Name: 使用Saccadometry与深部脑刺激来研究正常和病理脑功能 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 44 s
Description: 了解如何使用眼跳测量法结合深部脑刺激技术来研究正常与病理脑功能。该方法可精确量化眼动数据，为基底神经节相关疾病的病理生理学研究提供重要工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Antoniades 博士获得了英国国家卫生研究所（NIHR）、痴呆症与神经退行性疾病研究网络（DENDRON）以及惠康信托基金的支持。FitzGerald 博士获得了英国国家卫生研究所（NIHR）牛津生物医学研究中心的支持。

本研究已获得当地伦理委员会批准，并按照下文第1节所述，从参与者处获取了知情同意。
1. 受试者知情同意
<ol>
	<li>向参与者提供一份信息表，详细说明测试环节的具体内容。</li>
	<li>在参与者有机会阅读并讨论与其参与研究相关的任何问题、疑虑或其他事项后，与他们逐项说明知情同意书中的内容，解释每一条款，并给予他们提问的机会。请参与者完成并签署该表格。</li>
</ol>
2. 设置眼动仪
<ol>
	<li>将设备放置在患者头部，用可调节的弹性带固定，并置于鼻梁上。由于刺激随头部同步移动，因此无需固定头部，佩戴舒适。</li>
	<li>让患者坐在距离平坦无反光屏幕1.5 m处。</li>
	<li>确保环境光线较暗，以便清晰观察刺激（红光斑点）。</li>
</ol>
3. 记录扫视实验会话
注意：此处以一个同时测试前向扫视（prosaccades）和反向扫视（antisaccades）的标准实验方案为例进行说明8。该方案包含五个实验区组：60次前向扫视、3组各40次反向扫视，以及60次前向扫视，区组之间休息1分钟。整个实验过程持续约40分钟。
<ol>
	<li>设置扫视仪，使在每次试验中，中央注视目标先随机呈现1.0 - 2.0秒的预备期，随后该目标熄灭，左右两侧之一的外周目标随机出现9。 
	注意：这三个目标是由扫视仪内置的低功率激光器投射到受试者前方屏幕上的红光光点（见2.2）。扫视仪会自动开关激光器，以按所需顺序显示或熄灭目标。</li>
	<li>告知受试者，测试共分为五个区块，区块之间休息一分钟。</li>
	<li>在第一个区块开始前，指导受试者尽可能快速且准确地移动眼睛，跟随红点从中间跳向左侧或右侧，并告知他们需重复此动作60次。</li>
	<li>将扫视仪设置为生成60次试验的序列。按下扫视仪上的按钮，开始第一组试验（正扫视）。</li>
	<li>完成第一组试验后，等待一分钟再开始第二组。将扫视仪重置为生成40次试验的序列，并在这一分钟间隔即将结束时，指导受试者在下一组试验中尽可能快速地将视线移向红点出现的相反方向，并说明他们需要完成此动作40次。开始第二组试验（反扫视）。</li>
	<li>完成第二组试验后，再等待一分钟，重复步骤3.5的指导语，并开始第三组试验（反扫视）。</li>
	<li>完成第三组试验后，再等待一分钟，重复步骤3.5的指导语，并开始第四组试验（反扫视）。</li>
	<li>完成第四组试验后，再等待一分钟，说明在最后一组测试中，要求受试者像第一组一样，尽可能快速且准确地移动眼睛，跟随红点从中间跳向一侧或另一侧。</li>
	<li>将扫视仪重置为生成60次试验的序列，并开始最后一组试验（正扫视）。</li>
</ol>
<img alt="示意图对比注视性扫视与反向扫视范式中扫视任务的眼动路径。" src="/files/ftp_upload/53640/53640fig2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图2"> 
图2. 眼动任务。 示意图展示了两种扫视任务的示例。实心蓝色圆点代表目标，虚线蓝色圆圈代表注视区域。左侧 显示的是注视性扫视任务，受试者被提示看向目标。右侧 显示的是反向扫视任务，受试者被要求看向视觉刺激的相反方向。这需要抑制更自然的注视性扫视反应，并生成一个反向的扫视动作。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53640/53640fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
4. 深部脑刺激器设置
注意：对于植入深部脑刺激器的受试者，测试应在其刺激器系统正常运行的情况下进行。 即已获得“刺激开启”状态下的数据集。现在需要在关闭刺激器系统的情况下重复测试（对于没有DBS系统的健康对照参与者，此部分不适用）。
<ol>
	<li>关闭DBS系统。此操作应由经过培训的临床工作人员执行。关闭后等待30分钟再进行测试。</li>
	<li>重复进行扫视测试（步骤3.2 - 3.9），以获取完整的“关闭刺激”数据集。</li>
	<li>重新打开DBS系统（此操作同样应由经过适当培训的临床工作人员完成）。</li>
</ol>
5. 数据分析
注意：对于植入深部脑刺激器的受试者，测试应在其刺激器系统正常运行的情况下进行。 即， 已获得“刺激开启”状态下的数据集。现在需要在关闭刺激器系统的情况下重复测试（对于未植入DBS系统的健康对照参与者，本部分不适用）。
<ol>
	<li>将眼动仪的原始数据下载到计算机中进行分析。</li>
	<li>使用眼动仪的软件程序排除因眨眼和头部运动而失真的眼跳，并计算包括眼跳潜伏期、峰值速度和幅度在内的各项参数。 
	注意：软件会自动剔除因过度头部运动或眨眼而受污染的记录。
	<ol>
		<li>剔除潜伏期小于 80 毫秒或大于 1,000 毫秒的眼跳。 
		注意：眼跳潜伏期由基于速度和加速度的眼跳检测算法自动计算。眼跳起始点定义为眼球运动速度超过每秒 5 度阈值的时刻。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Leigh, R. J., Kennard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+saccades+as+a+research+tool+in+the+clinical+neurosciences%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences.</a> Brain. 127, 460-477 (2004).</li>
<li>Carpenter, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+control+of+looking%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">The neural control of looking.</a> Curr Biol. 10, 291-293 (2000).</li>
<li>Leigh, R. J., Zee, D. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeigh%2C+RJ+%22The+Neurology+of+Eye+Movements%22">The Neurology of Eye Movements</a>. , Oxford University Press. New York. (2006).</li>
<li>Antoniades, C. A., Xu, Z., Mason, S. L., Carpenter, R. H., Barker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Huntington%27s+disease%3A+changes+in+saccades+and+hand-tapping+over+3+years%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Huntington's disease: changes in saccades and hand-tapping over 3 years.</a> Journal of Neurology. 257, 1890-1898 (2010).</li>
<li>Blekher, T. M., Yee, R. D., Kirkwood, S. C., Hake, A. M., Stout, J. C., Weaver, M. R., Foroud, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oculomotor+control+in+asymptomatic+and+recently+diagnosed+individuals+with+the+genetic+marker+for+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Oculomotor control in asymptomatic and recently diagnosed individuals with the genetic marker for Huntington's disease.</a> Vision Research. 44, 2729-2736 (2004).</li>
<li>Chan, F., Armstrong, I. T., Pari, G., Riopelle, R. J., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficits+in+saccadic+eye-movement+control+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Deficits in saccadic eye-movement control in Parkinson's disease.</a> Neuropsychologia. 43, 784-796 (2005).</li>
<li>Antoniades, C. A., Demeyere, N., Kennard, C., Humphreys, G. W., Hu, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antisaccades+and+executive+dysfunction+in+early+drug-naive+Parkinson%27s+disease%3A+The+discovery+study%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">Antisaccades and executive dysfunction in early drug-naive Parkinson's disease: The discovery study.</a> Mov Disord. , (2015).</li>
<li>Antoniades, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+internationally+standardised+antisaccade+protocol%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">An internationally standardised antisaccade protocol.</a> Vision Res. 84, 1-5 (2013).</li>
<li>Ober, J. K., et al. Hand-Held system for ambulatory measurement of saccadic durations of neurological patients. . <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOber%2C+JK+%22Modelling+and+Measurement+in+Medicine%22">Modelling and Measurement in Medicine</a>. , (2003).</li>
<li>Temperli, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+do+parkinsonian+signs+return+after+discontinuation+of+subthalamic+DBS%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">How do parkinsonian signs return after discontinuation of subthalamic DBS.</a> Neurology. 60, 78-81 (2003).</li>
<li>Antoniades, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation%3A+eye+movements+reveal+anomalous+effects+of+electrode+placement+and+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation: eye movements reveal anomalous effects of electrode placement and stimulation.</a> PLoS ONE. 7, e32830(2012).</li>
<li>Yugeta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+STN+stimulation+on+the+initiation+and+inhibition+of+saccade+in+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Effects of STN stimulation on the initiation and inhibition of saccade in Parkinson disease.</a> Neurology. 74, 743-748 (2010).</li>
<li>Terao, Y., Fukuda, H., Ugawa, Y., Hikosaka, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+perspectives+on+the+pathophysiology+of+Parkinson%27s+disease+as+assessed+by+saccade+performance%3A+a+clinical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">New perspectives on the pathophysiology of Parkinson's disease as assessed by saccade performance: a clinical review.</a> Clin Neurophysiol. 124, 1491-1506 (2013).</li>
<li>Temel, Y., Visser-Vandewalle, V., Carpenter, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+latency+during+electrical+stimulation+of+the+human+subthalamic+nucleus%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Saccadic latency during electrical stimulation of the human subthalamic nucleus.</a> Curr Biol. 18, 412-414 (2008).</li>
<li>Antoniades, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+abolishes+slowing+of+reactions+to+unlikely+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation abolishes slowing of reactions to unlikely stimuli.</a> J Neurosci. 34, 10844-10852 (2014).</li>
<li>Rivaud-Pechoux, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+memory+guided+saccades+in+parkinsonian+patients+by+high+frequency+subthalamic+nucleus+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Improvement of memory guided saccades in parkinsonian patients by high frequency subthalamic nucleus stimulation.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 68, 381-384 (2000).</li>
<li>Takikawa, Y., Kawagoe, R., Itoh, H., Nakahara, H., Hikosaka, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+saccadic+eye+movements+by+predicted+reward+outcome%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+brain+research.+Experimentelle+Hirnforschung%22%5BJournal%5D)">Modulation of saccadic eye movements by predicted reward outcome.</a> Experimental brain research. Experimentelle Hirnforschung. 142, 284-291 (2002).</li>
<li>Dorris, M. C., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+neural+correlate+for+the+gap+effect+on+saccadic+reaction+times+in+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">A neural correlate for the gap effect on saccadic reaction times in monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 73, 2558-2562 (1995).</li>
<li>Hanes, D. P., Schall, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Countermanding+saccades+in+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22Visual+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Countermanding saccades in macaque.</a> Visual Neuroscience. 12, 929-937 (1995).</li>
<li>Opris, I., Barborica, A., Ferrera, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+gap+effect+for+saccades+evoked+by+electrical+microstimulation+of+frontal+eye+fields+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+brain+research.+Experimentelle+Hirnforschung%22%5BJournal%5D)">On the gap effect for saccades evoked by electrical microstimulation of frontal eye fields in monkeys.</a> Experimental brain research. Experimentelle Hirnforschung. 138, 1-7 (2001).</li>
<li>Takagi, M., Frohman, E. M., Zee, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gap-overlap+effects+on+latencies+of+saccades%2C+vergence+and+combined+vergence-saccades+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Gap-overlap effects on latencies of saccades, vergence and combined vergence-saccades in humans.</a> Vision Res. 35, 3373-3388 (1995).</li>
<li>Schall, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+related+to+visually+guided+saccades+in+the+frontal+eye+fields+of+rhesus+monkeys%3A+comparison+with+supplementary+eye+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity related to visually guided saccades in the frontal eye fields of rhesus monkeys: comparison with supplementary eye fields.</a> Journal of Neurophysiology. 66, 559-579 (1991).</li>
<li>Pare, M., Hanes, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+movement+processing%3A+superior+colliculus+activity+associated+with+countermanded+saccades%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Controlled movement processing: superior colliculus activity associated with countermanded saccades.</a> J Neurosci. 23, 6480-6489 (2003).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

获得高质量扫视数据最关键的因素除确保向受试者提供的指导语清晰且准确外，别无他法。例如，若反向扫视任务的指导语不够明确，受试者很可能执行的是正向扫视而非反向扫视。如果受试者无法清晰看到刺激，或扫视仪无法精确测量眼位，记录的数据也可能被破坏。因此，若数据质量似乎较低，实验者应检查环境光线是否过亮，并确认扫视仪是否正确地放置在鼻梁上。
深部脑刺激能够直接调节基底神经节多个部位的神经活动。结合可精确且客观量化眼动的设备，DBS可用于研究这些脑区的正常与异常功能。
在联合使用扫视测量法与深部脑刺激（DBS）的实验中，通常需要同时应对多个未知因素。所研究的大脑病变程度各不相同，且目前尚不明确DBS发挥效应的具体机制，相关假说包括：激活靶向区域的神经元、引起神经元的去极化阻滞、刺激传入和/或传出轴突，以及对神经网络活动产生更复杂的调控作用等。
患有神经退行性疾病的受试者通常正在接受药物治疗，而对于接受脑深部电刺激（DBS）系统的帕金森病（PD）患者而言，几乎无一例外地正在服药。抗帕金森...

近年来，人们越来越关注利用反应时间测量作为定量且无创地获取神经决策高级机制信息的方法1。其中被广泛研究的一种反应时间是，在呈现视觉刺激后启动扫视所需的时间，称为扫视潜伏期。扫视是我们快速将视线从一个位置转移到另一个位置时发生的眼球快速运动。这是我们最常见的眼球运动类型，通常每秒发生两到三次。每一次扫视实际上都是在视觉环境中选择注视某个线索而非其他线索的一种决策过程2。
控制眼球运动的神经通路已被广泛研究，相关文献记录较为详尽3。利用高灵敏度的电子设备，可以精确且客观地量化眼动功能的各个方面。这不仅有助于对眼球运动本身进行深入研究，还可将其作为工具用于探索神经生理学和病理生理学的其他领域。
眼动测量可为疾病状态提供有用的信息。例如，扫视眼动最近在神经退行性疾病（包括亨廷顿病4,5和帕金森病6,7）中作为潜在生物标志物受到广泛关注。已明确的是，在这些疾病状态下，扫视反应时间往往比正常情况更慢。扫视测量的潜在用途包括辅助诊断和疾病进展追踪。扫视任务包括简单的朝向性扫视（尽快看向左右侧突然出现的视觉刺激），以及更复杂的任务，如反向扫视（尽快看向视觉刺激相反的一侧）或记忆引导性扫视（看向已消失目标的记忆位置）。
脑深部电刺激是治疗多种神经系统疾病的有效方法。它最常用于治疗帕金森病的运动症状，包括震颤、僵直、运动迟缓和异动症。此外，它也用于治疗其他运动障碍，如肌张力障碍和原发性震颤，较少情况下用于神经性疼痛、癫痫以及强迫症等精神类疾病。这是科学家能够直接对人类大脑深部结构进行电生理研究的唯一场景 在体 因此为实验神经学提供了宝贵的机会。根据治疗的疾病不同，刺激的靶点也多种多样，包括基底神经节内的多个部位，其中许多区域参与眼动通路。这意味着可利用脑深部电刺激（DBS）系统对特定脑区施加刺激，同时结合眼动追踪设备记录并分析其效应，开展广泛的研究。根据实验范式的不同，此类研究可提供有关刺激区域生理功能、疾病影响或DBS在特定条件下作用机制的信息。本文介绍了一种针对脑深部电刺激患者进行扫视眼动测试的通用方法。
目前有多种不同类型的视线追踪设备可供选择。本实验方案所描述的研究采用了一种便携式扫视仪来记录水平扫视眼动。便携式扫视仪的优势在于无需固定头部（见图1），这意味着帕金森病患者，尤其是伴有严重运动障碍的患者，检查过程会更加舒适。此处使用的扫视仪重量轻，宽度约为5 cm，高度约为10 cm。该设备通过直接红外眼动图技术测量眼动：在内眦前方设置红外光源和传感器，利用角膜反射的光线，以毫秒级的时间间隔确定眼球的旋转位置。为了获得可用于分析的高质量数据，扫视仪的采样率应至少达到1 kHz，分辨率至少为12位。本研究所用扫视仪的视觉刺激由内置的低功率激光器产生，共三个红色光点，亮度为13 cd m-2，每个光点视角约0.1度，其中一个位于中线位置，另外两个分别位于±10度处（即左右两侧）。
<img alt="头戴式设备测试；可穿戴技术研究；眼动追踪的传感器分析。" src="/files/ftp_upload/53640/53640fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="图1"> 
图1. 扫视仪。 头戴式扫视仪固定在弹性绑带上，置于鼻梁处。四个微型激光器将视觉目标投射到哑光表面，受试者每只眼睛鼻侧的差分红外反射传感器用于测量其眼动。由于激光目标随头部移动，因此无需使用头部固定装置。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53640/53640fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>

<table><tbody><tr><td>扫视计设备</td><td>Ober Consulting Poland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>配备 Windows 环境的计算机</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>用于从扫视计下载原始数据的软件，Latency Meter</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

利用眼跳测量法结合深部脑刺激研究正常与病理状态下的脑功能

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

眼动系统涉及大脑的多个区域，包括基底神经节的部分结构，而帕金森病和亨廷顿病等多种神经退行性疾病均可影响该系统。例如，帕金森病患者通常表现出扫视潜伏期延长。因此，对扫视眼动进行定量测量作为神经退行性疾病的潜在生物标志物已受到广泛关注。通过观察特定脑区功能受到干扰时眼动发生的变化，可以更深入地了解健康与疾病状态下的大脑功能。脑深部电刺激是一种用于治疗包括帕金森病在内的多种神经系统疾病的外科干预手段，通过将刺激电极植入特定脑区（包括基底神经节的多个位点）实现治疗。随后可在刺激系统关闭和开启状态下分别进行眼动测量，并对结果进行比较。通过合理设计实验，该方法不仅可用于研究所治疗疾病的病理生理机制、脑深部电刺激产生治疗效应的作用机理，甚至有助于揭示正常神经生理功能的某些方面。

图3展示了一名植入了丘脑底核深部脑刺激（DBS）系统的帕金森病患者的眼跳运动轨迹示例。两个图分别绘制了刺激系统关闭（上图）和开启（下图）时该患者的向眼跳（prosaccades）情况。图中每条轨迹表示一次单独眼跳的路径，即眼睛偏离中线的位置（以度为单位，y轴）随时间（x轴）的变化情况。即，左右方向的眼跳在图中均显示为向正值方向的偏转。时间零点是指中央目标消失、外周目标出现的时刻。从该时刻到眼跳起始（轨迹开始偏离零度）之间的时间间隔称为眼跳潜伏期。主要观察结果是，当刺激系统开启时，眼跳的分布发生变化，长潜伏期眼跳的数量减少，平均潜伏期相应降低。
<img alt="运动控制分析；位置与时间图，STN DBS 效应研究，神经学数据。" src="/files/ftp_upload/53640/53640fig3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt...

本文描述了通过定量测量眼动，结合对深部脑区特定区域的刺激，以研究深部脑刺激的生理学、病理生理学机制及作用机制。

眼动系统涉及大量脑区，包括基底神经节的部分区域，以及多种神经退行性疾病，包括……

本实验的总体目标是测量深部脑刺激对扫视眼动的影响。将深部脑刺激与扫视测量相结合，为研究正常和病理状态下的脑功能提供了一种工具。该方法有助于回答有关基底神经节相关疾病病理生理学的关键问题。该技术的主要优势在于其具有定量性和精确性，能够准确检测出细微的异常。这些是深部脑刺激中使用的一些类型的刺激器植入物。它们包含电池和电子元件，用于产生微小的电刺激。通过类似此导线末端的电极触点，将刺激脉冲精确递送至大脑中的目标位置。首先，向受试者详细说明研究内容，并提供知情同意书供其签署。设置扫视仪，使在每次试验中，中央注视目标显示时间为1.0至2.0秒的随机时长，随后目标消失，其中一个位于左侧或右侧的外周红色目标随机出现。接下来，让受试者坐在距离平坦无反光屏幕1.5米的位置。将扫视仪放置在受试者头部，使其置于鼻梁上，并用可调节的弹性绑带固定。确保环境光线较暗，以便清晰地看到刺激图像。然后，告知参与者，40分钟的测试过程包含五个区组，每个区组之间有一分钟的休息时间。在第一个区组开始前，指导参与者尽可能快速而准确地移动视线，以跟随红点从屏幕中央向左侧或右侧跳跃的运动。并说明他们需要完成60次这样的任务。将扫视计设置为生成60次试验的序列，然后按下设备上的按钮以开始第一组试验。完成第一组试验后，等待一分钟再开始第二组试验。重置扫视计以生成40次试验的序列。在1分钟间隔即将结束时，指导参与者尽快将眼睛向红点的相反方向移动。告知他们需要重复此操作40次。随后，开始第二组试验。完成第二个区块后，等待一分钟，然后将第二个区块的指导语再重复两次，用于第三和第四区块。最后，在完成第四个区块后，等待一分钟，指导参与者尽可能快速而准确地移动眼睛，跟随红点从中间向一侧再向另一侧跳跃，方式与第一个区块完全相同。重置扫视计以生成一组包含60次试验的序列，并开始最后的试验区块。对于安装有深部脑刺激器（DBS系统）的受试者，请进行两次扫视测试：第一次在DBS系统正常运行时进行，第二次在关闭DBS系统后进行。为完成关闭刺激的测试，在测试前30分钟，由经过培训的临床工作人员关闭DBS系统。然后，完成扫视测试。会话结束后，重新打开脑深部电刺激（DBS）系统。为分析数据，需将扫视仪中的原始数据下载到计算机中。接下来，使用扫视计软件程序排除因眨眼和头部运动而产生畸变的扫视。计算包括扫视潜伏期、峰值速度和幅度在内的各项参数。此处展示了帕金森病患者在丘脑底核深部脑刺激（DBS）开启和关闭状态下的促扫视潜伏期结果。开启刺激器后，扫视的分布会发生改变，表现为长潜伏期扫视的数量减少，以及平均潜伏期相应缩短。一旦掌握，若操作得当，该技术可在约70分钟内完成。在进行此操作时，需注意确保扫视测量仪位于鼻梁中央位置，并将室内灯光调暗。完成此操作流程后，可采用更高级的扫视任务来回答其他问题，例如深部脑刺激如何影响眼动的认知控制。观看本视频后，您应能够充分理解如何在植入深部脑刺激器系统的受试者中使用心理计量学方法。请务必注意，使用激光可能存在危险，应确保参与者和实验操作者均避免直接注视激光束。

using-saccadometry-with-deep-brain-stimulation-to-study-normal

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

使用Saccadometry与深部脑刺激来研究正常和病理脑功能

深部脑刺激手术为研究清醒人脑中的信息编码提供了独特的机会。本文将描述术中用于执行认知和行为任务的同时，采集生理数据（如肌电图、单个神经元活动和/或局部场电位）的方法。...

清醒患者接受脑深部刺激手术期间的术中行为任务

来源：Casquero-Veiga, M. et al. 利用活体正电子发射断层扫描揭示大鼠深部脑刺激诱导的活动模式。J. Vis. Exp.

利用体内FDG-PET评估大鼠急性深部脑刺激诱导的代谢神经调节作用

来源：Selvakumar, T., et al., 丘脑前核深部脑刺激后大鼠海马基因表达变化的分析。 J. Vis. Exp.

深部脑刺激对大鼠模型海马神经元活动的影响

本方案描述了一种在啮齿类动物中同时进行功能性磁共振成像与深部脑刺激的标准方法。结合使用这两种实验工具，可探索几乎任意脑区靶点在接受电刺激后所引发的全脑范围内的下游活动响应。...

啮齿类动物深部脑刺激联合同步功能性磁共振成像

自适应深部脑刺激（aDBS）对帕金森病具有疗效，与传统深部脑刺激（cDBS）相比，可改善症状并降低功耗。在aDBS中，我们实时追踪局部场电位生物标志物（β振荡幅度），并利用该信号控制刺激的时序。...

通过自适应深部脑刺激控制帕金森病

深部脑刺激（DBS）手术治疗作用背后的机制仍需进一步研究。本文所述方法介绍了一种实验性方法，通过分析可能促进DBS术后神经发生的候选基因的基因表达谱，来探讨DBS所触发的细胞事件。...

丘脑前核深部脑刺激后大鼠海马区基因表达变化的分析

本实验方案旨在通过同步记录局部场电位和非侵入性脑皮层活动（EEG），评估基底神经节的认知-情绪功能。本方案以包含具有情绪色彩言语刺激的实验范式或涉及认知控制的Flanker任务为例进行说明。...

联合侵入性皮层下与非侵入性头皮神经生理记录评估人类认知与情绪功能

脑深部电刺激（DBS）是帕金森病的一种有效治疗方案。我们建立了一项研究设计，用于在大鼠中筛选新型刺激范式。该方案描述了在经DBS治疗的偏侧帕金森病大鼠中，使用阶梯测试和圆筒测试进行运动功能评估的方法。...

一种评估半帕金森病大鼠深部脑刺激运动效果的新方法：阶梯测试与圆筒测试

本项目的目标是开发一个交互式、针对患者个体的建模流程，以近实时地模拟深部脑刺激的效果，并提供有意义的反馈，说明这些设备如何影响大脑中的神经活动。...

利用交互式患者特异性模型为深部脑刺激疗法定位神经纤维束

我们描述了一种用于评估急性深部脑刺激诱导的代谢性神经调节的临床前实验方法 体内 FDG-PET。本论文包含所有实验步骤，从立体定位手术到刺激治疗的实施，以及PET图像的采集、处理与分析。...

体内 正电子发射断层成像揭示大鼠深部脑刺激诱导的活动模式

了解如何使用眼跳测量法结合深部脑刺激技术来研究正常与病理脑功能。该方法可精确量化眼动数据，为基底神经节相关疾病的病理生理学研究提供重要工具。

利用眼跳测量法结合深部脑刺激研究正常与病理状态下的脑功能

探索更多视频