苑 潔， 于偉東,2， 陳克敏

(1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院， 上海 201620； 2. 東華大學(xué) 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620；3. 上海交通大學(xué) 醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院， 上海 200025)

基于功能磁共振的織物觸壓舒適度腦感知研究進(jìn)展

苑 潔1， 于偉東1,2， 陳克敏3

(1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院， 上海 201620； 2. 東華大學(xué) 紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201620；3. 上海交通大學(xué) 醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院， 上海 200025)

針對(duì)織物接觸人體皮膚所產(chǎn)生的壓、擠、摩擦等作用在人體中的綜合表征問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外織物接觸壓力舒適性評(píng)價(jià)方法的優(yōu)劣，并結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)，從時(shí)空分辨率和織物感知神經(jīng)環(huán)路2個(gè)方面，證明了fMRI大腦皮層評(píng)價(jià)對(duì)皮膚觸覺(jué)真實(shí)感知可視化表達(dá)的唯一性。結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)案例，指出與舒適性有關(guān)的腦區(qū)可能位于對(duì)側(cè)次級(jí)感覺(jué)皮層腦區(qū)，而不舒適感可能是在杏仁核區(qū)域。在可行性問(wèn)題上，通過(guò)合理控制環(huán)境、人體因素、刺激時(shí)間以及引入呼氣末二氧化碳回歸量可將實(shí)驗(yàn)可信度由0.4以下成功提高至0.82。結(jié)果證明fMRI將成為紡織材料與工程領(lǐng)域中認(rèn)知解答穿著中的接觸舒適性的客觀表征與機(jī)理認(rèn)知的新的實(shí)踐性方法。

觸覺(jué)； 織物接觸壓力； 舒適度； 大腦感知； 功能磁共振成像

自20世紀(jì)二三十年代始，人們意識(shí)到，在穿著使用與人體皮膚接觸過(guò)程中，織物對(duì)人體產(chǎn)生的接觸壓力及表面作用在一定范圍內(nèi)會(huì)給予人心理、生理、神經(jīng)上的舒適感覺(jué)[1]。而其中最本質(zhì)的是生理感知，即受大腦感知神經(jīng)元的感受和大腦的知覺(jué)。當(dāng)這種物理壓力超過(guò)人體可接受范圍時(shí)，生理感知引起大腦某些感知區(qū)域產(chǎn)生信號(hào)，表現(xiàn)出心理上的不適，即緊張、煩躁、注意力無(wú)法集中[2]。此外，還將對(duì)消化系統(tǒng)[3]、呼吸系統(tǒng)[4]、免疫系統(tǒng)[5]、循環(huán)系統(tǒng)[6]、生殖系統(tǒng)[7]、內(nèi)分泌系統(tǒng)[5]、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)[8]、神經(jīng)系統(tǒng)[9]等產(chǎn)生不同程度的影響。眾多研究通過(guò)探討不同造型、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等的著裝客觀接觸壓力值與主觀感受的關(guān)系，以主觀舒適度劃分壓力閾值[10-12]。而以Nakahashi為首的眾多研究[13-15]則認(rèn)為，著裝觸壓舒適可通過(guò)心率、血壓、皮膚溫度、皮膚血流量、呼吸機(jī)能、脈拍、耗氧量、能量代謝及心率變異性(簡(jiǎn)稱HRV)等是否在人體可正常承受的范圍內(nèi)來(lái)表達(dá)。隨后，人們進(jìn)一步將著裝觸壓作用下腦電波信號(hào)(簡(jiǎn)稱EEG)、事件相關(guān)電位(簡(jiǎn)稱ERP)乃至體感誘發(fā)電位(簡(jiǎn)稱SEP)等神經(jīng)電信號(hào)波形產(chǎn)生的位置、時(shí)間及其變化作為舒適性評(píng)價(jià)的指標(biāo)[16-18]等，但是上述所有表征方法與指標(biāo)都只是定性、間接地表達(dá)了著裝壓迫舒適程度。隨著醫(yī)學(xué)器械技術(shù)的日益發(fā)展，觸覺(jué)感知在功能磁共振成像技術(shù)(簡(jiǎn)稱fMRI)下的腦部機(jī)制正在一一被人們所認(rèn)知和了解。本文以當(dāng)今國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的接觸壓力舒適性評(píng)價(jià)方法為基礎(chǔ)，結(jié)合以功能磁共振技術(shù)為基礎(chǔ)的大腦觸覺(jué)感知的研究進(jìn)展，探索將功能磁共振技術(shù)應(yīng)用于觸壓舒適度評(píng)價(jià)的可行性，期待以其最直接、客觀、即時(shí)和精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)為舒適度評(píng)價(jià)的大腦機(jī)制研究突破提供新的契機(jī)。

1 國(guó)內(nèi)外接觸壓力舒適表征方法

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于接觸壓力舒適感知的表征方法可分為3大類：心理評(píng)價(jià)、物理評(píng)價(jià)和生理評(píng)價(jià)。

心理評(píng)價(jià)方法屬主觀評(píng)價(jià)，始于1925年Binns[1]提出的16對(duì)形容詞組成的手感評(píng)價(jià)。最具代表性的方法是Fritz七級(jí)語(yǔ)義差異態(tài)度標(biāo)尺法[19-20]和Hollies五級(jí)區(qū)間標(biāo)尺評(píng)價(jià)法[15, 21]，以語(yǔ)義差異評(píng)分，得出最終舒適值。發(fā)展至今，逐漸演變?yōu)槎嘀貞B(tài)度標(biāo)尺評(píng)價(jià)法，以更加全面地反映人體的生理反應(yīng)、感官知覺(jué)和偏愛(ài)程度。每一重態(tài)度均可分為五級(jí)或七級(jí)，舒適度感覺(jué)描述語(yǔ)包括：松、緊、軟、硬、干爽、黏濕、光滑、粗糙等[22]，更有將類似以上的8對(duì)描述術(shù)語(yǔ)結(jié)合1種獨(dú)立描述術(shù)語(yǔ)(如舒適、不舒適)相結(jié)合來(lái)反應(yīng)人體主觀壓迫舒適度[11]。物理評(píng)價(jià)法始于1930年P(guān)eirce[23]提出的力學(xué)物理測(cè)評(píng)指標(biāo)，以心理評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，通過(guò)客觀儀器測(cè)量得到著裝壓力，由此開(kāi)辟了用物理數(shù)據(jù)來(lái)表征壓感的新道路，并鼎盛于20世紀(jì)80—90年代。1989年，Coren[12]更是首次推出了人體各部位的著裝壓力舒適閾值。至于生理評(píng)價(jià)方法，EEG中的α波[24]和HRV[15]最具代表性。舒適狀態(tài)下，α波比例差值增加。HRV指的是連續(xù)心跳間瞬間心率的微小漲落或逐拍R波間的微小漲落，分析每個(gè)心動(dòng)周期細(xì)微時(shí)間變化及其規(guī)律。HRV時(shí)域指標(biāo)最大心率(mRH)降低，心率差異平均值(mRR)和相鄰心動(dòng)期變異值(RMSSD)增加，HRV頻域指標(biāo)低頻功率/高頻功率(LF/HF)、規(guī) 一 化 低頻功率(Lfnorm)降低，規(guī)一化高頻功率(Hfnorm)增加，表明迷走神經(jīng)對(duì)心率的調(diào)控作用增大，副交感神經(jīng)活動(dòng)水平增強(qiáng)，心率降低，心臟供血量降低，心臟負(fù)荷減小，感覺(jué)舒適[25]。同時(shí)根據(jù)4種運(yùn)動(dòng)形式下α波的強(qiáng)度和位置判斷出壓力作用下激活的體感區(qū)域主要位于枕葉、頂葉與額葉。目前研究最為成熟的是ERP[17]中的P300波，即刺激300 ms后出現(xiàn)的振幅較大的正電位，與織物的光滑、柔軟舒適觸感成正相關(guān)。國(guó)外最新研究有用基于P300波的人機(jī)交互機(jī)以計(jì)算機(jī)拼寫(xiě)的方式表達(dá)殘疾人群的舒適感知[26]。國(guó)內(nèi)此方面起步相對(duì)較晚，2016年，天津大學(xué)的Liu[27]以ERP波形振幅偏差統(tǒng)計(jì)分析法進(jìn)行舒適壓感評(píng)價(jià)，并結(jié)合主客觀評(píng)價(jià)驗(yàn)證了其有效性。

心理評(píng)價(jià)方法雖簡(jiǎn)單易行，但能覺(jué)察到的最小刺激量值和能承受的最大刺激閾值都有較大差異，量化困難、難以統(tǒng)一。且人體在不同部位的壓力感知敏感度亦存在差異。物理評(píng)價(jià)以數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，較主觀評(píng)價(jià)更為可靠；但風(fēng)格由織物的物理性質(zhì)所決定，是物理量的客觀評(píng)價(jià)，而舒適性卻是由人的感知而決定，是生理量的客觀評(píng)價(jià)。對(duì)于EEG與ERP，由于電信號(hào)的瞬間擴(kuò)散性，使得其具備較高的時(shí)間分辨率，但因受限于顱骨不勻且有個(gè)體差異、容積導(dǎo)體效應(yīng)以及腦電源間電場(chǎng)開(kāi)放性的差異，故空間分辨率均較低，這也是其缺陷所在。

2 功能磁共振成像技術(shù)的優(yōu)越性

1992年，Kwong等[28]開(kāi)辟了基于血氧水平依賴(簡(jiǎn)稱BOLD)效應(yīng)的功能磁共振成像(fMRI)技術(shù)，其原理是大腦在各種不同任務(wù)或刺激下某區(qū)域的神經(jīng)激活時(shí)脫氧血紅蛋白比例降低，由于脫氧血紅蛋白的順磁性，表現(xiàn)為弱信號(hào)，其濃度越低，宏觀磁共振信號(hào)強(qiáng)度降低幅度越大，組織的磁共振信號(hào)強(qiáng)度就會(huì)上升，從而產(chǎn)生BOLD效應(yīng)，BOLD信號(hào)增加，激活腦區(qū)最終表現(xiàn)為在磁共振圖像上呈現(xiàn)為亮信號(hào)。這種成像稱之為血氧水平依賴功能磁共振成像技術(shù)(BOLD-fMRI)，也是目前絕大多數(shù)大腦神經(jīng)研究人員所采用的成像方法。

fMRI不僅能夠?qū)φJ(rèn)知事件的大腦微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬間成像，而且具備其他方法所遠(yuǎn)不能及的超高空間分辨率。時(shí)間分辨率方面，在21世紀(jì)初，有研究發(fā)現(xiàn)功能磁共振成像技術(shù)對(duì)于初級(jí)感覺(jué)皮層的定位只需1 min[29]，即使次級(jí)感覺(jué)皮層也只需105 s[30]?？臻g分辨率方面，無(wú)論是腦電圖法還是事件相關(guān)電位方法，其空間分辨率均較低，約在10 cm左右[31]，而功能磁共振成像技術(shù)的空間分辨率可達(dá)到1 mm。且體覺(jué)靈敏度方面，早在1994年，Hammeke[32]就證明了在1.5 T場(chǎng)強(qiáng)下，fMRI有足夠的靈敏度來(lái)定位觸覺(jué)刺激下的感覺(jué)皮層，且體覺(jué)特異性高達(dá)88%；就無(wú)損無(wú)痛性而言，也是SEP以及直接皮層電刺激等方式無(wú)法企及的[33]。圖1示出織物感知形成的神經(jīng)環(huán)路圖[18]。

圖1 織物感知形成的神經(jīng)環(huán)路[18]Fig.1 Neural circuits for the process of fabric perception[18]

由圖看出，觸覺(jué)感知的形成始于大腦皮層，途徑神經(jīng)電信號(hào)，最終轉(zhuǎn)化為語(yǔ)言表達(dá)。早期的心理評(píng)價(jià)方法位于整個(gè)神經(jīng)環(huán)路的末端，存在大量的干擾因素，離真正的觸覺(jué)核心最遠(yuǎn)；而皮膚溫度、心率、血壓等所謂生理指標(biāo)的表達(dá)尚處于效應(yīng)器階段，EEG、ERP、SEP評(píng)價(jià)中的神經(jīng)電信號(hào)也同樣只位于靠近觸覺(jué)形成根源的中間階段，雖也可用于表征觸覺(jué)感知，但終究不及追本溯源的大腦皮層表征更為精確。而客觀物理評(píng)價(jià)只是一種以織物本身物理機(jī)械性質(zhì)間接表達(dá)人體舒適感知的轉(zhuǎn)移手段，所以本質(zhì)上離舒適感知根源的表達(dá)實(shí)相差較好，但由于其是根據(jù)心理評(píng)價(jià)結(jié)合大量客觀物理測(cè)量數(shù)據(jù)綜合分析而來(lái)，所以與純粹的含有大量未知干擾因素的心理評(píng)價(jià)相比，表達(dá)強(qiáng)度又增加一層。故就舒適評(píng)價(jià)性的強(qiáng)弱而言：大腦皮層評(píng)價(jià)大于神經(jīng)電信號(hào)評(píng)價(jià)大于效應(yīng)器生理指標(biāo)評(píng)價(jià)大于客觀物理評(píng)價(jià)大于心理評(píng)價(jià)。

相比于EEG、ERP、SEP等間接生理學(xué)方法，fMRI 技術(shù)兼具無(wú)創(chuàng)性、高時(shí)空分辨力、最直接可視、體覺(jué)識(shí)別度、靈敏度及特異度均較高等優(yōu)點(diǎn)，覆蓋了以上方法的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)了以上方法的缺陷與不足，將其應(yīng)用于著裝壓力舒適性的直接評(píng)價(jià)無(wú)疑是最恰當(dāng)不過(guò)且極具創(chuàng)造性的。

3 基于fMRI的舒適感知腦機(jī)制

2007年，Bhatia等[34]首次嘗試使用當(dāng)時(shí)先進(jìn)的生物醫(yī)療技術(shù)—功能磁共振成像技術(shù)來(lái)進(jìn)行人體感知與織物紋理之間的關(guān)系研究。得出愉快舒適感的感知在大腦頂葉中高水平處理的 SⅡ 區(qū)，而不舒適感的感知可能是在大腦額葉。Bernard Querleux以2種人造皮膚(一種光滑一種粗糙)和2種真人皮膚(一種未涂任何化妝品，另一種涂了化妝品)分別應(yīng)用在被試者的手指上。經(jīng)fMRI評(píng)價(jià)分析得出，理性和感覺(jué)與對(duì)側(cè)皮層激活區(qū)相關(guān)，而想象和敏感則與同側(cè)皮層的激活區(qū)域相關(guān)[35]。2008年，其又對(duì)2種人(對(duì)化妝品皮膚敏感者和不敏感者)的不舒適性進(jìn)行研究，得出2種人不舒適時(shí)對(duì)側(cè)初級(jí)感覺(jué)皮層區(qū)域均被激活，再次證明了不舒適與對(duì)側(cè)初級(jí)感覺(jué)區(qū)域相關(guān)[36]。Wang等[9]由手指觸摸織物的fMRI也證明初級(jí)感覺(jué)皮層SI與次級(jí)感覺(jué)皮層SII與織物的接觸密切相關(guān)，尤其是對(duì)側(cè)初級(jí)感覺(jué)皮層。

對(duì)于不舒適感知，Kanosue等[37]在分析人體冷卻過(guò)程中的熱不舒適性時(shí)的fMRI發(fā)現(xiàn)，人體感覺(jué)熱更不舒適時(shí)，雙邊杏仁核血氧水平依賴信號(hào)增強(qiáng)。 Tan等[38]在研究分析接觸性熱痛刺激下人腦的功能磁共振圖像中得出41 ℃時(shí)對(duì)側(cè)杏仁核激活，51 ℃時(shí)雙側(cè)杏仁核激活，除此之外，文獻(xiàn)[39]中在研究視覺(jué)舒適時(shí)同樣指出，杏仁核是引起恐懼、焦慮、不愉快的根源腦區(qū)。這均暗示著腦杏仁核在人體感到不舒適的起源中起著重要作用。

4 fMRI應(yīng)用于觸壓舒適感知困難

無(wú)論是在放射治療學(xué)還是在認(rèn)知領(lǐng)域，fMRI憑借其多參數(shù)成像、高對(duì)比成像、任意斷面層成像、可直接觀察細(xì)胞活動(dòng)、無(wú)電離輻射以及無(wú)氣體和骨偽影干擾等眾多優(yōu)勢(shì)，成為影像學(xué)中高端的成像技術(shù)之一，但是這項(xiàng)技術(shù)也因容易受到各種干擾而使得其在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)明顯的變化。早期的研究甚至表明由于fMRI數(shù)據(jù)在不同個(gè)體中差異過(guò)大而只適宜定性地描述大腦的激活情況[40]。直至現(xiàn)在，其可重復(fù)性問(wèn)題仍舊只是部分達(dá)到可接受范圍，而未徹底解決。雖然不確定性在任何測(cè)量量化過(guò)程中均應(yīng)得到理解，但盡量提高fMRI的再現(xiàn)性仍是當(dāng)前的重要難題之一。

4.1 環(huán)境因素

環(huán)境因素中，溫度和磁場(chǎng)對(duì)fMRI的影響最大。高溫條件下，觸覺(jué)更多為情緒相關(guān)的特征功能區(qū)激活；中溫條件下，觸覺(jué)更多為辨識(shí)相關(guān)的特征功能區(qū)激活；低溫條件下，觸覺(jué)為基礎(chǔ)特征功能區(qū)激活。頂島蓋區(qū)在3種溫度條件下都顯著激活。激活范圍、程度以及觸覺(jué)感知的靈敏度和辨別力也隨局部皮膚環(huán)境溫度的升高而增加[41]。這暗示著在研究織物觸壓舒適性時(shí)，應(yīng)將局部皮膚溫度保持在較高溫度下，以保證得到的成像是人體的情緒特征區(qū)，而非物質(zhì)識(shí)別區(qū)與或基礎(chǔ)功能區(qū)。

至于磁場(chǎng)，人體短期暴露于2.0 T以下的靜磁場(chǎng)中，人體的深淺體溫?zé)o明顯變化，靜磁場(chǎng)中心電圖波形也未有特異性變化，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)也不會(huì)有明顯生物學(xué)影響，但在4.0 T以上的磁共振(MRI)系統(tǒng)中，大多數(shù)人會(huì)出現(xiàn)惡心、眩暈、頭痛等主觀感覺(jué)，說(shuō)明超高場(chǎng)磁體仍會(huì)導(dǎo)致一定的人體生理變化。此外，在檢查過(guò)程中1%～10%的病人會(huì)出現(xiàn)幽閉恐懼感和如壓抑、恐懼、焦慮等心理問(wèn)題。

4.2 人體穩(wěn)定性因素

個(gè)體本身的體覺(jué)靈敏度、情緒、性別、接觸部位及接觸方式乃至觸覺(jué)動(dòng)態(tài)適應(yīng)過(guò)程均會(huì)對(duì)fMRI產(chǎn)生影響。

年齡、視覺(jué)及習(xí)慣均會(huì)影響人體的體覺(jué)靈敏度，從而影響著fMRI的激活程度。年長(zhǎng)者體覺(jué)靈敏度不及年輕人[42-43]。閉目會(huì)增加從丘腦到軀體感覺(jué)皮層之間以及軀體感覺(jué)皮層內(nèi)部的信息流，從而提高軀體感覺(jué)知覺(jué)[43]。習(xí)慣性作用下腦部固定適應(yīng)系統(tǒng)的存在，使慣用側(cè)接觸的視-觸覺(jué)的連接較非慣用側(cè)為弱[44]。不同情緒下的觸摸，會(huì)出現(xiàn)不同的腦區(qū)激活[45]。在穴位點(diǎn)處刺激腦島和次級(jí)感覺(jué)皮層信號(hào)顯著激活，而楔前葉則受到抑制[46]。有毛皮膚中存在大量有關(guān)人體情緒的觸覺(jué)感受器，尤其是無(wú)毛皮膚中不存在的快適應(yīng)型的毛發(fā)和感受域類感受器以及與觸覺(jué)密切相關(guān)的C類無(wú)髓感受器[47]，所以當(dāng)研究織物本身的物理性能指標(biāo)等的基礎(chǔ)反應(yīng)時(shí)，應(yīng)選擇無(wú)毛皮膚，而當(dāng)進(jìn)行人體對(duì)外界的認(rèn)知反應(yīng)時(shí)，應(yīng)選擇對(duì)刺激的情感信息敏感的有毛皮膚。此外，為避免人體運(yùn)動(dòng)造成不必要的干擾腦區(qū)激活，應(yīng)選擇被動(dòng)激活的刺激方式。男性靜息態(tài)腦功能網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和活動(dòng)水平高于女性[48]，暗示著女性比男性更易受到其他認(rèn)知行為的干擾。

除此之外，在持續(xù)或重復(fù)觸覺(jué)刺激的情況下，人體觸覺(jué)感官系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的靈敏度下降的現(xiàn)象，即觸覺(jué)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)現(xiàn)象。在3、9、15 s的壓力刺激實(shí)驗(yàn)中，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，fMRI下展示出對(duì)側(cè)初級(jí)和次級(jí)感覺(jué)皮層激活程度以指數(shù)方式明顯降低，且有關(guān)觸覺(jué)的腦半球間和腦半球內(nèi)部的區(qū)域功能連接也線性下降或增加[49]。以上均顯示皮質(zhì)活動(dòng)對(duì)持續(xù)壓力刺激呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)適應(yīng)現(xiàn)象，包括觸覺(jué)相關(guān)的皮質(zhì)區(qū)激活程度以及它們之間的區(qū)域功能連接。所以難點(diǎn)就在于，持續(xù)接觸壓力作用下，fMRI隨接觸時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化。

4.3 數(shù)據(jù)分析影響

通過(guò)人為控制環(huán)境的CO2水平以增加動(dòng)脈CO2水平或者自發(fā)地閉氣。通過(guò)這種方法，腦血流量暫時(shí)性增加，而不影響整個(gè)大腦的耗氧速率，隨之產(chǎn)生了BOLD信號(hào)的增加[50]。將屏息過(guò)程中記錄的呼氣末CO2經(jīng)處理后作為一般線性模型(general liner model, GLM)中的一個(gè)回歸量納入數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，可成功提高fMRI檢測(cè)結(jié)果的可重復(fù)性?？尚哦?intraclass correlation coefficient, ICC)高達(dá)0.82，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不能適應(yīng)屏息性能變化的增加解釋變量法的0.4以下水平[51]。但是，這種方法并不適用于提高情緒任務(wù)下BOLD反應(yīng)的可重復(fù)性[52]。

綜上所述，外界環(huán)境、人體本身穩(wěn)定性因素以及數(shù)據(jù)分析方法均會(huì)對(duì)fMRI實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成不可小覷的影響。為提高實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性、可重復(fù)性及可信度，應(yīng)盡量做到以下3點(diǎn)：1)對(duì)于實(shí)驗(yàn)環(huán)境，要求盡量保持外界環(huán)境的安全、適宜和高度一致性。2)對(duì)于穩(wěn)定人體因素的控制，應(yīng)選擇統(tǒng)一年齡的青年受試者；閉目以提高觸覺(jué)靈敏度；保持注意力，盡量排除其他情緒(如抑郁、難過(guò)等)的干擾；保持特定刺激時(shí)長(zhǎng)，使感知波動(dòng)穩(wěn)定；盡量選擇抗干擾能力較強(qiáng)的男性；左右兩側(cè)任務(wù)相同的情況下，盡量選擇刺激非慣用側(cè)，以提高激活顯著水平；選擇有毛皮膚被動(dòng)刺激，以達(dá)到人體本身對(duì)外界刺激舒適度感知的目的。3)對(duì)于數(shù)據(jù)分析，引入呼氣末CO2回歸量均會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性有所提高。

5 結(jié) 論

量化精細(xì)的、情感化的、定量化的、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的大腦感知、對(duì)腦感應(yīng)區(qū)感應(yīng)有干擾的腦區(qū)甄別與標(biāo)識(shí)以及對(duì)其有干擾關(guān)系的定量研究變得亟不可待。靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)的飛速發(fā)展，刺激施加裝置的精密化以及實(shí)驗(yàn)的慎重設(shè)計(jì)，結(jié)合前人的研究基礎(chǔ)進(jìn)行接觸壓力舒適性評(píng)價(jià)的功能磁共振腦感知表征是具有可行性的，只是尚存在幾點(diǎn)問(wèn)題：1)人體著裝壓力舒適感與不舒適感的腦區(qū)激活區(qū)域及激活感量尚待探測(cè)；長(zhǎng)時(shí)間不舒適狀態(tài)下，有關(guān)忍耐壓力刺激的腦區(qū)激活區(qū)域及激活感量仍需探索；2)著裝觸壓刺激信息在大腦體感皮層的流動(dòng)過(guò)程及體感皮層的有效連接以及長(zhǎng)時(shí)間壓力作用下，腦區(qū)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制尚未明確認(rèn)知；3)對(duì)舒適度感知的干擾因素、干擾腦區(qū)及干擾程度的定量甄別亟待突破；4)雖然fMRI具備眾多其他檢測(cè)手段遙不可及的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，但該項(xiàng)技術(shù)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性缺陷仍舊不可忽視，進(jìn)一步提高fMRI的再現(xiàn)性，仍然是人們孜孜不倦努力達(dá)到的目標(biāo)。

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Braincognitivecharacterizationofcontactpressurecomfortoffabricsbasedonfunctionalmagneticresonanceimaging

YUAN Jie1， YU Weidong1,2， CHEN Kemin3

(1.CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China; 2.KeyLaboratoryofTextileScience&Technology,MinistryofEducation,Shanghai201620,China; 3.RuijinHospital,SchoolofMedicine,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200025,China)

On the issue of fabric comprehensive characterization of perception produced by contact pressure, squeeze, friction, etc, the merits of the fabric contact pressure comfort evaluation methods both in the domestic and abroad were compared, and modern advanced medical imaging technology, functional magnetic resonance imaging (fMRI) was combined to verify the uniqueness of the expression of the fMRI cerebral cortex evaluation to the visual expression of real perception by skin touch from two aspects of time & space resolution and fabric perception neural loop. By combining a large number of related cases at home and abroad, it is point outed that the brain areas associated with comfort may locate in contralateral secondary somatosensory cortex, while the discomfort perception may be formed in amygdala. As for the question of feasibility, by controlling the environment, human factors and stimulate duration properly and introducing end-tidal CO2data as regressors, the intraclass correlation coefficient can be successfully improved from 0.4 below to 0.82. All of these proves that fMRI will be a new practical method of objective characterization of contact comfort and cognition mechanism for textile material and engineering.

tactile sense; fabric contact pressure; comfort level; brain perception; functional magnetic resonance imaging

TS 941.19

A

10.13475/j.fzxb.20160904707

2016-09-23

2017-05-24

苑潔(1993—)，女，博士生。主要研究方向?yàn)榭椢锝佑|舒適度的大腦感知。于偉東，通信作者，E-mail：wdyu@dhu.edu.cn。