מאמר שיטה

שימוש במעקב עיניים כדי להעריך את החשיבות היחסית של קלט חזותי ושיווי משקל לעיבוד תנועה תת-קורטיקלית במישור הגלגול

DOI:

10.3791/68289

⸱

22 באוגוסט 2025

 , 
1Marianne Bernadotte Centrum, Department for Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, 2St Erik Eye Hospital

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המתודולוגיה חקרה תרומות חזותיות ושיווי משקל לייצוב המבט במהלך סיבובים אופטוקינטיים וכל הגוף. הגירויים בוצעו באמצעות ניסויים חזותיים, וסטיבולריים וויזו-ויזאווסטיבולריים. רווח תנועת עיניים פיתול ותדרי ניסטגמוס שימשו כאינדיקטורים לממסר תת-קורטיקלי של מידע תנועה ספציפי חושי לעבר תגובת גזע המוח הרפלקסיבית עבור כל ניסוי.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול הנוכחי מעריך את ההשפעה היחסית של קלט חזותי ושיווי משקל במהלך סיבובי מישור הגלגול באמצעות גירויים אופטוקינטיים, וסטיבולריים ומשולבים. הנבדקים עברו סיבובים חזותיים מבודדים, סיבובים שיווי משקל של כל הגוף בחושך וגירויים חזותיים-ויזאווסטיבולריים המשלבים סצנות חזותיות סטטיות עם סיבובי ראש. רווחי תנועת עיניים דינמיים וסטטיים, אמפליטודות מוחלטות, מהירויות ותאוצות נמדדו לצד תגובות תפיסתיות. הניסויים כללו תקופת מנוחה בסיסית לפני ואחרי תנועה כדי לייצב את הקיבוע האוקולומוטורי. מעקב מדויק אחר העיניים והראש הושג באמצעות מכשיר מעקב העיניים Chronos (C-ETD), שתיעד את פיתול העין ותנועות הראש על פני שלושה ממדים תרגומיים ושלושה ממדים סיבוביים. תנועות העיניים נותחו עבור מהירויות פאזה איטית ותדירות ניסטגמוס, כאשר איכות הנתונים הובטחה על ידי ממוצע תפוקות פיתול משתי העיניים ואי הכללת פריימים עם חפצים. ניטור יישור המבט בזמן אמת איפשר חזרה על הניסיון לפי הצורך, וניתוח פוסט-הוק לא כלל תנועות מבלבלות. גירוי אופטוקינטי כלל אלמנטים חזותיים מוקרנים המסתובבים סביב נקודת קיבוע, בעוד שניסויים שיווי משקל השתמשו בסיבובים ממונעים של כל הגוף בחושך. ניסויים ויזובסטיבולריים שילבו את שני הגירויים, ויצרו תנועה יחסית של הרשתית. סנכרון נתונים בין עוקבי עיניים וראש הבטיח ניתוח מדויק של מסגרת אחר מסגרת שנרשם ב-100 הרץ. תרומות ספציפיות לחוש לייצוב המבט כומתו על ידי השוואת מהירויות שלב איטי בין סוגי ניסויים. הישגים ספציפיים לחושים נמדדו על ידי חלוקת תגובות חזותיות ושיווי משקל בתוצאות חזותיות ואוזניות ותוקפו באמצעות השוואות עם תגובות אינדיבידואליות מסוכמות. התוצאות חשפו אינטגרציה חושית חזקה, עם התרומות היחסיות של קלטים חזותיים ושיווי משקל כומתו. פרוטוקול זה מציע מסגרת מפורטת להערכת אינטגרציה רב-חושית במהלך סיבובי מישור גלגול. לכן הפרוטוקול עשוי לשמש להבהרת ליקויים חושיים בעיבוד תנועה, כמו גם להציג סמנים ביולוגיים אוקולומוטוריים חדשים. הוא שימש בעבר כדי להעריך כיצד עומס חזותי ותאוצות תנועה משפיעים על עיבוד תנועה והדגיש הסתמכות מוגברת על קלט חזותי בחולים עם זעזוע מוח.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עיבוד תנועה הוא תהליך עצבי בסיסי ומתמשך. בבני אדם, אנו מקבלים מידע בעיקר דרך מערכות החישה הוויזואליות והווסטיבולריות שלנו, המשקפות תנועה חיצונית ותנועה עצמית, בהתאמה. שתי מערכות אלו משתמשות ברשתות עצביות מורכבות על פני אזורים עצביים נמוכים וגבוהים יותר, אך ברמה הבסיסית ביותר שלהן מסתמכות על מסלולים תת-קורטיקליים בסיסיים כדי לייצר תגובות רפלקסיביות המאפשרות שליטה טובה ביציבה ויציבות מבט 1,2. פרופריוספציה משמשת כתורם החושי השלישי לשליטה טובה ביציבה ובעוד שהוכח כי תחושה סומטוספציה עשויה להנחות התנהגויות מייצבות מבט, תפקידה ביצירת תנועות עיניים מובחנות מוגבל 1,3.

ייצוב המבט מושג בדרך כלל באמצעות שתי קשתות רפלקסיביות נפרדות, הרפלקס האופטוקינטי (OKR), המוביל את העין לעקוב אחר אלמנט חזותי נע, והרפלקס הווסטיבולו-עיני (VOR), התומך בחדות הראייה על ידי גרימת העיניים לנוע בכיוון ההפוך של הראש1. בעוד שהן ישויות נפרדות, הקשתות הרפלקסיביות הללו חולקות גם כמה מסלולים עצביים, ובמצבנו הרגיל, אנו משלבים באופן טבעי קלט חזותי ושיווי משקל כדי ליצור רושם של תנועה4.

ישנן מספר שיטות להערכת אופן עיבוד הראייה והקלט הווסטיבולרי במהלך אינטגרציה סנסורית-מוטורית בסיסית זו. מבחני שיווי משקל רבים משלבים קלט חזותי ושיווי משקל באיטרציות שונות 5,6,7, בעוד שאחרים משתמשים במעקב עיניים כדי להעריך את התגובה מייצבת המבט 8,9. שתי התגובות המוטוריות השונות מאוד הללו חולקות מסלולים עצביים מרכזיים, ובמחקרים אחרונים תיארנו מתאמים חזקים בין ייצוב מבט לשליטה ביציבה10,11. כאשר מעקב עיניים הופך לזמין יותר ויותר ומסתמך לחלוטין על פקודות מוטוריות לא רצוניות, ניתן לטעון כי הם משקפים אינטגרציה סנסורית-מוטורית מולדת יותר מאשר תגובת שיווי המשקל.

רוב המחקרים עושים שימוש בייצוב מבט אנכי או אופקי בעת הערכת תגובת תנועת העיניים12,13. במקום זאת, הפרוטוקול הנוכחי מיישם פיתול עיני, סיבוב העין סביב ציר הראייה שלה, כאינדיקטור עיקרי לייצוב המבט. פיתול העין מציג רווח דינמי יותר מאשר ייצוב מבט הנגרם על ידי סיבובי פיהוק או גובה הצליל, או תנועות תרגום14. יחד עם שונות גדולה יותר, המשמעות היא שהפיתול מושפע בקלות רבה יותר מפרמטרי תנועה, כגון עומס חזותי או תאוצה, או מצבים רפואיים 15,16,17,18. מכיוון שהפיתול נמצא מחוץ לתחום השליטה האוקולומוטורית הרצונית, הוא משמש גם אינדיקטור ישיר יותר לאינטגרציה סנסורית-מוטורית בסיסית, שכן הנבדק מסוגל להשפיע על התגובה רק באמצעות תשומת הלב שלו ולא באמצעות פקודה מוטורית מכוונתכלשהי. פיתול עיניים יכול להיות מופעל על ידי סיבובים חזותיים ושיווי משקל במישור הגלגול20,21. לכן ניתן להשתמש ב-OKR וב-VOR הפיתול כדי להעריך כיצד מטפלים במידע תנועה חזותי ושיווי משקל במהלך אינטגרציה סנסורית-מוטורית ברמה הבסיסית ביותר. על ידי הוצאת גירויים חזותיים ושיווי משקל מבודדים ולאחר מכן השוואת התגובות לאלו שנצפו במהלך ניסויים חזותיים-ויזאווסטיבולריים משולבים, ניתן להסיק כיצד כל מערכת חושית משפיעה על תגובת תנועת העיניים וכתוצאה מכך כיצד המוח מעבד תנועה חיצונית ועצמית בכל סביבה מסוימת. ניתן גם לחקור כיצד מצבים רפואיים שונים הכוללים ליקויים בעיבוד תנועה סובייקטיבי משפיעים על יכולת בסיסית זו לאינטגרציה חזותית. מכיוון שהוכח כי יציבות המבט קשורה ישירות ליציבות היציבה10,11, החולקת במידה רבה את אותם מסלולים עצביים בסיסיים22, תגובת תנועת העיניים עשויה גם להצביע על יציבות היציבה של האדם לתנאים שונים מבלי לדרוש מדידות לוחית לחץ. זה עשוי להיות מעניין במיוחד בעת הערכת חולים עם שקלול מחדש חושי, כמו שנצפה בתסמונת פוסט זעזוע מוח18.

הפרוטוקול הנוכחי מתאר מתודולוגיה לשימוש בשילובים של סיבובי מישור גלגול אופטוקינטיים וכל הגוף כדי לעורר תגובות OKR ו-VOR פיתוליות. באמצעות מעקב אחר עיניים וראש כדי לעקוב אחר פיתול העין וקלט שיווי משקל, ניתן להשתמש בנתונים המתקבלים כדי להסיק כיצד כל אופן חושי משתווה ביחס זה לזה. מטרת הפרוטוקול הייתה להציג מתודולוגיה חזקה להערכת השפעות חושיות על ייצוב המבט והיכולת הבסיסית לאינטגרציה חושית-מוטורית בבני אדם ואנשים הסובלים משקלול חושי מחדש.

המחקר הנוכחי העריך את התרומה היחסית לעיבוד תנועה חזותית ושיווי משקל במהלך סיבובי מישור הגלגול. זה כלל חשיפת נבדקים לסיבובים אופטוקינטיים מבודדים, סיבובים מבודדים של כל הגוף בשיווי משקל בחושך, וגירויים משולבים של תנועה חזותית שבמהלכם הנבדקים מסובבים תוך כדי צפייה בסצנה חזותית סטטית (ראה איור 1). זה נעשה עם קבוצת ביקורת בריאה ואנשים הסובלים משקילה חוזרת חושית, כפי שמעידה רגישות יתר סובייקטיבית לתנועה חזותית, לאחר זעזוע מוח. פרמטרי התוצאה העיקריים כללו את הרווחים הדינמיים והסטטיים בתנועת העיניים במהלך כל גירוי, כמו גם אמפליטודות מוחלטות של תנועת העיניים, מהירויות ותאוצות. כל ניסוי בפרוטוקול הנוכחי התחיל עם 20 שניות של הנבדק, או הסצנה החזותית, שנשמרו במנוחה לפני תחילת התנועה הסיבובית. לאחר שהגיעו למשרעת שנקבעה מראש, הסצנה או הנושא נשמרו במשרעת הסיבוב הזו במשך 20 שניות נוספות לפני סיום הניסוי; מומלץ לשמור על הגירוי במנוחה לפחות 10 שניות לפני ואחרי כל תנועה סיבובית כדי לעמוד בדרישות המינימום לאפשר קיבוע אוקולומוטורי יציב וקביעת קו בסיס. בעוד שהפרוטוקול הנוכחי הוציא את כל הגירויים נגד כיוון השעון, שימו לב כי כיווניות הוכחה כלא משפיעה על תגובת הפיתול15. לא נחוצה הכשרה או התאקלמות בשל האופי הרפלקסיבי של משתני התוצאה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל המשתתפים נתנו הסכמה מדעת בכתב לפני ההשתתפות. המחקר אושר על ידי מועצת האתיקה האזורית (2018/1768-31/1) ובוצע בהתאם לעקרונות שהותוו בהצהרת הלסינקי. הפרוטוקול פעל בהתאם להנחיות STROBE.

1. בחירת משתתפים

  1. לחשוף את כל המשתתפים להערכה קלינית מקיפה על ידי רופא ונוירופסיכולוג.
  2. השתמש בקריטריוני ההחרגה הבאים: תפקוד לקוי של מוטוריקת העין או הבט, ליקויים שיווי משקל או סומטוסנסורי, התחלה לאחרונה של תרופות הפועלות באופן מרכזי (תוך 3 חודשים), או כל הפרעה נוירולוגית או תחושתית, מלבד תסמונת פוסט-זעזוע מוח (PCS).
  3. להעריך את תנועתיות העין והראייה הסטריאוסקופית (TNO ≤ 60 קשת שנייה) ולבחור את כל המשתתפים שיכולים למזג גירויים חזותיים במערך הניסוי.
  4. להעריך את תפקוד שיווי המשקל ההיקפי באמצעות בדיקות דחף ראש בכל מישורי התעלה; פונקציה מרכזית של המסך לסטיית הטיה. בדוק את הקלט הסומטוסנסורי לאיזון באמצעות מבחן רומברג מבוסס קצף בעיניים עצומות. מטופל אחד לא נכלל בגלל ראייה דו-עינית לקויה, וביקורת אחת לא נכללה בגלל ניסטגמוס סמוי בחושך.

2. מעקב עיניים וראש

הערה: הפרוטוקול הנוכחי דורש מעקב מדויק אחר העיניים והראש במהלך סיבובי הגוף המלא, המשקף פרמטרים של תנועה אופטוקינטית ושיווי משקל, בהתאמה. מסיבה זו, נדרש מכשיר מעקב עיניים המותקן על הראש, והפרוטוקול הנוכחי יישם את מכשיר מעקב העיניים Chronos (C-ETD).

  1. הגדרת מעקב עיניים
    הערה: פרמטרי תנועת העיניים המשמשים להערכת ההשפעות של גירויים חזותיים ושיווי משקל מתמקדים בשינויים דינמיים בפיתול העין. מכשירי מעקב עיניים חייבים לתעד תנועות פיתול, וכדי למזער שגיאות, יש לאסוף נתונים הן מצידי האישונים של האף והן מהטמפורל ולחשב ממוצע. יש לעקוב אחר תנועות עיניים דו-עיניות כדי לזהות בעיות כמו פיתול שגוי או החלקת מסכה, כאשר מיקום המצלמות משתנה עקב תנועת המסכה ביחס לעיניים. ניתוח פיתול יכול להשתמש בנתונים מעין אחת. הניתוח כולל מהירויות פאזה איטית ותדירות פעימות ניסטגמוס כדי להעריך רווח אוקולומוטורי והתפלגות פאזה מהירה. קצב דגימה של 100 הרץ מומלץ כמינימום לניתוח שלב איטי אמין.
    1. הכנת נושא: ודא שהנבדק יושב היטב בכיסא המיועד לכל הניסויים. התאימו את תנוחת הישיבה ליציבות ונוחות כדי למזער את הסיכון לתנועות ראש לא רצויות או החלקות מסכה.
    2. מיקום עוקב העיניים: הנח את עוקב העיניים המותקן על הראש על ראשו של הנושא. אבטח את הראש ואת עוקב העיניים באמצעות רצועות וו ולולאה או שיטה מקבילה כדי למזער את תנועת הראש.
    3. יישור וכיול מצלמה: ודא שלמצלמות יש תצוגה ללא הפרעה של העיניים בכל התנועות. ודא שלא תתרחש החלקה ניכרת של המסכה במהלך תנועות ראש פעילות. חגור את הנושא לכיסא ובצע את כיול עוקב העיניים. אל תכוונן את מיקום עוקב העיניים לאחר הכיול.
  2. הגדרת מעקב אחר הראש
    הערה: על החוקר להבטיח מיקום ראש נכון משתי סיבות: לשמור על חוסר תנועה במהלך ניסויים אופטוקינטיים ולחשב את הרווח בין סיבובי הראש והעיניים במהלך ניסויים ויזוביסטבולריים. לתושבת הראש C-ETD יש מדי תאוצה העוקבים אחר תנועת הראש בשישה ממדים, עם דרישה מינימלית למדידת מיקום הראש, המהירות והתאוצה במישור הגלגול ובתרגומים אופקיים. הטיות ראש יכולות לשנות את תנועת העיניים הפיתוליות, ולכן יש לעקוב אחר מיקום הראש בממד האופקי כדי להבטיח שאין הטיות. מד התאוצה חייב לעקוב אחר תנועת הראש של הנבדק, לא שלו, ויש להדק היטב את תושבת הראש. יש לסנכרן את תדר עוקב הראש עם עוקב העין, כאשר קצב עוקב הראש לא יורד מתחת לזה של עוקב העין.
    1. קביעת נקודת הסיבוב: הגדר את נקודת הסיבוב שסביבה יתבצע סיבוב כל הגוף על ידי התאמת נקודת הסיבוב של המזחלת המכנית. ודא שנקודה זו ממוקמת בין עיני הנושא כדי להתאים את הבדלי הגובה.
    2. התקנת גשש ראש: הצמד את הגשש המותקן על הראש בחוזקה לראש הנבדק.
    3. ניהול וסנכרון כבלים: ודא שכבל החיבור בין עוקב העיניים למעקב הראש ממוקם כדי למנוע הסתבכות. ודא שהכבל אינו מפעיל כוח כלשהו על ראשו של הנבדק במהלך הגירוי.

3. גירוי אופטוקינטי

הערה: במהלך גירוי אופטוקינטי, הנבדק יושב באותה תנוחה כמו במהלך הניסויים הווסטיבולריים, במנוחה. הנושא צריך להיות ממורכז מול המסך, כאשר קו הראייה מיושר למיקום המבט העיקרי, מה שמבטיח מבט הפונה קדימה במידות אופקיות ואנכיות כאחד. נקודת הקיבוע המרכזית, מעגל, מספקת רמזי תנועה כיווניים במהלך שלב הגירוי הפעיל. אלמנטים אופטוקינטיים, כגון עיגולים קטנים, מפוזרים באופן שווה על פני המסך, ומציעים ניגודיות ברורה. האלמנטים החזותיים מסתובבים סביב נקודת הקיבוע במהירויות או בתאוצות שנקבעו מראש, ומגיעים למשרעת מוגדרת.

  1. בחירת הגירוי החזותי: בחר/י סצנה חזותית בעלת ניגודיות גבוהה עם קווים או נקודות מפוזרים סביב נקודת קיבוע. מקם את נקודת הקיבוע ישירות מול עיני הנושא במידות אנכיות ואופקיות כאחד. לאחר מכן מרכז הסיבוב יהיה מיושר עם ציר הראייה של הנושא.
  2. הכנת הסביבה: הסר מקורות אור מסיחי דעת כדי להבטיח שהסצנה החזותית היא התאורה היחידה. השתמש במסך גדול מספיק כדי להקיף כמה שיותר משדה הראייה של הנושא.
  3. הוראות הנושא: הנחו את הנבדק לשמור על קיבעון על הנקודה המרכזית לאורך כל הניסוי. הודע לנבדק שהמשפט מתחיל לפני תחילת ההקלטות.
  4. ביצוע ניסוי: הפעל את תוכנת מעקב העיניים והראש. הצג את הסצנה החזותית הסטטית למשך 10 שניות לפני התחלת התנועה.
  5. גירוי תנועה: 1-2 שניות לפני תחילת התנועה, הנחו את הנבדק לשמור על עיניים פקוחות לרווחה. התחל תנועה חזותית, סובב את הסצנה למשרעת קבועה בתאוצה קבועה מראש. בפרוטוקול הנוכחי, הסצנה האופטוקינטית הסתובבה ב-7°/s², 14°/s² ו-28°/s² למשרעת מקסימלית של 28° נגד כיוון השעון; פרמטרים אלה נבחרו כדי להציע התפלגות ניואנסים של קלט חזותי ושיווי משקל לתגובת תנועת העיניים13,14.
  6. הערכה לאחר גירוי: שמור על הסצנה הסטטית בנקודת הקצה למשך 10 שניות אם אתה מעריך את מיקום העין הסטטי. אחרת, סיים את המשפט מיד לאחר הפסקת הבקשה.

4. גירוי שיווי משקל

הערה: ניסויים שיווי משקל כללו סיבובים של כל הגוף בחושך מוחלט כדי לבודד את סיבובי הראש במישור הגלגול תוך מזעור קלט חזותי ופרופריוספטיבי. הפרוטוקול השתמש במזחלת ממונעת שתוכננה בהתאמה אישית המופעלת על ידי שתי חגורות עצמאיות, כל אחת מונעת על ידי מנוע סרוו ללא מברשות AC (400 וולט), המאפשר שליטה מדויקת על התנועה. מרכז הסיבוב היה מיושר עם הגלבלה כדי להתאים להפרשי הגובה. המשתתפים הונחו להתמקד בנקודת ייחוס מדומיינת קדימה בזמן שראשיהם מאובטחים כדי למזער תנועות לא מכוונות. נתוני מד התאוצה ממערכת C-ETD שימשו לניטור יציבות הראש ולהבטיח שפרמטרי התנועה דבקים בפרוטוקול.

  1. הכנת הסביבה והנושא: ודא שהחדר חשוך לחלוטין כדי למנוע רמזים כיווניים חזותיים. אבטח את הנבדק במזחלת הממוכנת, תוך מזעור הסיכון לתנועות ראש או גוף לא מכוונות. יישר את מרכז הסיבוב עם הגלבלה של הנושא כדי להתאים להפרשי הגובה.
  2. הוראות הנבדק: הנחו את הנבדק לדמיין נקודת קיבוע מרכזית ולהתבונן בה לאורך כל הניסוי. אמנם קשה לחסל סטיות קטנות, אך זה יעזור לקדם את יציבות המבט במהלך התנועה.
  3. ביצוע ניסוי: הודע לנבדק שהמשפט עומד להתחיל. הפעל את תוכנת מעקב העיניים והראש, המאפשרת ל-10 שניות לחלוף לפני התחלת התנועה.
  4. גירוי תנועה: 1-2 שניות לפני תחילת התנועה, הנחו את הנבדק לשמור על עיניים פקוחות לרווחה. הפעל את המזחלת המכנית כדי לייצר סיבוב ראש התואם את המשרעת והתאוצה של התנועה האופטוקינטית בשלב 3.5. ודא את יציבות הראש באמצעות נתוני מד תאוצה לפני ואחרי כל תנועה. טלטולי ראש פתאומיים יפגעו בהקלטות אוקולומוטוריות בנקודות הזמן המושפעות
  5. הערכה לאחר גירוי: שמור על הנבדק במצב הסיבוב הסופי למשך 10 שניות אם אתה מעריך את מיקום העין הסטטי. אחרת, סיים את המשפט מיד לאחר הפסקת הבקשה.

5. גירוי חזותי

הערה: גירוי חזותי שילב סיבובים של כל הגוף, כמתואר בניסויים שיווי משקל, עם התמונה החזותית הסטטית מהניסויים האופטוקינטיים. זה יצר סיבוב יחסי של שדה הראייה על הרשתית בכיוון ההפוך לסיבוב הגוף, תוך שילוב כניסות תנועה אופטוקינטיות ושיווי משקל לגירוי מגובש יחיד.

  1. הגדרת גירוי משולבת: הושיבו את הנבדק במזחלת המכנית והציגו את הסצנה החזותית לפי שלבים 3.1-3.3. הגירוי המשולב אמור ליצור תנועה יחסית בין קלט שיווי משקל לקלט חזותי.
  2. ביצוע ניסוי: חזור על שלבים 4.3-4.5 כדי להפעיל את סיבוב כל הגוף בזמן שהנבדק צופה בסצנה החזותית הסטטית. ודא שהגירוי החזותי נייח בחלל, נע בכיוון ההפוך לסיבוב הנושא. סנכרון בין גירוי אופטוקינטי לגירוי שיווי משקל חיוני לאיסוף נתונים מדויק.

6. ניתוח נתונים

הערה: פיתול העין הוערך באמצעות מעקב אחר תכונת הקשתית עם תוכנת C-ETD, כולל רק נתונים עם איכות אות מעל 0.5. שני קווי מעקב משני צידי האישון נבחרו עבור כל עין, ונתונים מהעין עם המספר הגבוה ביותר של פריימים מעל 0.5 באיכות האות נלקחו בממוצע. הנתונים נותחו באמצעות OriginPro 2017, לא כולל חפצי ניסטגמוס ותנועת ראש, כאשר המשתתפים התבקשו לפקוח את עיניהם שנייה אחת לפני הגירוי כדי למזער חפצי מצמוץ.

  1. איסוף והכנת נתונים
    1. השתמש בתוכנת מעקב עיניים (למשל, C-ETD) כדי לנתח סרטוני מעקב עיניים ולחלץ תנועות עיניים פיתוליות, אנכיות ואופקיות.
    2. הגדר וכייל את מעקב האישונים בהתאם להנחיות מערכת מעקב העיניים. בעת הערכת תגובות פיתול על ידי מעקב אחר תכונות, בחר שתי נקודות ייחוס בכל צד של האישון עבור שתי העיניים. נקודות ייחוס אלה צריכות לכלול מאפיינים טופוגרפיים מובהקים שניתן להשתמש בהם להתאמת תבניות. הפעל את תוכנית ניתוח מעקב העיניים כדי ליצור נתוני מיקום לאורך זמן ולייצא את כל נתוני תנועות העיניים לקובץ נפרד.
    3. בקובץ המיוצא, סנן את הנתונים באמצעות מדד איכות האות המסופק על ידי התוכנה. עבור C-ETD, שמור רק נתונים עם איכות אות > 0.5, או סף איכות שווה ערך עבור מערכות אחרות.
    4. בחר את העין עם המספר הגבוה ביותר של פריימים עם ציון > 0.5 באיכות האות. נתוני פיתול ממוצעים על פני קווי המעקב האיכותיים ביותר עבור העין שנבחרה, מה שמבטיח ייצוג משני צידי האישון.
  2. ויזואליזציה של נתונים ובקרת איכות
    1. דיגיטציה וסנכרון נתוני קלט ממערכת מעקב העיניים (תנועות עיניים, תנוחת ראש ותנועת כיסא) לפני ייבואם לתוכנת הניתוח.
    2. בדוק ויזואלית את הנתונים, כולל מיקומי עיניים פיתוליים, אנכיים ואופקיים לאורך זמן, כמו גם את מיקום הראש במישור הגלגול, כדי לאמת קו בסיס יציב ותגובות תנועה צפויות במהלך כל ניסוי (ראה איור 1 לתגובות תנועת עיניים מייצגות). זהה תנועות עיניים מבלבלות בכיוון האופקי או האנכי.
  3. אל תכלול שלבים איטיים החופפים לתנועות עיניים או ראש בלתי צפויות כדי לשמור על איכות הנתונים ועקביות הקיבוע. אם תנועות כאלה התרחשו במהלך גירוי תנועה פעיל, הסר את הנתונים ושקול לחזור על הניסוי.
    1. כדי לנתח שלבים איטיים, עקוב ידנית אחר כל שלב איטי פיתול כדי לא לכלול נתונים מבלבלים. חשב את מהירות הפאזה האיטית כשינוי במשרעת חלקי משך הזמן. הערך את התזמון של פעימות ניסטגמוס (תחילת שלבים מהירים) כדי לנתח את ההתפלגות הזמנית. רשום את המספר הכולל של פעימות ניסטגמוס בכל ניסוי. ניתן לעשות זאת על ידי ספירת מספר השלבים המהירים שהוקלטו עבור כל ניסוי ונושא.
    2. כלול את כל העקבות בשלב האיטי מכל ניסוי ומשתתף כדי להבטיח נתונים אמינים ומייצגים ולשפר את העוצמה הסטטיסטית.
  4. כימות תרומות חושיות
    1. צור גיליון אלקטרוני המפרט מהירויות בשלב איטי עבור ניסויים חזותיים, שיווי משקל וחזותיים-שיווי משקל.
    2. קבע רווח גירוי עיניים על ידי השוואת כל תאוצה בשלב איטי עם תאוצת הגירוי המתאימה, חלוקת תאוצת הפיתול בתאוצה האופטוקינטית או סיבוב הראש עבור כל ניסוי.
    3. להעריך תרומות ספציפיות לחושים על ידי חלוקת הרווח הממוצע בשלב האיטי מניסויים חזותיים ושיווי משקל בזה של ניסויים חזותיים-וסטיבולריים לחישוב מדד. בצע זאת על הנתונים הממוצעים עבור כל נושא ותנאי תאוצה. לדוגמה, אם ניסויים חזותיים ושיווי משקל מניבים תאוצות פיתול של 3 מעלות לשנייה2 ו-7 מעלות לשנייה2, בהתאמה, וניסויים חזותיים-וסטיבולריים מניבים 10 מעלות לשנייה2, התרומה החזותית והווסטיבולרית תהיה 30% ו-70%, בהתאמה.
    4. אמת שיטה זו על ידי השוואת רווח הפאזה האיטית החזותית-שיווי המשקל עם סכום הרווח הוויזואלי והווסטיבולרי בשלב האיטי על פני נבדקים וניסויים. לדוגמה, אם ניסויים אופטוקינטיים מניבים מהירות פיתול ממוצעת של 3 מעלות לשנייה2 וניסויים שיווי משקל 7 מעלות לשנייה2, ניסויים חזותיים-וסטיבולריים צריכים להיות בערך 10 מעלות לשנייה2.
    5. השתמש במבחן t כדי להשוות את סכום הרווחים החזותיים והווסטיבולריים עם הרווח החזותי-וסטיבולרי שנצפה; אינטגרציה חזקה לא אמורה להראות הבדל משמעותי.
    6. ארגן את מערך הנתונים הסופי לטבלה המכילה תאוצה בשלב איטי, רווח פיתול, תדירות ניסטגמוס, חותמות זמן עבור פעימות ניסטגמוס בודדות וערכים באינדקס של תרומות חזותיות ושיווי משקל יחסיות. בנה נתונים לפי נושא, סוג ניסוי (חזותי, וסטיבולרי או חזותי-וסטיבולרי) והאצת תנועה.
    7. ביצוע ניתוחים סטטיסטיים על ידי הפרדת משתנים להאצת פאזה איטית, תדירות ניסטגמוס, התפלגות ניסטגמוס לאורך זמן ומדדי תרומה חושית. שקול גורמים כגון נושא, אופן פעולה ותאוצה. מומלץ להשתמש בשיטת ניתוח רב-גורמי, כגון ANOVA, בהתאם להתפלגות הנתונים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בסך הכל נערכו 171 ניסויים, בהם כל המשתתפים עברו גירויים חזותיים, וסטיבולריים ומשולבים בשלוש רמות תאוצה. הערכות מעקב עיניים בוצעו על כל השלבים האיטיים של ניסטגמוס (n = 223 עבור תשעה משתתפי ביקורת (שבע נשים); n = 331 עבור 10 חולים (שלוש נשים)). הניתוחים הסטטיסטיים התבססו על הערכים הממוצעים שהתקבלו עבור כל משתתף (n = 19), עם ממוצע נתונים על פני ניסויים. ביקורת בריאה וחולים הותאמו מבחינת גיל.

אימות מדידות אינטגרציה של תנועה תת-קורטיקלית
המטרה העיקרית הייתה לאשר שהפרדיגמה הניסוי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול הנוכחי מציע מתודולוגיה מאומתת להערכת עיבוד תנועה תת-קורטיקלי באמצעות ייצוב מבט פיתול, רפלקס המתווך על ידי מעגלי גזע המוח23. על ידי שילוב של גירוי חזותי ושיווי משקל, השיטה מאפשרת להעריך אינטגרציה רב-חושית באמצעות תגובות פיתול עיניים. יישומים קודמים הוכיחו את רגישותם לתרומות שיווי משקל תלויות תאוצה16, צפיפות מידע חזותי15, אפנון פרמקולוגי24 ודומיננטיות אופטוקינטית פתולוגית בחולים עם זעז...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין ניגודי אינטרסים לדווח.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחקר הנוכחי נתמך על ידי קרן פרומוביליה (מענק מחקר A23126 ל-TW).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מנועי סרוו ללא מברשות AC / Baldor BSM90C, 400 VBB Motors and Mechanical, פורט סמית', אלסקה, ארה"בUPC 781568378342שימשה לבניית המזחלת הממוכנת
מכשיר מעקב עיניים כרונוס (C-ETD)כרונוס ויז'ן GmbH, ברלין, גרמניהלא זמין עודדגמים חדשים זמינים על ידי החברה, ומציעים שיעורי הקלטה גבוהים יותר.
OriginProOriginLab, נורת'המפטון, מסצ'וסטס, ארה"בOriginPro 17משמש לדמיון וניתוח עקבות עיניים, ראש וכיסאות.
סטטיסטיסטיקה של SPSSIBM, שיקגו, אילינוי, ארה"בסטטיסטיקות SPSS 28משמש לניתוחים סטטיסטיים

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Land, M. Eye movements in man and other animals. Vision Res. 162, 1-7 (2019).
  2. Wibble, T., Pansell, T., Grillner, S., Pérez-Fernández, J. Conserved subcortical processing in visuo-vestibular gaze control. NatComm. 13 (1), 4699(2022).
  3. Wibble, T., Pansell, T. Human proprioceptive gaze stabilization during passive body rotations underneath a fixed head. Sci Rep. 14, 17355(2024).
  4. Cullen, K. E. The vestibular system: multimodal integration and encoding of self-motion for motor control. Trends Neurosci. 35 (3), 185-196 (2012).
  5. Guerraz, M., Bronstein, A. M. Mechanisms underlying visually induced body sway. Neurosci Lett. 443 (1), 12-16 (2008).
  6. Pavlou, M., et al. The effect of repeated visual motion stimuli on visual dependence and postural control in normal subjects. Gait Posture. 33 (1), 113-118 (2011).
  7. Wollseifen, T. Different methods of calculating body sway area. Pharmac Prog. 4, 91-106 (2011).
  8. Morrow, M. J., Sharpe, J. A. The effects of head and trunk position on torsional vestibular and optokinetic eye movements in humans. Exp Brain Res. 95 (1), 144-150 (1993).
  9. Pansell, T., Schworm, H. D., Ygge, J. Torsional and vertical eye movements during head tilt dynamic characteristics. Invest Ophthalmol Vis Sci. 44 (7), 2986-2990 (2003).
  10. Wibble, T., Sodergard, U., Traisk, F., Pansell, T. Intensified visual clutter induces increased sympathetic signalling, poorer postural control, and faster torsional eye movements during visual rotation. PLoS One. 15 (1), e0227370(2020).
  11. Sukkar, M., Khatirnamani, A., Wibble, T. Visually induced vertical vergence as a motion processing biomarker associated with postural instability. Neuroscience. 555, 106-115 (2024).
  12. Meldrum, D., Jahn, K. Gaze stabilisation exercises in vestibular rehabilitation: review of the evidence and recent clinical advances. J Neurol. 266 (Suppl 1), 11-18 (2019).
  13. Reynders, M., Van der Sypt, L., Bos, J., Cools, W., Topsakal, V. Systematic review and meta-analysis of the diagnostic value of optokinetic after-nystagmus in vestibular disorders. Front Neurol. 15, 1367735(2024).
  14. Guyton, D. L. Ocular torsion: sensorimotor principles. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 226 (3), 241-245 (1988).
  15. Wibble, T., Pansell, T. Vestibular Eye Movements Are Heavily Impacted by Visual Motion and Are Sensitive to Changes in Visual Intensities. Invest Ophthalmol Vis Sci. 60 (4), 1021-1027 (2019).
  16. Wibble, T., Engström, J., Pansell, T. Visual and Vestibular Integration Express Summative Eye Movement Responses and Reveal Higher Visual Acceleration Sensitivity than Previously Described. Invest Ophthalmol Vis Sci. 61 (5), 4(2020).
  17. Wibble, T., Frattini, D., Benassi, M., Bolzani, R., Pansell, T. Concussed patients with visually induced dizziness exhibit increased ocular torsion and vertical vergence during optokinetic gaze-stabilization. Sci Rep. 13 (1), 3690(2023).
  18. Frattini, D., Rosén, N., Wibble, T. A proposed mechanism for visual vertigo: post-concussion patients have higher gain from visual input into subcortical gaze stabilization. Invest Ophthalmol Vis Sci. 65 (4), 26(2024).
  19. Frattini, D., Wibble, T. Alertness and Visual Attention Impact Different Aspects of the Optokinetic Reflex. Invest Ophthalmol Vis Sci. 62 (13), 16(2021).
  20. Goodenough, D. R., Sigman, E., Oltman, P. K., Rosso, J., Mertz, H. Eye torsion in response to a tilted visual stimulus. Vision Res. 19 (10), 1177-1179 (1979).
  21. Cheung, B. S., Howard, I. P. Optokinetic torsion: dynamics and relation to circularvection. Vision Res. 31 (7-8), 1327-1335 (1991).
  22. Cullen, K. E. Vestibular processing during natural self-motion: implications for perception and action. Nat Rev Neurosci. 20, 346-363 (2019).
  23. Vilis, T., Hepp, K., Schwarz, U., Henn, V. On the generation of vertical and torsional rapid eye movements in the monkey. Exp Brain Res. 77 (1), 1-11 (1989).
  24. Wibble, T., Engström, J., Verrecchia, L., Pansell, T. The effects of meclizine on motion sickness revisited. Br J Clin Pharmacol. 86 (8), 1510-1518 (2020).
  25. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. J R Soc Med. 71 (11), 819-829 (1978).
  26. Dichgans, J., Brandt, T. Visual-Vestibular Interaction: Effects on Self-Motion Perception and Postural Control. Handbook Sens Physiol. 8, 755-804 (1978).
  27. Cousins, S., et al. Visual dependency and dizziness after vestibular neuritis. PLoS One. 9 (9), e0105426(2014).
  28. Brandt, T., Dieterich, M. Vestibular syndromes in the roll plane: topographic diagnosis from brainstem to cortex. Ann Neurol. 36 (3), 337-347 (1994).
  29. Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings. Exp Brain Res. 59 (1), 185-196 (1985).
  30. Miller, E. F. Evaluation of otolith organ function by means of ocular counter-rolling measurements. , 69N30986 (1969).
  31. Diamond, S. G., Markham, C. H. Ocular counterrolling as an indicator of vestibular otolith function. Neurology. 33 (11), 1460-1469 (1983).
  32. Vieville, T., Masse, D. Ocular counter-rolling during active head tilting in humans. Acta Otolaryngol. 103 (3-4), 280-290 (1987).
  33. Kassner, M., Patera, W., Bulling, A. Pupil: an open source platform for pervasive eye tracking and mobile gaze-based interaction. Proc 2014 ACM Int Joint Conf Pervasive Ubiquitous Computing. , 1151-1160 (2014).
  34. Pansell, T., Sverkersten, U., Ygge, J. Visual spatial clues enhance ocular torsion response during visual tilt. Exp Brain Res. 175 (3), 567-574 (2006).
  35. Zemblys, R., Niehorster, D. C., Komogortsev, O., Holmqvist, K. Using machine learning to detect events in eye-tracking data. Behav Res. 50, 160-181 (2018).
  36. Otero-Millan, J., Roberts, D. C., Lasker, A., Zee, D. S., Kheradmand, A. Knowing what the brain is seeing in three dimensions: A novel, noninvasive, sensitive, accurate, and low-noise technique for measuring ocular torsion. J Vis. 15 (14), 11(2015).
  37. Sadeghi, R., Ressmeyer, R., Yates, J., Otero-Millan, J. Open Iris - An Open Source Framework for Video-Based Eye-Tracking Research and Development. bioRxiv. , (2024).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים