Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Vibratory noise to the fingertip enhances balance improvement associated with light touch

Light touch of a fingertip on an external stable surface greatly improves the postural stability of standing subjects. The hypothesis of the present work was that a vibrating surface could increase the effectiveness of fingertip signaling to the central nervous system (e.g., by a stochastic resonance mechanism) and hence improve postural stability beyond that achieved by light touch. Subjects stood quietly over a force plate while touching with their right index fingertip a surface that could be either quiescent or randomly vibrated at two low-level noise intensities. The vibratory noise of the contact surface caused a significant decrease in postural sway, as assessed by center of pressure measures in both time and frequency domains. Complementary experiments were designed to test whether postural control improvements were associated with a stochastic resonance mechanism or whether attentional mechanisms could be contributing. A full curve relating body sway parameters and different levels of vibratory noise resulted in a U-like function, suggesting that the improvement in sway relied on a stochastic resonance mechanism. Additionally, no decrease in postural sway was observed when the vibrating contact surface was attached to the subject`s body, suggesting that no attentional mechanisms were involved. These results indicate that sensory cues obtained from the fingertip need not necessarily be associated with static contact surfaces to cause improvement in postural stability. A low-level noisy vibration applied to the contact surface could lead to a better performance of the postural control system.

Blink startle modulation during anticipation of pleasant and unpleasant stimuli

The present research investigated blink startle modulation during the anticipation of pleasant, unpleasant, or neutral pictures. In Experiment 1 (N = 18), participants were presented with three different tone-picture pairings. Tones differed in pitch and were followed by pleasant, neutral or unpleasant pictures. Acoustic blink reflexes were elicited during some tones and during stimulus free intervals. Blink facilitation during tones that preceded pleasant and unpleasant pictures was larger than during the tone that preceded neutral pictures. Experiment 2 (N = 10) assessed whether this difference was due to a difference in the presentation frequency of the three conditions. No difference in blink facilitation between the conditions was found when pictures of flowers and mushrooms replaced the pleasant and unpleasant pictures, indicating that picture content was instrumental in causing the differential blink facilitation in Experiment 1. The results from Experiment 1 seem to indicate that startle modulation during the anticipation of pictorial material reflects the interest in or the arousal associated with the pictures rather than picture valence.

Clinical evaluation of the WOMAC 3.0 OA Index in numeric rating scale format using a computerized touch screen version

Background: The Western Ontario and McMaster Universities (WOMAC) Osteoarthritis Index is a previously described self-administered questionnaire covering three domains: pain, stiffness and function. It has been validated in patients with osteoarthritis (OA) of the hip or knee in a paper-based format. Aim: To validate the WOMAC 3.0 using a numerical rating scale in a computerized touch screen format allowing immediate evaluation of the questionnaire. In the computed version cartoons, written and audio instruments were included in order facilitate application. Methods: Fifty patients, demographically balanced, with radiographically proven primary hip or knee OA completed the classical paper and the new computerized WOMAC version. Subjects were randomized either to paper format or computerized format first to balance possible order effects, Results: The intra-class correlation coefficients for pain, stiffness and function values were 0.915, 0.745 and 0.940, respectively. The Spearman correlation coefficients for pain, stiffness and function were 0.88, 0.77 and 0.87, respectively. Conclusion: These data indicate that the computerized WOMAC OA index 3.0 is comparable to the paper WOMAC in all three dimensions. The computerized version would allow physicians to get an immediate result and if present a direct comparison with a previous exam. (C) 2002 OsteoArthritis Research Society International. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Modelo de previsão meteorológica baseado em sistemas de inferência difusa

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Interface multitoque para exploração de colecção de arte

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática

Estudo de avaliação e quantificação de parâmetros associados à rigidez em patologias do tecido hepático com recurso à aplicação Virtual Touch

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

De touch: extending service channels in an airport through touch technologies

This project aimed to create a communication and interaction channel between Madeira Airport and its passengers. We used the pre-existent touch enabled screens at the terminal since their potential was not being utilised to their full capacity. To achieve our goal, we have followed an agile strategy to create a testable prototype and take advantages of its results. The developed prototype is based on a plugin architecture turning it into a maintainable and highly customisable system. The collected usage data suggests that we have achieved the initially defined goals. There is no doubt that this new interaction channel is an improvement regarding the provided services and, supported by the usage data, there is an opportunity to explore additional developments to the channel.

Identifying finger postures when interacting with the touch screen of mobile devices

This study presents the results of preliminary test on the interaction between fingertip and touch screen. The objective of this study is to identify the fingertip posture when interacting with touch screen devices. Ten participants, 7 males and 3 females, participated in this study. The participants were asked to touch targets on the mobile devices screen by tapping them sequentially and connecting them. The participants performed the tasks in a sitting posture. A tablet with 10 inches screen and a mobile phone with 4 inches screen were used in the study. The results showed that all participants dominantly used their thumb to interact with the mobile phone in single and two hands postures. The common thumb posture adopted by the participants is the combination of the 60° pitch and 0° roll angles. While for interaction with tablet in various postures observed in the study, the participants commonly used their index fingers in the combination of 60° pitch and 0° roll angles. This study also observed the participant with long finger nails touched targets on the mobile devices screen by using her index or middle fingers very low pitch.

Final report - EngageBook: touch, read and play

This  report  intends  to  give  a  detailed  notion  about  the  entire  project  development  from  its  publications to communications; from the workshops to the software and BridgingBook patent. To make it clear we followed the Tasks timeline as presented in our proposal, adjusting dates, when they were changed. Because we followed a double take in prototyping/software development, we will also repeat some of the tasks in order to give information about each different phase and its dimensions, in an autonomous way.