概要

失調スペクトルに目と手のコーディネーションを効率的に記録

Published: March 21, 2019
doi:

概要

脳神経障害は、眼と体のモーター システムを損傷する可能性が。モータ制御ポスト傷害の評価を与える病気の検出、監視、および予後に役立つバイオ マーカー。目と手の運動制御健康と病理学的コミュニケーションを図りながら、目と手の連携を評価するために見て-リーチ パラダイムを測定する方法を確認します。

Abstract

眼球運動の客観的な分析は重要な歴史があり長い脳損傷の設定で重要な研究ツールであることを証明されています。定量的な録音は、診断画面に強い能力を持っています。キャプチャし、後天性脳損傷 (ABI を含む神経の損傷を調査する追加堅牢なバイオ マーカーを含んだパスとして目と共有機能目標 (例えば、目と手のコーディネーション) に向けて上肢運動の同時検査).目と手のようなデュアル録音の可能性が病理学的設定で特に挑戦的な 3次元定量的デュアル エフェクター録音は、ABI の設定で眼マニュアル モーター調査内の十分な機会を余裕が中、研究グレードの厳しさに近づく。ここ目追跡システム、主に四肢制御に研究する自然な行動モーションと追跡システムの統合を記述します。プロトコルは、無制限、三次元 (3 D) 目と手の協調タスクの調査を実行できます。具体的には、慢性的な中大脳動脈 (MCA) 脳卒中患者における視覚誘導眼球に達するタスクで目と手のコーディネーションを行い、健常者にそれらを比較する方法を確認します。特別な注意は支払わ参加者受傷後から忠実度の高いデータを取得するために特定の目や手足を追跡システムのプロパティ。サンプリング レート、確度、頭の動きを許容範囲のアイト ラッカーとアプローチを選択する際に考慮重要なプロパティのいくつか予想される公差と使用の可能性を与え。手足トラッカーは似たようなルーブリックに基づく選択されましたが、3次元動的相互作用と超小型省スペース化、記録の必要性を含まれています。定量的なデータ、全体的にこのメソッドが正常に実行されたときのアプローチがさらに途方もない潜在的な目と手制御の機構理解を絞り込むし、内で実行可能な診断および実用的な介入に通知するため神経とリハビリの練習。

Introduction

神経学的な機能の重要な要素は目と手のコーディネーションや計画の眼と手動モーター システムの統合と共有目標に向かって結合関数の実行を見てに達するし、テレビのリモコンをつかみます。意図的なタスクの多くは、到達、把握、オブジェクトの操作、およびツールを使用して、時間的、空間的結合の目と手の動きに、ヒンジなど視覚誘導操作とは異なります。得られた脳損傷 (ABI) を引き起こす下肢機能障害だけでなく、眼の機能障害;最近では、目と手の連携1の機能不全を示す証拠もあります。目と手の協調運動制御プログラムは、血管、外傷性、変性の病因から神経学的な傷害に侮辱を受けやすい。これらの侮辱は、集積かつ迅速なモーター コントロール2,3,4,5,6のために必要不可欠な関係のいずれかの間の破壊を引き起こす可能性があります。手動の運動機能に関する多くの研究が完了し、メソッドまたは眼球運動を同時に解析するプロトコルなしのパラダイムのコアの柱として視覚的なガイダンスを活用しました。

アビ、顕著な運動障害は、ベッドサイドの臨床試験中にしばしば検出されます。しかし、同時に眼球運動障害と感覚運動系の統合を含む複雑な障害が潜在性と識別された7,8,9、客観的記録を必要とします。 1011,12,13,14,,1516。眼マニュアル運動協調性は、詳細な調査の必要性を強調、相互に関連し大規模な脳ネットワークに依存します。デュアル目的の録音に目と手の連携評価健常者と脳損傷の既往が被験者に洞察力を提供を含む複数の集団の認知および運動機能を測定する機会を提供します。脳回路と機能3

サッケードが弾道タスクによって振幅が異なる動きを必要と、研究は、視覚的にガイド付きのアクション17,18,19,の間サッカードと手の動きの間の依存関係を示しています。20します。 実際には、最近の実験計画リソース21,22を両方の動きの制御システムに共有を示しました。運動企画目と手のコーディネーションのためのハブは、後部頭頂皮質にあります。ストロークでモーター コントロールでよく知られている財政赤字があります。(対) 影響を受けるいずれかより多くを使用して視覚誘導手の動きを実行するように求め、または影響が少ない (同) 下肢23 ニューラル ・ コマンドのセットを与えられた不正確な予測を生成する脳卒中患者が示されています。、24,25,26,27,28,29。さらに、目と手のコーディネーションと関連モータ制御プログラムは、次の神経学的な傷害、エフェクター30間、関係を時間的、空間的、デカップリングを侮辱に受けます。目と手の制御の目的の録音は失調または調整障害の程度を特徴付ける最も重要な要素、機能のコンテキストにおける眼と手モーター制御機構の科学的な理解を改善します。

当社グループがの神経学的損傷の私たちの設定によってフィールドを進んでいる健常者17,31,32,33,34で目と手のコーディネーションの多くの研究がありますが、ストローク回路評価中にインスタンスは、手の動き、視覚的に表示されている空間のターゲットの時空間ダイナミクスを検討しました。目と手に客観的評価を拡大している研究がほとんど専ら脳卒中後の両方のエフェクタ レコードまたは病理学的設定でパフォーマンスと容量に焦点を当ててください。記述されていたプロトコルは、制約のない、自然な動きの眼と手動制御のロバストな特性をできます。ここで健常者を基準にして慢性的な中大脳動脈 (MCA) 脳卒中患者の眼球に到達運動の視覚誘導の調査手法について述べる。サッカードとリーチの同時録画、同時目と手の運動追跡を採用しています。

Protocol

1。 参加者 神経学的な機能不全、重大な眼の外傷、重要なうつ病、主要な障害および/または電気インプラントの歴史なしの 18 歳以上の制御の参加者を募集します。 18 年間、中大脳動脈 (MCA) 分布の脳損傷の既往を Fugl-meyer スケールを完了、目動き35,36のフルレンジを維持、能力を持っているよりも古いストローク参加者を募集します…

Representative Results

三十、参加者は、研究に参加しました。コントロール コホート、参加した 17 ストローク コホート参加者は 13 名であった。2 つの参加者は、彼らのデータは、解析から除外したので全体の実験を完了できませんでした。 人口統計とアンケート評価 代表的な脳卒中?…

Discussion

目と手による繊細を有効にする、研究を加速している眼マニュアル モーター システムの特性を客観的に探索のために利用可能なツールとして追跡システムの出現記録-の毎日の活動に不可欠な作業のためのアプローチ目と手のコーディネーション。多くの自然な動作に依存タスクは視覚的に導かれている、主な感覚入力としてビジョンに依存します。視線は、眼の運動指令を中央のビジョン …

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

博士タマラ Bushnik と考え、提案、および貢献のための NYULMC ラスク研究チームに感謝したいと思います。本研究は、5 K 12 HD001097 (J RR、MSL、および PR) によって支えられました。

Materials

27.0" Dell LED-Lit monitor  Dell S2716DG QHD resolution (2560 x 1440)
ASUS ROG G750JM 17-Inch  AsusTek Computer Inc
Eye Link II SR-Research 500 Hz binocular eye monitoring
0.01 º RMS resolutions
Matlab MathWorks
Polhemus MicroSensor 1.8  Polhemus 240 Hz, 0.08 cm accuracy

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記事を引用
Rizzo, J., Beheshti, M., Fung, J., Rucker, J. C., Hudson, T. E. Efficiently Recording the Eye-Hand Coordination to Incoordination Spectrum. J. Vis. Exp. (145), e58885, doi:10.3791/58885 (2019).

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