Name: שלוש בדיקות שיווי משקל ממדית Ocular Reflex שימוש בשש דרגות חופש תנועה של פלטפורמה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-05-23T16:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 12 s
Description: למדו כיצד למדוד את הרפלקס הוסטיבולו-אוקולרי בתלת ממד בבני אדם באמצעות סימולטור תנועה עם שש דרגות חופש. שיטה זו מאפשרת הערכה מדויקת של תפקוד המערכת הוסטיבולרית באמצעות מדדי הרווח והיישור.

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

<p class="jove_content"&gt; ממומן על ידי הולנדים מענקי NWO / ZonMW 912-03-037 ו911-02-004.</p

1. פלטפורמת Motion 6DF גירויי שיווי המשקל נמסרו עם פלטפורמת תנועה (ראה איור 1) מסוגלת לייצר גירויים זוויתיים וtranslational בסך של שש דרגות חופש (FCS-מוג, Nieuw-Vennep, הולנד). הפלטפורמה מועברת על ידי שישה מפעילים אלקטרו מכאניות המחוברים למחשב אישי עם תוכנת שליטה ייעודית. זה יוצר תנועות מדויקות עם שש דרגות חופש. חיישנים להציב את המפעילים ברציפות פיקוח פרופיל תנועת הפלטפורמה. יש המכשיר &lt;דיוק 0.5 מ&quot;מ ליניארי ו&lt; 0.05 ° לתנועות זוויתי. רעידות בזמן הגירוי היו 0.02 מעלות. תדר תהודה של המכשיר היה&gt; 75 הרץ. פרופיל תנועת פלטפורמה שוחזר מהמידע בחיישן מפעיל באמצעות דינמיקה הפוכה ונשלח למחשב אוסף נתונים. כדי לסנכרן את הנתונים של הפלטפורמה ותנועות עיניים, קרן לייזר הייתה רכוב על הישבן של PLAtform ומוקרן על תא פוטואלקטרי קטן (1 מ&quot;מ, זמן התגובה 10 μsec). מתח המוצא של תא פוטואלקטרי נדגמה בקצב של 1 קילוהרץ יחד עם נתוני תנועת העין וסיפק חיווי בזמן אמת של תחילת תנועה עם דיוק אלפיות 1. במהלך הניתוח לא מקוון באמצעות Matlab (MathWorks, Natick, MA), את פרופיל התנועה המשוחזר של הפלטפורמה מבוססת על מידע החיישן של המפעילים בפלטפורמה היה מיושר במדויק עם תחילתה של תנועת פלטפורמה. 2. נושאים ישיבה א הנבדקים ישבו על כיסא רכוב במרכז הפלטפורמה (איור 2). גופו של הנבדק היה מאופק עם חגורת בטיחות ארבע נקודות כמו בשימוש במכוניות מירוץ. חגורות הבטיחות עוגנו לבסיס של פלטפורמת התנועה. הכיסא היה מוקף במסגרת מעוקב PVC ושימש כתמיכה לסלילי השדה. מערכת סליל השדה הייתה מתכוונן בגובה, כך שSubjעיניו של ect היו במרכזו של השדה המגנטי. קיבוע ראש B. הראש משותק באמצעות יצוק בנפרד לוח נשיכת שיניים-רושם, שהיה מחובר למסגרת מעוקב באמצעות סרגל נוקשה. כרית ואקום מקופלת סביב הצוואר וannulus מחובר לכיסא נוסף הבטיח קיבעון של הנושא (איור 1). בנוסף, כדי לפקח על תנועות ראש מזויפות במהלך הגירוי, אנחנו מחוברים שני חיישני 3D (Analog Devices Inc, נורווד, מסצ&#39;וסטס) ישירות ללוח הביס, אחד להזווית ואחד לתאוצות ליניאריות. 3. לתאם מערכת סיבובים עיניים מוגדרים במערכת צירים ימנית ראש קבוע (איור 3). במערכת זו מנקודת מבטו של הנושא של צפייה בסיבוב שמאלה על ציר ה-Z (לסבסב), סיבוב כלפי מטה על ציר ה-Y (המגרש) והרוטציה ימינה על ציר ה-X (גליל) מוגדרים כpositiיש. המטוסים מאונך לX, Y ו-Z הם ציר סיבוב בהתאמה מטוסי רול, המגרש וסבסב (איור 3). 4. הקלטות תנועת העין תנועות עיניים של שתי העיניים נרשמו עם סלילי 3D scleral חיפוש (Skalar, דלפט, הולנד) 4 באמצעות מערכת סטנדרטית 25 קילוהרץ שתיים תחום סליל המבוססת על שיטת זיהוי המשרעת של רובינסון (EMP3020 דגם, Skalar רפואי, דלפט, הולנד) 5. את אותות הסליל הועברו דרך מסנן נמוך לעבור אנלוגי עם תדר ניתוק של 500 הרץ ודגמו באופן מקוון ומאוחסנים בדיסק קשיח בתדר של 1 קילוהרץ עם 16 דיוק קצת (מערכת הפעלת CED Spike2 V6, עיצוב אלקטרוני קיימברידג&#39; , קיימברידג&#39;). 5. כיול קויל חיפוש לפני הניסויים, הרגישות ולא אורטיגונאליות של סלילי כיוון ופיתול אומתה במבחנה על ידי הרכבה על סליל GI פיקמערכת mbal ממוקמת במרכזו של השדה המגנטי. על ידי החלפה של מערכת gimbal על כל צירי רוחותינו וידאנו שכל הסלילים המשמשים בניסויים היו סימטריים לכל הכיוונים בתוך 2%. In vivo, את האותות האופקיים ואנכיים של שני הסלילים היו מכוילים בנפרד על ידי מורה כפוף ללקבע סדרה של חמישה יעדים (יעד מרכזי ויעד ב 10 מעלות שמאלה, ימינה, למעלה ולמטה) לחמש שניות כל אחד ברציפות. מטרות כיול היו מוקרנת על מסך שקוף במרחק 186 ס&quot;מ. ניתוח ניסוי הודעה של נתוני הכיול הסתיים ברגישות ובקיזוז ערכים עבור כל חיפוש הסלילים. ערכים אלה שמשו לאחר מכן בהליכי האנליזה הכתובים ב-Matlab 3. 6 גירוי גירוי סינוסי א סיבובים סינוסי כל גוף הפלטפורמה נמסרה (1 הרץ, = 4 מעלות) כשלושה Cardiצירים: ציר nal מקורי, הזנב או אנכי (סבסוב), ציר interaural (המגרש) וציר האף-העורפי (גליל), וצירים אופקיים על incremented ביניים בצעדים של 22.5 מעלות בין גליל ואת המגרש. גירויי סינוסי נמסרו באור וחושך. באור, נושאים מקובעים על יעד חזותי ברציפות מוארת (LED אדום, בקוטר 2 מ&quot;מ) ממוקם 177 ס&quot;מ בחזית את הנושא בגובה עיניים (פנל שמאלי איור 1 ג). הראש היה בעמדה כזו שהשורה של ריד הייתה בסיס (הקו הדמיוני המחבר את פנימית וחיצוני meatus עם קנטוס מסלולית התחתון) היה במרחק 6 מעלות מהאדמה אופקית). במהלך גירוי סינוסי בחושך, היעד החזותי הוצג בקצרה (2 שניות), כאשר הפלטפורמה הייתה נייחת בכל מרווח שבין שני גירויים רצופים. כדי להימנע מתנועות עיניים ספונטניות במהלך הגירוי, נבדקים קבלו הנחיה לקבע את המיקום הדמיוני של היעד הקבוע החלל במהלך סינוסואידהגירוי לאחר אל היעד היה כבוי זמן קצר לפני תחילת תנועה. אנחנו וידאנו שהסוג זה של הוראה בעיקר הפחית את תנועות העיניים שנעשו בחשכה, והייתה רק השפעה קטנה על רווח (&lt;10%). השתנות זו חלה בכל הרכיבים (אופקי, אנכי ופיתול) בו זמנית. גירוי ב &#39;אימפולס כל דחפי גוף משך זמן קצרים נמסרו בסביבה מוארת באור קלוש. הגירוי הגלוי רק לנושא היה יעד חזותי הממוקם ב177 ס&quot;מ בחזית את הנושא בגובה עיניים. כל דחף חזר על עצמו שש פעמים ונמסר בסדר אקראי ובעיתוי של תחילת תנועה (מרווחים נעו בין 2.5 ל -3.5 שניות) אקראי. הפרופיל של הדחפים היה תאוצה קבועה של 100 ° -2 שניות במהלך 100 אלפיות השני הראשון של הדחף, ואחריו ירידה הדרגתית בהאצה ליניארית. גירוי זה גרם לעלייה ליניארית במהירות והגיעה לvelocity של 10 ° שניות לאחר 100 אלפיות שני -1. תנועות ראש חריגות בזמן גירוי שיווי משקל שנמדדו על ידי קצב זוויתי ומכשירי ההאצה ליניארית היו פחות מ -4% ממשרעת גירוי. מהירות שיא של תנועות העיניים בתגובה לדחפים אלה הייתה פי 100 מעל לרמת הרעש של אותות הסליל. 7. ניתוח נתונים אותות קויל הוסבו זוויות פיק ולאחר מכן הביעו כוקטורי סיבוב 6,7. מנתוני הקיבעון של היעד קדימה קבענו חוסר התיאום של הסליל בעין ביחס לסלילי השדה המגנטיים העיקריים מאונך. אותות תוקנו לחוסר תיאום זה קוזז על ידי סיבוב נגד תלת ממדים. כמו כן, וידא שאין זליגה סליל שהתרחשה במהלך הניסוי על ידי אימות פלט העמדה בקיבעון של היעד לפני כל תחילת תנועה. כדי להביע את תנועות עיניים 3D בתחום המהירות,אנו יומרו נתוני וקטור סיבוב בחזרה למהירות זוויתית. לפני המרה של וקטור סיבוב למהירות זוויתית, אנו החליקו את הנתונים על ידי אפס שלב עם מסנן דיגיטלי קדימה ולאחור עם חלון גאוס 20 נקודות (אורך 20 אלפיות שני). 8. תגובות סינוסי רווח. הרווח של כל רכיב ועלייה במהירות העין 3D היה מחושב על ידי התאמת סינוסואידה עם תדר שווה לתדר הפלטפורמה דרך הרכיבים האופקיים, האנכיות ופיתול זוויתי המהירות. הרווח עבור כל רכיב מוגדר כיחס בין מהירות שיא רכיב העין ומהירות שיא פלטפורמה חושבה בנפרד לכל עין. חוסר תיאום ב &#39;. חוסר התיאום בין ציר מהירות העין 3D וציר מהירות ראש חושב באמצעות הגישה של אוי ועמיתים 8,9. מהמוצר סקלר של שני וקטורי חוסר התיאום חושב כתוספותזווית tantaneous בשלושה ממדים בין ההופכי של ציר מהירות העין ואת ציר מהירות הראש. רווח 3D הזוויתי המהירות וחוסר התיאום לכל כיוון azimuthal הושוו לרווח וחוסר התיאום הצפוי מסיכום וקטור של 0 מעלות (גליל) ו90 ° (המגרש) אזימוט הרכיבים 10. מסיכום הווקטור כאן נובע שכאשר רווחים מהירים לגליל ומגרש הם שווים, את הכיוון של ציר סיבוב עין מתיישר עם ציר סיבוב הראש, כאשר שתיים הם שונים, הסטייה המרבית בין גירוי וציר סיבוב עין צפויה ב 45 ° אזימוט. 9. תגובות דחף עקבות נתונים עין שמאל וימין של שש מצגות לכל כיוון תנועה נותחו בנפרד. בגלל ערכי עין שמאל וימין היו כמעט זהים, את הנתונים מעין שמאל וימין היו בממוצע כדי לקבוע את הרווח של מהירות העין בתגובה לגירוי דחפים. כל העקבות היונבדק בנפרד על מסך המחשב. כאשר הנושא נעשה מצמוץ או saccade בדחף שהעקבות היו מושלכות באופן ידני. רכיבי מהירות זוויתית (N = 5 עד 6) במהלך 100 אלפיות השני הראשון לאחר תחילתה של התנועה היו בממוצע בפחי זמן של 20 אלפיות שנייה (בתנאי נמוך לעבור סינון יעיל) וזממו כפונקציה של מהירות פלטפורמת 11,12.

<ol><li>Houben, M. M. J., Goumans, J., Dejongste, A. H., Van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Angular+and+linear+vestibulo-ocular+responses+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Angular and linear vestibulo-ocular responses in humans.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1039, 68-80 (2005).</li>
<li>Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+ocular+counterroll%3A+assessment+of+static+and+dynamic+properties+from+electromagnetic+scleral+coil+recordings%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings.</a> Exp. Brain Res. 59, 185-196 (1985).</li>
<li>Goumans, J., Houben, M. M., Dits, J., Van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peaks+and+troughs+of+three-dimensional+vestibulo-ocular+reflex+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Assoc.+Res.+Otolaryngol%22%5BJournal%5D)">Peaks and troughs of three-dimensional vestibulo-ocular reflex in humans.</a> J. Assoc. Res. Otolaryngol. 11, 383-393 (2010).</li>
<li>Ferman, L., Collewijn, H., Jansen, T. C., Vanden Berg, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+gaze+stability+in+the+horizontal%2C+vertical+and+torsional+direction+during+voluntary+head+movements%2C+evaluated+with+a+three-dimensional+scleral+induction+coil+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Human gaze stability in the horizontal, vertical and torsional direction during voluntary head movements, evaluated with a three-dimensional scleral induction coil technique.</a> Vision Res. 27, 811-828 (1987).</li>
<li>Robinson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Method+of+Measuring+Eye+Movement+Using+a+Scleral+Search+Coil+in+a+Magnetic+Field%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">A Method of Measuring Eye Movement Using a Scleral Search Coil in a Magnetic Field.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 10, 137-145 (1963).</li>
<li>Haustein, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Considerations+on+Listing%27s+Law+and+the+primary+position+by+means+of+a+matrix+description+of+eye+position+control%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Cybern%22%5BJournal%5D)">Considerations on Listing's Law and the primary position by means of a matrix description of eye position control.</a> Biol. Cybern. 60, 411-420 (1989).</li>
<li>Haslwanter, T., Moore, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+theoretical+analysis+of+three-dimensional+eye+position+measurement+using+polar+cross-correlation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">A theoretical analysis of three-dimensional eye position measurement using polar cross-correlation.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 42, 1053-1061 (1995).</li>
<li>Aw, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+vector+analysis+of+the+human+vestibuloocular+reflex+in+response+to+high-acceleration+head+rotations.+II.+responses+in+subjects+with+unilateral+vestibular+loss+and+selective+semicircular+canal+occlusion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. II. responses in subjects with unilateral vestibular loss and selective semicircular canal occlusion.</a> J. Neurophysiol. 76, 4021-4030 (1996).</li>
<li>Aw, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+vector+analysis+of+the+human+vestibuloocular+reflex+in+response+to+high-acceleration+head+rotations.+I.+Responses+in+normal+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. I. Responses in normal subjects.</a> J. Neurophysiol. 76, 4009-4020 (1996).</li>
<li>Crawford, J. D., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axes+of+eye+rotation+and+Listing%27s+law+during+rotations+of+the+head%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head.</a> J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).</li>
<li>Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deviation+of+the+subjective+vertical+in+long-standing+unilateral+vestibular+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Acta.+Otolaryngol%22%5BJournal%5D)">Deviation of the subjective vertical in long-standing unilateral vestibular loss.</a> Acta. Otolaryngol. 117, 1-6 (1997).</li>
<li>Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J., Van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gain+and+delay+of+human+vestibulo-ocular+reflexes+to+oscillation+and+steps+of+the+head+by+a+reactive+torque+helmet.+II.+Vestibular-deficient+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Acta.+Otolaryngol%22%5BJournal%5D)">Gain and delay of human vestibulo-ocular reflexes to oscillation and steps of the head by a reactive torque helmet. II. Vestibular-deficient subjects.</a> Acta. Otolaryngol. 117, 796-809 (1997).</li>
<li>Van der Steen, J., Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ocular+stability+in+the+horizontal%2C+frontal+and+sagittal+planes+in+the+rabbit%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Ocular stability in the horizontal, frontal and sagittal planes in the rabbit.</a> Exp. Brain Res. 56, 263-274 (1984).</li>
<li>Seidman, S. H., Leigh, R. J., Tomsak, R. L., Grant, M. P., Dell'Osso, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+properties+of+the+human+vestibulo-ocular+reflex+during+head+rotations+in+roll%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Dynamic properties of the human vestibulo-ocular reflex during head rotations in roll.</a> Vision Res. 35, 679-689 (1995).</li>
<li>Seidman, S. H., Leigh, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+torsional+vestibulo-ocular+reflex+during+rotation+about+an+earth-vertical+axis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The human torsional vestibulo-ocular reflex during rotation about an earth-vertical axis.</a> Brain Res. 504, 264-268 (1989).</li>
<li>Tweed, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotational+kinematics+of+the+human+vestibuloocular+reflex.+I.+Gain+matrices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Rotational kinematics of the human vestibuloocular reflex. I. Gain matrices.</a> J. Neurophysiol. 72, 2467-2479 (1994).</li>
<li>Tabak, S., Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+vestibulo-ocular+responses+to+rapid%2C+helmet-driven+head+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Human vestibulo-ocular responses to rapid, helmet-driven head movements.</a> Exp. Brain Res. 102, 367-378 (1994).</li>
<li>Paige, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linear+vestibulo-ocular+reflex+%28LVOR%29+and+modulation+by+vergence%5BTitle%5D)+AND+%22Acta.+Otolaryngol.+Suppl%22%5BJournal%5D)">Linear vestibulo-ocular reflex (LVOR) and modulation by vergence.</a> Acta. Otolaryngol. Suppl. 481, 282-286 (1991).</li>
<li>Halmagyi, G. M., Aw, S. T., Cremer, P. D., Curthoys, I. S., Todd, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impulsive+testing+of+individual+semicircular+canal+function%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Impulsive testing of individual semicircular canal function.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 942, 192-200 (2001).</li>
<li>Tabak, S., Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+the+human+vestibulo-ocular+reflex+at+high+frequencies+with+a+helmet%2C+driven+by+reactive+torque%5BTitle%5D)+AND+%22Acta.+Otolaryngol.+Suppl%22%5BJournal%5D)">Evaluation of the human vestibulo-ocular reflex at high frequencies with a helmet, driven by reactive torque.</a> Acta. Otolaryngol. Suppl. 520 Pt. 1, 4-8 (1995).</li>
<li>Crawford, J. D., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axes+of+eye+rotation+and+Listing%27s+law+during+rotations+of+the+head%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head.</a> J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).</li>
<li>Migliaccio, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+three-dimensional+vestibulo-ocular+reflex+evoked+by+high-acceleration+rotations+in+the+squirrel+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The three-dimensional vestibulo-ocular reflex evoked by high-acceleration rotations in the squirrel monkey.</a> Exp. Brain Res. 159, 433-446 (2004).</li>
</ol>

יש לנו מה למסור.

מאמר זה מתאר שיטה למדידת VOR הזוויתי 3D במדויק בתגובה לסיבובים שלמים בגוף בבני אדם. היתרון בשיטה הוא שהיא נותנת מידע כמותי על רווח וחוסר תיאום של VOR זוויתי 3D בכל שלושת הממדים. השיטה שימושית למחקר בסיסי ויש לו גם פוטנציאל לדוגמא ערך קליני לבדיקת חולים עם בעיות תעלה אנכיות או חולים עם בעיות שיווי המשקל מרכזיות חולה הבינו. יתרון נוסף של המכשיר הוא היכולת לבחון תגובות VOR translational 1. חסרונות של המערכת הם 1) בהיבטי העלות במונחים של ציוד, שטח וכוח אדם (המכונה ...

<table><tbody><tr><td>בסיס תנועה חשמלי MB-E-6DOF/24/1800KG * (לשעבר E-CUE 624-1800)</td><td>FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, The Netherlands</td><td></td><td></td></tr><tr><td>שדה מגנטי עם גלאי, דגם EMP3020</td><td>Skalar Medical, Delft, The Netherlands</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CED power 1401, המריץ את Spike2 v6</td><td>Cambridge Electronic Design, Cambridge</td><td></td><td></td></tr><tr><td>סלילי חיפוש אלקטרומגנטיים</td><td>Chronos Vision, Berlin, Germany</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

שלוש בדיקות שיווי משקל ממדית ocular reflex שימוש בשש דרגות חופש תנועה של פלטפורמה

Three Dimensional Vestibular Ocular Reflex Testing Using a Six Degrees of Freedom Motion Platform

האיבר הווסטיבולרי הוא חיישן המודד תאוצות זוויתיות וליניאריות עם שש דרגות חופש (6DF). פגמים מלאים או חלקיים באיבר הווסטיבולרי גורמים לבעיות שיווי משקל קלות עד חמורות, כגון ורטיגו, סחרחורת, אוסילופסיה, חוסר יציבות בהליכה, בחילה ו/או הקאות. מדד טוב ונפוץ לכימות ייצוב המבט הוא ה-gain (ההבחנה), המוגדר כגודל תנועות העיניים המפצות ביחס לתנועות הראש המופעלות. כדי לבחון את התפקוד הווסטיבולרי באופן מלא יותר, יש להבין כי VOR תלת-ממדי מייצר באופן אידיאלי סיבובים עיניים מפצים, לא רק בגודל (gain) שווה ומנוגד לסיבוב הראש, אלא גם סביב ציר הקוליניארי לציר סיבוב הראש (alignment). לפיכך, תפקוד ווסטיבולרי לא תקין מוביל לשינויים ב-gain ולשינויים ב-alignment של תגובת ה-VOR התלת-ממדית.
כאן אנו מתארים שיטה למדידת VOR בתלת-ממד באמצעות סיבוב של הגוף כולו על גבי פלטפורמת תנועה בעלת 6DF. למרות שהשיטה מאפשרת גם בדיקה של תגובות VOR לתרגום 1, אנו מגבילים את עצמנו לדיון בשיטה למדידת VOR זוויתי בתלת-ממד. בנוסף, אנו נגביל את עצמנו כאן לתיאור נתונים שנאספו מנבדקים בריאים בתגובה לגירוי זוויתי סינוסואידלי וגירוי דחף.
הנבדקים ישבו זקוף וקיבלו דחפי תאוצה קבועים וסינוסואידליים בעוצמה נמוכה לכל הגוף. גירויים סינוסואידליים (f = 1 Hz, A = 4°) הועברו סביב הציר האנכי וסביב צירים במישור האופקי, תוך שינוי בין גלגול (roll) לנטייה (pitch) במרווחים של 22.5° באזימוט. דחפים הועברו בסיבוב (yaw), גלגול (roll) ונטייה (pitch) ובמישורי התעלות האנכיות. תנועות עיניים נמדדו באמצעות טכניקת סליל חיפוש סקלרלי (scleral search coil) 2. אותות סליל החיפוש נדגמו בתדר של 1 kHz.
יחס הקלט-פלט (הגבר) וחוסר היישור (קו-ליניאריות) של ה-3D VOR חושבו מאותות סלילי העין 3.
ההגבר (Gain) והקו-לינאריות של ה-VOR התלת-ממדי תלו בoriention של ציר הגירוי. סטיות שיטתיות נמצאו במיוחד במהלך גירוי בציר האופקי. באור, ציר סיבוב העין היה מיושר כראוי עם ציר הגירוי בזוויות של 0° ו-90° אזימות, אך סטה בהדרגה יותר ויותר לכיוון 45° אזימות.
ניתן להסביר את הסטיות השיטתיות בחוסר היישור עבור צירים ביניים באמצעות הגבר נמוך עבור פיתול (סיבוב סביב ציר X או ציר ה-roll) והגבר גבוה עבור תנועות עיניים אנכיות (סיבוב סביב ציר Y או ציר ה-pitch (ראו איור 2). מכיוון שגירוי של ציר ביניים מוביל לתגובה מפצה המבוססת על סכימה וקטורית של רכיבי סיבוב העין הבודדים, ציר התגובה נטו יסטה כיוון שההגברים עבור צירי X ו-Y שונים.
בחושך, ערכי ההבחנה (gain) של כל מרכיבי סיבוב העין היו נמוכים יותר. התוצאה הייתה שלחוסר היישור בחושך ובזמן דחפים היו שיאים ושפלים שונים מאשר באור: הערך המינימלי הושג בעת גירוי בציר ה-pitch והערך המקסימלי בעת גירוי בציר ה-roll.
הצגת מקרה
תשעה נבדקים השתתפו בניסוי. כל הנבדקים נתנו את הסכמתם המודעת. הפרוצדורה הניסויית אושרה על ידי ועדת האתיקה הרפואית של המרכז הרפואי של אוניברסיטת אראסמוס והייתה תואמת להצהרת הלסינקי למחקרים הכוללים נבדקים אנושיים.
שישה נסיינים שימשו כביקורת. לשלושה נסיינים הייתה ליקוי וסטיבולרי חד-צדדי כתוצאה משוואנומה וסטיבולרית. גיל נסייני הביקורת (שש זכר ושלוש נקבות) נע בין 22 ל-55 שנים. לאף אחד מנסייני הביקורת לא היו תלונות חזותיות או וסטיבולריות עקב הפרעות נוירולוגיות, קרדיו-וסקולריות או אופתלמיות.
גילם של המטופלים עם שוואנומה נע בין 44 ל-64 שנים (שני גברים ואישה אחת). כל הנבדקים עם שוואנומה היו תחת מעקב רפואי ו/או קיבלו טיפול על ידי צוות רב-תחומי שהורכב מאוזן-גרון ומנוירוכירורג מהמרכז הרפואי של אוניברסיטת ארסמוס. כל המטופלים שנבדקו סבלו משוואנומה וסטיבולרית בצד ימין והיו נתוני מדיניות של מעקב והמתנה (Table 1; נבדקים N1-N3) לאחר שאובחנו עם שוואנומה וסטיבולרית. הגידולים שלהם היו יציבים במשך למעלה מ-8-10 שנים בבדיקות דימות תהודה מגנטית.

אור גירוי סינוסי איור 4 (פנל עליון) מראה לקבוצת ביקורת רווח הממוצע של רכיבי מהירות זוויתית האופקיות, אנכיים ופיתול לכל הגירויים סינוסי נבדקו במישור האופקי באור. הפיתול היה מקסימאלי ב 0 ° אזימוט, ואילו היה לי אנכי המרבי שלו על 90 מעלות. איור 5 מראה את העלייה במהירות העין 3D באור. רווח נע בין 0.99 ± 0.12 (המגרש) ו0.54 ± 0.16 (גליל). את הנתונים שנמדדו מתאים באופן הדוק לערכים החזויים מח...

שיטה מתוארת למדוד רפלקסים עיניים vestibulo תלת ממדי (3D VOR) בבני אדם באמצעות שש דרגות חופש (6DF) סימולטור התנועה. הרווח וחוסר התיאום של VOR הזוויתי 3D מספקים מדד ישיר לאיכות תפקוד שיווי משקל. נציגי נתונים על נבדקים בריאים מסופקים

שלוש בדיקות שיווי משקל ממדית Ocular Reflex שימוש בשש דרגות חופש תנועה של פלטפורמה

האיבר הווסטיבולרי הוא חיישן המודד תאוצות זוויתיות וליניאריות עם שש דרגות חופש (6DF). פגמים מלאים או חלקיים ב...

המטרה הכוללת של הליך זה היא לקבוע את התפקוד הווסטיבולרי התלת-ממדי במטופלים עם הפרעות וסטיבולריות. הדבר מבוצע תחילה על ידי הושבת הנבדק על פלטפורמת תנועה וחגירה של חגורת הבטיחות. לאחר מכן, יש להחדיר סלילי חיפוש סקלרליים (scleral search coils) לעיניו של הנבדק.על מנת למדוד את הרפלקס הווסטיבולו-אוקולרי בשלושה ממדים, השתמשו בכרית ואקום ובלוח נשיכה כדי לקבע את הנבדק. לאחר מכן, הפעילו את הפלטפורמה. היא מספקת גירויים סינוסואידליים וגירויי מדרגה בסדר אקראי כדי לבחון את המערכת הווסטיבולרית בכל שלושת הממדים.השלב הסופי הוא ניתוח לא מקוון (offline) של נתוני סליל העין כדי לחלץ את העוצמה והיישור של הרפלקס הווסטיבולו-אוקולרי. בסופו של דבר, ההגבר והיישור של הרפלקס הווסטיבולו-אוקולרי משמשים להבחנה בין תפקוד וסטיבולרי תקין לחריג. טכניקה זו מאפשרת לנו לבחון את המערכת הווסטיבולרית בשלושת הממדים.זהו יתרון מרכזי על פני שיטות קיימות, כגון כיסאות מסתובבים עם גישה בודדת המשמשים במרפאות אא"ג. שיטה זו מספקת תובנות לגבי תפקוד וסטיבולרי בתלת-ממד בקרב נבדקים בריאים. בנוסף, השיטה משמשת לחקר מחלות וסטיבולריות כגון גידולי שוואנומה, נויריטיס וסטיבולרית ומגוון מחלות אחרות.את הפרוצדורה ידגימו Joyce DITs Kasper Boer, שניהם סטודנטים לדוקטורט, ו-Johan Pell, איש צוות מקבוצת המחקר שלי. כדי להתחיל בפרוצדורה זו, හිשבו את הנבדק על כיסא המותקן במרכז פלטפורמת תנועה ורסנו אותו באמצעות חגורת בטיחות בעלת ארבע נקראות המעוגנת לבסיס הפלטפורמה. במהלך הניסוי, רשמו את תנועות העיניים של שתי העיניים באמצעות סלילי חיפוש סקלרליים בתלת-ממד עם מערכת סלילים סטנדרטית של שני שדות בתדר 25 kilohertz, המבוססת על שיטת זיהוי האמפליטודה של Robinson.כדי להשיג זאת, הרדימו תחילה את עיני הנבדק באמצעות מספר טיפות של oxy butane בכל עין. לאחר מכן, הכניסו לכל עין את סלילי החיפוש הסקלרליים (scleral search coils), המוטמעים בסיליקון. ברגע שסלילי החיפוש הוכנסו, מקמו את ראשו של הנבדק כך שהקו הדמיוני המחבר בין ה-miis externa ל-lower orbital canus או לקו ה-reeds יהיה בסטייה של עד שש מעלות מהמישור האופקי של כדור הארץ.בשלב הבא, קבעו את ראשו של הנבדק באמצעות כרית ואקום המנופחת סביב צווארו. לאחר מכן, הנחו את הנבדק לנשוף על לוח נשיכה של תבנית דנטלית המותאמת אישית. לוח הנשיכה מחובר למסגרת הקובייה באמצעות מוט קשיח ומכיל שני חיישני תלת-ממד למדידת תנועות ראש שגויות באמצעות תאוצה זוויתית וליניארית.לאחר מכן הפעילו את פלטפורמת התנועה והעלו אותה לעמדת העבודה. בצעו כיול של האותות האופקיים והאנכיים של שני סלילי החיפוש הסקלרליים באופן נפרד, על ידי הנחיית הנבדק לקבע את מבטו על סדרה של מטרות למשך חמש שניות כל אחת. לאחר מכן, התחילו רצף של תנועות שהוגדרו מראש.פלטפורמת התנועה מסוגלת להפיק גירויים זוויתיים וטרנסלציוניים בשישה דרגות חופש כוללות, באמצעות שימוש בשישה מפעילים אלקטרומכניים הנשלטים במחשב כפי שמוצגים כאן. כדי להגדיר את התנועה, השתמש במערכת קואורדינאטות סטנדרטית עם כיוון ימין. מערכת הקואורדינאטות ממוקמת במרכז, בנקודה שנמצאת באמצע הדרך בין אוזני הנבדק, ומוגדרת מנקודת מבטו של הנבדק.ראשית, הגדירו סיבוב שמאלה כתנועה חיובית בציר Z. תנועה זו ידועה כ-Yaw. לאחר מכן, הגדירו תנועה כלפי מטה כתנועה חיובית בציר Y. תנועה זו ידועה כ-Pitch.לבסוף, הגדירו סיבוב מילה ימינה כתנועה חיובית בכיוון X. תנועה זו ידועה כגלגול (roll). כדי להתחיל, סנכרנו את נתוני הפלטפורמה ותנועת העין באמצעות קרן לייזר המותקנת בחלק האחורי של הפלטפורמה.מיקום הבית מזוהה כאשר הלייזר מוקרן על תא פוטו-אלקטרי קטן הממוקם בדופן האחורית, אשר מנוטר במהלך הפרוצדורה, להגשת גירויים סינוסואידליים הן בתנאי אור והן בתנאי חושך. באור, הנחה את הנבדק לקבע את מבטו על נורית LED אדומה דולקת באופן רציף, הממוקמת במרחק של 177 סנטימטרים לפניו בכל עת בחושך. האור נדלק למשך שתי שניות, ולאחר מכן נכבה לפני תחילתו של כל תנועה.בשלב הבא, בצע סיבובים של הגוף כולו סביב שלושת הצירים המרכזיים (AEs) באמצעות פלטפורמת התנועה: ציר ה-roc coddle או הציר האנכי, הציר הבין-פהי (interoral) והציר הנזאלי-אוקסיפיטלי (nasal occipital). בנוסף לגירוי סביב הצירים המרכזיים, בצע סיבובים של הגוף כולו במדרגות של 22.5 מעלות בין גלגול (roll) לנטייה (pitch). לאחר מכן, בצע גירוי דחפי בסביבה בעלת תאורה עמומה תוך שימוש ב-LED כמטרה חזותית.כדי להשיג זאת, יש להפעיל דחפים קצרים בכל אחד משלושת הצירים הראשיים ובצירים האופקיים הביניים בזווית של 45 מעלות. חזור על כל דחף שש פעמים והפעל אותם בסדר אקראי. בנוסף, גוון את תחילת התנועה באופן אקראי בטווח שבין 2.5 ל-3.5 שניות.הפרדת כל תנועה חדשה במהלך הגירויים. רכישת נתוני תנועות עיניים בתדר של 1000 hertz. שימוש במערכת רכישת נתונים של CED. דגימת נתוני מיקום העין מוצגת כאן עבור כל רכיב בודד.לאחר מכן, המיר את הנתונים הגולמיים של אותות סלילי העין למהירות זוויתית עבור כל רכיב. נתוני המהירות הזוויתית משמשים לחישוב ההגבר (gain), המוגדר כגודלן של תנועות עיניים מפצות ביחס לגירוי המופעל. חוסר יישור (Misalignment) הוא זווית רגעית המוצגת במעלות, המחושבת בשלושה ממדים בין ההופכי של ציר מהירות העין לציר מהירות הראש.דוגמה לחוסר יישור כפונקציה של גירוי. כיוון הציר מוצג כאן כקו מקווקו; המוצג כאן הוא גרף של תוצאות הממוצע של ההגבר. עבור סימולציה סינוסואידלית בציר האופקי של קבוצת הביקורת, המקסימום הפיתול הופיע באזימות של אפס מעלות, בעוד שהמקסימום האנכי היה באזימות של הן מינוס 90 מעלות והן פלוס 90 מעלות.הרכיב האופקי מציג מדידות בסיס בלבד. כאשר משלבים את הרכיבים האנכיים ושל הפיתול, מתקבל הערך החזוי עבור שלושת הגברי המהירות של ה-DI המוצגים כאן כקו מקווקו. הערכים בפועל מוצגים כנקודות נתונים.חוסר ההלימה בין ציר הגירוי לציר התגובה, ממוצע על פני שישה נבדקים, כפי שמוצג כאן. הקו המקווקו מייצג את הערכים החזויים התואמים מקרוב לערכים בפועל. חוסר ההלימה היה קטן ביותר במהלך ה-pitch וגדל בהדרגה לעבר ה-roll, מה שיצר חוסר הלימה מקסימלי של 17.33 degrees ב-22.5 degrees azimuth.נצפה הבדל משמעותי בהשוואה בין רכיבי הגבירות של מהירות העין באור לעומת החושך. הן הרכיב האנכי והן רכיב הפיתול היו נמוכים משמעותית בחושך, מה שהוביל לגבירות כוללת נמוכה יותר של מהירות העין בתלת-ממד. בעוד שחוסר ההלימה בין הגירוי לתגובה תאם את הערכים החזויים במהלך סימולציה סינוסואידית באור, הם אינם תואמים את הערכים החזויים בחושך.הדבר נובע בעיקר מהשפעת הרכיב האופקי שאינו אפס. גרייה באמצעות דחף (impulse stimulation) גורמת להפרעות קצרות בלבד במידע הוויזואלי, אך מניבה תגובה דומה איכותית מבחינת הגבֶר (gain) ואי-ההלימה (misalignment) לגרייה סינוסואידלית בחושך. רגישותה של שיטה זו מודגמת כאשר משווים מטופלים עם פגיעות מוחיות, כגון סינומות (sinomas) חד-צדדיות, למטופלי ביקורת.בצד שמאל מוצגים תרשימי ההגבר (gain) ואי-ההלימה (misalignment) של מטופל עם גידול מוחי בגודל 14 מילימטר. ניתן להבחין בהבדלים ברורים כאשר משווים תרשימים אלו לאלו של קבוצת ביקורת. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכישו הבנה טובה לגבי האופן שבו מבוצע הליך בדיקה וסטיבולרית על פלטפורמה בעלת שש דרגות חופש תנועה.חשוב להבין כיצד מקבעים את הדגימות על פלטפורמה זו, כיצד מחדירים את סלילי החיפוש, וכיצד מפרשים את הנתונים.

three-dimensional-vestibular-ocular-reflex-testing-using-six-degrees

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

הדרך היעילה להשגת תובנות לגבי האופן שבו בני אדם לנווט את עצמם בשלושה ממדים מתואר. השיטה מנצלת את סימולטור תנועה מסוגל לנוע משקיפים בדרכים בלתי ניתנות להשגה על ידי סימולטורים מסורתיים. תוצאות מאשרים כי התנועה במישור האופקי זוכים להערכה, ואילו תנועה אנכית זכה להערכה מופרזת.

MPI Simulator CyberMotion: יישום Simulator תנועה חדשנית לחקר האינטגרציה נתיב רב חושיים בשלושה ממדים

פרוטוקול זה מתאר כיצד לבצע את הבדיקה דחף ראש וידאו כראוי עם שתי מערכות נפרדות מבחן נפוץ ברחבי העולם. שיטות הבדיקה דחף ראש וידאו בשתי 2D and 3D מתוארים.

בדיקות תפקודי של כל ששת Semicircular תעלות עם הסרטונים ראשו דחף בדיקת מערכות

שיטת שיקום חדשה מוצגת לאיזון מחדש של מערכת שיווי הדרך בחולים עם תגובות אסימטריים, אשר מורכב סיבובים חד כיווני לעבר הצד החלש. על ידי שינוי ישיר של מסלול הפרוזדור במקום לשפר את ההיבטים רב חושי של פיצוי, סימטריה יכול להיות מנורמל בתוך 1-2 הפעלות ולהראות השפעות מתמשך.

שימוש בסיבובים חד כיווני לשיפור שיווי מערכת בתוך שיווי מערכות סימטריה בחולים עם חוסר תפקוד לקוי

תפיסת הכבידה נקבעת בדרך כלל על-ידי האנכי החזותי הסובייקטיבי בראש מעמד זקוף. הערכה נוספת בראש נוטה של ± 15 ° ו ± 30 ° במישור הגליל מבטיח תוכן מידע מוגבר לאיתור התפיסה הלקויה של הראייה.

הערכה של התפישה הסטטית במישור הגליל באמצעות הפרדיגמה הקודקואלית החזותית הסובייקטיבית

הסיבוב הפיזי המבוקר של צופה אנושי רצוי עבור יישומים ניסיוניים, פנאי וחינוכיים מסוימים. מאמר זה מתווה שיטה להמרת כיסא מסתובב במשרד למדיום לסיבוב פיזי מבוקר בסביבת מציאות מדומה.

סיבוב מבוקר של משקיפים אנושיים בסביבת מציאות מדומה

במאמר זה נתאר את השיטות, הנהלים והטכנולוגיות הנדרשים להערכת ערכי סף תפיסתיים של שיווי משקל באמצעות פלטפורמת תנועה של שש דרגות חופש.

הערכת ערכי סף תפיסתיים של שיווי משקל באמצעות פלטפורמת תנועה של שש דרגות חופש

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.

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

במהלך התפתחות המוח הקטן לאחר הלידה, תאי גרגיר לא בשלים שמקורם באזור הנבט מציגים אופני נדידה מובהקים כדי להגיע ליעדם הסופי ולהקים רשתות עצביות. פרוטוקול זה מתאר את הכנת פרוסות המוח הקטן ואת הגישה המקרוסקופית הקונפוקלית המשמשת לחקירת הגורמים המווסתים את נדידת העצבים.

Ex Vivo הדמיה של נדידת תאי המוח הקטן אחרי הלידה גרגיר שימוש Confocal Macroscopy

אסטרוציטים במערכת העצבים המרכזית משנים את תכונותיהם התפקודיות והמבניות בתגובה לגירויים מזיקים. דוח זה מציג פרוטוקול להערכת מורפולוגיה תלת מימדית של אסטרוציטים במצבי מחלה או לאחר התערבויות טיפוליות.

פרוטוקול לConfocal ניתוח morphometric תלת ממדי של האסטרוציטים

כאן, אנו מציגים את פרוטוקול להציג מודל עכברוש של מרכזי עייפות בעזרת שונה פלטפורמה מרובים שיטה (MMPM).

חולדה מודל מרכזי עייפות בעזרת ששונה שיטת פלטפורמה מרובים

למדו כיצד למדוד את הרפלקס הוסטיבולו-אוקולרי בתלת ממד בבני אדם באמצעות סימולטור תנועה עם שש דרגות חופש. שיטה זו מאפשרת הערכה מדויקת של תפקוד המערכת הוסטיבולרית באמצעות מדדי הרווח והיישור.

שלוש בדיקות שיווי משקל ממדית Ocular Reflex שימוש בשש דרגות חופש תנועה של פלטפורמה

גלה סרטונים נוספים