Name: Strumenti di realtà virtuale per valutare labbandono spaziale unilaterale: una nuova opportunità per la raccolta dei dati (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-10T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 4 s
Description: Scopri come progettare e validare strumenti di realtà virtuale per diagnosticare l'abbandono spaziale unilaterale nei sopravvissuti a ictus. Questo metodo fornisce dati completi per migliorare le terapie mirate.

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Questo lavoro è stato sostenuto dall'University Research Fund (URF) dell'Università della Pennsylvania e dalle borse di studio per studenti dell'American Heart Association in Cerebrovascular Disease & Stroke. Un ringraziamento speciale ai ricercatori, ai medici e al personale del Laboratorio di Cognizione e Stimolazione Neurale per il loro continuo supporto.

Questo studio è stato approvato dal comitato di revisione istituzionale locale e soddisfa tutti i criteri stabiliti dalle linee guida di buona pratica clinica. Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato prima dell'inizio di qualsiasi procedura di studio. Ci si aspettava che i partecipanti allo studio partecipassero a tre sessioni separate (descritte nella Tabella 1). Gli elementi dell'esperimento sono descritti in modo graduale di seguito. L'ordine di sessione è stato randomizzato.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="always" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="3">Sessione A</td>
			<td>Attività VR pre-rTMA</td>
			<td>Trebbiatura motore a riposo*</td>
			<td>rTMR presso STG o SMG</td>
			<td>Attività comportamentale VR post-rTMS</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>5/10 impulsi suscitano la contrazione del MEP o del dito (* Solo prima sessione)</td>
			<td>110% di RMT per 20 min a 1 Hz (1200 impulsi totali)</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>15 minuti</td>
			<td>60 minuti</td>
			<td>20 minuti</td>
			<td>15 minuti</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">Sessione B</td>
			<td>Attività VR pre-rTMA</td>
			<td>Trebbiatura motore a riposo*</td>
			<td>rTMR presso Vertex</td>
			<td>Attività comportamentale VR post-rTMS</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
			<td>5/10 impulsi suscitano la contrazione del MEP o del dito (* Solo prima sessione)</td>
			<td>110% di RMT per 20 min a 1 Hz (1200 impulsi totali)</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>15 minuti</td>
			<td>60 minuti</td>
			<td>20 minuti</td>
			<td>15 minuti</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3">Sessione C</td>
			<td>Carta pre-rTMS e attività comportamentale della matita</td>
			<td>Trebbiatura motore a riposo*</td>
			<td>rTMR presso STG o SMG</td>
			<td>Post-rTMS carta e matita Attività comportamentale</td>
		</tr>
<tr>
<td>Test di Bell; Cancellazione del cerchio di Ota; cancellazione del soggiorno; attività di bisezione di linea</td>
			<td>5/10 impulsi suscitano la contrazione del MEP o del dito (* Solo prima sessione)</td>
			<td>110% di RMT per 20 min a 1 Hz (1200 impulsi totali)</td>
			<td>Test di Bell; Cancellazione del cerchio di Ota; cancellazione del soggiorno; attività di bisezione di linea</td>
		</tr>
<tr>
<td>10 minuti</td>
			<td>60 minuti</td>
			<td>20 minuti</td>
			<td>10 minuti</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1. Struttura per ogni sessione di studio. L'ordine di sessione è stato randomizzato. Tempo stimato per ogni elemento in corsivo. MEP=potenziale evocato dal motore; rTMS=Stimolazione Magnetica Transcranica Ripetitiva; P &P = Test diagnostici per tratto di carta e matita; RMT=Soglia motore a riposo
1. Attività comportamentali di carta e matita
<ol><li>Chiedi al soggetto di completare l'attività di bisezione di linea (LBT).<ol>
<li>Fai sedere il soggetto a un tavolo direttamente di fronte al tester. Fornire al soggetto un utensile da scrittura. Fornire al soggetto il foglio di stimolo (Figura 1), assicurandosi che sia posizionato direttamente di fronte al soggetto. NOTA: Sebbene non sia stato eseguito in questo esperimento, sarebbe ideale presentare ogni riga da dividere singolarmente su fogli di carta separati per evitare di distorcere il soggetto con un contesto aggiuntivo (Vedi Ricci e Chatterjee, 200142).</li>
		<li>Istruisci il soggetto a dividere (dividere a metà) ogni riga stampata sul foglio di stimolo e avvicinarti il più possibile al centro.</li>
		<li>Dì al soggetto di mantenere la testa e le spalle centrate nel miglior modo possibile, di completare l'attività nel modo più rapido e preciso possibile e di avvisare il tester quando hanno finito. Monitorare il soggetto per assicurarsi che non si pieghi o inclini eccessivamente la testa.</li>
		<li>Raccogli il foglio dal soggetto quando i soggetti dicono che hanno finito.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Chiedi al soggetto di completare il Bell's Test.<ol>
<li>Fornire al soggetto il foglio di stimoli di prova di Bell (Figura 2).</li>
		<li>Istruire il soggetto a cerchiare o barrare tutte le campane sul foglio di stimolo, a farlo nel modo più rapido e preciso possibile, a mantenere la testa e le spalle il più centrate possibile e ad avvisare il tester quando sono finite.</li>
		<li>Monitorare il soggetto per assicurarsi che non si pieghi o inclini eccessivamente la testa. Quando il soggetto dice che hanno finito, chiedi al soggetto se sono sicuri e permetti loro di ricontrollare il loro lavoro.</li>
		<li>Raccogli il foglio dal soggetto quando i soggetti dicono che sono finiti una seconda volta.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Chiedi al soggetto di completare l'attività di cancellazione delle stelle.<ol>
<li>Presenta il soggetto con il foglio di stimolo (Figura 3), assicurandoti che sia direttamente di fronte a loro.</li>
		<li>Istruisci il soggetto a cerchiare o cancellare tutte le stelle sul foglio di stimolo, a farlo nel modo più rapido e preciso possibile, a mantenere la testa e le spalle il più centrate possibile e a avvisare il tester quando hanno finito.</li>
		<li>Monitorare il soggetto per assicurarsi che non si pieghi o inclini eccessivamente la testa.</li>
		<li>Raccogli il foglio dal soggetto quando i soggetti dicono che hanno finito.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Chiedi al soggetto di completare l'attività di cancellazione del cerchio di Ota.<ol>
<li>Fornire al soggetto il foglio di stimolo per la cancellazione del cerchio di Ota (Figura 4), assicurandosi che sia posizionato direttamente di fronte al soggetto.</li>
		<li>Istruire il soggetto a barrare o cerchiare tutti i cerchi aperti / incompleti, a farlo nel modo più rapido e preciso possibile, a mantenere le spalle il più centrate possibile e ad avvisare il tester quando hanno finito.</li>
		<li>Monitorare il soggetto per assicurarsi che non si pieghi o inclini eccessivamente la testa.</li>
		<li>Raccogli il foglio dal soggetto quando i soggetti dicono che hanno finito.</li>
		<li>Ripeti questa attività (passaggi da 1.4.1 a 1.4.4) con un'altra copia del foglio di stimolo, ma questa volta il foglio di stimolo dovrebbe essere ruotato di 180 gradi dall'orientamento in cui è stato originariamente presentato.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Procedure TMS
<ol><li>Creare un modello per la neuronavigazione prima della prima sessione.<ol>
<li>Ottenere la scansione MRI 3T T1 del soggetto in un tipo di file NIFTI o dicom.</li>
		<li>Carica la scansione MRI nel software neuronavigational per creare una rappresentazione 3D del cervello del soggetto.<ol>
<li>Selezionare Nuovo progetto vuoto all'interno del software. Trascina la risonanza magnetica del soggetto sul campo "File:".</li>
			<li>Vai alla scheda Ricostruzioni .</li>
			<li>Selezionare Nuova interfaccia e, nella schermata successiva, trascinare le linee di confine verdi per comprendere l'intera immagine del cervello. Selezionare l'interfaccia di calcolo. Regolare di conseguenza la soglia pelle/aria per ottenere una ricostruzione ottimale.</li>
			<li>Torna alla scheda Ricostruzioni e seleziona Nuovo cervello completo curvilineo e trascina le linee di confine verdi per comprendere l'intera immagine del cervello. Impostare la spaziatura tra le fette a 1 mm e impostare la profondità finale su 18 mm. Selezionate Calcola curvilineo(Compute Curvilinear).</li>
			<li>Vai alla scheda Punti di riferimento e seleziona Configura punti di riferimento. Selezionare Nuovo per creare un punto di riferimento nella ricostruzione. Posiziona i punti di riferimento sulla punta del naso, sul ponte del naso, sul trago sinistro e sul trago destro.</li>
			<li>Vai alla scheda Destinazioni e seleziona Configura destinazioni. Selezionare la vista Curvilinear Brain & Targets . Usando l'ispettore, sbucciare a una profondità di 5-7 mm.</li>
			<li>Seguire le linee guida di Shah-Basak et al. (2018)14, Neggers et al. (2006)11 e Oliveri e Vallar (2009)39 per individuare il giro temporale superiore o il giro sopramarginale e posizionare un marcatore in quei siti.</li>
			<li>Posizionare un marcatore in cui i due sulci centrali si incontrano lungo la fessura longitudinale mediana per una stimolazione fittizia al vertice.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>Durante la prima sessione, trova la soglia motoria a riposo del soggetto (può essere completata prima o dopo l'attività comportamentale).<ol>
<li>Fai sedere il soggetto davanti a una telecamera di tracciamento ottico e posiziona un tracker sul soggetto usando una fascia o occhiali.</li>
		<li>Attaccare tre elettrodi monouso sulla mano destra e sul polso del soggetto.<ol>
<li>Collegare un elettrodo a disco al primo interosseo dorsale del soggetto. Collegare un secondo elettrodo a disco alla seconda nocca del soggetto sul dito puntatore destro. Collegare un elettrodo di terra al polso destro del soggetto.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Collegare questi elettrodi a un adattatore per elettrodi, che viene inserito in un software di tracciamento MEP.</li>
		<li>Apri il progetto del soggetto all'interno del software neuronavigational selezionando Nuova sessione online.</li>
		<li>Selezionare i target da stimolare in questa sessione (Vertex, SMG, STG).</li>
		<li>Vai alla scheda Polaris e assicurati che il tracker del soggetto sia in vista della fotocamera.</li>
		<li>Vai alla scheda Registrazione .</li>
		<li>Utilizzando un puntatore registrato nel software neuronavigational, toccare il volto dei soggetti nelle stesse posizioni in cui sono stati posizionati i punti di riferimento nel passaggio 2.1.2.5.<ol>
<li>Fare clic su Campione e passare a Punto di riferimento successivo quando il puntatore è posizionato correttamente sulla testa del soggetto per ogni punto di riferimento.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Vai alla scheda Convalida .</li>
		<li>Usando il puntatore, tocca il soggetto in vari punti della testa e assicurati che il mirino sullo schermo si allinei con il punto puntato sul soggetto.<ol>
<li>Se non si allineano, ripetere il passaggio 2.2.8 e assicurarsi che il puntatore sia posizionato nel modo più preciso possibile sui punti di riferimento.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Vai alla scheda Esegui e assicurati che la vista curvilinea del cervello completa sia selezionata in modo che lo sperimentatore possa individuare con precisione le regioni del cervello da colpire.</li>
		<li>Impostare il driver come bobina TMS che verrà utilizzata.</li>
		<li>Collegare la bobina TMS portatile alla macchina TMS.</li>
		<li>Accendere la macchina TMS e impostare su impulso singolo. Impostare l'intensità della stimolazione in modo appropriato; in questo esperimento, il 65% della produzione della macchina è stato utilizzato come punto di partenza.</li>
		<li>Posizionare la bobina TMS portatile sul lato sinistro della testa del soggetto e stimolare all'interno della corteccia motoria utilizzando singoli impulsi di TMS per identificare la posizione che stimola l'IDE. Può essere utile avere un assistente per guardare il dito del soggetto per identificare quando il muscolo FDI si contrae a causa della stimolazione.</li>
		<li>Alterare l'intensità della stimolazione fino a quando la stimolazione suscita MEP di almeno 50 mV esattamente 5/10 volte, e questa sarà la soglia motoria a riposo (rMT).</li>
	</ol></li>
	<li>Stimolazione tra un compito e l'altro<ol>
<li>Ripetere i passaggi da 2.2.1 a 2.2.13, sostituendo una bobina TMS raffreddata ad aria per la bobina portatile.</li>
		<li>Impostare i parametri di stimolazione su TMS ripetitivo ad una velocità di 1 Hz per 20 minuti (1200 impulsi totali) con un'intensità del 110% di rMT in conformità con i parametri impostati da Shah-Basak et al. (2018)15.</li>
		<li>Posizionare una bobina TMS raffreddata ad aria con un sistema di raffreddamento integrato sulla testa del soggetto che punta all'SMG o all'STG per le sessioni attive o al Vertice per le sessioni fittizie (Figura 5).</li>
		<li>Procedere con la stimolazione.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Attività comportamentale VR
<ol><li>Installare il software di supporto.<ol>
<li>Scarica e installa il software di base pupille dal sito Web Pupil Labs.</li>
		<li>Scarica e installa Unity 3D 2018.3 dal sito Web di Unity.</li>
		<li>Scarica e installa lo strumento OpenVR tramite Unity Asset Store o Steam.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Configurare l'hardware VR (ad esempio, HTC Vive Pro).<ol>
<li>Posiziona le stazioni base sui lati opposti della stanza, assicurando una chiara linea di vista, e collegale.</li>
		<li>Premere il pulsante Canale/Modalità sul retro di ciascun sensore per scorrere i canali fino a quando uno di essi non è impostato sul canale " b" e uno è impostato su " c." Entrambi i LED di stato devono essere bianchi.</li>
		<li>Installare l'inserto binoculare Pupil Labs in HTC Vive Pro. Collegare il Link Box al computer (alimentazione, USB-A e HDMI o Mini DisplayPort).</li>
		<li>Collegare l'auricolare alla Link Box. Regola le cinghie superiori e laterali sull'auricolare. Regolare la distanza dell'obiettivo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Avvia SteamVR.<ol>
<li>Avvia SteamVR facendo clic sull'icona VR nell'angolo in alto a destra di Steam.<ol>
<li>Accendi i controller con il pulsante di accensione.</li>
			<li>Su SteamVR, fai clic su Impostazioni | Associa Nuovo dispositivo per associare ciascun controller seguendo le istruzioni visualizzate.</li>
			<li>Fai clic su Configurazione stanza dal menu SteamVR e segui le istruzioni visualizzate.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Avvia Pupil Core Software.</li>
	<li>Posiziona l'auricolare sulla testa del soggetto seduto e dai loro entrambi i controller. Assicurarsi che le cinghie siano strette ma confortevoli. Assicurati che entrambi gli occhi siano visibili confermando visivamente che sono centrati nei feed della videocamera di Pupil Core Software.</li>
	<li>Apri l'attività VR nell'Editor Unity e premi il pulsante Riproduci .</li>
	<li>Eseguire l'esperimento.<ol>
<li>Chiedi al soggetto di guardare dritto in avanti e fai clic sul pulsante Tare Camera sullo schermo.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante Inizia esercitazione e attendere che l'esercitazione sia completata dall'oggetto. Il tutorial consiste in istruzioni audio sul funzionamento del controller del sistema VR, descrizioni ed esempi di fiori simmetrici (esca) e asimmetrici (target) e una sessione di pratica di 1 minuto con un piccolo numero di fiori esca e target. L'esercitazione dura 75-100 secondi e i dati sulle prestazioni dell'esercitazione non vengono raccolti.</li>
		<li>Al termine del soggetto, fare clic sul pulsante Calibra tracciamento oculare .<ol>
<li>Se la calibrazione ha esito positivo, il soggetto inizierà automaticamente l'attività. In caso contrario, ripetere il passaggio 3.7.3.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Inizia la prima prova facendo clic sul pulsante Prova successiva . NOTA: durante l'attività VR, i soggetti vengono inseriti in una foresta virtuale (Figura 6). Tre siepi di bosso curve formavano un semicerchio a distanza raggiungibile di fronte al soggetto. Ogni prova consisteva in un numero variabile di fiori, ciascuno con 16 petali, distribuiti tra le siepi in linea diretta di vista (Figura 7). I soggetti sono stati istruiti a "raccogliere" (tenere il controller su un fiore in modo che il fiore si evidenziasse, quindi premere il pulsante di attivazione con il dito indice) tutti i fiori "target" asimmetrici e lasciare da soli tutti i fiori "esca" simmetrici. Ogni prova terminerebbe quando il soggetto sceglie con successo tutti i fiori bersaglio asimmetrici, ma terminerebbe anche se il soggetto esaurisse il tempo (limite di tempo di 2 minuti) o se il soggetto scegliesse inavvertitamente tutto il fiore di esca simmetrico. In tutti questi casi i fiori rimanenti sui cespugli sarebbero stati eliminati e lo sperimentatore sarebbe stato spinto a iniziare la prova successiva.</li>
		<li>Attendere che il soggetto non stia più completando attivamente una prova e quindi ripetere il passaggio 3.7.4 a meno che non siano stati completati almeno 12 studi.</li>
		<li>Fare di nuovo clic sul pulsante Riproduci per terminare l'attività.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Abbiamo indotto e misurato con successo i sintomi usn con TMS e VR, rispettivamente. Anche se non abbiamo avuto risultati significativi rispetto alle prove fittizie, siamo stati in grado di confrontare più metriche di negligenza egocentrica (angolo medio della testa, tempo trascorso a guardare i fiori in entrambi gli emispazi) e negligenza allocentrica (prestazioni nella selezione di fiori con petali asimmetrici sul lato sinistro rispetto al lato destro) tra i diversi gruppi sperimentali e abbiamo trovato differenze sign...

La negligenza spaziale unilaterale (USN) è una sindrome caratterizzata da disattenzione o inazione in un lato dello spazio che colpisce tra il 23-46% dei sopravvissuti a ictus acuto, più comunemente comporta lesioni all'emisfero cerebrale destro e con conseguente tendenza a ignorare il lato sinistro dello spazio e / o il corpo del sopravvissuto1,2. Sebbene la maggior parte dei pazienti con USN sperimenti un recupero significativo a breve termine, i sintomi sottili dell'USN spesso persistono3. L'USN può aumentare il rischio di cadute da parte del paziente e ostacolare le attività della vita quotidiana2,4 È stato anche dimostrato che ha un impatto negativo sugli esiti funzionali sia motori che globali5,6.
I deficit in USN possono essere concettualizzati come esistenti su più dimensioni, ad esempio se una persona ignora un lato dello spazio rispetto al proprio corpo (egocentrico) o rispetto a uno stimolo esterno (allocentrico)7,8,9, o se una persona non è in grado di dirigere la propria attenzione (attenzionale) o le azioni (intenzionali) verso un lato dello spazio10 . I pazienti spesso mostrano una complessa costellazione di sintomi che possono essere caratterizzati lungo più di una di queste dimensioni. Si ritiene che questa variabilità delle sindromi USN derivi da vari gradi di lesione a specifiche strutture neuroanatomiche e reti neuronali, che sono complesse11. L'abbandono allocentrico è stato associato a lesioni del giro angolare (AG) e del giro temporale superiore (STG), mentre la corteccia parietale posteriore (PPC), incluso il giro sopramarginale (SMG), è stata implicata nell'elaborazione egocentrica12,13,14,15. Si ritiene che la negligenza attenzionale coinvolga lesioni nell'IPL16 destro, mentre la negligenza intenzionale è ritenuta secondaria al danno del lobo frontale destro17 o dei gangli della base18.
La valutazione clinica dell'USN si basa attualmente su strumenti neuropsicologici carta e penna. Questi strumenti di valutazione convenzionali possono essere meno sensibili di strumenti tecnologicamente più sofisticati, con conseguente diagnosi errata o sottodiagnosi di alcuni pazienti con USN19. Una migliore caratterizzazione dei deficit residui potrebbe facilitare la somministrazione della terapia ai pazienti con USN più lieve e potenzialmente migliorare il loro recupero complessivo, ma tale caratterizzazione richiederebbe strumenti diagnostici molto sensibili. USN pone sfide simili in ambiente di laboratorio, dove può essere difficile isolare dalle disabilità motorie e visive che comunemente accompagnano USN tra i pazienti con ictus.
La realtà virtuale (VR) rappresenta un'opportunità unica per sviluppare nuovi strumenti per la diagnosi e la caratterizzazione di USN. La VR è un ambiente 3D multisensoriale presentato in prima persona con interazioni in tempo reale in cui gli individui sono in grado di svolgere compiti che coinvolgono oggetti ecologicamente validi20. È uno strumento promettente per valutare USN; la capacità di controllare con precisione ciò che l'utente vede e sente consente agli sviluppatori di presentare un'ampia varietà di attività virtuali all'utente. Inoltre, i sofisticati pacchetti hardware e software attualmente disponibili consentono la raccolta in tempo reale di una vasta gamma di dati sulle azioni dell'utente, compresi i movimenti di occhi, testa e arti, superando di gran lunga le metriche offerte dai test diagnostici tradizionali21. Questi flussi di dati sono immediatamente disponibili, aprendo la possibilità di regolazione in tempo reale delle attività diagnostiche in base alle prestazioni dell'utente (ad esempio, mirando al livello di difficoltà ideale per un determinato compito). Questa funzione può facilitare l'adattamento delle attività all'ampia gamma di gravità osservata in USN, che è considerata una priorità nello sviluppo di nuovi strumenti diagnostici per USN22. Inoltre, le attività di VR immersiva possono imporre un onere maggiore alle risorse attentive dei pazienti23,24, con conseguente aumento degli errori che possono facilitare l'individuazione dei sintomi di negligenza; in effetti, alcune attività VR hanno dimostrato di avere una maggiore sensibilità rispetto alle misure convenzionali di carta e matita di USN24,25.
In questo studio, l'obiettivo era quello di creare uno strumento di valutazione che non richiede alcuna esperienza in neurologia per operare e che possa rilevare e caratterizzare in modo affidabile anche casi sottili di USN. Abbiamo creato un compito basato sulla realtà virtuale e simile a un gioco. Abbiamo quindi indotto una sindrome simile a USN in soggetti sani con stimolazione magnetica transcranica (TMS), una tecnica di stimolazione cerebrale non invasiva che utilizza impulsi elettromagnetici emessi da una bobina di stimolazione portatile, che passano attraverso il cuoio capelluto e il cranio del soggetto e inducono correnti elettriche nel cervello del soggetto che stimolano i neuroni26,27. Questa tecnica è stata utilizzata nello studio di USN da altri13,17,28,29,30, anche se a nostra conoscenza mai in combinazione con uno strumento di valutazione basato sulla realtà virtuale.
Molti ricercatori stanno già lavorando su applicazioni diagnostiche e terapeutiche dei sistemi VR. Recenti revisioni31,32 hanno esplorato una serie di progetti volti alla valutazione di USN con tecniche basate sulla realtà virtuale e sono stati pubblicati una serie di altri studi con questo obiettivo33,34,35,36,37,38,39,40,41 . La maggior parte di questi studi non utilizza l'intero complemento della tecnologia VR attualmente disponibile per il mercato consumer (ad esempio, un display montato sulla testa (HMD) e inserti di tracciamento oculare), limitando i loro set di dati a un numero inferiore di metriche facilmente quantificabili. Inoltre, tutti questi studi sono stati condotti su pazienti con lesioni cerebrali acquisite che hanno portato a USN, richiedendo metodi di screening per garantire che i pazienti potessero almeno partecipare ai compiti di valutazione (ad esempio, escludendo i pazienti con grandi deficit del campo visivo o deterioramento cognitivo). È possibile che deficit cognitivi, motori o visivi più sottili siano passati sotto la soglia di questi metodi di screening, forse confondendo i risultati di questi studi. È anche possibile che tale screening abbia distorto i campioni di partecipanti a questi studi verso un particolare sottotipo di USN.
Per evitare i pregiudizi di screening di studi precedenti, abbiamo reclutato soggetti sani e simulato artificialmente i sintomi USN con un protocollo TMS standard che è ben descritto in un recente manoscritto15, con l'obiettivo di indurre sintomi allocentrici simili a USN prendendo di mira i sintomi STG e egocentrici simili a USN prendendo di mira l'SMG. Abbiamo progettato il compito di adattare attivamente la sua prova di difficoltà alla prova e di distinguere tra diversi sottotipi di USN, in particolare i sintomi allocentrici rispetto a quelli egocentrici. Abbiamo anche utilizzato le valutazioni standard di carta e matita di USN per dimostrare formalmente che i deficit che abbiamo indotto con rTMS sono simili a USN. Riteniamo che il metodo sarà utile ad altri ricercatori che vogliono testare nuovi strumenti VR per la valutazione e la riabilitazione di USN.

<table><tbody><tr><td>AirFilm Coil (AFC) Rapid Version</td><td>Magstim</td><td>N/A Bobina</td><td>TMS raffreddata ad aria</td></tr><tr><td>Alienware 17 R4 Laptop</td><td>Dell</td><td>N/A</td><td>NVIDIA GeForce GTX 1060 (specifiche complete su https://topics-cdn.dell.com/pdf/alienware-17-laptop_users-guide_en-us.pdf)</td></tr><tr><td>BrainSight 2.0 TMS Software di neuronavigazione</td><td>Rogue Research Inc</td><td>N/A</td><td>TMS neural targeting software</td></tr><tr><td>CED 1902 Isolato preamplificatore</td><td>Cambridge Electronic Design Limted</td><td>N/A</td><td>EMG preamplificatore</td></tr><tr><td>CED Micro 401 mkII</td><td>Cambridge Electronic Design Limted</td><td>N/A</td><td>Unità di acquisizione dati per forme d'onda multicanale</td></tr><tr><td>CED Signal 5</td><td>Cambridge Electronic Design Limted</td><td>N/A</td><td>Software di acquisizione e analisi dati basato su sweep. Utilizzato per misurare le risposte motorie evocate dalla TMS.</td></tr><tr><td>HTC Vive Binocular</td><td>Add-on Pupil Labs</td><td>N/A</td><td>HTC Vive, Vive Pro o Vive Cosmos eye tracking add-on con 2 telecamere da 200 Hz.</td></tr><tr><td>Magstim D70 Bobina remota</td><td>Magstim</td><td>N/A</td><td>Bobina TMS portatile</td></tr><tr><td>Magstim Super Rapid 2 più 1</td><td>Magstim</td><td>N/A</td><td>Unità di stimolazione magnetica transcranica</td></tr><tr><td>Unity 2018</td><td>Unity</td><td>N/A</td><td>Motore di gioco VR multipiattaforma</td></tr><tr><td>Vive Pro</td><td>HTC Vive</td><td>N/A</td><td>VR sistema hardware con sensori di movimento esterni; 1440x1600 pixel per occhio, frequenza di aggiornamento di 90 Hz, 110&deg; Fov</td></tr></tbody></table>

strumenti di realtà virtuale per valutare l'abbandono spaziale unilaterale: una nuova opportunità per la raccolta dei dati

Virtual Reality Tools for Assessing Unilateral Spatial Neglect: A Novel Opportunity for Data Collection

La negligenza spaziale unilaterale (USN) è una sindrome caratterizzata da disattenzione o inazione in un lato dello spazio e colpisce tra il 23-46% dei sopravvissuti all'ictus acuto. La diagnosi e la caratterizzazione di questi sintomi nei singoli pazienti può essere impegnativa e spesso richiede personale clinico qualificato. La realtà virtuale (VR) offre l'opportunità di sviluppare nuovi strumenti di valutazione per i pazienti con USN.
Abbiamo mirato a progettare e costruire uno strumento VR per rilevare e caratterizzare i sintomi sottili di USN e per testare lo strumento su soggetti trattati con stimolazione magnetica transcranica ripetitiva inibitoria (TMS) delle regioni corticali associate a USN.
Abbiamo creato tre condizioni sperimentali applicando la TMS a due distinte regioni della corteccia associate all'elaborazione visuospaziale - il giro temporale superiore (STG) e il giro sopramarginale (SMG) - e applicato la TMS fittizia come controllo. Abbiamo quindi collocato i soggetti in un ambiente di realtà virtuale in cui è stato chiesto loro di identificare i fiori con asimmetrie laterali di fiori distribuiti tra i cespugli in entrambi gli emispazi, con regolazione dinamica della difficoltà in base alle prestazioni di ciascun soggetto. 
Abbiamo riscontrato differenze significative nell'imbardata media della testa tra i soggetti stimolati all'STG e quelli stimolati all'SMG e effetti marginalmente significativi nell'asse visivo medio.
La tecnologia VR sta diventando sempre più accessibile, economica e robusta, offrendo un'entusiasmante opportunità per creare strumenti di gioco utili e nuovi. In combinazione con TMS, questi strumenti potrebbero essere utilizzati per studiare deficit neurologici specifici, isolati e artificiali in soggetti sani, informando la creazione di strumenti diagnostici basati sulla realtà virtuale per i pazienti con deficit dovuti a lesioni cerebrali acquisite. Questo studio è il primo a nostra conoscenza in cui i sintomi USN generati artificialmente sono stati valutati con un compito VR.

I dati sono stati raccolti da individui sani utilizzando il protocollo sopra delineato per dimostrare come le diverse variabili che possono essere estratte dall'attività di realtà virtuale possono essere analizzate per rilevare sottili differenze tra i gruppi.
In questo studio, 7 individui (2 maschi) con un'età media di 25,6 anni e una media di 16,8 anni di istruzione ciascuno sono stati sottoposti a tre sessioni separate di TMS...

L'obiettivo era quello di progettare, costruire e pilotare un nuovo compito di realtà virtuale per rilevare e caratterizzare l'abbandono spaziale unilaterale, una sindrome che colpisce il 23-46% dei sopravvissuti all'ictus acuto, espandendo il ruolo della realtà virtuale nello studio e nella gestione della malattia neurologica.

Strumenti di realtà virtuale per valutare l'abbandono spaziale unilaterale: una nuova opportunità per la raccolta dei dati

Unilateral spatial neglect (USN) is a syndrome characterized by inattention to or inaction in one side of space and affects between 23-46% of acute stroke ...

Il nostro protocollo, i ricercatori possono progettare e convalidare nuovi strumenti di realtà virtuale per aiutare nella diagnosi e nella caratterizzazione della negligenza spaziale unilaterale. Questa tecnica fornisce una vasta gamma di set di dati per lo studio della negligenza spaziale unilaterale. Evita anche possibili effetti confondenti osservati negli studi su pazienti con lesioni cerebrali acquisite.Una migliore caratterizzazione della negligenza spaziale unilaterale può facilitare la somministrazione della terapia a pazienti con deficit sottili ma ancora debilitanti e potenzialmente migliorare il loro recupero generale. A dimostrare la procedura saranno Sam Cason e Peter Schwab, ricercatori del mio laboratorio. Per eseguire il test line bisection, fai sedere il soggetto a un tavolo direttamente di fronte al tester e fornisci al soggetto un utensile da scrittura e il foglio di stimolo assicurando che il foglio sia posizionato direttamente di fronte al soggetto.Istruisci il soggetto a tagliare rapidamente e accuratamente ogni riga stampata sul foglio di stimolo il più vicino possibile al centro di ogni linea, mantenendo la testa e le spalle centrate il più possibile. Per eseguire il Bells Test fornire al soggetto il foglio di stimoli Bells Test e istruire il soggetto a cerchiare o cancellare tutte le campane sul foglio nel modo più rapido e preciso possibile mantenendo la testa e le spalle centrate. Per eseguire il test di cancellazione delle stelle presentare al soggetto il foglio di stimolo assicurandosi che sia posizionato direttamente di fronte a loro e istruire il soggetto a cerchiare o cancellare tutte le stelle sul foglio di stimolo nel modo più rapido e preciso possibile con la testa e le spalle centrate.Per eseguire il test di cancellazione del cerchio Otas, fornire al soggetto il foglio di stimolo per la cancellazione del cerchio Otas e istruire il soggetto a cancellare o cerchiare tutti i cerchi incompleti aperti nel modo più rapido e accurato possibile con la testa e le spalle centrate. Prima della prima sessione TMS carica la risonanza magnetica 3TT1 del soggetto nel software di neuro navigazione e crea una rappresentazione 3D del cervello del soggetto. Durante la prima sessione, chiedi al soggetto di sedersi di fronte a una telecamera di tracciamento ottico e utilizzare un archetto o occhiali per posizionare un tracker sul soggetto.Attaccare un elettrodo a disco monouso sull'interosseo dorsale destro del soggetto, un elettrodo a disco alla seconda nocca del soggetto sul dito puntatore destro e un elettrodo di terra al polso destro, alla mano destra e al polso del soggetto. Collegare gli elettrodi a un adattatore per elettrodi che inserisce in un programma software di tracciamento MEP e selezionare una nuova sessione online per aprire il progetto del soggetto all'interno del software di neuro navigazione. Selezionare i target da stimolare in questa sessione e utilizzando un puntatore registrato al software di neuro navigazione toccare il volto del soggetto nelle stesse posizioni in cui sono stati posizionati i punti di riferimento.Apri la scheda di convalida nel software e usa il puntatore per toccare il soggetto in vari punti della testa, assicurandoti che il mirino sullo schermo si allinei con il punto puntato sul soggetto. Collegare una bobina TMS portatile alla macchina TMS e accendere la macchina TMS. Impostare lo strumento su un singolo impulso e impostare un'intensità di stimolazione appropriata.Posizionando la bobina TMS portatile sul lato sinistro della testa del soggetto, fornire stimoli alla corteccia motoria utilizzando impulsi singoli TMS. Identificare la posizione che stimola la prima dorsale interossea. Alterare l'intensità della stimolazione fino a quando la stimolazione suscita MEP di almeno 50 millivolt esattamente cinque volte su 10.Questa intensità è considerata la soglia motoria a riposo. Sostituire la bobina portatile con una bobina TMS raffreddata ad aria con un sistema di raffreddamento integrato mirato all'SMG o all'STG per le sessioni attive o al vertice per le sessioni fittizie e impostare i parametri di stimolazione su TMS ripetitivi ad una velocità di un Hertz per 20 minuti con un'intensità del 110% della soglia del motore a riposo. Quindi iniziare la stimolazione del target di interesse.Per eseguire il test di comportamento della realtà virtuale, posizionare l'auricolare VR sulla testa del soggetto seduto con le cinghie fissate saldamente ma comodamente. Dare al soggetto entrambi i controller e assicurarsi che entrambi gli occhi siano visibili confermando visivamente che sono centrati nei feed della telecamera del software di base della pupilla. Nell'editor unity, apri l'attività di realtà virtuale e premi il pulsante di riproduzione.Chiedi al soggetto di guardare dritto in avanti e fai clic sul pulsante della fotocamera a strappo. Fare clic sul pulsante Inizia esercitazione e attendere che l'oggetto completi l'esercitazione. Al termine del soggetto, fare clic sul pulsante Calibra tracciamento oculare e fare clic sulla prova successiva per iniziare la prima prova.Quando il soggetto ha completato la prova, fare di nuovo clic sul pulsante di riproduzione per terminare l'attività. In questa analisi è stato esaminato l'angolo medio della testa per determinare se l'attività di realtà virtuale fosse abbastanza sensibile da identificare una differenza tra i gruppi SMG e STG. L'analisi ANCOVA delle differenze di angolo della testa tra i gruppi ha rivelato una differenza significativa nei punteggi di cambiamento dell'angolo della testa tra i gruppi pre e post TMS.Questa scoperta dal compito di realtà virtuale è coerente con i risultati del tradizionale compito di carta e matita in quanto entrambi hanno dimostrato un modello in cui il gruppo SMG potrebbe aver avuto una sottile negligenza e guardato più a destra rispetto al gruppo STG. Per valutare specificamente i segni di negligenza allocentrica su un singolo livello target, i fiori possono essere separati da quale lato del fiore contiene i petali difettosi. In questa analisi, i partecipanti al gruppo SMG avevano la tendenza a guardare più a destra con un angolo più alto del fiore alla testa quando cercavano il petalo corto sul lato destro del fiore rispetto all'angolo osservato quando i petali corti erano sul lato sinistro del fiore.Quando è stato analizzato il numero medio di secondi in cui i partecipanti hanno guardato ciascun fiore, non è stata osservata alcuna differenza significativa nel punteggio medio di variazione dell'angolo di testa tra i gruppi SMG e STG. Questo metodo è limitato dai sottili effetti clinici ottenuti con la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva. Quindi i parametri di stimolazione adeguati nel targeting della regione corticale sono fondamentali.

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