Orofasial Cilt Streç Uyarım gelen somatosensorial Olay ile ilgili Potansiyeller
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
Konuşma üretimi hem işitsel ve somato bilgilere bağlıdır. Işitsel ve somato geribildirim bir bebek tarafından üretilen ilk seslenişlerden birlikte ortaya çıkar ve hem konuşma motor öğrenme katılmaktadırlar. Son sonuçlar somatosensori süreçler algı yanı sıra üretime katkıda bulunduğunu göstermektedir. Bir robot cihaz katılımcıların işitsel uyaranlara 1 dinlemek gibi yüz cildi uzanan Örneğin, konuşma tanıma değişir sesler. Işitsel uyaranlara konuşma denk yanak Hava ponponları katılımcıların algısal yargıları 2 değiştirebilir.
Bu somatosensori etkiler cilt deformasyon yanıt deri mekanoreseptörlerin aktivasyonunu içerir. Cilt hareketi sırasında çeşitli şekillerde deforme olur, ve kutanöz mekanoreseptörler duyusal algılama 3,4 katkıda bilinmektedir. Deri mekanoreseptörleri kinestetik rolü iblishareketle ilgili cilt suşları uygun fleksiyon veya uzatma hareketi cilt streç 6 desen bağlı olarak algılanan son bulgular 5-7 strated. Eşlik eden yüz cilt germe konuşmasıyla belirli konuşma söyleyiş tekrarı olan konuşma, motor eğitimi, boyunca, artikülasyon desenleri adaptif bir şekilde 7 değişir. Bu çalışmalar, hareketi sırasında cilt gerilmesi modüle sensorimotor sisteminin duyusal fonksiyonuna kutanöz afferentlerin katkı değerlendirmek için bir yöntem temin göstermektedir.
Orofasial deri mekanoreseptörleri kinestetik fonksiyonu duyu sinirlerinin 9,10 den recoding psikofizyolojik yöntemleri 7,8 ve mikroelektrot kullanarak çoğunlukla incelenmiştir. Burada mevcut protokol yüz cilt deformasyon ve olaya ilişkin potansiyel (ERP) kayıt ile ilişkili orofasial somatosensoriyel stimülasyon kombinasyonu üzerinde duruluyor. Tholan prosedür bilgisayar kontrollü robot cihaz kullanarak yüz cilt deformasyon yönü ve zamanlaması üzerinde hassas deneysel kontrolü vardır. Bu bize seçici ve hassas hem konuşma, motor öğrenme sırasında yönelimlerin geniş bir yelpazede yüz cildi deforme ederek konuşma üretimi ve algılanması için somatosensoriyel katkısı hakkında spesifik hipotezleri test ve doğrudan konuşma üretimi ve algı sağlar. ERP kayıt noninvaziv orofasyal davranışları üzerindeki somatosensoriyel stimülasyon etkisi zamansal desen ve zamanlamasını değerlendirmek için kullanılır. Geçerli protokol daha sonra kinestetik fonksiyonun sinirsel süreçlerin değerlendirilmesi ve her iki konuşma işleme, konuşma üretimi ve konuşma algısı somatosensör sisteminin katkısını değerlendirmek olabilir.
ERP kayıt deri germe uyarım uygulama programı göstermek için, aşağıdaki protokol konuşma s somatosensory ve işitsel giriş etkileşime odaklananerception. Sonuçlar konuşmasında somatosensory-işitsel etkileşimi değerlendirmek için potansiyel bir yöntem vurgulayın.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada bildirilen çalışmalarda yüz cilt deformasyon tarafından üretilen hassas kontrollü somatosensori stimülasyon kortikal ERP indükler kanıtlar sunmaktadır. Deri afferentlerin insan bacak hareketi 5,6 ve konuşma hareketi 7,8,21 yılında kinestetik bilgilerin 3,4 zengin bir kaynağı olarak bilinir. Konuşma sırasında gerçek hareket yönünü yansıtan bir şekilde yüz cildi germe gelen hareketine benzer bir kinestetik duygusu neden olur. Hassas kontrollü deri streç v…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Sağırlık ve Diğer İletişim Bozuklukları Hibe R21DC013915 ve R01DC012502, Doğa Bilimleri ve Kanada'nın Mühendislik Araştırma Konseyi ve Avrupa Topluluğu'nun Yedinci Çerçeve Programı (FP7 / 2007-2013 Hibe Anlaşması hayır altında Avrupa Araştırma Konseyi Ulusal Enstitüsü tarafından desteklenmiştir. 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 |
Referências
- Ito, T., Tiede, M., Ostry, D. J. Somatosensory function in speech perception. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 1245-1248 (2009).
- Gick, B., Derrick, D. Aero-tactile integration in speech perception. Nature. 462, 502-504 (2009).
- McCloskey, D. I. Kinesthetic sensibility. Physiol Rev. 58, 763-820 (1978).
- Proske, U., Gandevia, S. C. The kinaesthetic senses. J Physiol. 587, 4139-4146 (2009).
- Collins, D. F., Prochazka, A. Movement illusions evoked by ensemble cutaneous input from the dorsum of the human hand. J Physiol. 496 (Pt 3), 857-871 (1996).
- Edin, B. B., Johansson, N. Skin strain patterns provide kinaesthetic information to the human central nervous system. J Physiol. 487 (Pt 1), 243-251 (1995).
- Ito, T., Ostry, D. J. Somatosensory contribution to motor learning due to facial skin deformation. J Neurophysiol. 104, 1230-1238 (2010).
- Connor, N. P., Abbs, J. H. Movement-related skin strain associated with goal-oriented lip actions. Exp Brain Res. 123, 235-241 (1998).
- Johansson, R. S., Trulsson, M., Olsson, K. Â., Abbs, J. H. Mechanoreceptive afferent activity in the infraorbital nerve in man during speech and chewing movements. Exp Brain Res. 72, 209-214 (1988).
- Nordin, M., Hagbarth, K.-E. Mechanoreceptive units in the human infra-orbital nerve. Acta Physiol Scand. 135, 149-161 (1989).
- Guideline thirteen: guidelines for standard electrode position nomenclature. American Electroencephalographic Society. Journal of clinical neurophysiology : official publication of the American Electroencephalographic Society. 11, 111-113 (1994).
- Ito, T., Gracco, V. L., Ostry, D. J. Temporal factors affecting somatosensory-auditory interactions in speech processing. Frontiers in psychology. 5, 1198 (2014).
- Ito, T., Johns, A. R., Ostry, D. J. Left lateralized enhancement of orofacial somatosensory processing due to speech sounds. J Speech Lang Hear Res. 56, S1875-1881 (2013).
- Ito, T., Ostry, D. J. Speech sounds alter facial skin sensation. J Neurophysiol. 107, 442-447 (2012).
- Kenton, B. et al. Peripheral fiber correlates to noxious thermal stimulation in humans. Neuroscience letters. 17, 301-306 (1980).
- Larson, C. R., Folkins, J. W., McClean, M. D., Muller, E. M. Sensitivity of the human perioral reflex to parameters of mechanical stretch. Brain Res. 146, 159-164 (1978).
- Möttönen, R. Järveläinen, J. Sams, M., Hari, R. Viewing speech modulates activity in the left SI mouth cortex. Neuroimage. 24, 731-737 (2005).
- Soustiel, J. F., Feinsod, M., Hafner, H. Short latency trigeminal evoked potentials: normative data and clinical correlations. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 80, 119-125 (1991).
- Martin, B. A., Tremblay, K. L., Korczak, P. Speech evoked potentials: from the laboratory to the clinic. Ear and hearing. 29, 285-313 (2008).
- Perrin, F., Bertrand, O., Pernier, J. Scalp current density mapping: value and estimation from potential data. IEEE Trans Biomed Eng. 34, 283-288 (1987).
- Ito, T., Gomi, H. Cutaneous mechanoreceptors contribute to the generation of a cortical reflex in speech. Neuroreport. 18, 907-910 (2007).
- Onton, J., Westerfield, M., Townsend, J., Makeig, S. Imaging human EEG dynamics using independent component analysis. Neurosci Biobehav Rev. 30, 808-822 (2006).
- Larsson, L. E., Prevec, T. S. Somato-sensory response to mechanical stimulation as recorded in the human EEG. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 28, 162-172 (1970).
- Johansson, R. S., Trulsson, M., Olsson, K. Â., Westberg, K.-G. Mechanoreceptor activity from the human face and oral mucosa. Exp Brain Res. 72, 204-208 (1988).
- Diehl, R. L., Lotto, A. J., Holt, L. L. Speech perception. Annu Rev Psychol. 55, 149-179 (2004).
- Liberman, A. M., Mattingly, I. G. The motor theory of speech perception revised. Cognition. 21, 1-36 (1985).
- Schwartz, J. L., Basirat, A., Menard, L., Sato, M. The Perception-for-Action-Control Theory (PACT): A perceptuo-motor theory of speech perception. J Neurolinguist. 25, 336-354 (2012).
- Rizzolatti, G., Craighero, L. The mirror-neuron system. Annu Rev Neurosci. 27, 169-192 (2004).
- Rizzolatti, G., Fabbri-Destro, M. The mirror system and its role in social cognition. Curr Opin Neurobiol. 18, 179-184 (2008).
- D'Ausilio, A. et al. The motor somatotopy of speech perception. Curr Biol. 19, 381-385 (2009).
- Fadiga, L., Craighero, L., Buccino, G., Rizzolatti, G. Speech listening specifically modulates the excitability of tongue muscles: a TMS study. Eur J Neurosci. 15, 399-402 (2002).
- Meister, I. G., Wilson, S. M., Deblieck, C., Wu, A. D., Iacoboni, M. The essential role of premotor cortex in speech perception. Curr Biol. 17, 1692-1696 (2007).
- Möttönen, R. Watkins, K. E. Motor representations of articulators contribute to categorical perception of speech sounds. J Neurosci. 29, 9819-9825 (2009).
- Watkins, K. E., Strafella, A. P., Paus, T. Seeing and hearing speech excites the motor system involved in speech production. Neuropsychologia. 41, 989-994 (2003).
- Wilson, S. M., Saygin, A. P., Sereno, M. I., Iacoboni, M. Listening to speech activates motor areas involved in speech production. Nat Neurosci. 7, 701-702 (2004).
