطتين متقاربتين للغاية، فإنها قد تحدد حقلاً تقبلاً واحداً، مما يثير بسهولة زيادة النشاط العصبي) والحفاظ على معيار مستقر للاستجابات3و4و5. نظرا لعدد من العيوب من TPD، وقد تم تطوير عدة طرق جديدة وواعدة كما البدلاء، مثل توجيه صر صر اللمس (GO)3،6، اثنين من نقطة التمييز التوجه5، أثار التعرف على الرسالة ، الكشف عن الفجوة7، أنماط نقطة ، حلقات C لاندولت8، وزاوية التمييز (AD)9،10. في الوقت الحاضر ، بسبب مزايا التشغيل GO ، وكذلك الهيكل المكاني وتعقيد التحفيز المستخدم ، يتم استخدام GO بشكل متزايد لقياس حدة المكانية عن طريق اللمس11،12،13.
على الرغم من أن يعتقد أن GO عن طريق اللمس يعتمد على الآليات المكانية الأساسية ، مما يؤدي إلى قياس موثوق به من حدة المكانية عن طريق اللمس ، إلا أنه لا يزال يُناقش ما إذا كان أداء GO يتأثر جزئيًا بالإشارات غير البهات14 (على سبيل المثال ، العلامات المكثفة التي قد توفر إشارة لتحديد الفرق بين محفزات التوجه). بالإضافة إلى ذلك، فإن GO تتكون فقط من التوجيه المكاني البسيط (أي الأفقي والرأسي) والمهام التي تنطوي في المقام الأول على المعالجة الحسية، مما يحد من استخدامها عند استكشاف التفاعل الهرمي بين المعالجة الأولية عن طريق اللمس في القشرة الأولية وحيازة متقدمة عن طريق اللمس تنطوي على القشرة الجدارية الخلفية (PPC) والجيروسكوب فوقمارجين (SMG)15،16،17. للتعويض عن هذه العيوب، تم تطوير AD اللمس لقياس حدة المكانية عن طريق اللمس9،10. في AD، ينزلق زوج من الزوايا بشكل سلبي عبر الإصبع. الزوايا تختلف في الحجم، والموضوع يحتاج إلى تحديد أي من الزوايا أكبر. لإنجاز هذه المهمة باستمرار، يجب أن يتم تمثيل المعالم المكانية للزوايا اللمس وتخزينها في الذاكرة العاملة ومن ثم مقارنة وتمييزها. ولذلك، لا ينطوي على المعالجة الأولية فقط ولكن أيضا الإدراك المتقدم للتصور عن طريق اللمس، مثل الذاكرة والعمل والاهتمام.
كما هو الحال في مجموعة متنوعة من الاختبارات التصور اتجاه خط، في AD اللمس يتم عرض هذا الموضوع تباعا مع زاوية مرجعية واحدة وزاوية مقارنة واحدة ويطلب للإشارة إلى ما هو أكبر زاوية18،19،20،21. الخطوط التي تؤلف الزوايا متساوية في الطول وموزعة بشكل متماثل على طول مُنصف وهمي. من خلال تغيير الأبعاد المكانية للخطوط بشكل متناظر، يمكن إنشاء جميع أنواع زوايا المستوى المرفوعة. ولذلك، فإن الميزة الحاسمة لهذه الطريقة هي أن الزوايا التي يجري تمييزها لها هياكل مكانية مماثلة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التمثيل المكاني المكتسب في الإعلان هو أكثر تسلسلاً من التمثيل المكتسب في GO. ومع ذلك، فإن عتبة AD توفر أدلة على أن حدة المكانية عن طريق اللمس كافية للسماح بالتمييز المكاني بين الأجسام22. وعلاوة على ذلك، قد يكون من ذوي الخبرة التصور المكاني عن طريق اللمس من زاوية من نقطة إلى خط، وأخيرا تشكيل زاوية الطائرة ثنائية الأبعاد التي العظة غير باتية قد تلعب دورا صغيرا فقط.
ووجد أن عتبة الـ AD تزداد مع تزايد العمر، مما قد ينجم عن الحاجة إلى الحمل المعرفي العالي في مهمة AD عن طريق اللمس. وهكذا، فإنه قد يوفر آلية رصد في تشخيص الضعف الإدراكي9،10. على الرغم من أن أداء AD يتأثر بالانخفاض المرتبط بالعمر، إلا أنه يمكن تحسينه بشكل كبير لدى الشباب من خلال التدريب المستمر أو تدريب المهام عن طريق اللمس المماثل23. وعلاوة على ذلك، أظهرت الدراسات fMRI أن تأخر مهمة زاوية اللمس المباراة إلى العينة تنشيط بعض المناطق القشرية المسؤولة عن الذاكرة العاملة، مثل القشرة الجدارية الخلفية17،24. وتشير هذه النتائج إلى أن التمييز في الزاوية اللمسية هو مقياس واعد للبراعة المكانية عن طريق اللمس الذي ينطوي على الإدراك المتقدم. هنا، يتم وصف معدات AD اللمس واستخدامها بالتفصيل. يمكن للباحثين الآخرين عن طريق اللمس إعادة إنتاج معدات AD واستخدامها في أبحاثهم.
معدات AD اللمس، أو عن طريق اللمس نصف آلية السلبي الاصبع زاوية محفز (TSPAS)، يستخدم شريحة إلكترونية لنقل زوج من المحفزات زاوية إلى الانزلاق بشكل سلبي عبر الجلد (الشكل 1). الأسلحة المواضيع تكمن بشكل مريح، سجود على سطح الطاولة. اليد اليمنى يجلس على لوحة اليد في الجدول، وتقع لوحة السبابة قليلا تحت افتتاح لوحة. يمكن لبرامج الكمبيوتر التحكم في الشريحة ، ونقلها بسرعة ثابتة ، ونقلها إلى الأمام والخلف. بينما تتحرك الشريحة للأمام، تنزلق المحفزات الزاوية بشكل سلبي عبر الجلد بسرعة ثابتة تبدأ من الإصبع. عندما تتحرك الشريحة إلى الوراء إلى موضعها البداية وتتغير إلى زوج آخر من المحفزات زاوية، يحتاج هذا الموضوع لرفع السبابة صعودا وانتظر أمر لوضع طفيفة مرة أخرى في الافتتاح. وهكذا، فإن المعدات تقدم المحفزات زاوية اللمس في سرعة تسيطر عليها، مدة الاتصال مستقرة، وفاصل دائم بيناتيموس. يقوم الشخص بالتقارير عن رقم تسلسلي، ويسجله المجرب كاستجابة ويباشر إجراء التجربة التالية.
الشكل 1: نظرة عامة على النظام الشامل لـ TSPAS.
وتتألف المعدات من أربعة أجزاء: 1) منبهات الزاوية اللمسية (أي الزاوية المرجعية وعشر زوايا للمقارنة)؛ 1) مؤثرات من زاوية اللمس (أي زاوية مرجعية وزوايا مقارنة عشر)؛ 1) مؤثرات منسّرة (أي زاوية مرجعية وزوايا مقارنة عشر)؛ 1) محفزات الزاوية اللمسية (أي الزاوية المرجعية وزوايا المقارنة العشر)؛ 1) محفزات الزاوية اللمسية (أي الزاوية المرجعي 2) لوحة اليد التي تحدد يد الموضوع في مكانها وتبقي فقط السبابة في اتصال مع المحفزات؛ 3) المنزلق الإلكترونية التي تحمل المحفزات عن طريق اللمس؛ و 4) نظام التحكم في الكمبيوتر الشخصي (PC) الذي يتحكم في سرعة ومسافة الحركة للشريحة الإلكترونية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Protocol
Representative Results
Discussion
يتم تقديم مقياس جديد للبراعة المكانية عن طريق اللمس، AD اللمس. في هذا النظام زوج من الزوايا الشرائح بشكل سلبي عبر لوحة السباب شل الحركة من الموضوع. يجمع AD بين مزايا GO و TPD ، مما يقلل من تأثير الإشارات المكثفة ومعدل النبض العصبي للذروة لنقطة واحدة. وتبين هذه الدراسة أن هناك تغيرا تدريجيا في ال?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم دعم هذا العمل من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم KAKENHI المنح JP17J40084، JP18K15339، JP18H05009، JP18H01411، JP18K18835، وJP17K18855. كما نشكر الفني (يوشيهيكو تامورا) في مختبرنا لمساعدتنا في صياغة الزاوية التي أثيرت.
Materials
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- Craig, J. C. Grating orientation as a measure of tactile spatial acuity. Somatosensory and Motor Research. 16 (3), 197-206 (1999).
- 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).
- 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, 1-11 (2013).
- Goldreich, D., Wong, M., Peters, R. M., Kanics, I. M. A tactile automated passive-finger stimulator (TAPS). Journal of Visualized Experiments. (28), e1374 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wu, J., Yang, J., Ogasa, T. Raised-angle discrimination under passive finger movement. Perception. 39 (7), 993-1006 (2010).
- Sathian, K., Zangaladze, A. Tactile learning is task specific but transfers between fingers. Perception and Psychophysics. 59 (1), 119-128 (1997).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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, (2018).
- Olczak, D., Sukumar, V., Pruszynski, J. A. Edge orientation perception during active touch. Journal of Neurophysiology. 120 (5), 2423-2429 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Hoehler, F. K. Logistic equations in the analysis of S-shaped curves. Computers in Biology and Medicine. 5 (3), 367-371 (1995).
- Kuehn, E., Doehler, J., Pleger, B. The influence of vision on tactile Hebbian learning. Scientific Reports. 7 (1), 1-11 (2017).
- 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).
