Utilizzo dell'eye-tracking per valutare l'importanza relativa dell'input visivo e vestibolare per l'elaborazione del movimento sottocorticale nel piano di rollio

Sommario

La metodologia ha esplorato i contributi visivi e vestibolari alla stabilizzazione dello sguardo durante le rotazioni optocinetiche e di tutto il corpo. Le stimolazioni sono state effettuate attraverso prove visive, vestibolari e visuovestibolari. L'aumento del movimento oculare torsionale e le frequenze del nistagmo sono serviti come indicatori per il relè sottocorticale delle informazioni di movimento sensoriali specifiche verso la risposta riflessiva del tronco encefalico per ogni prova.

Abstract

Il presente protocollo valuta l'impatto relativo degli input visivi e vestibolari durante le rotazioni del piano di rollio utilizzando stimolazioni optocinetiche, vestibolari e visuovestibolari combinate. I soggetti sono stati sottoposti a rotazioni visive isolate, rotazioni vestibolari di tutto il corpo al buio e stimolazioni visuovestibolari che combinano scene visive statiche con rotazioni della testa. I guadagni dinamici e statici dei movimenti oculari, le ampiezze assolute, le velocità e le accelerazioni sono stati misurati insieme alle risposte percettive. Le prove includevano un periodo di riposo basale prima e dopo il movimento per stabilizzare la fissazione oculomotoria. L'eye-tracking e la testa sono stati raggiunti con precisione utilizzando il Chronos Eye-Tracking Device (C-ETD), che ha registrato la torsione oculare e i movimenti della testa in tre dimensioni di traslazione e tre di rotazione. I movimenti oculari sono stati analizzati per le velocità di fase lenta e la frequenza del nistagmo, con la qualità dei dati garantita dalla media delle uscite torsionali da entrambi gli occhi ed escludendo i fotogrammi con artefatti. Il monitoraggio dell'allineamento dello sguardo in tempo reale ha consentito la ripetizione della prova secondo necessità e l'analisi post-hoc ha escluso movimenti confondenti. La stimolazione optocinetica coinvolgeva elementi visivi proiettati che ruotavano attorno a un punto di fissazione, mentre le prove vestibolari impiegavano rotazioni motorizzate di tutto il corpo al buio. Gli studi visuovestibolari hanno combinato entrambi gli stimoli, creando un movimento retinico relativo. La sincronizzazione dei dati tra i tracker oculari e quelli minferali ha garantito un'analisi accurata fotogramma per fotogramma registrata a 100 Hz. I contributi sensoriali specifici alla stabilizzazione dello sguardo sono stati quantificati confrontando le velocità di fase lenta tra i tipi di prova. I guadagni sensoriali specifici sono stati indicizzati dividendo le risposte visive e vestibolari per gli esiti visuovestibolari e convalidati attraverso il confronto con le risposte individuali sommate. I risultati hanno rivelato una robusta integrazione sensoriale, con i contributi relativi degli input visivi e vestibolari quantificati. Questo protocollo offre un quadro dettagliato per valutare l'integrazione multisensoriale durante le rotazioni del piano di rollio. Il protocollo può quindi servire a chiarire i deficit sensoriali nell'elaborazione del movimento, oltre a presentare nuovi biomarcatori oculomotori. In precedenza è stato utilizzato per valutare l'impatto del disordine visivo e delle accelerazioni di movimento sull'elaborazione del movimento e ha evidenziato una maggiore dipendenza dall'input visivo nei pazienti con commozione cerebrale.

Introduzione

L'elaborazione del movimento è un processo neurale fondamentale e continuo. Negli esseri umani, riceviamo informazioni principalmente attraverso i nostri sistemi sensoriali visivi e vestibolari, che riflettono rispettivamente il movimento esterno e quello personale. Questi due sistemi impiegano reti neurali complesse nelle regioni neurali inferiori e superiori, ma al loro livello più elementare si basano su percorsi sottocorticali di base per produrre risposte riflesse che consentono un buon controllo posturale e stabilità dello sguardo ^1,2. La propriocezione funge da terzo contributore sensoriale a un buon controllo posturale e, sebbene sia stato dimostrato che la somatosensazione può guidare i comportamenti di stabilizzazione dello sguardo, il suo ruolo nella produzione di movimenti oculari distinti è limitato ^1,3.

La stabilizzazione dello sguardo si ottiene generalmente attraverso due archi riflessi separati, il riflesso optocinetico (OKR), che porta l'occhio a seguire un elemento visivo in movimento, e il riflesso vestibolo-oculare (VOR), che supporta l'acuità visiva facendo muovere gli occhi nella direzione opposta alla testa¹. Pur essendo entità distinte, questi archi riflessi condividono anche diversi percorsi neurali e, nel nostro stato abituale, combiniamo naturalmente input visivi e vestibolari per creare un'impressione di movimento⁴.

Esistono diversi metodi per valutare come la visione e l'input vestibolare vengono elaborati durante questa integrazione sensomotoria di base. Molti sono dotati di test di bilanciamento, che combinano input visivi e vestibolari in diverse iterazioni ^5,6,7, mentre altri utilizzano il tracciamento oculare per valutare la risposta di stabilizzazione dello sguardo ^8,9. Queste due risposte motorie molto diverse condividono percorsi neurali chiave e, in studi recenti, abbiamo delineato robuste correlazioni tra stabilizzazione dello sguardo e controllo posturale^10,11. Con l'eye-tracking che diventa sempre più disponibile e si basa interamente su comandi motori non volontari, si può argomentare per riflettere un'integrazione sensomotoria più innata rispetto alla risposta dell'equilibrio.

La maggior parte degli studi utilizza la stabilizzazione verticale o orizzontale dello sguardo per valutare la risposta al movimento oculare^12,13. L'attuale protocollo implementa invece la torsione oculare, la rotazione dell'occhio attorno al suo asse visivo, come indicatore principale per la stabilizzazione dello sguardo. La torsione oculare mostra un guadagno più dinamico rispetto alla stabilizzazione dello sguardo causata da rotazioni di imbardata o beccheggio o movimenti di traslazione¹⁴. Insieme a una maggiore variabilità, ciò significa che la torsione è più facilmente influenzata dai parametri di movimento, come l'ingombro visivo o l'accelerazione, o dalle condizioni mediche 15,16,17,18. Poiché la torsione non rientra nell'ambito del controllo oculomotorio volontario, serve anche come indicatore più diretto dell'integrazione sensomotoria di base, poiché un soggetto è in grado di influenzare la risposta solo attraverso la propria attenzione piuttosto che attraverso qualsiasi comando motorio intenzionale¹⁹. La torsione oculare può essere innescata da rotazioni visive e vestibolari nel piano di rollio^20,21. L'OKR torsionale e il VOR possono quindi essere utilizzati per valutare come le informazioni sul movimento visivo e vestibolare vengono gestite durante l'integrazione sensomotoria al suo livello più elementare. Erogando stimolazioni visive e vestibolari isolate e quindi confrontando le risposte con quelle osservate durante prove visuovestibolari combinate, si può dedurre come ciascun sistema sensoriale influenzi la risposta al movimento oculare e di conseguenza come il cervello elabora il movimento esterno e autonomo in un particolare contesto. Si può anche indagare su come varie condizioni mediche caratterizzate da deficit soggettivi di elaborazione del movimento influenzino questa capacità di base per l'integrazione visuovestibolare. Poiché è stato dimostrato che la stabilità dello sguardo è direttamente correlata alla stabilità posturale ^10,11, condividendo in gran parte gli stessi percorsi neurali di base²², la risposta al movimento oculare può anche indicare la stabilità posturale di un individuo a varie condizioni senza richiedere misurazioni della piastra di pressione. Ciò può essere di particolare interesse nella valutazione dei pazienti con riponderazione sensoriale, come osservato nella sindrome post-commozione cerebrale¹⁸.

Il presente protocollo delinea una metodologia per l'impiego di combinazioni di rotazioni optocinetiche e del piano di rollio di tutto il corpo per provocare risposte torsionali OKR e VOR. Utilizzando il tracciamento degli occhi e della testa per tracciare la torsione oculare e l'input vestibolare, i dati risultanti possono quindi essere utilizzati per dedurre come ciascuna modalità sensoriale si confronta in relazione l'una all'altra. L'obiettivo del protocollo era quello di presentare una solida metodologia per valutare le influenze sensoriali sulla stabilizzazione dello sguardo e la capacità di base per l'integrazione sensomotoria negli esseri umani e negli individui che soffrono di ripesatura sensoriale.

Il presente studio ha valutato il contributo relativo all'elaborazione del movimento visivo e vestibolare durante le rotazioni del piano di rollio. Ha comportato l'esposizione dei soggetti a rotazioni optocinetiche isolate, rotazioni vestibolari isolate di tutto il corpo al buio e stimolazioni combinate del movimento visuovestibolare durante le quali i soggetti vengono ruotati durante la visualizzazione di una scena visiva statica (vedi Figura 1). Questo è stato fatto con controlli sani e individui che soffrivano di ripesatura sensoriale, come indicato da un'ipersensibilità soggettiva al movimento visivo, a seguito di una commozione cerebrale. I principali parametri di risultato includevano i guadagni dinamici e statici del movimento oculare durante ogni stimolazione, nonché le ampiezze, le velocità e le accelerazioni assolute del movimento oculare. Ogni prova del presente protocollo è iniziata con 20 secondi del soggetto, o della scena visiva, che veniva tenuto a riposo prima dell'inizio del movimento rotatorio. Dopo aver raggiunto l'ampiezza predeterminata, la scena o il soggetto veniva mantenuto a quell'ampiezza rotazionale per altri 20 secondi prima che la prova fosse terminata; Si raccomanda di mantenere la stimolazione a riposo per almeno 10 secondi prima e dopo ogni movimento rotatorio per soddisfare i requisiti minimi per consentire una fissazione oculomotoria stabile e stabilire una linea di base. Sebbene il presente protocollo emettesse tutte le stimolazioni in senso antiorario, si noti che è stato dimostrato che la direzionalità non ha alcun effetto sulla risposta torsionale¹⁵. Non è stato ritenuto necessario alcun allenamento o acclimatazione a causa della natura riflessiva delle variabili di risultato.

Protocollo

Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto prima della partecipazione. Lo studio è stato approvato dal comitato regionale di revisione dell'etica (2018/1768-31/1) e condotto in conformità con i principi delineati nella Dichiarazione di Helsinki. Il protocollo ha seguito le linee guida STROBE.

1. Selezione dei partecipanti

1. Sottoporre tutti i partecipanti a una valutazione clinica completa da parte di un medico e di un neuropsicologo.
2. Utilizzare i seguenti criteri di esclusione: disfunzione motoria oculare o dello sguardo, deficit vestibolari o somatosensoriali, recente inizio di farmaci ad azione centrale (entro 3 mesi) o qualsiasi disturbo neurologico o sensoriale diverso dalla sindrome post-commozione cerebrale (PCS).
3. Valutare la motilità oculare e la visione stereoscopica (TNO ≤ 60 arcsec) e selezionare tutti i partecipanti in grado di fondere gli stimoli visivi nella configurazione sperimentale.
4. Valutare la funzione vestibolare periferica utilizzando test dell'impulso della testa in tutti i piani del canale; Funzione centrale dello schermo per la deviazione dell'inclinazione. Testare l'input somatosensoriale per bilanciare utilizzando un test di Romberg a base di schiuma con gli occhi chiusi. Un paziente è stato escluso a causa di una scarsa visione binoculare e un controllo è stato escluso a causa di nistagmo latente al buio.

2. Tracciamento degli occhi e della testa

NOTA: L'attuale protocollo richiede un tracciamento preciso degli occhi e della testa durante le rotazioni di tutto il corpo, riflettendo rispettivamente i parametri di movimento optocinetico e vestibolare. Per questo motivo, è necessario un dispositivo di tracciamento oculare montato sulla testa e l'attuale protocollo ha implementato il dispositivo di tracciamento oculare Chronos (C-ETD).

1. Configurazione dell'eye-tracking
   NOTA: I parametri del movimento oculare utilizzati per valutare gli effetti degli stimoli visivi e vestibolari si concentrano sui cambiamenti dinamici della torsione oculare. I dispositivi di tracciamento oculare devono registrare i movimenti torsionali e, per ridurre al minimo gli errori, i dati devono essere raccolti sia dal lato nasale che da quello temporale della pupilla e calcolati in media. I movimenti oculari binoculari devono essere tracciati per identificare problemi come una torsione errata o lo slittamento della maschera, in cui la posizione delle telecamere si sposta a causa del movimento della maschera rispetto agli occhi. L'analisi torsionale può quindi utilizzare i dati di un occhio. L'analisi coinvolge le velocità in fase lenta e la frequenza dei battiti del nistagmo per valutare il guadagno oculomotorio e le distribuzioni in fase rapida. Si consiglia una frequenza di campionamento minima di 100 Hz per un'analisi affidabile in fase lenta.
   1. Preparazione del soggetto: assicurarsi che il soggetto sia seduto saldamente sulla sedia designata per tutte le prove. Regolare la posizione di seduta per garantire stabilità e comfort per ridurre al minimo il rischio di movimenti indesiderati della testa o scivolamenti della maschera.
   2. Posizionamento dell'eye-tracker: posizionare l'eye-tracker montato sulla testa del soggetto. Fissare la testa e l'eye-tracker utilizzando cinghie a strappo o un metodo equivalente per ridurre al minimo il movimento della testa.
   3. Allineamento e calibrazione della telecamera: verificare che le telecamere abbiano una visuale libera degli occhi durante tutti i movimenti. Assicurarsi che non si verifichi uno slittamento evidente della maschera durante i movimenti attivi della testa. Fissare il soggetto alla sedia ed eseguire la calibrazione dell'eye-tracker. Non regolare la posizione dell'eye-tracker dopo la calibrazione.
2. Configurazione dell'inseguimento della testa
   NOTA: Lo sperimentatore deve garantire il corretto posizionamento della testa per due motivi: mantenere l'immobilità durante gli studi optocinetici e calcolare il guadagno tra le rotazioni della testa e dell'occhio durante gli studi vestibolari e visuovestibolari. Il supporto per la testa C-ETD è dotato di accelerometri che tracciano il movimento della testa in sei dimensioni, con un requisito minimo per misurare la posizione, la velocità e l'accelerazione della testa nel piano di rollio e le traslazioni orizzontali. L'inclinazione della testa può alterare il movimento torsionale dell'occhio, quindi la posizione della testa nella dimensione orizzontale deve essere monitorata per garantire che non ci siano inclinazioni. L'accelerometro deve tracciare il movimento della testa del soggetto, non il proprio, e il supporto per la testa deve essere fissato saldamente. La frequenza dell'head tracker deve essere sincronizzata con l'eye-tracker, in modo che la frequenza dell'head tracker non scenda al di sotto di quella dell'eye-tracker.
   1. Determinazione del punto di rotazione: Impostare il punto di rotazione attorno al quale avverrà la rotazione di tutto il corpo regolando il punto di rotazione della slitta meccanica. Assicurarsi che questo punto sia posizionato tra gli occhi del soggetto per regolare le differenze di altezza.
   2. Installazione dell'inseguitore per la testa: Fissare saldamente l'inseguitore montato sulla testa alla testa del soggetto.
   3. Gestione e sincronizzazione dei cavi: assicurarsi che il cavo di collegamento tra l'eye-tracker e l'head-tracker sia posizionato in modo da evitare l'impigliamento. Verificare che il cavo non eserciti alcuna forza sulla testa del soggetto durante la stimolazione.

3. Stimolazione optocinetica

NOTA: Durante la stimolazione optocinetica, il soggetto si siede nella stessa posizione delle prove vestibolari, a riposo. Il soggetto deve essere centrato davanti allo schermo, con la linea di vista allineata alla posizione principale dello sguardo, garantendo uno sguardo rivolto in avanti sia in dimensione orizzontale che verticale. Il punto di fissazione centrale, un cerchio, fornisce segnali di movimento direzionali durante la fase di stimolazione attiva. Gli elementi optocinetici, come i piccoli cerchi, sono distribuiti uniformemente sullo schermo, offrendo un chiaro contrasto. Gli elementi visivi ruotano attorno al punto di fissazione a velocità o accelerazioni predeterminate, raggiungendo un'ampiezza impostata.

1. Selezione della stimolazione visiva: scegli una scena visiva ad alto contrasto con linee sparse o punti centrati attorno a un punto di fissaggio. Posizionare il punto di fissaggio direttamente davanti agli occhi del soggetto sia in dimensione verticale che orizzontale. Il centro di rotazione sarà successivamente allineato con l'asse visivo del soggetto.
2. Preparazione dell'ambiente: Elimina le fonti di luce che distraggono per garantire che la scena visiva sia l'unica illuminazione. Usa uno schermo abbastanza grande da comprendere il più possibile il campo visivo del soggetto.
3. Istruzioni per il soggetto: Istruire il soggetto a mantenere la fissazione sul punto centrale per tutta la durata dello studio. Informare il soggetto che la prova sta iniziando prima di iniziare qualsiasi registrazione.
4. Esecuzione della prova: Avvia il software di tracciamento degli occhi e della testa. Presentare la scena visiva statica per 10 s prima di iniziare il movimento.
5. Stimolazione del movimento: 1-2 secondi prima dell'inizio del movimento, istruire il soggetto a tenere gli occhi ben aperti. Avvia il movimento visivo, ruotando la scena a un'ampiezza fissa a un'accelerazione predeterminata. Nel presente protocollo, la scena optocinetica ruotava a 7°/s², 14°/s² e 28°/s² fino a un'ampiezza massima di 28° in senso antiorario; Questi parametri sono stati scelti per offrire una distribuzione sfumata dell'input visivo e vestibolare alla risposta al movimento oculare^13,14.
6. Valutazione post-stimolazione: mantenere la scena statica al punto finale per 10 secondi se si valuta la posizione statica dell'occhio. In caso contrario, terminare il processo immediatamente dopo la cessazione del movimento.

4. Stimolazione vestibolare

NOTA: Gli studi vestibolari hanno comportato rotazioni di tutto il corpo in completa oscurità per isolare le rotazioni della testa nel piano di rollio, riducendo al minimo l'input visivo e propriocettivo. Il protocollo utilizzava una slitta motorizzata progettata su misura alimentata da due cinghie indipendenti, ciascuna azionata da un servomotore brushless AC (400 V), che consentiva un controllo preciso del movimento. Il centro di rotazione era allineato con la glabella per adattarsi alle differenze di altezza. I partecipanti sono stati istruiti a fissarsi su un punto di riferimento immaginario davanti a sé, mentre le loro teste erano fissate per ridurre al minimo i movimenti involontari. I dati dell'accelerometro del sistema C-ETD sono stati utilizzati per monitorare la stabilità della testa e garantire che i parametri di movimento rispettassero il protocollo.

1. Preparazione dell'ambiente e del soggetto: assicurati che la stanza sia completamente buia per eliminare i segnali visivi direzionali. Fissare il soggetto nella slitta meccanizzata, riducendo al minimo il rischio di movimenti involontari della testa o del corpo. Allineare il centro di rotazione con la glabella del soggetto per adattarsi alle differenze di altezza.
2. Istruzioni per il soggetto: Istruire il soggetto a visualizzare un punto di fissazione centrale e a mantenere lo sguardo su di esso per tutta la durata della prova. Sebbene le piccole deviazioni siano difficili da eliminare, ciò contribuirà a promuovere la stabilità dello sguardo durante il movimento.
3. Esecuzione del processo: Informare il soggetto che il processo sta per iniziare. Avviare il software di tracciamento degli occhi e della testa, lasciando passare 10 secondi prima di iniziare il movimento.
4. Stimolazione del movimento: 1-2 secondi prima dell'inizio del movimento, istruire il soggetto a tenere gli occhi ben aperti. Attiva la slitta meccanica per produrre una rotazione della testa che corrisponda all'ampiezza e all'accelerazione del movimento optocinetico nel passaggio 3.5. Verifica la stabilità della testa utilizzando i dati dell'accelerometro prima e dopo ogni movimento. Scatti improvvisi della testa compromettono le registrazioni oculomotorie nei punti temporali interessati
5. Valutazione post-stimolazione: Mantenere il soggetto nella posizione finale ruotata per 10 s se si valuta la posizione statica dell'occhio. In caso contrario, terminare il processo immediatamente dopo la cessazione del movimento.

5. Stimolazione visuovestibolare

NOTA: La stimolazione visuovestibolare combinava le rotazioni di tutto il corpo, come descritto per le prove vestibolari, con l'immagine visiva statica delle prove optocinetiche. Ciò ha creato una rotazione relativa del campo visivo sulla retina nella direzione opposta alla rotazione del corpo, integrando sia gli input di movimento optocinetici che quelli vestibolari in un'unica stimolazione coesiva.

1. Configurazione della stimolazione combinata: Far sedere il soggetto sulla slitta meccanica e presentare la scena visiva seguendo i passaggi 3.1-3.3. Lo stimolo combinato dovrebbe creare un movimento relativo tra gli input vestibolari e visivi.
2. Esecuzione di prova: ripetere i passaggi 4.3-4.5 per attivare la rotazione di tutto il corpo mentre il soggetto visualizza la scena visiva statica. Assicurarsi che lo stimolo visivo sia fermo nello spazio, muovendosi nella direzione opposta alla rotazione del soggetto. La sincronizzazione tra stimolazione optocinetica e vestibolare è essenziale per una raccolta accurata dei dati.

6. Analisi dei dati

NOTA: La torsione oculare è stata valutata utilizzando il tracciamento della caratteristica dell'iride con il software C-ETD, includendo solo i dati con una qualità del segnale superiore a 0,5. Sono state selezionate due linee di tracciamento su entrambi i lati della pupilla per ciascun occhio e sono stati calcolati i dati dell'occhio con il più alto numero di fotogrammi superiore a 0,5 in qualità del segnale. I dati sono stati analizzati utilizzando OriginPro 2017, escludendo il nistagmo e gli artefatti del movimento della testa, con i partecipanti invitati a tenere gli occhi aperti un secondo prima della stimolazione per ridurre al minimo gli artefatti dell'ammiccamento.

1. Raccolta e preparazione dei dati
   1. Utilizza un software di tracciamento oculare (ad es. C-ETD) per analizzare i video di tracciamento oculare ed estrarre i movimenti oculari torsionali, verticali e orizzontali.
   2. Configura e calibra il tracciamento della pupilla secondo le linee guida del sistema di tracciamento oculare. Quando si valutano le risposte torsionali mediante il tracciamento delle funzioni, selezionare due punti di riferimento su ciascun lato della pupilla per entrambi gli occhi. Questi punti di riferimento dovrebbero presentare caratteristiche topografiche distinte che possono essere utilizzate per la corrispondenza dei modelli. Esegui il programma di analisi dell'eye-tracking per generare dati posizionali nel tempo ed esportare tutti i dati sui movimenti oculari in un file separato.
   3. Nel file esportato, filtrare i dati utilizzando l'indice di qualità del segnale fornito dal software. Per C-ETD, conservare solo i dati con una qualità del segnale > 0,5 o una soglia di qualità equivalente per altri sistemi.
   4. Seleziona l'occhio con il maggior numero di fotogrammi con il punteggio > 0,5 in qualità del segnale. Dati di torsione media attraverso le linee di tracciamento della migliore qualità per l'occhio selezionato, garantendo la rappresentazione da entrambi i lati della pupilla.
2. Visualizzazione dei dati e controllo qualità
   1. Digitalizza e sincronizza i dati di input dal sistema di tracciamento oculare (movimenti oculari, posizione della testa e movimento della poltrona) prima di importarli nel software di analisi.
   2. Ispezionare visivamente i dati, comprese le posizioni torsionali, verticali e orizzontali degli occhi nel tempo, nonché la posizione della testa nel piano di rollio, per verificare una linea di base stabile e le risposte di movimento previste durante ogni prova (vedere la Figura 1 per le risposte rappresentative dei movimenti oculari). Identifica eventuali movimenti oculari confondenti in direzione orizzontale o verticale.
3. Escludi le fasi lente che coincidono con movimenti imprevisti degli occhi o della testa per mantenere la qualità dei dati e la coerenza della fissazione. Se tali movimenti si sono verificati durante la stimolazione attiva del movimento, rimuovere i dati e considerare la possibilità di ripetere la prova.
   1. Per analizzare le fasi lente, tracciare manualmente ogni fase lenta torsionale per escludere i dati confondenti. Calcola la velocità di fase lenta come la variazione di ampiezza divisa per la durata. Valutare la tempistica dei battiti del nistagmo (insorgenza di fasi rapide) per analizzare la distribuzione temporale. Registrare il numero totale di battiti di nistagmo per prova. Questo può essere fatto contando il numero di fasi rapide registrate per ogni studio e soggetto.
   2. Includi tutte le tracce in fase lenta di ogni studio e partecipante per garantire dati affidabili e rappresentativi e migliorare la potenza statistica.
4. Quantificare i contributi sensoriali
   1. Crea un foglio di calcolo che elenchi le velocità di fase lenta per le prove visive, vestibolari e visuo-vestibolari.
   2. Determinare il guadagno dello stimolo oculare confrontando ogni accelerazione di fase lenta con l'accelerazione dello stimolo corrispondente, dividendo l'accelerazione torsionale per l'accelerazione optocinetica o di rotazione della testa per ogni prova.
   3. Valutare i contributi specifici del sensore dividendo il guadagno medio in fase lenta degli studi visivi e vestibolari per quello degli studi visuo-vestibolari per calcolare un indice. Eseguire questa operazione sui dati medi per ogni soggetto e condizione di accelerazione. Ad esempio, se le prove visuo-vestibolari producono accelerazioni torsionali di 3 gradi/s² e 7 gradi/s², rispettivamente, e le prove visuo-vestibolari producono 10 gradi/s², i contributi visivi e vestibolari sarebbero rispettivamente del 30% e del 70%.
   4. Convalidare questo metodo confrontando il guadagno visuo-vestibolare in fase lenta con la somma del guadagno visivo e vestibolare in fase lenta tra soggetti e studi. Ad esempio, se le prove optocinetiche producono una velocità torsionale media di 3 gradi/s² e le prove vestibolari di 7 gradi/s², le prove visuo-vestibolari dovrebbero approssimarsi a 10 gradi/s².
   5. Utilizzare un t-test per confrontare la somma dei guadagni visivi e vestibolari con il guadagno visuo-vestibolare osservato; Un'integrazione robusta non dovrebbe mostrare differenze significative.
   6. Organizzare il set di dati finale in una tabella contenente l'accelerazione in fase lenta, il guadagno torsionale, la frequenza del nistagmo, i timestamp per i singoli battiti del nistagmo e i valori indicizzati dei contributi visivi e vestibolari relativi. Strutturare i dati per soggetto, tipo di prova (visivo, vestibolare o visuo-vestibolare) e accelerazione del movimento.
   7. Conduci analisi statistiche separando le variabili in accelerazione in fase lenta, frequenza del nistagmo, distribuzione del nistagmo nel tempo e indici di contributo sensoriale. Considera fattori come il soggetto, la modalità e l'accelerazione. Si consiglia di utilizzare un metodo di analisi multifattoriale, come ANOVA, a seconda della distribuzione dei dati.

Risultati

Sono stati condotti un totale di 171 studi, in cui tutti i partecipanti sono stati sottoposti a stimolazioni visive, vestibolari e combinate visuo-vestibolari a tre livelli di accelerazione. Le valutazioni di eye-tracking sono state eseguite su tutte le fasi lente del nistagmo risultanti (n = 223 per nove partecipanti di controllo (sette femmine); n = 331 per 10 pazienti (tre femmine)). Le analisi statistiche si sono basate sui valori medi ottenuti per ciascun partecipante (n = 19), con la media dei dati tra gli studi. I...

Discussione

Il presente protocollo offre una metodologia convalidata per valutare l'elaborazione del movimento sottocorticale attraverso la stabilizzazione torsionale dello sguardo, un riflesso mediato dai circuiti del tronco encefalico²³. Combinando la stimolazione visiva e vestibolare, il metodo consente la valutazione dell'integrazione multisensoriale attraverso le risposte di torsione oculare. Precedenti implementazioni hanno dimostrato la loro sensibilità ai contributi v...

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Servomotori AC senza spazzole / Baldor BSM90C, 400 V	BB Motors and Mechanical, Fort Smith, AK, USA	UPC 781568378342	Utilizzato per costruire la slitta meccanizzata
Dispositivo di tracciamento oculare Chronos (C-ETD)	Chronos Vision GmbH, Berlino, Germania	Non più disponibile	Sono disponibili modelli più recenti dall'azienda, che offrono tasse di registrazione più elevate.
OriginPro	OriginLab, Northampton, MA, USA	OriginPro 17	Utilizzato per visualizzare e analizzare tracce di occhi, testa e sedia.
SPSS Statistica	IBM, Chicago, IL, USA	SPSS Statistiche 28	Utilizzato per le analisi statistiche