Güliz AKIN, Çağdaş GÜDÜCÜ

Inter-stimulus Interval Effect on Tactile Habituation: An Electrophysiological Approach

Objective: The current study aims to investigate different inter-stimulus interval effect on habituation process byusing non-painful tactile stimuli.Methods: Twelve right-handed healthy volunteers (6 female; mean age: 22.9 ± 1.93 years) participated to the study.The electroencephalography (EEG) was recorded from 64 channels. Non-painful tactile stimuli (~140 kPa) weredelivered to the right index finger via using a pneumatic stimulator. Somatosensory evoked potentials (SEP) paradigmwas used in all session. Inter-stimulus interval (ISI) was selected as 2s, 4s, and 8s and applied in separate sessions (asISI2, ISI4 and ISI8).Results: Peak-to-peak maximum amplitudes of N2, P3 and N4 components were measured for three different ISI andfor three different electrode sites (Fz, Cz, Pz). The 3x3 repeated measures ANOVA test was employed for statisticalanalysis. According to the analysis, a significant inter-stimulus interval (ISI) effect was found on both PPmaxN2P3 andPPmaxP3N4 (p=0.004 and p=0.001 respectively). The amplitudes of ISI8 session in all electrode sites higher than ISI2session for both PPmaxN2P3 (p=0.024) and PPmaxP3N4 (p=0.012). Also, ISI4 session has higher amplitudes than ISI2session (p=0.05) for the PPmaxP3N4.Conclusion: This study revealed that the late components of SEPs are affected by the ISI change. The amplitudes ofSEP components are increased as ISI increased.

Uyaranlar Arası Sürenin Ağrısız Dokunsal Uyaran Yanıtlarına Etkisi: Elektrofizyolojik Yaklaşım

Amaç: Bu çalışma farklı uyaranlar arası sürenin ağrısız dokunsal uyaranlar üzerindeki etkilerini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Yöntem: Çalışmaya sağ elini kullanan 12 gönüllü (6 kadın; yaş ortalaması: 22,9 ± 1,93 yıl) katılmıştır. Katılımcıların sağ el işaret parmağı pulpasına ağrısız dokunsal uyaran (~140 kPa) pnömatik uyarıcı ünitesi aracılığı ile uygulanmıştır. Katılımcılara tüm oturumlarda dokunsal uyarılma potansiyeli paradigması (Somatosensory evoked potentials-SEP) uygulanmış ve oturum süresince elektroensefalografi (EEG) kayıtları alınmıştır. Uyaranlar arası süre 2s, 4s ve 8s olarak seçilmiş ve ayrı oturumlar (ISI2, ISI4 ve ISI8) şeklinde katılımcılara uygulanmıştır. Bulgular: Ağrısız dokunsal uyarana karşı oluşan yanıtların koldan kola en yüksek genlik ölçümleri N2, P3 ve N4 bileşenleri için üç farklı uyaranlar arası sürede ve üç farklı elektrot bölgesinde (Fz, Cz ve Pz) yapılmıştır. Her üç elektrot bölgesi için de en büyük genlikler ISI8 oturumunda gözlenmiştir. Tekrarlı ANOVA testi sonuçlarına göre PPmaxN2P3 ve PPmaxP3N4 için anlamlı bir uyaranlar arası süre etkisi bulunmuştur (sırasıyla p=0,004; p=0,001). İkili karşılaştırmalar sonucunda, ISI8 oturumundaki PPmaxN2P3 ve PPmaxP3N4 için oluşan genliklerin ISI2 oturumundaki genliklerden anlamlı olarak büyük olduğu bulunmuştur (sırasıyla p=0,024; p=0,012). Ayrıca ISI4 oturumunda oluşan PPmaxP3N4 genlikleri ISI2 oturumundaki genliklerden anlamlı olarak büyüktür (p=0,05). Sonuç: Bu çalışma, ağrısız dokunsal uyaranlara karşı oluşan beyin yanıtlarındaki geç bileşenlerin uyaranlar arası süre değişiminden etkilendiğini ortaya koymuştur. Uyaranlar arası süre arttıkça uyaranlara karşı oluşan beyin yanıtlarının genliklerinde artış gözlenmiştir.

PDF

___

1.Klingner CM, Hasler C, Brodoehl S, Witte OW. Excitatory and inhibitory mechanisms underlying somatosensory habituation: Somatosensory Habituation. Hum Brain Mapp. 2014; 35: 152-60.

2. Klingner CM, Nenadic I, Hasler C, Brodoehl S, Witte OW. Habituation within the somatosensory processing hierarchy. Behav Brain Res. 2011; 225: 432-6.

3. Gallace A, Spence C. The science of interpersonal touch: An overview. Neurosci Biobehav R. 2010; 34: 246-59.

4. Angel RW, Quick WM, Curtis Boylls C, Weinrich M, Rodnitzky RL. Decrement of somatosensory evoked potentials during repetitive stimulation. Electroen Clin Neuro. 1985; 60: 335-42.

5. Bingel U, Schoell E, Herken W, Büchel C. A. Habituation to painful stimulation involves the antinociceptive system: Pain. 2007; 131: 21-30.

6. Nangini C, Ross B, Tam F, Graham SJ. Magnetoencephalographic study of vibrotactile evoked transient and steady-state responses in human somatosensory cortex. NeuroImage. 2006; 33: 252-62.

7. Robert Dowman. Interstimulus Interval Has No Effect on a Mid-Latency Scalp Potential Generated by Innocuous-Related Activity in the Primary Somatosensory Cortex. Brain Topogr. 1997; 10: 145-54.

8. Uglem M, Omland PM, Stjern M, Gravdahl GB, Sand T. Habituation of laser-evoked potentials by migraine phase: a blinded longitudinal study. J Headache Pain. 2017; 18: 100.

9. Lehser C, Wagner E, Strauss DJ. Somatosensory Evoked Responses Elicited by Haptic Sensations in Midair. IEEE T Neur Sys Reh. 2018; 26: 2070-7.

10. Forss N, Salmelin R, Hari R. Comparison of somatosensory evoked fields to airpuff and electric stimuli. Electroen Clin Neuro. 1994; 92: 510-7.

11. Ploner M, Pollok B, Schnitzler A. Pain Facilitates Tactile Processing in Human Somatosensory Cortices. J Neurophysiol. 2004; 92: 1825-9.

12. Price DD. Psychological and Neural Mechanisms of the Affective Dimension of Pain. Science. 2000; 288(5472): 1769-72.

13. McDiarmid TA, Bernardos AC, Rankin CH. Habituation is altered in neuropsychiatric disorders—A comprehensive review with recommendations for experimental design and analysis. Neurosci Biobehav R. 2017; 80: 286-305.

14. Ozgoren M, Erdogan U, Bayazit O, Taslica S, Oniz A. Brain asymmetry measurement using EMISU (embedded interactive stimulation unit) in applied brain biophysics. Comput Biol Med. 2009; 39: 879-88.

15. Jurcak V, Tsuzuki D, Dan I. 10/20, 10/10, and 10/5 systems revisited: Their validity as relative headsurface-based positioning systems. NeuroImage. 2007; 34: 1600-11.

16. Kalita J, Bhoi SK, Misra UK. Is Lack of Habituation of Evoked Potential a Biological Marker of Migraine? Clin J Pain. 2014; 30: 724-9.

17. Wikstrom H, Huttunen J, Korvenoja A. Effects of interstimulus interval on sensory evoked magnetic fields (SEFs) a hypothesis concerning SEF generation at the primary sensorimotor. Electroen Clin Neuro. 1996; 100: 479-87.

18. Benedetti F. Sensory and Motor Functions of the Hand. In: Watt WC, editor. Writing Systems and Cognition: Perspectives from Psychology, Physiology, Linguistics, and Semiotics. Dordrecht: Springer Netherlands; 1994: 347–73.

19. Hayward V. A Brief Overview of the Human Somatosensory System. In: Papetti S, Saitis C, editors. Musical Haptics. Springer International Publishing; 2018: 29–48.

20. Raji TT, Vartiainen NV, Jousmäki V, Hari R. Effects of Interstimulus Interval on Cortical Responses to Painful Laser Stimulation. J Clin Neurophysiol. 2003; 1: 73-9.

21. Tomberg C, Desmedt JE, Ozaki I, Nguyen TH, Chalklin V. Mapping somatosensory evoked potentials to finger stimulation at intervals of 450 to 4000 msec and the issue of habituation when assessing early cognitive components. Electroen Clin Neuro. 1989; 74: 347-58.