L’inconscient tactile, ou, Les échos de la chair dans l’image

Dans la présente thèse, nous cherchons à comprendre comment l’image peut éclairer les questions de survivance et de transmission des traces psychiques et culturelles, à travers la notion d’un inconscient tactile. L’image n’est pas seulement simulacre, elle est présence porteuse de la trace psychique, de l’empreinte du réel, présentée à la perception pour en permettre la connaissance. Cette approche de l’image permet de mettre en lumière et d’expérimenter le lien qui existe entre mémoire et sensation, lorsque se dessine l’aptitude de l’image à conserver les traces vives d’une modification plastique imprimée dans la matière et à raviver la charge sensorielle du souvenir. Au fond de l’image, c’est principalement la persistance d’un inconscient, dans sa dimension tactile, que nous explorons. L’étude de ce médium capable d’actualiser l’inconscient tactile devient aussi une occasion, un prétexte, pour articuler une compréhension du point de contact où l’individu se relie à ses semblables et où il entre dans la vie de relation. Nous examinons donc comment l’image occupe une fonction carrefour entre le phénomène de la représentation et celui de la présentation, puis comment le mouvement de l’image vers la matière brute du souvenir fait d’elle un vecteur de plasticité psychique, de remaniement des traces et de créativité. Par ailleurs, nous suggérons que l’appareil perceptuel de l’homme, qui le rend capable d’être ému et sensible à une image artistique, de se laisser toucher par la présence tangible d’une œuvre, est le même qui permet que l’homme s’identifie à son semblable et éprouve de l’empathie à son égard. En ce sens, un parallèle est tracé entre le travail de l’image et le travail de culture. La façon dont certaines formes d’art contemporain s’appliquent à jouer avec les modalités du sensible est cependant aussi soumise à des limites qui sont inhérentes à la matière, comme nous le démontrons dans une réflexion sur les avatars d’une certaine postmodernité.

Conscious and unconscious processes in human desire

Elaborated Intrusion theory (Kavanagh, Andrade & May 2005) distinguishes between unconscious, associative processes as the precursors of desire, and controlled processes of cognitive elaboration that lead to conscious sensory images of the target of desire and associated affect. We argue that these mental images play a key role in motivating human behavior. Consciousness is functional in that it allows competing goals to be compared and evaluated. The role of effortful cognitive processes in desire helps to explain the different time courses of craving and physiological withdrawal.

Elaborating a tactile-proprioceptive illusion : the kinaesthetic fusion effect

This study investigated the Kinaesthetic Fusion Effect (KFE) first described by Craske and Kenny in 1981. In Experiment 1 the study did not replicate these findings following a change in the reporting method used by participants. Participants did not perceive any reduction in the sagittal separation of a button pressed by the index finger of one arm and a probe touching the other, following repeated exposure to the tactile stimuli present on both unseen arms. This study’s failure to replicate the widely-cited KFE as described by Craske et al. (1984) suggests that it may be contingent on several aspects of visual information, especially the availability of a specific visual reference, the role of instructions regarding gaze direction, and the potential use of a line of sight strategy when referring felt positions to an interposed surface. In addition, a foreshortening effect was found; this may result from a line-of-sight judgment and represent a feature of the reporting method used. Finally, this research will benefit future studies that require participants to report the perceived locations of the unseen limbs. Experiment 2 investigated the KFE when the visual reference was removed and participants made reports of touched position, blindfolded. A number of interesting outcomes arose from this change and may provide clarification to the phenomena.

Michel Foucault : the unconscious of history and culture

Michel Foucault: The unconscious of history and culture The French thinker, Michel Foucault (1926–84), is noted for his extensive and controversial forays into the historical disciplines. When his work first began to circulate in the 1950s and 1960s, historians did not quite know what to make of it and philosophers resented the appearance of what they saw as the importation of the tedium of concrete events into the pure untainted realm of ideas. If these responses to his work remain alive and well decades after Foucault's death, the uptake of his work has become far more complex. To restrict ourselves to the discipline of history here: if one very visible and vocal camp of historians remains deeply ambivalent about his work, this merely disguises the fact that a far larger contingent of historians of all kinds – not just those located in history departments – use his ideas quite unremarkably ...

Tactile abstractions [Exhibition Catalogue Essay]

Among the many meanings of abstraction is the focus on images that are at a distance from their origins. This understanding of abstraction is central to Savanhdary Vongpoothorn’s layered, textured and sensuous canvas Crossing (2003). The references in this painting to Laotian textile design and creation endows it with the sense of a fabric-like nature, gives it the feel of cloth wrapped around bodies and of threads woven into complex symmetrical patterns. Here, the distance from origins is expressed as a separation from the material forms of Lao culture. At the same time the work is a visual reference to the stretching or bending of forms, the breaking up of shapes in the natural or constructed environment, all of which create an expressive effect through the warm rose grid and visual illusions of movement and travel. This visual play suggests the sense that migration or movement is a means through which cultural forms get recoded and translated. The making of Crossing like many of Savanhdary’s works involved manipulation of the canvas through pricking and poking, and then the application of layers and dots of paint. The overall effect is one of a synthesis of different cultural motifs and the addition of new dimensions to familiar forms. This highlights the centrality of the idea of 'reassemblage’ in abstraction, the processes of remaking of self, of the natural world and of cultural artefacts. Savanhdary constructs intricate laced knots of colour and texture in work which expresses the possibilities presented by travel, migration and the subsequent remixture that emerges upon crossing through different cultural worlds.

Hearing loss and a supportive tactile signal in a navigation system : effects on driving behavior and eye movements

An on-road study was conducted to evaluate a complementary tactile navigation signal on driving behaviour and eye movements for drivers with hearing loss (HL) compared to drivers with normal hearing (NH). 32 participants (16 HL and 16 NH) performed two preprogrammed navigation tasks. In one, participants received only visual information, while the other also included a vibration in the seat to guide them in the correct direction. SMI glasses were used for eye tracking, recording the point of gaze within the scene. Analysis was performed on predefined regions. A questionnaire examined participant's experience of the navigation systems. Hearing loss was associated with lower speed, higher satisfaction with the tactile signal and more glances in the rear view mirror. Additionally, tactile support led to less time spent viewing the navigation display.

Disability, public space performance & spectatorship : Unconscious performers

Why would disabled people want to re-engage, re-enact and re-envisage the everyday encounters in public spaces and places that cast them as ugly, strange, stare-worthy? In Disability, Public Space Performance and Spectatorship: Unconscious Performers, Bree Hadley examines the performance practices of disabled artists in the US, UK, Europe and Australasia who do exactly this. Operating in a live or performance art paradigm, artists like James Cunningham (Australia), Noemi Lakmaier (UK/Austria), Alison Jones (UK), Aaron Williamson (UK), Katherine Araniello (UK), Bill Shannon (US), Back to Back Theatre (Australia), Rita Marcalo (UK), Liz Crow (UK) and Mat Fraser (UK) all use installation and public space performance practices to re-stage their disabled identities in risky, guerilla-style works that remind passersby of their own complicity in the daily social drama of disability. In doing so, they draw spectators' attention to their own role in constructing Western concepts of disability. This book investigates the way each of us can become unconscious performers in a daily social drama that positions disability people as figures of tragedy, stigma or pity, and the aesthetics, politics and ethics of performance practices that intervene very directly in this drama. It constructs a framework for understanding the way spectators are positioned in these practices, and how they contribute to public sphere debates about disability today.

Integrating visual and tactile information in the perirhinal cortex

By virtue of its widespread afferent projections, perirhinal cortex is thought to bind polymodal information into abstract object-level representations. Consistent with this proposal, deficits in cross-modal integration have been reported after perirhinal lesions in nonhuman primates. It is therefore surprising that imaging studies of humans have not observed perirhinal activation during visual-tactile object matching. Critically, however, these studies did not differentiate between congruent and incongruent trials. This is important because successful integration can only occur when polymodal information indicates a single object (congruent) rather than different objects (incongruent). We scanned neurologically intact individuals using functional magnetic resonance imaging (fMRI) while they matched shapes. We found higher perirhinal activation bilaterally for cross-modal (visual-tactile) than unimodal (visual-visual or tactile-tactile) matching, but only when visual and tactile attributes were congruent. Our results demonstrate that the human perirhinal cortex is involved in cross-modal, visual-tactile, integration and, thus, indicate a functional homology between human and monkey perirhinal cortices.

Educational research and strategies of world-forming: The globe, the unconscious, and the child

The passion to eradicate alterity from the earth is also the passion for the home, the country, the dwelling, that authorizes this desire and rewards it. In its nationalism, parochialism and racism it constitutes a public and private neurosis. So, unwinding the rigid understanding of place that apparently permits me to speak, that guarantees my voice, my power, is not simply to disperse my locality within the wider coordinates of an ultimate planetary context. That would merely absolve me of responsibility in the name of an abstract and generic globalism, permitting my inheritance to continue uninterrupted in the vagaries of a new configuration. There is something altogether more precise and more urgent involved. For in the horror of the unhomely pulses the dread for the dispersal of Western humankind: the dread of a rationality confronted with what exceeds and slips its grasp. (Chambers, 2001, p. 196)

The Freudian unconscious in the context of the cognitive orientation

For decades psychoanalysis was the discipline studying the unconscious, and other branches of study lacked competence to take a stand on the issues concerning the unconscious. From 1980s onwards intense study of the unconscious has been taken place in the scope of cognitive orientation. Thus, nowadays it is talked about both pyschoanalytic and cognitive unconscious. The aim of this thesis is to integrate psychoanalytic and cognitive views. When the "Freudian" conception of the unconscious is considered, there are four entangled issues: 1) what is the unconscious like, 2) how does the unconsciuos give rise to psychic disorders 3) why and how certain contents are missing from consciousness (repression of contents), 4) the emergence of those contents (becoming conscious of the repressed). The conventional psychoanalytic answer to the first question - and "the cornerstone of psychoanalysis" - is "the unconscious is mental". The issues 2)-4) depend radically on the answer given to the 1): "psychoanalytic" conceptualizations on them rest on the "cornerstone". That ground was challended in study I: it was argued that it has never been clear what does it mean that the unconscious is mental. Thus, it was stated that in the current state of art psychoanalysis should drop out the ephitet "mental" before the term unconscious. That claim creates a pressure to reappraise the convential "psychoanalytic" answers to the other questions, and that reappraisal was the aim of studies II and III. In study II the question 2) is approached in terms of implicit knowledge. Study III focuses on mechanisms, which determine which contents appear in the scope of consciousness, and also cause missing of contents from there (the questions 3) and 4)). In the core of study III there are distinctions concerning the processess occuring in the levels of the brain, consciousness, self-consciousness, and narrative self-consciousness. Studies I-III set "psychoanalytic" topics in the frames of cognitive view. The picture emerging from those studies is not especially useful for a clinican (psychotherapist). Studies IV and V focused that issue. Study IV is a rather serious critique toward neuropsychoanalysis. In it it was claimed that repressive functions of conscious states are in the core of clinical psychoanalysis, and functions in general cannot be reduced to neurophysiological terminology. Thus, the limits of neuropsychoanalysis are more strict than it has been realized: crucial clinical issues remain outside its scope. In study V it was focused on the confusing state of things that although unconscious fantasies do not exist, the idea on them has been an important conceptual tool for clinicans. When put in a larger context, the aim of study V is similar to that of study IV: to determine the relation between psychotherapists' and neuroscientists' terminologies. Studies III, IV and V apply the philosopher Daniel Dennett's model on different levels of explanation.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

Pre-maps : An Educational Programme for Reading Tactile Maps

It is demanding for children with visual impairment to become aware of the world beyond their immediate experience. They need to learn to control spatial experiences as a whole and understand the relationships between objects, surfaces and themselves. Tactile maps can be an excellent source of information for depicting space and environment. By means of tactile maps children can develop their spatial understanding more efficiently than through direct travel experiences supplemented with verbal explanations. Tactile maps can help children when they are learning to understand environmental, spatial, and directional concepts. The ability to read tactile maps is not self-evident; it is a skill, which must be learned. The main research question was: can children who are visually impaired learn to read tactile maps at the preschool age if they receive structural teaching? The purpose of this study was to develop an educational program for preschool children with visual impairment, the aim of which was to teach them to read tactile maps in order to strengthen their orientation skills and to encourage them to explore the world beyond their immediate experience. The study is a multiple case study describing the development of the map program consisting of eight learning tasks. The program was developed with one preschooler who was blind, and subsequently the program was implemented with three other children. Two of the children were blind from birth, one child had lost her vision at the age of two, and one child had low vision. The program was implemented in a normal preschool. Another objective of the pre-map program was to teach the preschooler with visual impairment to understand the concept of a map. The teaching tools were simple, map-like representations called pre-maps. Before a child with visual impairment can read a comprehensive tactile map, it is important to learn to understand map symbols, and how a three-dimensional model changes to a two-dimensional tactile map. All teaching sessions were videotaped; the results are based on the analysis of the videotapes. Two of the children completed the program successfully, and learned to read a tactile map. The two other children felt happy during the sessions, but it was problematic for them to engage fully in the instruction. One of the two eventually completed the program, while the other developed predominantly emerging skills. The results of the children's performances and the positive feedback from the teachers, assistants and the parents proved that this pre-map program is appropriate teaching material for preschool children who are visually impaired. The program does not demand high-level expertise; also parents, preschool teachers, and school assistants can carry out the program.

Tactile processing in human somatosensory and auditory cortices

Tactile sensation plays an important role in everyday life. While the somatosensory system has been studied extensively, the majority of information has come from studies using animal models. Recent development of high-resolution anatomical and functional imaging techniques has enabled the non-invasive study of human somatosensory cortex and thalamus. This thesis provides new insights into the functional organization of the human brain areas involved in tactile processing using magnetoencephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI). The thesis also demonstrates certain optimizations of MEG and fMRI methods. Tactile digit stimulation elicited stimulus-specific responses in a number of brain areas. Contralateral activation was observed in somatosensory thalamus (Study II), primary somatosensory cortex (SI; I, III, IV), and post-auditory belt area (III). Bilateral activation was observed in secondary somatosensory cortex (SII; II, III, IV). Ipsilateral activation was found in the post-central gyrus (area 2 of SI cortex; IV). In addition, phasic deactivation was observed within ipsilateral SI cortex and bilateral primary motor cortex (IV). Detailed investigation of the tactile responses demonstrated that the arrangement of distal-proximal finger representations in area 3b of SI in humans is similar to that found in monkeys (I). An optimized MEG approach was sufficient to resolve such fine detail in functional organization. The SII region appeared to contain double representations for fingers and toes (II). The detection of activations in the SII region and thalamus improved at the individual and group levels when cardiac-gated fMRI was used (II). Better detection of body part representations at the individual level is an important improvement, because identification of individual representations is crucial for studying brain plasticity in somatosensory areas. The posterior auditory belt area demonstrated responses to both auditory and tactile stimuli (III), implicating this area as a physiological substrate for the auditory-tactile interaction observed in earlier psychophysical studies. Comparison of different smoothing parameters (III) demonstrated that proper evaluation of co-activation should be based on individual subject analysis with minimal or no smoothing. Tactile input consistently influenced area 3b of the human ipsilateral SI cortex (IV). The observed phasic negative fMRI response is proposed to result from interhemispheric inhibition via trans-callosal connections. This thesis contributes to a growing body of human data suggesting that processing of tactile stimuli involves multiple brain areas, with different spatial patterns of cortical activation for different stimuli.

Predicting the Timing of Spikes Evoked by Tactile Stimulation of the Hand

Kim SS, Sripati AP, Bensmaia SJ. Predicting the timing of spikes evoked by tactile stimulation of the hand. J Neurophysiol 104: 1484-1496, 2010. First published July 7, 2010; doi: 10.1152/jn.00187.2010. What does the hand tell the brain? Tactile stimulation of the hand evokes remarkably precise patterns of neural activity, suggesting that the timing of individual spikes may convey information. However, many aspects of the transformation of mechanical deformations of the skin into spike trains remain unknown. Here we describe an integrate-and-fire model that accurately predicts the timing of individual spikes evoked by arbitrary mechanical vibrations in three types of mechanoreceptive afferent fibers that innervate the hand. The model accounts for most known properties of the three fiber types, including rectification, frequency-sensitivity, and patterns of spike entrainment as a function of stimulus frequency. These results not only shed light on the mechanisms of mechanotransduction but can be used to provide realistic tactile feedback in upper-limb neuroprostheses.