Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Estimering af vestibulære perceptuelle tærskler ved hjælp af en bevægelsesplatform med seks grader af frihed

Published: August 4, 2022 doi: 10.3791/63909
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Institute of Psychology, University of Bern

Summary

I denne artikel beskriver vi de metoder, procedurer og teknologier, der kræves for at estimere vestibulære perceptuelle tærskler ved hjælp af en bevægelsesplatform med seks frihedsgrader.

Abstract

Vestibulære perceptuelle tærskler henviser til den bevægelsesintensitet, der kræves for at gøre det muligt for en deltager at detektere eller diskriminere en bevægelse baseret på vestibulært input. Ved hjælp af passive bevægelsesprofiler leveret af seks bevægelsesgrader kan vestibulære perceptuelle tærskler estimeres for enhver form for bevægelse og derved målrette mod hver af delkomponenterne i det vestibulære slutorgan. Vurderinger af vestibulære tærskler er klinisk relevante, da de supplerer diagnostiske værktøjer såsom kalorievanding, hovedimpulstesten (HIT) eller vestibulære fremkaldte myogene potentialer (VEMP'er), som kun giver information om delkomponenter i det vestibulære system, men ingen af dem giver mulighed for at vurdere alle komponenter. Der er flere metoder med forskellige fordele og ulemper til estimering af vestibulære perceptuelle tærskler. I denne artikel præsenterer vi en protokol ved hjælp af en adaptiv trappealgoritme og sinusformede bevægelsesprofiler til en effektiv estimeringsprocedure. Adaptive trappealgoritmer overvejer responshistorikken for at bestemme tophastigheden for de næste stimuli og er de mest almindeligt anvendte algoritmer i det vestibulære domæne. Vi diskuterer yderligere virkningen af bevægelsesfrekvens på vestibulære perceptuelle tærskler.

Introduction

Det menneskelige vestibulære endeorgan består af fem komponenter, der hver er optimeret til at detektere en specifik komponent i det naturlige bevægelsesspektrum. De tre halvcirkelformede kanaler er orienteret nogenlunde ortogonalt mod hinanden, hvilket gør det muligt for dem at registrere hovedrotationer omkring tre akser. Kanalerne ledsages af to makulaorganer til registrering af translationelle accelerationer langs den lodrette akse eller i vandret plan1. Et funktionelt fald eller tab i hver af de fem komponenter kan føre til alvorlige symptomer som svimmelhed, svimmelhed, ubalance og en øget risiko for at falde2. Imidlertid er objektiv vurdering af funktionen af alle komponenter separat en besværlig opgave og kræver flere vurderinger3. For eksempel vurderes tilstanden af den vandrette kanal typisk gennem kalorievanding og hovedimpulstesten (HIT). Den nuværende guldstandard til vurdering af makulaorganerne er vestibulære fremkaldte myogene potentialer (VEMP'er). Ved at kombinere flere vurderinger når klinikere frem til et mere komplet billede af den vestibulære tilstand, hvorfra de kan udlede diagnose- og behandlingsmuligheder.

En lovende tilgang til kvantificering af vestibulær ydeevne er vestibulære perceptuelle tærskler, som giver et objektivt, kvantitativt mål for den laveste selvbevægelsesintensitet, der pålideligt kan detekteres eller diskrimineres af en deltager. Selvom perceptuelle tærskelprocedurer er veletablerede i nogle kliniske discipliner (f.eks. audiologi), anvendes perceptuelle vestibulære tærskler endnu ikke til diagnostiske formål i det vestibulære domæne4. En af grundene til dette er den manglende tilgængelighed af bevægelsesplatforme og brugervenlig software. I princippet kan bevægelsesplatforme og drejestole bruges til tærskelberegning. Mens bevægelsesplatforme med seks frihedsgrader (6DOF) er egnede til at estimere tærskler for forskellige bevægelsesprofiler, hvilket muliggør undersøgelse af alle fem delkomponenter i det vestibulære organ, kan roterende stole kun bruges til at få adgang til rotationer i det vandrette (yaw) plan 1,4.

Vestibulære tærskler estimeres typisk for oversættelser langs de tre hovedakser (naso-occipital, inter-aural, head-vertical) og for rotationer omkring dem (yaw, pitch, roll), som visualiseret i figur 1. Vestibulære perceptuelle tærskler afhænger også af stimulusfrekvensen5. For at tage højde for dette bruges bevægelsesprofiler med en sinusformet accelerationsprofil, der består af en enkelt frekvens, oftest til tærskelestimering, men andre profiler 6,7,8 er også tidligere blevet brugt.

Vestibulære perceptuelle tærskler giver et værktøj til at studere samspillet mellem vestibulær fornemmelse og højere kognitive processer. Tærskler supplerer derfor kliniske vurderinger som HIT, kalorievanding og vestibulære fremkaldte potentialer, der er afhængige af mekanismer (refleksbuer), der omgår cortex. Derudover vurderer vestibulære perceptuelle tærskler estimeret på en bevægelsesplatform vestibulær funktion i en økologisk gyldig indstilling9 snarere end at bruge kunstig stimulering, som introducerer multisensoriske konflikter1.

På grund af den tovejs karakter af vestibulære stimuli10 er det almindeligt at estimere vestibulær diskrimination snarere end detektionstærskler4. Under en diskriminationsopgave opfatter deltageren en stimulus og skal beslutte, hvilken kategori den tilhører. For eksempel skal deltagerne beslutte, i hvilken retning de flyttes (f.eks. Venstre / højre). Den teoretiske ramme for tærskelestimering er signaldetektionsteori10,11. Diskriminationstærskler kan estimeres ved hjælp af forskellige tilgange, men i det vestibulære domæne er adaptive trappeprocedurer standarden. I en adaptiv trappeprocedure afhænger intensiteten, typisk tophastigheden, af den efterfølgende bevægelse af deltagernes respons (korrekt / forkert) på den sidste stimulus / stimuli. Adaptive trappeprocedurer kan implementeres på mange måder12, men den mest anvendte algoritme i vestibulær forskning er x-down/y-up procedurer med faste trinstørrelser. I en tre-ned/en-op-trappe reduceres stimulusintensiteten, efter at deltageren har givet korrekte svar i tre efterfølgende forsøg, men intensiteten øges, når der er givet et forkert svar (figur 2). Det nøjagtige valg af x og y i en x-down/y-up trappe gør det muligt at målrette mod forskellige tærskelværdier (procentdel af korrekte svar)13. En tre-ned/en-op-trappe retter sig mod intensiteten, hvor deltagerne reagerer korrekt i 79,4% af forsøgene. Ud over adaptive trappeprocedurer har andre undersøgelser14 brugt foruddefinerede, faste intensiteter til tærskelestimater. Brug af faste intensiteter gør det muligt at estimere hele den psykometriske funktion, som indeholder meget mere information end en enkelt tærskelværdi. Procedurer med fast intensitet er imidlertid tidskrævende og mindre effektive, når kun en bestemt tærskelværdi er af interesse.

Denne artikel beskriver en protokol til estimering af vestibulære genkendelsestærskler ved hjælp af en 6DOF-bevægelsesplatform og en adaptiv trappeprocedure.

Protocol

Alle data, der blev brugt til dette manuskript, blev registreret, efter at deltagerne havde givet deres informerede samtykke og i overensstemmelse med den etiske godkendelse fra Det Humanistiske Fakultet ved Universitetet i Bern [2020-04-00004].

1. Materialer

  1. For at estimere vestibulære opfattelsestærskler skal du sikre dig, at der er adgang til en bevægelsesplatform eller en roterende stol.
  2. Sørg for, at der findes en styringssoftware til programmering af bevægelsesprofilerne og grænseflade mellem bevægelsesplatformen.
    BEMÆRK: PlatformCommander15,16, en open source-softwarepakke til grænseflade til bevægelsesplatformen, blev brugt i denne undersøgelse. PlatformCommander giver mulighed for at definere sinusformede accelerationsprofiler, som ofte bruges til at estimere vestibulære tærskler.
  3. Sørg for, at en responsenhed, for eksempel en spilcontroller, er til stede for at registrere deltagernes svar.
  4. Bevægelsesplatforme producerer støj korreleret med bevægelsesintensiteten. Deltagerne kan bruge denne auditive støj som en yderligere, utilsigtet informationskilde under estimering af vestibulære opfattelsestærskler. For at maskere lyden fra platformen skal du præsentere deltagerne for hvid støj via støjreducerende hovedtelefoner under hvert forsøg.
  5. Giv deltagerne bind for øjnene for at eliminere indflydelsen af visuelle bevægelsessignaler.
  6. Beslut, hvilken estimeringsalgoritme der skal bruges, og definer de respektive parametre. Hvis der anvendes en trappetilgang, skal du definere startpunktet, trinstørrelsen, opdaterings- og afslutningsreglerne. Hvis brugeren ikke ved, hvilke værdier der skal vælges, skal du udføre pilotmålinger eller konsultere litteraturen. Standardindstillingerne leveres af de eksempelscripts, der er tilgængelige online (https://gitlab.com/dr_e/2022-jovedemo).
    BEMÆRK: Udgangspunktet definerer platformens tophastighed i det første forsøg. Bestem passende starthastigheder ved pilottest eller ved at konsultere tærskellitteraturen (for krøjetærskler, se Grabherr et al.5). Trinstørrelsen beskriver ved, hvor meget intensiteten ændrer sig mellem forsøg. Den opdaterede regel beskriver, om og hvordan stimuleringsintensiteten ændres baseret på deltagernes svar. I det vestibulære domæne er en tre-ned/en-op trappe procedure almindelig. Det betyder, at intensiteten reduceres efter tre på hinanden følgende korrekte svar, men øges efter hvert forkert svar. Afslutningskriterierne defineres normalt af enten et fast antal forsøg eller antallet af intensitetsændringer. Intensitetsvendinger er forsøg, hvor responsen forårsager en intensitetsforøgelse efter et eller flere intensitetsfald eller omvendt. Det medfølgende script holder styr på tilbageførslerne, afslutter proceduren og beregner automatisk den endelige tærskelværdi.
  7. Beslut, for hvilken frekvens tærsklen skal estimeres. I demonstrationen blev der brugt 1 Hz.
    BEMÆRK: Vestibulære tærskler undersøges typisk for frekvenser mellem 0,1 og 5 Hz, og tærskler vides at falde, når stimuleringsfrekvensen stiger3.
  8. Beslut, hvilken type bevægelse tærsklen skal estimeres. I demonstrationen udføres krøjerotationer.
    BEMÆRK: Tærskler kan estimeres for oversættelser og rotationer. Tærskler estimeres oftest for de tre hovedakser (naso-occipital, inter-aural, head-vertical) og rotationerne omkring dem (roll, pitch, yaw). Det medfølgende script estimerer kun én defineret bevægelse (retning, frekvens) ad gangen. For at estimere flere tærskler kan scriptet dog køres igen med de samme eller forskellige bevægelsesparametre (retning, frekvens, rotationsakser).
  9. Start hver tærskelestimeringsprocedure med træning, så deltageren kan gøre sig bekendt med opgaven. Brug scriptet "threshold-training.jl", der er tilgængeligt online (se trin 1.6), til dette formål.
    BEMÆRK: Træningsmanuskriptet præsenterer en række overtærskelbevægelsesstimulier. Testscriptet styrer automatisk estimeringsproceduren, håndterer opdateringen af trappealgoritmen, stimulusintensiteten, præsentationen af bevægelsesstimulansen, præsentationen af auditiv hvid støj under hver bevægelsesstimulering samt logning af alle relevante data. Under træningen skal du sikre dig, at deltageren forstår opgaven og give vejledning i tilfælde af usikkerheder.

2. Vejledning

  1. Forklar forsøgsproceduren for deltageren og indhente informeret samtykke.
  2. Sæt deltageren på stolen monteret på bevægelsesplatformen.
  3. Fastgør deltageren ved hjælp af sikkerhedsseler.
  4. Giv svarknapperne til deltageren, og forklar, hvordan tasterne er tildelt svarene.
  5. Giv deltageren bind for øjnene. Placer hovedtelefonerne på deltagerens hoved.
  6. Påfør en ordentlig hovedfiksering.
  7. Tænd for bevægelsesplatformen ved hjælp af hoved-, batteri- og controllerkontakten.
  8. Sørg for, at området omkring platformen er klart, og at ingen mennesker kan nærme sig den bevægelige platform under testen.
  9. Start scriptet til træningsproceduren ved at skrive julia threshold-training.jl på kommandolinjen.
  10. Informer deltageren om engagementet i bevægelsesplatformen.
  11. Sørg for en vellykket initialisering af sessionen ved at kontrollere den status, der vises i GUI'en for serversoftwaren (PlatformCommander). Når statusvisningen er initialiseret, skifter den fra Session Not Going way til Short Sequence. Det viser også IP-adressen på den tilsluttede klient og det tidspunkt, hvor sessionen blev initialiseret. Hvis sessionen ikke initialiseres efter et par sekunder, skal du kontrollere netværksforbindelsen mellem klienten og serveren. Sørg for, at bevægelsesplatformen er tændt, og at controlleren er tilsluttet.
  12. Sørg for, at deltageren forstår opgaven, påpege fejl fra deltagerens side (f.eks. når de trykker på de forkerte knapper), og svare på potentielle spørgsmål, som deltageren måtte have.
  13. Informer deltageren om, at træningsproceduren er afsluttet, og estimeringsproceduren er ved at starte.
  14. Start estimeringsprocedurescriptet ved at skrive julia threshold-test.jl i kommandolinjen.
  15. Overvåg den fuldautomatiske estimeringsprocedure, indtil opsigelseskriterierne er nået.
  16. Afhængigt af designet gentages proceduren, der starter ved trin 2.13, ved hjælp af forskellige stimuli eller afslutter proceduren.
  17. Parker bevægelsesplatformen.
  18. Fjern hovedfiksering, hovedtelefoner, skyklapper og knapper, og lad deltageren komme ned.
  19. Debrief deltageren om proceduren og spørg dem om deres erfaring med at forbedre yderligere eksperimenter.
    BEMÆRK: Proceduren kan til enhver tid sættes på pause og derefter genstartes, helst ikke i tærskelestimeringsfasen (trin 2.15-2.17).

Representative Results

Resultatet af den beskrevne procedure er en graf, der viser de anvendte stimulusintensiteter over forsøg (figur 2). Intensiteterne skal konvergere mod en konstant værdi (figur 2, stiplet linje). Den adaptive trappeprocedure forbinder en accelerationsintensitet med deltagerens bevægelsesopfattelse. Tærsklen beregnes typisk ved hjælp af testscriptet (f.eks. threshold-test.jl) som middelværdien af hele eller en delmængde af de intensiteter, der præsenteres ved reverseringsforsøg. Ingen yderligere behandling af den opnåede værdi er nødvendig. Afhængigt af den anvendte opdateringsregel kan forskellige punkter på den psykometriske funktion målrettes. Ved hjælp af tre-ned/en-op-reglen estimeres den intensitet, hvormed deltageren giver det korrekte svar i 79,4% af forsøgene.

Figur 3 visualiserer et mislykket tærskelestimat. I eksemplet blev afslutningskriterierne sat til 30 forsøg i stedet for et tilstrækkeligt antal tilbageførsler. På grund af den tidlige fejl (forsøg 11) resulterede estimeringsprocedurerne i en dårlig tærskelestimering, som kan genkendes ved, at trappen ikke konvergerede mod en værdi, men holdt et monotont fald indtil slutningen.

Figure 1
Figur 1: Visualisering af hovedakser og planer. De visualiserede akser og planer bruges typisk til at beskrive bevægelser relateret til hovedbevægelser. Vestibulære perceptuelle tærskler estimeres oftest for naso-occipital (NO), inter-aural (IA) og hoved-lodret (HV) akser og for rotationer omkring dem, der kaldes yaw, pitch eller roll rotationer. Figuren blev oprettet ved hjælp af en frit tilgængelig 3D-hovedmodel17. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Visualisering af en tre-ned/en-op trappe procedure. Intensitetsvendinger visualiseres med rødt. Trekanter, der peger op, repræsenterer forsøg med korrekte svar, og trekanter, der peger nedad, repræsenterer forsøg med forkerte svar. Den stiplede linje repræsenterer den estimerede tærskel, som blev beregnet som middelværdien af alle otte vendingsintensiteter. I begyndelsen følger opdateringsreglen et one-down-mønster indtil den første tilbageførsel (prøve 6). Dette giver mulighed for en mere effektiv tærskelberegning, især i tilfælde, hvor startintensiteten er stor sammenlignet med den ukendte tærskel. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Visualisering af et mislykket tærskelestimat. På grund af afslutningskriterierne (30 forsøg) og en udvalgt startintensitet relativt langt væk fra den sande tærskel konvergerede trappefunktionen ikke. En hurtigere konvergens mod den sande tærskel hindres af et tidligt, falsk svar (forsøg 11). Klik her for at se en større version af denne figur.

Discussion

Den præsenterede protokol giver mulighed for en pålidelig og effektiv estimering af vestibulære perceptuelle tærskler. Protokollen er velegnet til tærskelestimering langs og omkring vilkårlige akser og kan anvendes for alle relevante stimulusfrekvenser (f.eks. 0,1-5 Hz). Selvom vi præsenterer data ved hjælp af en standard tre-ned/en-op adaptiv trappeprocedure, kan protokollen også bruges til andre, mere effektive estimeringsprocedurer12, herunder fast intensitet, transformeret/vægtet op/ned eller Bayesianske (f.eks. Quest18) tilgange. En udtømmende diskussion af de tilgængelige algoritmer ligger uden for rammerne af det fremlagte manuskript, men en fremragende sammenligning af teori, simuleringer og faktiske data kan findes andre steder19. Effektive estimeringsprocedurer er af stor relevans i klinisk sammenhæng, hvor tiden er begrænset, og forskning i hurtigere vurderinger udføres i øjeblikket19,20.

Et lovende forskningsfelt er identifikation af bestemte bevægelsesprofiler og andre klinisk relevante parametre såsom balance 2,21. Denne forskningslinje er vigtig, da den giver vejledning om, hvilke akser og frekvenser der er mest forudsigelige for klinisk relevant adfærd og begivenheder, såsom risikoen for at falde, og derved reducere søgerummet i en klinisk sammenhæng.

Når udstyret og softwaren er tilgængeligt og fungerer efter hensigten, er to faktorer afgørende for pålidelig tærskelberegning. For det første skal eksperimentatoren sikre, at deltageren forstår opgaven og forbliver årvågen gennem hele proceduren. For de fleste stimuli (f.eks. alle oversættelser) er instruktionerne klare og lette at følge. For tonehøjde- og rullerotationer kan instruktionen om at svare med venstre eller højre imidlertid være tvetydig, især når rotationsaksen er placeret på hovedniveau. I disse tilfælde roterer kropsdelene over rotationsakserne (f.eks. Hovedet) i den modsatte retning end kropsdelene under rotationsakserne (f.eks. Fødder). Udtrykkene venstre/højre kan være tvetydige, og det kan være nyttigt at bede deltagerne om at klassificere bevægelser som med uret eller mod uret. Det er vigtigt at forklare og øve, hvordan deltageren forventes at bedømme bevægelsesstimulikerne. Et tilstrækkeligt antal testforsøg er særlig vigtigt, når patienter eller ældre voksne undersøges.

For det andet er det vigtigt at vælge et tilstrækkeligt antal forsøg omkring tærsklen. Vi anbefaler et adaptivt termineringskriterium som antallet af intensitetsvending i stedet for et fast antal forsøg, som er blevet brugt af andre 7,22. Derudover kan brug af et foruddefineret antal forsøg blive ineffektivt og bære risikoen for, at trappen ikke konvergerer, når startintensiteten er for langt væk fra tærsklen. Generelt er der behov for pilotforsøg for at vælge rimelige startintensiteter og afslutningskriterier.

Trappealgoritmer sigter mod at estimere et enkelt punkt på den psykometriske funktion23,24. Derfor giver de begrænsede oplysninger, fordi responsbias og hældningen af den psykometriske funktion ikke kan udledes af den estimerede tærskel. Hvis sådanne parametre er af interesse, kan faste intensiteter bruges til at prøve over et større interval, hvilket gør det muligt at passe til den psykometriske funktion. Selvom en sådan procedure er mere tidskrævende, giver den mulighed for mere sofistikerede analyser, der kan give værdifuld indsigt14,25. Alternativt kan adaptive hældningsestimeringsalgoritmer anvendes13.

Et vigtigt aspekt i estimeringen af vestibulære opfattelsestærskler er minimering af signaler fra andre sensoriske systemer. For at opnå dette maskeres støj genereret af platformen typisk af hvid støj. Minimering af proprioceptive eller taktile signaler er mere udfordrende1 og kan kun delvis opnås, fordi acceleration kræver en kraft, der virker på kroppen, hvilket uundgåeligt vil fremkalde ekstra-vestibulær stimulering. Puder bruges dog ofte til at reducere taktile og proprioceptive signaler. På samme måde er hovedfikseringen nødvendig for at sikre en konstant orientering af de vestibulære organer i forhold til bevægelsen og for at sikre, at det bevægelsesprofil, der udføres af hovedet, er det samme som det ved platformen, uden filtrering af kroppen, der forekommer under ubegrænsede bevægelsesbetingelser26.

På dette tidspunkt anvendes vestibulære perceptuelle tærskler overvejende i grundforskning. Undersøgelser viste, at vestibulære tærskler stiger medalderen 27,28, og de afhænger af retning 20,28 og bevægelsesfrekvensen 5,29. For nylig blev perceptuelle tærskler brugt til at dokumentere det første bevis for perceptuel læring i det vestibulære domæne14.

Undersøgelser, der sammenlignede patienter med vestibulære lidelser med sunde kontroller, viste ændrede vestibulære perceptuelle tærskler i overensstemmelse med deres patologi. For eksempel blev tærsklerne øget hos patienter med vestibulær svigt 29,30,31, og en tendens til reducerede tærskler eller endda en overfølsomhed blev vist hos patienter med vestibulær migræne31,32. Disse undersøgelser indebærer potentialet for kliniske anvendelser, og en nylig gennemgang4 diskuterede anvendeligheden og anvendeligheden af vestibulære perceptuelle tærskler i en klinisk diagnose. Et vigtigt aspekt er, at perceptuelle tærskler tilføjer unikke egenskaber til lægens værktøjskasse. Standardprocedurerne (HIT, VEMP, kalorievanding) bruger direkte veje fra de vestibulære endeorganer til musklerne i øjnene eller livmoderhalsen. Dermed giver de ikke mulighed for at undersøge informationskæden til neo-cortex. Estimeringen af vestibulære perceptuelle tærskler inkluderer på den anden side kognitive processer, der gør det muligt at teste det vestibulære system fra en anden vinkel, hvilket kan være særligt interessant i forbindelse med vedvarende postural-perceptuel svimmelhed (PPPD). En mangel ved den præsenterede procedure er dens manglende evne til at opdage retningsasymmetrier, som er blevet rapporteret af andre33.

Vestibulære perceptuelle tærskler er også af interesse for evaluering og overvågning af (terapeutiske) interventioner. Mange undersøgelser bruger risikoen for fald som et endepunkt i evalueringen af behandlingseffektiviteten. Da der imidlertid er påvist en sammenhæng mellem vestibulære tærskler om rulleaksen og risiko for at falde2 og ydeevne under balanceopgaver34 , kan tærskler anvendes som en mere pålidelig afhængig variabel, for eksempel til at vurdere resultatet35 eller optimal konfiguration af vestibulære implantater.

Disclosures

Forfatterne har ingen konkurrerende interesser.

Acknowledgments

Vi er taknemmelige for støtten fra Carlo Prelz fra Technology Platform of the Human Sciences Faculty. Vi takker Noel Strahm for hans bidrag til trappeimplementeringen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
6-DOF Motion Platform MOOG Models 170E122 or 170E131; Nov 12, 1999
Headphones Sony WH-100XM3
PlatformCommander University of Bern does not apply Open Source control software: https://gitlab.com/KWM-PSY/platform-commander
Response Buttons Logitech G F310

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ertl, M., Boegle, R. Investigating the vestibular system using modern imaging techniques-A review on the available stimulation and imaging methods. Journal of Neuroscience Methods. 326, 108363 (2019).
  2. Beylergil, S. B., Karmali, F., Wang, W., Bermúdez Rey, M. C., Merfeld, D. M. Vestibular roll tilt thresholds partially mediate age-related effects on balance. Progress in Brain Research. 248, 249-267 (2019).
  3. Brandt, T., Dieterich, M., Strupp, M. Vertigo and Dizziness. , Springer. London. (2013).
  4. Kobel, M. J., Wagner, A. R., Merfeld, D. M., Mattingly, J. K. Vestibular thresholds: A review of advances and challenges in clinical applications. Frontiers in Neurology. 12, 643634 (2021).
  5. Grabherr, L., Nicoucar, K., Mast, F. W., Merfeld, D. M. Vestibular thresholds for yaw rotation about an earth-vertical axis as a function of frequency. Experimental Brain Research. 186 (4), 677-681 (2008).
  6. Seemungal, B. M., Gunaratne, I. A., Fleming, I. O., Gresty, M. A., Bronstein, A. M. Perceptual and nystagmic thresholds of vestibular function in yaw. Journal of Vestibular Research: Equilibrium and Orientation. 14 (6), 461-466 (2004).
  7. Gianna, C., Heimbrand, S., Gresty, M. Thresholds for detection of motion direction during passive lateral whole-body acceleration in normal subjects and patients with bilateral loss of labyrinthine function. Brain Research Bulletin. 40 (5-6), 443-447 (1996).
  8. Soyka, F., Robuffo Giordano, P., Beykirch, K., Bülthoff, H. H. Predicting direction detection thresholds for arbitrary translational acceleration profiles in the horizontal plane. Experimental Brain Research. 209 (1), 95-107 (2011).
  9. Ertl, M., et al. The cortical spatiotemporal correlate of otolith stimulation: Vestibular evoked potentials by body translations. NeuroImage. 155, 50-59 (2017).
  10. Merfeld, D. M. Signal detection theory and vestibular thresholds: I. Basic theory and practical considerations. Experimental Brain Research. 210 (3), 389-405 (2011).
  11. Kay, S. M. Fundamentals of Statistical Signal Processing: Detection Theory. , Prentice-Hall PTR. (1998).
  12. Kingdom, F. A. A., Prins, N. Psychophysics: A Practical Introduction. , Academic Press. (2016).
  13. Leek, M. R. Adaptive procedures in psychophysical research. Perception & Psychophysics. 63 (8), 1279-1292 (2001).
  14. Klaus, M. P., et al. Roll tilt self-motion direction discrimination training: First evidence for perceptual learning. Attention, Perception & Psychophysics. 82 (4), 1987-1999 (2020).
  15. Ertl, M., Prelz, C., Fitze, D. C., Wyssen, G., Mast, F. W. PlatformCommander-An open source software for an easy integration of motion platforms in research laboratories. SoftwareX. 17, 100945 (2022).
  16. Ertl, M., Prelz, C., Fitze, D. C., Wyssen, G., Mast, F. W. Manual PlatformCommander Version 0.9. , (2021).
  17. Rihs, M., Fitze, D. C., Ertl, M., Wyssen, G., Mast, F. W. 3D Models of 6dof motion. , Available from: https://zenodo.org/record/6035612 (2022).
  18. Watson, A. B., Pelli, D. G. QUEST: A general multidimensional Bayesian adaptive psychometric method. Perception & Psychophysics. 33 (2), 113-120 (1983).
  19. Karmali, F., Chaudhuri, S. E., Yi, Y., Merfeld, D. M. Determining thresholds using adaptive procedures and psychometric fits: evaluating efficiency using theory, simulations, and human experiments. Experimental Brain Research. 234 (3), 773-789 (2016).
  20. Dupuits, B., et al. A new and faster test to assess vestibular perception. Frontiers in Neurology. 10, 707 (2019).
  21. Karmali, F., Rey, M. C. B., Clark, T. K., Wang, W., Merfeld, D. M. Multivariate analyses of balance test performance,vestibular thresholds, and age. Frontiers in Neurology. 8, 578 (2017).
  22. Keywan, A., Wuehr, M., Pradhan, C., Jahn, K. Noisy galvanic stimulation improves roll-tilt vestibular perception in healthy subjects. Frontiers in Neurology. 9, 83 (2018).
  23. Wichmann, F. A., Hill, N. J. The psychometric function: I. Fitting, sampling, and goodness of fit. Perception & Psychophysics. 63 (8), 1293-1313 (2001).
  24. Wichmann, F. A., Hill, N. J. The psychometric function: II. Bootstrap-based confidence intervals and sampling. Perception & Psychophysics. 63 (8), 1314-1329 (2001).
  25. Zupan, L. H., Merfeld, D. M. Interaural self-motion linear velocity thresholds are shifted by roll vection. Experimental Brain Research. 191 (4), 505-511 (2008).
  26. Carriot, J., Jamali, M., Cullen, K. E., Chacron, M. J. Envelope statistics of self-motion signals experienced by human subjects during everyday activities: Implications for vestibular processing. PLoS ONE. 12 (6), 0178664 (2017).
  27. Agrawal, Y., et al. Decline in semicircular canal and otolith function with age. Otology & Neurotology. 33 (5), 832-839 (2012).
  28. Rey, M. C. B., et al. Vestibular perceptual thresholds increase above the age of 40. Frontiers in Neurology. 7, 162 (2016).
  29. Lim, K., Karmali, F., Nicoucar, K., Merfeld, D. M. Perceptual precision of passive body tilt is consistent with statistically optimal cue integration. Journal of Neurophysiology. 117 (5), 2037-2052 (2017).
  30. Agrawal, Y., Bremova, T., Kremmyda, O., Strupp, M. Semicircular canal, saccular and utricular function in patients with bilateral vestibulopathy: analysis based on etiology. Journal of Neurology. 260 (3), 876-883 (2013).
  31. Bremova, T., et al. Comparison of linear motion perception thresholds in vestibular migraine and Menière's disease. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 273 (10), 2931-2939 (2016).
  32. King, S., et al. Self-motion perception is sensitized in vestibular migraine: pathophysiologic and clinical implications. Scientific Reports. 9 (1), 1-12 (2019).
  33. Roditi, R. E., Crane, B. T. Directional asymmetries and age effects in human self-motion perception. Journal of the Association for Research in Otolaryngology. 13 (3), 381-401 (2012).
  34. Kobel, M. J., Wagner, A. R., Merfeld, D. M. Impact of gravity on the perception of linear motion. Journal of Neurophysiology. 126 (3), 875-887 (2021).
  35. Chow, M. R., et al. Posture, gait, quality of life, and hearing with a vestibular implant. New England Journal of Medicine. 384 (6), 521-532 (2021).

Tags

Adfærd udgave 186
Estimering af vestibulære perceptuelle tærskler ved hjælp af en bevægelsesplatform med seks grader af frihed
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ertl, M., Fitze, D. C., Wyssen, G.,… More

Ertl, M., Fitze, D. C., Wyssen, G., Mast, F. W. Estimating Vestibular Perceptual Thresholds Using a Six-Degree-Of-Freedom Motion Platform. J. Vis. Exp. (186), e63909, doi:10.3791/63909 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter