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Article de méthode

Enregistrement de Saccade Horizontal Performances avec précision chez les Patients neurologiques Electro-oculogram

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DOI :

10.3791/56934

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13 mars 2018

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1Department of Cell Physiology, Kyorin University, 2Segawa Memorial Neurological Clinic for Children, 3Department of Neurology, University of Tokyo, 4Department of Neurology, Kyorin University, 5Department of Neurology, Fukushima Medical University

Dans cet article

Résumé

L’article décrit une méthode pratique pour l’enregistrement des mouvements oculaires horizontale avec une grande précision par electro-oculogram chez les patients neurologiques, utilisant une électrode de coupe Ag-AgCl avec une frange large en plastique. Mesure stable requiert choix approprié et la fixation des électrodes, prendre suffisamment de temps pour l’adaptation de lumière se produise et ré-étalonnage selon les besoins.

Résumé

Electro-oculogram (EOG) a été largement utilisé pour le mouvement des yeux clinique enregistrement, en particulier les saccades horizontales, bien que la vidéo-oculographie (VOG) a largement pris la place de celui-ci de nos jours en raison de sa précision spatiale plus élevée. Cependant, il existe des situations dans lesquelles EOG présente des avantages évidents sur VOG, par exemple, les sujets avec des fentes oculaires étroites ou avoir lentilles cataracte et les patients atteints de troubles de la motricité. Le présent article montre que, si correctement implémenté, EOG peut atteindre une précision presque aussi bonne que VOG avec stabilité substantielle pour l’enregistrement, tandis que contourner les problèmes liés à l’enregistrement VOG. Le présent document décrit une méthode pratique pour l’enregistrement des saccades horizontales à l’aide de paradigmes oculomoteurs avec grande précision et stabilité par EOG chez les patients neurologiques. Les mesures nécessaires sont à utiliser une électrode Ag-AgCl avec une frange large en plastique capable de réduire le bruit et d’attendre pour l’adaptation de lumière suffisante de se produire. Cette période d’attente permet également d’abaisser l’impédance entre les électrodes et la peau, assurant ainsi stable signal enregistré comme le temps passe. En outre, ré-étalonnage est effectuée si nécessaire pendant l’exécution de la tâche. En utilisant cette méthode, l’expérimentateur peut éviter les dérives des signaux, ainsi que la contamination des artefacts ou le bruit de l’électromyogramme et l’électroencéphalogramme et peut recueillir suffisamment de données pour l’évaluation clinique des saccades. Ainsi, en cas d’implémentation, EOG peut encore être une méthode de praticabilité élevée qui peut être largement appliquée aux patients neurologiques, mais peut être efficace également pour les études chez des sujets normaux.

Introduction

Il y a trois principales façons d’enregistrer les mouvements oculaires, l’EOG conventionnel, le VOG enregistrée par la base vidéo oculométrique système et la méthode de bobine (SSC) scleral Rechercher. Parmi eux, EOG a été fréquemment utilisé pour l’enregistrement des mouvements oculaires chez les patients depuis les années 1970 en raison de sa simplicité. Largement applicable à la population clinique, cette méthode a été largement utilisée pour le diagnostic des patients neurologiques et a fourni des informations utiles sur la physiopathologie qui sous-tendent les troubles1,,2, 3,4,5. En outre, il est encore la seule technique qui peut être facilement utilisée pour l’enregistrement des mouvements des yeux pendant le sommeil (mouvements oculaires rapides durant le sommeil paradoxal et autres formes de mouvements des yeux).

Étant donné que le globe oculaire est chargé positivement dans son aspect antérieur, y compris la cornée par rapport à sa face postérieure, il y a une différence de tension entre les aspects antérieurs et postérieurs des yeux appelées le potentiel Cornéo-rétinienne. En raison de la présence de ce potentiel, l’électrode de droite deviendra plus positive que la gauche lorsque les sujets se tourne son regard vers la droite et deviennent négatif lorsqu’ils tournent leur regard vers la gauche. Étant donné que la différence de tension entre les électrodes de gauche et de droite est corrélée significativement avec l’angle de rotation des globes oculaires pour les saccades horizontales, il peut être utilisé pour mesurer les mouvements des yeux horizontaux. Toutefois, cette corrélation n’est pas titulaire pour la direction verticale, bien que toujours EOG vertical peut être utilisé pour mesurer les mouvements d’oeil6. En revanche, certaines études utilisent principalement EOG verticale de contrôle clignote.

Récemment, cependant, VOG a largement pris la place de l’EOG en raison de sa précision spatiale plus élevée atteignant jusqu'à 0,25 - 0,5 degrés et est devenue la méthode standard pour saccade enregistrement en milieu clinique. Pendant ce temps, EOG est venue à considérer plutôt désuète, étant donné que l’exactitude des informations spatiales, au maximum 0,5 degrés, sont inférieure à celle de VOG.

Cependant, VOG a aussi ses propres inconvénients si utilisé en milieu clinique. Il y a des cas dans lesquels VOG n’est pas faisable ; par exemple, oculométrique devient inexacte chez les sujets avec un œil étroit fendue tels que lorsque la zone supérieure de la cornée est obstruée par les paupières. Chez les patients avec des lentilles cataracte, réflexion aberrante de la lumière infrarouge entrave enregistrement fiable de la direction du regard. En outre, EOG peut offrir des avantages pour certaines personnes pour qui leur trouble du mouvement rend VOG enregistrement difficile. En outre, le système VOG est plus cher par rapport à la configuration de l’EOG, qui rend souvent le premier pas disponible dans les établissements médicaux ordinaires.

En revanche, la méthode de la SSC est considérée comme l’étalon-or pour mesurer les mouvements des yeux. Comparativement au VOG et EOG, cette méthode fournit la plus grande précision spatiale, jusqu'à 0,1 degrés et est particulièrement utile lorsque l’enregistrement implique des mouvements de la tête haute fréquence6. Toutefois, cette méthode est potentiellement envahissante, c.-à-d., douloureux et très irritant pour les yeux et permet d’enregistrer pendant une courte période seulement, environ sous 30 min ou plus courte7,8,9,10 . Cette brièveté rend une méthode inadapté pour nombreuses applications cliniques, bien qu’il a été utilisé avec succès dans certains établissements spécialisés11.

Basé sur des études antérieures, enregistrant plus de 250 patients neurologiques et 480 sujets normaux par le même groupe12,13,14,15,16,17, 18,19, la présente étude montre que EOG peut être suffisamment précis pour servir une technique standard d’enregistrement des mouvements oculaires et largement applicable à la population clinique, tout en contournant les divers inconvénients de VOG et SSC. Le présent article décrit un EOG stable enregistrement méthode, en utilisant une électrode avec une frange large pour permettre un contact large et stable avec la peau, semblable à celle d’une électrode EEG solidement fixé sur le cuir chevelu de collodion pour une longue période de temps d’enregistrement. L’impédance de l’électrode tombe en panne et l’enregistrement devienne stable avec le temps, réduisant ainsi efficacement les artefacts de l’électroencéphalographie et muscles faciaux. Cette méthode est comparée à VOG enregistré simultanément. Bien préparé et mis en œuvre, EOG est aussi bon que le VOG en termes de précision pour enregistrement saccades chez les patients neurologiques et EOG peut même être plus propice à la saccade enregistrement chez des sujets normaux.

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Protocole

Toutes les procédures expérimentales dans cette étude ont été approuvés et sont effectuées conformément aux lignes directrices du Comité de déontologie de la recherche humaine de l’établissement après l’obtention du consentement éclairé.

1. préparer le sujet et la colocation de recodage

  1. Effectuer des enregistrement dans une salle avec un éclairage ambiant faible, pour permettre une adaptation de lumière suffisante.
  2. Ont des sujets s’asseoir devant un noir, concave en forme de dôme écran mesure 90 cm de diamètre qui contient des diodes électroluminescentes (LED) intégrées dans les trous d’épingle, qui servent les points de fixation et les cibles de saccade utilisés pour les paradigmes oculomoteurs.
    Remarque : Les LED sont disposées en tableaux horizontaux, verticaux et obliques dans un noir, concave en forme de dôme écran, c'est-à-dire, dans 8 directions séparées par 45 degrés du centre et à un intervalle de 5 degrés du centre, comme a été initialement conçu par Kato et al. 20 pour les études comportementales et physiologiques et modifié pour l’usage humain par Hikosaka et al. 21
  3. Pour contrôler les tâches oculomoteurs, faire tenir un bouton micro connecté à un micro-ordinateur, qui permet à l’objet qui déclenche et arrête un procès de tâche en enfonçant et relâchant le bouton à chaque sujet.
    NOTE : Acquisition de données et les tâches sont contrôlées par un programme sur mesure, fonctionnant sur un PC Windows ordinaire.
  4. Stabiliser la position de la tête du sujet par le menton et le front des restes, ainsi que par un serre-tête.

2. Placer les électrodes pour EOG

  1. Utiliser une électrode de coupe Ag-AgCl pour enregistrement EOG (Figure 1), qui a un diamètre de 1,8 cm et une épaisseur de 3,5 mm. Le fond de la tasse comprend l’électrode Ag-AgCl et la paroi latérale est entourée d’une frange en plastique de 5 mm d’épaisseur, ce qui permet un contact large avec la peau.
  2. Essuyer la peau avec un tampon imbibé d’alcool.
  3. Remplir la tasse avec la pâte de l’électrode.
  4. Stablement fixer l’électrode sur la peau en plaçant le ruban adhésif double-bâton sous le plastique et attacher la frange à la peau.
  5. Pour l’enregistrement des saccades horizontales par EOG, placez les électrodes à la canthi bilatérale des yeux, tandis que pour l’enregistrement des saccades verticales, placez les électrodes au-dessus et en dessous un œil.

3. mettre en place les amplificateurs pour l’enregistrement

  1. Utiliser un courant continu (DC)-amplificateur pour l’enregistrement de l’EOG, avec le signal numérisé à 500 Hz.
  2. Enregistrer VOG simultanément, en utilisant l’oculométrique basée sur système qui enregistre les données de position des fixations oculaires à une fréquence d’échantillonnage de 500-1 000 Hz.
  3. Nourrir la sortie analogique des positions horizontale et verticale des yeux et définir le filtre de la système d’acquisition de données, avec le filtre passe-bas de signal à 20 Hz.
  4. En outre, définissez le filtre pour atténuer le bruit de fréquence élevé-intermédiaire, tels que l’électromyographie et l’électroencéphalographie.
    Remarque : Pour l’analyse, un processus plus lissage est nécessaire pour le calcul des profils de vitesse saccade d’après les données de position des yeux (ici, 3 points de lissage a été jouée trois fois).
  5. Si possible, mesurer l’impédance entre l’électrode et la peau et gardez-le sous 20 kΩ.

4. attendre après avoir placé des électrodes pour l’Adaptation de la lumière

  1. Attendre 10-20 min après avoir placé l’électrode EOG sur la peau, jusqu'à ce que suffisamment lumière adaptation a lieu.
  2. Permettre l’enregistrement pour stabiliser et l’impédance entre le gel de l’électrode à diminuer.

5. calibrer l’EOG et les signaux VOG

  1. Procéder au calage du mouvement oculaire avant chaque séance de test en ayant les sujets regarder 5 emplacements spécifiés au préalable.
  2. Plus précisément, faire des sujets Découvre visuels cibles dans le centre et celles qui apparaissent 20 degrés vers la gauche, la droite, vers le haut et vers le bas du point de fixation, pour EOG et VOG.
  3. Régler le gain du EOG que les sujets se focaliser sur ces taches, afin qu’en utilisant le système d’acquisition de données sur mesure pour la surveillance de la position des yeux actuel affichée sur l’écran de l’ordinateur correspond à la position de la cible affichée à l’écran.

6. Enregistrez les Saccades en utilisant les paradigmes oculomoteurs et recalibrer les Positions de l’oeil au besoin au cours de la Session

  1. Instruire les sujets sur les paradigmes oculomoteurs.
    Remarque : Deux tâches oculomoteurs sont généralement utilisés pour les études cliniques, la saccade visuellement guidée (VGS) et sacculaire (comme) des tâches. Brièvement, à VGS, lorsque sujets Appuyez sur le bouton, une tache centrale est allumée dans le centre du dôme, et les sujets doivent d’abord se focaliser sur ce spot. 1,5 à 2 s plus tard, une cible est présentée, au hasard à un endroit 5, 10, 20 ou 30 degrés horizontalement vers la gauche ou à droite de celui-ci, en même temps que le point de fixation central s’éteint. Les sujets sont chargés de faire une saccade vers cet objectif. Dans la tâche de l’AS, font les sujets première presse le bouton et ensuite leur demander de se focaliser sur le point de fixation central, tel qu’il apparaît. 1,5 à 2 s plus tard, la cible saute à gauche ou à droite de celui-ci, similaire à ci-dessus. Les sujets sont tenus de faire une saccade vers une position symétrique miroir à travers le point de fixation central.
  2. Avoir les sujets Appuyez sur le bouton et commencer les essais.
  3. Au cours de la session, ajuster le gain du EOG pendant l’exécution de la tâche, afin que la position des yeux actuel affichée sur le moniteur est toujours alignée avec la position de la cible affichée simultanément sur le même écran. Pour EOG et VOG, procéder au ré-calage du ajustement si nécessaire au cours des expériences.
  4. Pour comparer les performances des deux méthodes, analyser les signaux EOG filtrées et numérisés de la DC-amplificateur et VOG par un programme informatique sur mesure et montrer les signaux EOG et VOG ensemble dans la même trace.

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Résultats

La figure 2 illustre représentant enregistrements simultanés d’EOG et VOG chez un sujet normal. 8 essais de VGS sont superposées pour EOG (courbes de gris) et VOG (courbes rouges ; Figure 2 A). étalonné par la méthode actuelle, EOG et VOG données sont connues pour être linéaire allant de 5 à 30 degrés, et la précision spatiale des données est de 0,5 degré.

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Discussion

Bien que de nos jours, la méthode qui prévaut pour l’enregistrement des saccades est devenu le VOG, la présente étude a montré que EOG peut atteindre une précision presque comparable à celle de VOG si correctement mis en œuvre (Figure 2). La présente méthode EOG s’est avérée d’atteindre une bonne corrélation avec VOG lors de l’enregistrement des saccades horizontales et a été utilisé avec succès dans plusieurs études antérieures par le même groupe12,

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer en ce qui concerne la présente étude.

Remerciements

M. Terao a été appuyée par une subvention de projet de recherche pour la recherche scientifique depuis le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie du Japon [16K 09709, 16H 01497]. YU a été appuyée par une subvention de projet de recherche pour la recherche scientifique depuis le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie du Japon [No.25293206, no 22390181, 15H 05881, 16H 05322] ; par des subventions de la Commission de recherche sur les meilleurs TMC traitement de Parkinson maladie depuis le ministère de la santé et bien-être du Japon ; et par le Comité de recherche sur la dystonie du ministère de la santé et du bien-être du Japon.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
ÉlectrodeNihon-Kohden (Tokyo, Japon)NS111-115électrode coupelle
Pâte d’électrodeNihon-Kohden (Tokyo, Japon)Gelaid Z-101BAd’électrode gel pour remplir l’électrode coupelle
Ruban adhésif  ;Nihon-Kohden (Tokyo, Japon)Ruban adhésif double H261pour la fixation de l’amplificateur
DC à électrodesNihon-Kohden (Tokyo, Japon)Amplificateur AN-601Gpour
système de suivi oculaire basé sur la vidéoSR research (Mississauga, Ontario, Canada)Eyelink IIpour l’enregistrement Filtre VOG
FiltreNF corporationMS-521pour le signal EOG
pâte EOG Système de suivi oculaire

Références

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