Potenziali evento-correlati somatosensoriali da Pelle Orofacial Stretch Stimolazione
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
Produzione linguistica dipende sia informazioni uditive e somatosensoriale. Il uditivo e feedback somatosensoriale si verificano in combinazione dalle prime vocalizzazioni prodotte da un bambino ed entrambi sono coinvolti nell'apprendimento motorio discorso. Recenti risultati suggeriscono che i processi somatosensoriale contribuiscono alla percezione così come la produzione. Per esempio, l'identificazione del discorso suoni è alterata quando un dispositivo robotico tende la pelle del viso come partecipanti ascoltano stimoli uditivi 1. Sbuffi d'aria alla guancia che coincidono con gli stimoli uditivi discorso alterano giudizi percettivi dei partecipanti 2.
Questi effetti somatosensoriale coinvolgono l'attivazione dei meccanocettori cutanee in risposta alla deformazione della pelle. La pelle è deformato in vari modi durante il movimento, e meccanocettori cutanei sono noti per contribuire al senso cinestetico 3,4. Il ruolo cinestetica di meccanocettori cutanee è demonestrare dalle recenti acquisizioni 5-7 che i ceppi di pelle-correlate al movimento siano adeguatamente percepiti come flessione o estensione del movimento a seconda del modello di stiramento della pelle 6. Nel corso della formazione motore discorso, che è la ripetizione di specifica espressione discorso con concomitante facciale discorso tratto pelle, schemi articolatori cambiano in maniera adattiva 7. Questi studi indicano che la modulazione tratto pelle durante l'azione fornisce un metodo per valutare il contributo delle afferenze cutanee alla funzione cinestetica del sistema sensomotorio.
La funzione cinestetica di meccanocettori cutanee oro-facciale è stato studiato per lo più con metodi psicofisiologici 7,8 e microelettrodi ricodificazione da nervi sensoriali 9,10. Qui, il protocollo attuale si concentra sulla combinazione di oro-facciale stimolazione somatosensoriale associata a deformazione pelle del viso e evento relativo potenziale (ERP) di registrazione. Thè procedura ha preciso controllo sperimentale sulla direzione e la tempistica di deformazione pelle del viso utilizzando un dispositivo robotico controllato dal computer. Questo ci permette di testare ipotesi specifiche circa il contributo somatosensoriale di produzione del discorso e la percezione selettivamente e precisamente deformare la pelle del viso in una vasta gamma di orientamenti sia durante l'apprendimento motorio discorso e direttamente in produzione del linguaggio e percezione. Registrazione ERP vengono utilizzati per valutare in modo non invasivo il pattern temporale e la tempistica della influenza di stimolazione somatosensoriale sui comportamenti orofacciali. Il protocollo corrente quindi in grado di valutare i correlati neurali della funzione cinestetica e valutare il contributo del sistema somatosensoriale sia tecnologie vocali, la produzione di parola e discorso percezione.
Per mostrare l'utilità dell'applicazione della stimolazione tratto pelle alla registrazione ERP, il seguente protocollo concentra sull'interazione di somatosensoriale e ingresso uditivo in discorso perception. I risultati evidenziano un potenziale metodo per valutare l'interazione somatosensoriale-uditiva in discorso.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gli studi qui riportati dimostrano che la stimolazione somatosensoriale controllato con precisione che viene prodotto dalla deformazione della pelle del viso provoca ERP corticali. Afferenze cutanee sono conosciuti come una ricca fonte di informazioni cinestetica 3,4 nel movimento degli arti umani e 5,6 discorso movimento 7,8,21. Stretching la pelle del viso in modo da riflettere la direzione movimento reale durante parlare induce un senso cinestetico simile al movimento corrispondente. …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institute on Deafness e altri disturbi della comunicazione Grants R21DC013915 e R01DC012502, le scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada e del Consiglio europeo della ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro della Comunità Europea (FP7 / 2007-2013 convenzione di sovvenzione n. 339.152 ).
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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