Taktiler halbautomatischer Passiv-Finger-Winkelstimulator (TSPAS)

Die Berührungswahrnehmung ist eine grundlegende Form der Empfindungen, die vom somatosensorischen System verarbeitet werden, einschließlich haptischer Wahrnehmung und taktiler Wahrnehmung. Passive taktile Wahrnehmung, im Gegensatz zur aktiven Exploration, bedeutet, dass das Objekt bewegt wird, um Kontakt mit statischer Haut^1,2zu machen. Wie in anderen Sinnen wird die räumliche Auflösung in der taktilen Wahrnehmung, auch als taktile räumliche Schärfe bezeichnet, in der Regel durch die taktile Schwelle, die Erkennungsschwelle oder die Diskriminierungsschwelle^2,3dargestellt. In den letzten 100 Jahren wurde die Zwei-Punkte-Schwelle häufig als Maß für die taktile räumliche Schärfe⁴verwendet. Viele Studien haben jedoch gezeigt, dass der Zwei-Punkte-Schwellenwert ein ungültiger Index der taktilen räumlichen Fähigkeit ist, da Zweipunktdiskriminierung (TPD) nicht räumliche Hinweise nicht ausschließen kann (z. B. wenn zwei Punkte zu nahe sind, können sie ein einzelnes affektives empfängliches Feld lokalisieren, das leicht eine erhöhte neuronale Aktivität hervorruft) und ein stabiles Kriterium für die Antworten^3,4,5beibehalten können). Aufgrund der Anzahl der Nachteile von TPD wurden mehrere neue und vielversprechende Methoden als Ersatz entwickelt, wie taktile Gitterorientierung (GO)^3,6, Zweipunkt-Orientierungsdiskriminierung⁵, erhöhte Buchstabenerkennung, Lückenerkennung⁷, Punktmuster, Landolt C Ringe⁸und Winkeldiskriminierung (AD)^9,10. Aufgrund der Vorteile des Betriebs von GO sowie der räumlichen Struktur und Komplexität des verwendeten Stimulus wird GO derzeit zunehmend zur Messung der taktilen räumlichen Schärfe^11,12,13verwendet.

Obwohl man davon ausgeht, dass sich taktiles GO auf zugrunde liegende räumliche Mechanismen stützt und damit ein zuverlässiges Maß für die taktile räumliche Schärfe liefert, wird immer noch diskutiert, ob die GO-Leistung teilweise durch nicht räumliche Hinweise 14 beeinflusst wird (z.^B. intensive Anzeichen, die einen Hinweis auf die Identifizierung des Unterschieds zwischen Orientierungsreizen liefern können). Darüber hinaus besteht GO nur aus einfachen räumlichen Orientierungsaufgaben (d.h. horizontalen und vertikalen) Aufgaben und beinhaltet in erster Linie die sensorische Verarbeitung, die seine Verwendung bei der Erforschung des hierarchischen Zusammenspiels zwischen taktiler Primärverarbeitung im primären somatosensorischen Kortex und dem taktilen fortgeschrittenen Besitz mit dem hinteren parietalen Kortex (PPC) und dem supramarginalen Gyrus (SMG)^15,16,17einschränkt. Um diese Nachteile auszugleichen, wurde taktile AD entwickelt, um taktile räumliche Schärfe^9,10zu messen. In AD gleiten passiv zwei Winkel über die Fingerspitze. Die Winkel variieren in der Größe, und der Betreff muss bestimmen, welcher der Winkel größer ist. Um diese Aufgabe konsequent zu erfüllen, müssen räumliche Merkmale taktiler Winkel dargestellt und im Arbeitsgedächtnis gespeichert und dann verglichen und erkannt werden. Daher beinhaltet taktile AD nicht nur primäre Verarbeitung, sondern auch fortgeschrittene Kognition der taktilen Wahrnehmung, wie Arbeitsgedächtnis und Aufmerksamkeit.

Wie in einer Vielzahl von Linienorientierungswahrnehmungstests wird das Motiv in taktiler AD sukzessive mit einem Bezugswinkel und einem Vergleichswinkel dargestellt und wird gebeten anzugeben, welcher der größere Winkel^18,19,20,21ist. Die Linien, die die Winkel zusammenstellen, sind gleich lang und symmetrisch entlang eines imaginären Bisektors verteilt. Durch symmetrisches Ändern der räumlichen Bemaßungen der Linien können alle Arten von erhöhten Ebenenwinkeln erstellt werden. Ein entscheidender Vorteil dieser Methode besteht daher darin, dass die differenzierten Winkel ähnliche räumliche Strukturen aufweisen. Darüber hinaus ist die räumliche Darstellung, die im AD gewonnen wird, sequenzieller als die in GO gewonnene. Der AD-Schwellenwert liefert jedoch Beweise dafür, dass taktile räumliche Schärfe ausreicht, um eine räumliche Diskriminierung zwischen Objekten zu ermöglichen²². Darüber hinaus kann die taktile räumliche Wahrnehmung des Winkels von Punkt zu Linie erlebt werden und schließlich einen zweidimensionalen Ebenenwinkel bilden, in dem nicht räumliche Hinweise nur eine kleine Rolle spielen können.

Es wurde festgestellt, dass die AD-Schwelle mit zunehmendem Alter zunimmt, was auf die Notwendigkeit einer hohen kognitiven Belastung in der taktilen AD-Aufgabe zurückzuführen sein könnte. So, Es kann einen Überwachungsmechanismus in kognitive Beeinträchtigung Diagnose⁹,¹⁰. Obwohl die AD-Leistung durch den altersbedingten Rückgang beeinträchtigt wird, kann sie bei jungen Menschen durch kontinuierliche Weiterbildung oder ähnliche taktile Aufgabenausbildung deutlich verbessert werden²³. Darüber hinaus zeigten fMRI-Studien, dass eine verzögerte Taktwinkelaufgabe mit Übereinstimmung mit Derstichprobe bestimmte kortikale Bereiche aktivierte, die für das Arbeitsgedächtnis verantwortlich waren, wie z. B. der hintere parietale Kortex^17,24. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass taktile Winkeldiskriminierung eine vielversprechende Maßnahme für taktile räumliche Schärfe mit fortgeschrittener Kognition ist. Hier wird die taktile AD-Ausrüstung und ihre Verwendung ausführlich beschrieben. Andere taktile Forscher können die AD-Geräte reproduzieren und in ihrer Forschung verwenden.

Die taktile AD-Ausrüstung oder der taktile halbautomatische Passivfingerwinkelstimulator (TSPAS) verwendet einen elektronischen Schlitten, um ein Paar Winkelreize zu transportieren, um passiv über die Haut zu gleiten (Abbildung 1). Die Arme der Probanden liegen bequem, auf einer Tischplatte. Die rechte Hand sitzt auf einer Handplatte in der Tabelle, und ein Zeigefingerpad befindet sich etwas unterhalb der Öffnung der Platte. Computersoftware kann die Folie steuern, sie mit einer festen Geschwindigkeit bewegen und vorwärts und rückwärts bewegen. Wenn sich die Folie vorwärts bewegt, gleiten die Winkelreize passiv mit fester Geschwindigkeit über die Haut, beginnend mit der Fingerspitze. Wenn sich die Folie rückwärts in ihre Ausgangsposition bewegt und sich in ein anderes Paar Winkelreize ändert, muss das Subjekt den Zeigefinger nach oben heben und auf einen Befehl warten, um ihn wieder leicht an der Öffnung zu platzieren. So präsentiert das Gerät taktile Winkelreize bei kontrollierter Geschwindigkeit, stabile Kontaktdauer und konstantes Interstimulus-Intervall. Der Betreff meldet mündlich eine Sequenznummer, und der Experimentator registriert sie als Antwort und führt die nächste Studie durch.

Abbildung 1: Übersicht über das TSPAS.
Das Gerät besteht aus vier Teilen: 1) taktilen Winkelreizen (d. h. dem Referenzwinkel und zehn Vergleichswinkeln); 2) die Handplatte, die die Hand des Motivs an Ort und Stelle fixiert und nur den Zeigefinger in Kontakt mit den Reizen hält; 3) der elektronische Schieber, der die taktilen Reize trägt; und 4) das PC-Steuerungssystem, das die Geschwindigkeit und den Bewegungsabstand des elektronischen Dias steuert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.