Summary
Here we explore contralateral tactile masking between the forearms in which tactile detection thresholds are modulated by vibration applied to a remote site. The details of which remote sites have an effect can tell us about how the body is represented in the brain.
Abstract
Masking, in which one stimulus affects the detection of another, is a classic technique that has been used in visual, auditory, and tactile research, usually using stimuli that are close together to reveal local interactions. Masking effects have also been demonstrated in which a tactile stimulus alters the perception of a touch at a distant location. Such effects can provide insight into how components of the body’s representations in the brain may be linked. Occasional reports have indicated that touches on one hand or forearm can affect tactile sensitivity at corresponding contralateral locations. To explore the matching of corresponding points across the body, we can measure the spatial tuning and effect of posture on contralateral masking. Careful controls are required to rule out direct effects of the remote stimulus, for example by mechanical transmission, and also attention effects in which thresholds may be altered by the participant’s attention being drawn away from the stimulus of interest. The use of this technique is beneficial as a behavioural measure for exploring which parts of the body are functionally connected and whether the two sides of the body interact in a somatotopic representation. This manuscript describes a behavioural protocol that can be used for studying contralateral tactile masking.
Introduction
Taktil maskering er der en taktil stimulans på ett sted på kroppen endrer oppfatningen av en touch på et annet sted. Dette er en teknikk utviklet av von Bekesy 1 for å vise plassering interaksjoner, spesielt sideveis inhibering, mellom områder av huden som er tilstøtende på kroppsoverflaten. Mens taktile maskering har blitt studert inngå gjennom årene har forskningen hovedsakelig undersøkt ipsilaterale taktile maskering ved hjelp av elektrisk stimulering 2, 3, trykk 4, og vibrotactile stimulering 5, 6. I kontrast, har få studier sett på motsatt taktile maskering der maskering og sonde nettsteder kan bli langt fjernet. Langtrekkende taktile maskering effekter har vist mellom speilsymmetrisk poeng på hånden og armen 5, 7-9, men disse studiene har vært i stor grad begrenset til å se på hender og fingre 7, 10, med mer omfattende deler av hele legemet er i stor grad ignorert. Et mål av slike langtrekkende maskeringseksperimenter er å angi hvordan komponentene i kroppens representasjon i hjernen kan være funksjonelt forbundet. Her er fenomenet lang taktil maske utforsket ved å undersøke hvordan vibrasjon brukes på en underarm kan påvirke berøringsfølsomhet terskler på motsatt underarm. Terskel refererer til et minimum stimulus som er nødvendig for å detektere en stimulus. Vi definerer dette som den intensitet ved hvilken den stimulus blir detektert 75% av tiden. Vi brukte en taktil maskeringsteknikk hvor berøringsfølsomhet (den resiproke verdi av terskelen) på en underarm blir målt i nærvær av en vibrerende stimulus (masken) på en annen del av kroppen. Effektiv maskering er avdekket ved en økning i deteksjonsgrensen dvs. en reduksjon i følsomhet. Teknikken kan brukes i forbindelse med andre manipulasjoner slik som varierende lem stilling or bevegelse for å utforske deres virkninger på effektiviteten av maskering.
Her brukte vi vibrotactile stimuli som maskerings stimulans. Fordelen med dette er at frekvensen, og derfor reseptoren type som det stimulerer kan kontrolleres. Teknikken kan bli utvidet til å se på smerte ved hjelp av elektriske stimuli som sonden eller maske eller begge deler. Dessuten kan noen av sidene brukes som maskerings nettstedet slik at etterforskningen av akupunktur nettsteder for eksempel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her er en detaljert protokoll for kontralateral taktil maske beskrevet og tidligere publiserte resultater ved hjelp av teknikken for å teste taktile deteksjonstersklene vises. Fordelen med denne metoden er at tersklene blir målt ved hjelp av en streng psychophysically teknikk. De to-alternativ tvunget valg (2AFC) prosedyren er relativt ufølsom for respons skjevhet og derfor fra aktsomhet effekter. Den adaptive trapp prosedyre for honing på selve terskelverdi er svært effektiv som de fleste av dataene er samlet inn …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LRH ble støttet av Natural Sciences og Engineering Research Council (NSERC) i Canada. SD ble delvis støttet fra NSERC CREATE programmet.
Materials
| C-2 tactor | ATAC Technology; Engineering Acoustics, Inc. | http://www.atactech.com/PR_tactors.html | |
| Magic Wand | Hitachi | http://magicwandoriginal.com/magic-wand-original/ | |
| FC5 Foot Pedals | Yamaha Corporation | http://ca.yamaha.com/en/products/music-production/accessories/footpedals/fc5/?mode=model | |
| MATLAB | The Mathworks, Inc. | http://www.mathworks.com/products/matlab/ | |
| Velcro | Velcro Industries B.V. | http://www.velcro.com/ |
References
- von Békésy, G. . Sensory Inhibition. , (1967).
- Uttal, W. R. Inhibitory interaction of responses to electrical stimuli in the fingers. J. Comp. Physiol. Psych. 53 (1), 47-51 (1960).
- Schmid, E. Temporal aspects of cutaneous interaction with two-point electrical stimulation. J. Exp. Psychol. Gen. 61, 400-409 (1961).
- Abramsky, O., Carmon, A., Bentontt, A. L. Masking of and by tactile pressure stimuli. Percept. Psychophys. 10 (5), 353-355 (1971).
- Sherrick, C. E. Effects of double simultaneous stimulation of the skin. Am. J. Psychol. 77, 42-53 (1964).
- Gilson, R. D. Vibrotactile masking: effects of multiple maskers. Percept. Psychophys. 95 (4), 2213-2220 (1969).
- Braun, C., Hess, H., Burkhardt, M., Wühle, A., Preissl, H. The right hand knows what the left hand is feeling. Exp. Brain. Res. 162 (3), 366-373 (2005).
- Tamè, L., Farnè, A., Pavani, F. Spatial coding of touch at the fingers: Insights from double simultaneous stimulation within and between. Neurosci. Lett. 487 (1), 78-82 (2011).
- Tamè, L., Moles, A., Holmes, N. P. Within but not between hands interactions in vibrotactile detection thresholds reflect somatosensory receptive field organization. Front. Psychol. 5, 1-9 (2014).
- Harris, J. A., Diamond, M. E. Ipsilateral and contralateral transfer of tactile learning. Neuroreport. 11 (2), 263-266 (2000).
- Fechner, G. T. . Elemente der Psychophysik . , (1860).
- Watson, A., Pelli, D. QUEST-A Bayesian adaptive psychophysical method. Percept. Psychophys. 33, 113-120 (1983).
- D’Amour, S., Harris, L. R. Contralateral tactile masking between forearms. Exp. Brain. Res. 232 (3), 821-826 (2014).
- D’Amour, S., Harris, L. R. Vibrotactile masking through the body. Exp. Brain. Res. 232 (9), 2859-2863 (2014).
- Gescheider, G. A., Herman, D. D., Phillips, J. N. Criterion shifts in the measurement of tactile masking. Percept. Psychophys. 8, 433-436 (1970).
- Iwamura, Y., Tanaka, M., Iriki, A., Taoka, M., Toda, T. Processing of tactile and kinesthetic signals from bilateral sides of the body in the postcentral gyrus of awake monkeys. Behav. Brain. Res. 135 (1-2), 185-190 (2002).
- Killackey, H. P., Gould, H. J., Cusick, C. G., Pons, T. P., Kaas, J. H. The relation of corpus callosum connections to architectonic fields and body surface maps in sensorimotor cortex of new and old world monkeys. J. Comp. Neurol. 219 (4), 384-419 (1983).
- Reed, J. L., Qi, H. X., Kaas, J. H. Spatiotemporal properties of neuron response suppression in owl monkey primary somatosensory cortex when stimuli are presented to both hands. J. Neurosci. 31 (10), 3589-3601 (2011).
- Hlushchuk, Y., Hari, R. Transient suppression of ipsilateral primary somatosensory cortex during tactile finger stimulation. J. Neurosci. 26 (21), 5819-5824 (2006).
- Nihashi, T., et al. Contralateral and ipsilateral responses in primary somatosensory cortex following electrical median nerve stimulation–an fMRI study. Clin. Neurophysiol. 116 (4), 842-848 (2005).
- Tamè, L., et al. The contribution of primary and secondary somatosensory cortices to the representation of body parts and body sides: an fMRI adaptation study. J. Cognitive. Neurosci. 24 (12), 2306-2320 (2012).
- Tamè, L., Farnè, A., Pavani, F. Vision of the body and the differentiation of perceived body side in touch. Cortex. 49 (5), 1340-1351 (2013).
- Tamè, L., Pavani, F., Papadelis, C., Farnè, A., Braun, C. Early integration of bilateral touch in the primary somatosensory cortex. Hum. Brain. Mapp. 36 (4), 1506-1523 (2015).
- Gilson, R. D. Vibrotactile masking: Some spatial and temporal aspects. Percept. Psychophys. 5 (3), 176-180 (1969).
- Alliusi, E., Morgan, B., Hawkes, G. R. Masking of cutaneous sensations in multiple stimulus presentations. Percept. Motor. Skill. 20, 39-45 (1965).
- Geldard, F. A., Sherrick, C. E. Multiple cutaneous stimulation: The discrimination of vibratory patterns. J. Acoust. Soc. Am. 37, 797-801 (1965).
- Craig, J. C. Vibrotactile loudness addition. Percept. Psychophys. 1, 185-190 (1966).
