Name: Met behulp van Saccadometry met Deep Brain Stimulation voor normale en pathologische hersenfunctie Studie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 44 s
Description: Leer hoe diepe hersenstimulatie saccadische oogbewegingen meet om normale en pathologische hersenfunctie te bestuderen. Deze methode biedt een kwantitatief en precies instrument voor onderzoek naar basale ganglia-ziekten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dr. Antoniades kreeg steun van het National Institute of Health Research (NIHR) en van het Dementias and Neurodegenerative Diseases Research Network (DENDRON) en van de Wellcome Trust. Dr. FitzGerald kreeg steun van het National Institute for Health Research (NIHR) Oxford Biomedical Research Centre.

De lokale ethische commissie goedgekeurd deze studie en geïnformeerde toestemming werd verkregen van de deelnemers, zoals hieronder beschreven in paragraaf 1. 1. Deelnemer Toestemming <ol><li> Zorg voor deelnemers met een informatieblad dat legt in detail uit hoe de testsessie zal omvatten. </li><li> Nadat de deelnemers hebben de mogelijkheid om te lezen en eventuele vragen, problemen of andere zaken die verband houden met hun deel te nemen aan het onderzoek te bespreken, ga door het toestemmingsformulier met hen, uit te leggen elk punt op het toestemmingsformulier en geeft hen de gelegenheid om vragen te stellen zij zouden kunnen hebben. Vraag het aan de deelnemer aan het formulier in te vullen. </li></ol> 2. Instellen van de Saccadometer <ol><li> Plaats het apparaat op het hoofd van de patiënt bevestigd door Verstelbaar elastiek en rusten op de brug van de neus. Omdat de stimuli precies bewegen met de kop, zonder hoofdsteun noodzakelijk en de inrichting comfortabel wear. </li><li> Vraag de patiënt om te zitten op 1,5 m van een plat mat scherm. </li><li> Zorg ervoor dat het omgevingslicht is zwak, zodat de stimuli (rood lichtvlekken) duidelijk worden gezien. </li></ol> 3. Opnemen van een saccadische Session Let op: Als een voorbeeld van een standaard protocol dat zowel prosaccades en antisaccades 8 test hier wordt beschreven. Dit protocol bestaat uit vijf blokken: 60 prosaccades, 40 antisaccades x 3, en 60 prosaccades met een pauze van 1 minuut tussen de blokken. De sessie duurt ongeveer 40 min. <ol><li> Stel de saccadometer zodat bij elke proef de centrale fixatiedoel wordt gedurende een willekeurige periode van voor-1,0-2,0 sec, waarna zij wordt opgeheven en een van de perifere doelwitten weergegeven willekeurig naar rechts of links 9. Opmerking: De drie doelen zijn plekken van rood licht geprojecteerd op het scherm aan de voorkant van de deelnemer (zie 2.2) met laag vermogen lasers ingebouwd in de saccadometer. De saccadometer automatically schakelt de lasers aan en uit te display / blussen van de doelen in de noodzakelijke volgorde. </li><li> Instrueer de deelnemer die het testen bestaat uit vijf blokken met een minuut pauze tussen de blokken. </li><li> Voorafgaand aan het eerste blok instrueren de deelnemer de ogen zo snel en nauwkeurig mogelijk te bewegen naar de rode stip springen van het midden via de ene of de andere te volgen en te instrueren om dit 60 keer doen. </li><li> Stel de saccadometer een reeks van 60 proeven genereren. Druk op de knop op de saccadometer aan het eerste blok van de trials (prosaccades) te starten. </li><li> Na afloop van het eerste blok, laat een minuut kloof voordat het tweede blok. Stel de saccadometer een reeks van 40 proeven genereren, en tegen het einde van de één minuut spleet, instrueren de deelnemer voor het volgende blok om de ogen zo snel mogelijk in de tegenovergestelde richting naar het rode punt en leggen dat zij worden verplicht om dit 40 keer te doen. Start de second blok trials (antisaccades). </li><li> Na voltooiing van het tweede blok, laat een verdere 1 min gap, herhaalt u de instructies in stap 3.5 en start het derde blok van de proeven (antisaccades). </li><li> Na voltooiing van het derde blok, reactie nog 1 min gap Herhaal de instructie in stap 3,5 en start het vierde blok trials (antisaccades). </li><li> Na voltooiing van het vierde blok, reactie nog 1 min gap en verklaren dat het laatste blok tests verzoeken de deelnemers hun ogen zo snel en nauwkeurig mogelijk naar het rode punt springen van het midden naar een kant of volgen andere, precies zoals ze dat deden in het eerste blok. </li><li> Reset de saccadometer om een ​​reeks van 60 studies te genereren, en beginnen met het laatste blok van de proeven (prosaccades). </li></ol><img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/53640/53640fig2.jpg" /> Figuur 2. Eye Movement Taken. Schematische illustratiop die twee voorbeelden van saccade taken. De vaste blauwe vlek vertegenwoordigt het doel en de gestippelde blauwe cirkel vertegenwoordigt het gebied van fixatie. LEFT toont een prosaccadic taak waarbij het ​​onderwerp wordt gevraagd om te kijken naar het doel. RECHTS toont een antisaccade waarbij het ​​onderwerp wordt gevraagd om weg te kijken van de visuele stimulus . Dit vereist remming van de meer natuurlijke prosaccade respons en het genereren van een saccade in de tegenovergestelde richting. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53640/53640fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> 4. diepe hersenstimulatie Instellingen Opmerking: Voor deelnemers met deep brain stimulatoren voeren het testen tot nu toe met stimulator systeem draait als normaal, dat wil zeggen, heeft een &#39;op stimulatie&#39; dataset is verkregen. Testen moet nu worden herhaald met de stimulator systeem uitgeschakeld (voor gezonde deelnemers controle zonder DBS systemen is deze sectie niet van toepassing). <ol><li> Schakel de DBS-systeem uit. Doe dit door een getrainde klinisch personeel. Sta 30 min voor het testen. </li><li> Herhaal de saccadische testen (stappen 3,2-3,9) om een ​​complete &#39;off stimulatie&#39; dataset te verkrijgen. </li><li> Schakel de DBS-systeem terug op (weer dit moet gebeuren door daarvoor opgeleide klinisch personeel). </li></ol> 5. Data Analysis Opmerking: Voor deelnemers met deep brain stimulatoren voeren het testen tot nu toe met stimulator systeem draait als normaal, dat wil zeggen, heeft een &#39;op stimulatie&#39; dataset is verkregen. Testen moet nu worden herhaald met de stimulator systeem uitgeschakeld (voor gezonde controle deelnemers zonder DBS systemen is deze sectie niet van toepassing). <ol><li> De ruwe gegevens van de saccadometer een computer voor analyse. </li><li> Gebruik de saccadometer software programma om saccades vervormingen sluitented door knippert en hoofdbewegingen, en voor het berekenen van variabelen, zoals saccadische latencies, piek snelheden, en amplitudes. Opmerking: Records verontreinigd door overmatige bewegingen hoofd of knippert worden automatisch verwijderd door de software. <ol><li> Verwijder saccades met vertraging minder dan 80 msec of meer dan 1000 msec. Opmerking: saccadische latentie wordt berekend automatisch met behulp van een saccade-algoritme op basis van snelheid en versnelling. Het begin van een saccade wordt aangeduid als het punt wanneer het oog hoger is dan een drempelwaarde van 5 graden / sec. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Leigh, R. J., Kennard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+saccades+as+a+research+tool+in+the+clinical+neurosciences%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences.</a> Brain. 127, 460-477 (2004).</li>
<li>Carpenter, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+control+of+looking%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">The neural control of looking.</a> Curr Biol. 10, 291-293 (2000).</li>
<li>Leigh, R. J., Zee, D. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeigh%2C+RJ+%22The+Neurology+of+Eye+Movements%22">The Neurology of Eye Movements</a>. , Oxford University Press. New York. (2006).</li>
<li>Antoniades, C. A., Xu, Z., Mason, S. L., Carpenter, R. H., Barker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Huntington%27s+disease%3A+changes+in+saccades+and+hand-tapping+over+3+years%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Huntington's disease: changes in saccades and hand-tapping over 3 years.</a> Journal of Neurology. 257, 1890-1898 (2010).</li>
<li>Blekher, T. M., Yee, R. D., Kirkwood, S. C., Hake, A. M., Stout, J. C., Weaver, M. R., Foroud, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oculomotor+control+in+asymptomatic+and+recently+diagnosed+individuals+with+the+genetic+marker+for+Huntington%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Oculomotor control in asymptomatic and recently diagnosed individuals with the genetic marker for Huntington's disease.</a> Vision Research. 44, 2729-2736 (2004).</li>
<li>Chan, F., Armstrong, I. T., Pari, G., Riopelle, R. J., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deficits+in+saccadic+eye-movement+control+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Deficits in saccadic eye-movement control in Parkinson's disease.</a> Neuropsychologia. 43, 784-796 (2005).</li>
<li>Antoniades, C. A., Demeyere, N., Kennard, C., Humphreys, G. W., Hu, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antisaccades+and+executive+dysfunction+in+early+drug-naive+Parkinson%27s+disease%3A+The+discovery+study%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">Antisaccades and executive dysfunction in early drug-naive Parkinson's disease: The discovery study.</a> Mov Disord. , (2015).</li>
<li>Antoniades, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+internationally+standardised+antisaccade+protocol%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">An internationally standardised antisaccade protocol.</a> Vision Res. 84, 1-5 (2013).</li>
<li>Ober, J. K., et al. Hand-Held system for ambulatory measurement of saccadic durations of neurological patients. . <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOber%2C+JK+%22Modelling+and+Measurement+in+Medicine%22">Modelling and Measurement in Medicine</a>. , (2003).</li>
<li>Temperli, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+do+parkinsonian+signs+return+after+discontinuation+of+subthalamic+DBS%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">How do parkinsonian signs return after discontinuation of subthalamic DBS.</a> Neurology. 60, 78-81 (2003).</li>
<li>Antoniades, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation%3A+eye+movements+reveal+anomalous+effects+of+electrode+placement+and+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation: eye movements reveal anomalous effects of electrode placement and stimulation.</a> PLoS ONE. 7, e32830(2012).</li>
<li>Yugeta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+STN+stimulation+on+the+initiation+and+inhibition+of+saccade+in+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Effects of STN stimulation on the initiation and inhibition of saccade in Parkinson disease.</a> Neurology. 74, 743-748 (2010).</li>
<li>Terao, Y., Fukuda, H., Ugawa, Y., Hikosaka, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+perspectives+on+the+pathophysiology+of+Parkinson%27s+disease+as+assessed+by+saccade+performance%3A+a+clinical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">New perspectives on the pathophysiology of Parkinson's disease as assessed by saccade performance: a clinical review.</a> Clin Neurophysiol. 124, 1491-1506 (2013).</li>
<li>Temel, Y., Visser-Vandewalle, V., Carpenter, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+latency+during+electrical+stimulation+of+the+human+subthalamic+nucleus%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Saccadic latency during electrical stimulation of the human subthalamic nucleus.</a> Curr Biol. 18, 412-414 (2008).</li>
<li>Antoniades, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+abolishes+slowing+of+reactions+to+unlikely+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation abolishes slowing of reactions to unlikely stimuli.</a> J Neurosci. 34, 10844-10852 (2014).</li>
<li>Rivaud-Pechoux, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+memory+guided+saccades+in+parkinsonian+patients+by+high+frequency+subthalamic+nucleus+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurol+Neurosurg+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Improvement of memory guided saccades in parkinsonian patients by high frequency subthalamic nucleus stimulation.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 68, 381-384 (2000).</li>
<li>Takikawa, Y., Kawagoe, R., Itoh, H., Nakahara, H., Hikosaka, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+saccadic+eye+movements+by+predicted+reward+outcome%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+brain+research.+Experimentelle+Hirnforschung%22%5BJournal%5D)">Modulation of saccadic eye movements by predicted reward outcome.</a> Experimental brain research. Experimentelle Hirnforschung. 142, 284-291 (2002).</li>
<li>Dorris, M. C., Munoz, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+neural+correlate+for+the+gap+effect+on+saccadic+reaction+times+in+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">A neural correlate for the gap effect on saccadic reaction times in monkey.</a> Journal of Neurophysiology. 73, 2558-2562 (1995).</li>
<li>Hanes, D. P., Schall, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Countermanding+saccades+in+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22Visual+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Countermanding saccades in macaque.</a> Visual Neuroscience. 12, 929-937 (1995).</li>
<li>Opris, I., Barborica, A., Ferrera, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+gap+effect+for+saccades+evoked+by+electrical+microstimulation+of+frontal+eye+fields+in+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+brain+research.+Experimentelle+Hirnforschung%22%5BJournal%5D)">On the gap effect for saccades evoked by electrical microstimulation of frontal eye fields in monkeys.</a> Experimental brain research. Experimentelle Hirnforschung. 138, 1-7 (2001).</li>
<li>Takagi, M., Frohman, E. M., Zee, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gap-overlap+effects+on+latencies+of+saccades%2C+vergence+and+combined+vergence-saccades+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Gap-overlap effects on latencies of saccades, vergence and combined vergence-saccades in humans.</a> Vision Res. 35, 3373-3388 (1995).</li>
<li>Schall, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+activity+related+to+visually+guided+saccades+in+the+frontal+eye+fields+of+rhesus+monkeys%3A+comparison+with+supplementary+eye+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Neuronal activity related to visually guided saccades in the frontal eye fields of rhesus monkeys: comparison with supplementary eye fields.</a> Journal of Neurophysiology. 66, 559-579 (1991).</li>
<li>Pare, M., Hanes, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+movement+processing%3A+superior+colliculus+activity+associated+with+countermanded+saccades%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Controlled movement processing: superior colliculus activity associated with countermanded saccades.</a> J Neurosci. 23, 6480-6489 (2003).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De meest kritische factor bij het verkrijgen van een goede kwaliteit saccade data is ervoor te zorgen dat de instructies gegeven aan de deelnemer zijn duidelijk en nauwkeurig. Bijvoorbeeld, wanneer de instructies voor de antisaccadic taak niet geheel duidelijk, de deelnemer waarschijnlijk prosaccades plaats voeren. Opnamen kunnen ook verwend zijn als de deelnemer niet duidelijk kunt zien dat de stimuli of saccadometer kan niet nauwkeurig meten ooghoogte. Dus als de gegevens worden weergegeven van een lage kwaliteit zijn...

De laatste jaren is er steeds meer belangstelling voor het gebruik van metingen van reactietijden als een kwantitatieve en niet- invasieve manier van het verkrijgen van informatie over de mechanismen van neurale besluitvormingsproces 1 hoog. Eén type reactie keer dat uitvoerig is onderzocht is de tijd genomen om een ​​saccade te starten op vertoon van een visuele stimulus, die bekend staat als saccade latentie. Saccades zijn de snelle oogbewegingen die optreden wanneer we snel onze blik van de ene plaats naar de andere. Zij zijn de meest voorkomende type oogbewegingen wij, optreedt bij een frequentie van typisch twee of drie per seconde. Elk saccade in feite een beslissing te kijken naar een cue in de visuele wereld plaats van een 2. De zenuwbanen regelen oogbewegingen zijn uitgebreid bestudeerd en worden immers vastgelegd 3. Met behulp van gevoelige elektronische apparatuur, kunnen aspecten van oculomotorische functie precies en objectivel zijny gekwantificeerd. Dit vergemakkelijkt het gedetailleerde studie van oogbewegingen zelf, maar ook kunnen ze worden gebruikt als een instrument om andere gebieden van motoriek en pathofysiologie onderzoeken. Oogbeweging meting kan nuttige informatie over de ziekte van staten te verstrekken. Saccade oogbewegingen onlangs bijvoorbeeld veel aandacht gekregen als potentiële biomarkers in neurodegeneratieve aandoeningen waaronder Huntington 4,5 en 6,7 Parkinson ziekte, en het is duidelijk geworden dat saccadische reactietijden meestal trager dan normaal in deze omstandigheden. Gebruiksmogelijkheden van saccade meting onder meer steun aan de diagnose en de ziekte van tracking. Saccade taken variëren van eenvoudig prosaccade (kijken zo snel mogelijk naar een visuele stimulus die plotseling naar links of rechts) om complexere taken zoals de antisaccade (zo snel mogelijk naar de andere kant een visuele stimulus) of geheugen- begeleide saccade (zoeknaar de herinnerde locatie van een doel dat is er niet meer). Diepe hersenstimulatie is een effectieve behandeling van verschillende neurologische aandoeningen. Het wordt meestal gebruikt om de motorische symptomen van de ziekte van Parkinson, waaronder tremor, rigiditeit, bradykinesie en dyskinesie te behandelen. Het wordt ook gebruikt voor andere bewegingsstoornissen zoals dystonie en essentiële tremor en minder vaak voor neuropathische pijn, epilepsie en psychiatrische aandoeningen zoals obsessieve compulsieve stoornis. Het is de enige omgeving waarin wetenschappers directe elektrische toegang tot dieptestructuur van de menselijke hersenen in vivo en vormt dus een waardevolle kans voor experimentele neurologie. Verschillende doelstellingen gestimuleerde afhankelijk van de aandoening die wordt behandeld, waaronder diverse locaties in de basale ganglia, waarvan vele zijn betrokken bij oculomotorische wegen. Dit betekent dat een groot aantal studies kunnen worden uitgevoerd met DBS systeem pulsen afgeeftnaar een bepaalde locatie en de hersenen een eye tracking-apparaat op te nemen en de gevolgen ervan te analyseren. Afhankelijk van de experimentele paradigma, kunnen dergelijke studies geven informatie over de fysiologie van de regio wordt gestimuleerd, de gevolgen van de ziekte, of het mechanisme waarmee DBS werkt op die geselecteerde instelling. Dit artikel beschrijft een algemene aanpak van de saccade oogbeweging testen in Deep Brain Stimulation patiënten. Verschillende soorten eye tracking apparatuur beschikbaar. Voor de in dit protocol beschreven onderzoek werd een draagbare saccadometer gebruikt om horizontale saccade oogbewegingen te nemen. Portable saccadometers het voordeel zonder eigen hoofdsteun (zie figuur 1), waardoor sessies comfortabeler voor patiënten met de ziekte van Parkinson, vooral voor die lijden aan ernstige dyskinesie. De saccadometer hier is licht van gewicht en ongeveer 5 cm breed en 10 cm hoog. De saccadometer measures oogbewegingen door het gebruik van directe infrarood oculografie: een infraroodbron en sensor geplaatst vóór de mediale ooghoek gebruik licht gereflecteerd door het hoornvlies van de rotatiepositie van de oogbal vast te milliseconde intervallen. Om betrouwbare gegevens voor analyse te verkrijgen moet de saccadometer monster met een snelheid van ten minste 1 kHz met ten minste een 12 bit resolutie. In de saccadometer hier gebruikt waren de visuele stimuli drie rode 13 cd m -2 plekken van licht geproduceerd door ingebouwde low power lasers, elke plek staalkaart sommige 0,1 graden, met een plek in de middellijn en de andere twee op ± 10 graden (dat wil zeggen , rechts en links). <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/53640/53640fig1.jpg" /> Figuur 1. De Saccadometer. Hoofd gemonteerd saccadometer bevestigd aan een elastische band en rusten op de brug van de neus. Vier miniatuur lasers projecteren visuele doels op een mat oppervlak, en de deelnemer oogbewegingen worden gemeten door differentiële infrarood reflectie transducers aan de nasale kant van elk oog. Omdat de laser targets te gaan met het hoofd, hoofdsteunen zijn niet nodig. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53640/53640fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>Saccadometer-apparaat</td><td>Ober Consulting Poland</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Computer met Windows-omgeving</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software, Latency Meter voor het downloaden van de ruwe gegevens van de saccadometer</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

met behulp van saccadometry met deep brain stimulation voor normale en pathologische hersenfunctie studie

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

Het oculomotorische systeem omvat een groot aantal hersengebieden, inclusief delen van de basale ganglia, en verschillende neurodegeneratieve ziekten, waaronder Parkinson en Huntington, kunnen dit verstoren. Mensen met de ziekte van Parkinson hebben bijvoorbeeld de neiging om verhoogde saccadisce latenties te hebben. Bijgevolg heeft de kwantitatieve meting van saccadisce oogbewegingen aanzienlijke aandacht gekregen als een potentiële biomarker voor neurodegeneratieve aandoeningen. Er kan veel meer worden geleerd over de hersenen, zowel in gezondheid als in ziekte, door te observeren wat er gebeurt met oogbewegingen wanneer de functie van specifieke hersengebieden wordt verstoord. Diepe hersenstimulatie is een chirurgische ingreep die wordt gebruikt voor de behandeling van een reeks neurologische aandoeningen, waaronder de ziekte van Parkinson, waarbij stimulerende elektroden worden geplaatst in specifieke hersengebieden, waaronder verschillende locaties in de basale ganglia. Metingen van oogbewegingen kunnen vervolgens worden gemaakt met de stimulatorsystemen zowel uit als aan en de resultaten kunnen worden vergeleken. Met een geschikt experimenteel ontwerp kan deze aanpak worden gebruikt om de pathofysiologie van de te behandelen ziekte te bestuderen, het mechanisme waarmee DBS zijn gunstige effecten uitoefent en zelfs aspecten van normale neurofysiologie.

Figuur 3 toont een voorbeeld van saccade oogbeweging trajecten, de ziekte van Parkinson een patiënt met een nucleus subthalamicus DBS-systeem geïmplanteerd. De twee grafieken plot prosaccades van de patiënt met de stimulator systeem uitgeschakeld (bovenste grafiek) en ingeschakeld (onderste grafiek). Elk spoor op de grafieken toont de baan van een saccade, dat wil zeggen, hoe het oog positie in graden van de middellijn (y-as) varieert als functie van de tijd (x-...

Dit artikel beschrijft het gebruik van kwantitatieve meting van oogbewegingen in combinatie met stimulatie van focale gebieden van de diepe hersenen om fysiologie, pathofysiologie en de mechanismen van diepe hersenstimulatie te bestuderen.

Met behulp van Saccadometry met Deep Brain Stimulation voor normale en pathologische hersenfunctie Studie

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Het algemene doel van deze procedure is om de effecten van diepe hersenstimulatie op saccarische oogbewegingen te meten. De combinatie van diepe hersenstimulatie met saccademeting biedt een hulpmiddel om normale en pathologische hersenfunctie te bestuderen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over de pathofysiologie van ziekten die verband houden met de basale ganglia.Het grootste voordeel van deze techniek is dat deze kwantitatief en precies is, waardoor subtiele afwijkingen nauwkeurig kunnen worden gedetecteerd. Dit zijn enkele van de soorten stimulator-implantaten die worden gebruikt bij diepe hersenstimulatie. Ze bevatten een batterij en elektronica om een kleine elektrische stimulus te genereren.De stimuluspulsen worden afgeleverd op precieze doellocatie in de hersenen met behulp van contacten aan het uiteinde van een draad zoals deze. Begin met het uitleggen van de details van het onderzoek en het verstrekken van een toestemmingsformulier aan de deelnemer om te ondertekenen. Stel de saccadometra zo in dat voor elke proef het centrale fixatiedoelwit gedurende een willekeurige periode van 1,0 tot 2,0 seconden wordt weergegeven, waarna het wordt uitgedoofd en een van de randrode doelen willekeurig aan de rechter- of linkerkant verschijnt.Vraag vervolgens de deelnemer om 1,5 meter van een vlakke matte scherm te zitten. Plaats de saccadometra op het hoofd van de deelnemer zodat deze op de brug van de neus rust en bevestig met een elastische verstelbare riem. Zorg ervoor dat de omgevingsverlichting dim is, zodat de stimuli duidelijk zichtbaar zijn.Instrueer vervolgens de deelnemer dat de 40 minuten durende test sessie bestaat uit vijf blokken met een pauze van een minuut tussen elk blok. Voorafgaand aan het eerste blok, instrueer de deelnemer om hun ogen zo snel en nauwkeurig mogelijk te bewegen om de rode stip te volgen die van het midden naar de ene of andere kant springt. Leg uit dat ze dit 60 keer moeten doen.Stel de saccadometra in om een reeks van 60 proeven te genereren en druk vervolgens op de knop op het apparaat om het eerste blok proeven te starten. Na de voltooiing van het eerste blok wacht u een minuut voordat u het tweede blok start. Stel de saccadometra opnieuw in om een reeks van 40 proeven te genereren.Tegen het einde van de minuut durende pauze, instrueer de deelnemer om hun ogen zo snel mogelijk in de tegenovergestelde richting van de rode stip te bewegen. Informeer hen dat ze dit 40 keer moeten doen. Start vervolgens het tweede blok proeven.Na de voltooiing van het tweede blok, wacht u een minuut en herhaalt u de instructies van het tweede blok nog twee keer voor blokken drie en vier. Ten slotte, na het voltooien van het vierde blok, wacht u een minuut en instrueert u de deelnemers om hun ogen zo snel en nauwkeurig mogelijk te bewegen om de rode stip te volgen die van het midden naar de ene kant naar de andere springt, precies zoals ze dat in het eerste blok deden. Stel de saccadometra opnieuw in om een reeks van 60 proeven te genereren en start het laatste blok proeven.Opmerking voor deelnemers met diepe hersenstimulatoren of DBS-systemen: voer saccadisch testen twee keer uit. Een keer met het DBS-systeem dat normaal draait en een tweede keer met het DBS-systeem uitgeschakeld. Om de sessie zonder stimulatie uit te voeren, laat een getraind klinisch personeel het DBS-systeem 30 minuten voorafgaand aan de test uitschakelen.Voltooi vervolgens het saccadisch testen. Zodra de sessie is voltooid, schakel het DBS-systeem weer in. Om de gegevens te analyseren, downloadt u de ruwe gegevens van de saccadometra naar een computer.Gebruik vervolgens het softwareprogramma van de saccadometra om saccades uit te sluiten die vervormd zijn door knipperen en hoofdbewegingen. Bereken variabelen, inclusief saccadisch latencies, pieksnelheden en amplituden. Hier worden de prosaccadische latentieresultaten getoond voor een Parkinsonpatiënt na DBS van de nucleus subthalamicus wanneer de DBS is in- en uitgeschakeld.De verdeling van saccades verandert wanneer de stimulator wordt ingeschakeld, wat een vermindering van het aantal lange latentiesaccades en een overeenkomstige afname van de gemiddelde latentie laat zien. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in ongeveer 70 minuten worden uitgevoerd als deze goed wordt uitgevoerd. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de saccadometra centraal op de brug van de neus moet zitten en dat de kamerverlichting dim is.Na dit proces kunnen meer geavanceerde saccarische taken worden gebruikt om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals hoe de cognitieve controle van oogbewegingen wordt beïnvloed door diepe hersenstimulatie. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe psychodometrie kan worden gebruikt bij proefpersonen met diepe hersenstimulatorsystemen. Vergeet niet dat het werken met lasers gevaarlijk kan zijn en dat u ervoor moet zorgen dat zowel de deelnemers als de experimentator niet direct in de laserstralen kijken.

using-saccadometry-with-deep-brain-stimulation-to-study-normal

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Deep brain stimulation operatie biedt een unieke gelegenheid om informatie te coderen te onderzoeken in het menselijk brein wakker. Dit artikel beschrijft intra-operatieve methoden die worden gebruikt om cognitieve en gedragsmatige taken uit te voeren, terwijl tegelijkertijd het verwerven van fysiologische gegevens, zoals EMG, single-unit neuronale activiteit en / of lokale veld potentialen.

Intra-operatieve Behavioral Taken in Awake Mensen ondergaan Deep Brain Stimulation Chirurgie

Source: Casquero-Veiga, M. et al. In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats. J. Vis. Exp. (2022).This video demonstrates the metabolic effects of deep brain stimulation (DBS) using FDG-PET imaging in a rat model. It outlines the steps involved in FDG administration, DBS application, and PET/CT imaging to map brain regions with increased or suppressed metabolic activity.

Assessing Metabolic Neuromodulation Induced by Acute Deep Brain Stimulation in Rats Using In Vivo FDG-PET

Source: Selvakumar, T., et al., Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus. J. Vis. Exp. (2015)This video demonstrates the procedure for implanting electrodes into the rat brain to apply deep brain stimulation (DBS), which modulates neuronal activity and enhances communication with the hippocampus, supporting neuronal survival and neurogenesis.

Effects of Deep Brain Stimulation on Hippocampal Neuronal Activity in a Rat Model

Dit protocol beschrijft een standaard methode voor gelijktijdige functionele magnetische resonantie imaging en diepe hersenstimulatie bij de knaagdieren. Het gecombineerde gebruik van deze experimentele instrumenten maakt de exploratie van wereldwijde downstream activiteit in antwoord op elektrische stimulatie vrijwel elk doel hersenen.

Deep Brain Stimulation met gelijktijdige fMRI in Knaagdieren

Adaptive diepe hersenstimulatie (ADB's) is effectief voor de ziekte van Parkinson, het verbeteren van de symptomen en het verminderen van het energieverbruik in vergelijking met conventionele diepe hersenstimulatie (cdbs). In ADB's volgen we een lokale veld potentiële biomarker (beta oscillerende amplitude) in real time en dit gebruiken om de timing van de stimulatie te controleren.

Controlling ziekte van Parkinson met Adaptive Deep Brain Stimulation

Het mechanisme dat ten grondslag ligt aan de therapeutische effecten van diepe hersenstimulatie (DBS) chirurgie moet onderzocht worden. De methoden die in dit manuscript worden gepresenteerd, beschrijven een experimentele benadering om de cellulaire gebeurtenissen geactiveerd door DBS te onderzoeken door de genexpressieprofiel van kandidaatgenen te analyseren die neurogenese na DBS-chirurgie kunnen bevorderen.

Analyse van genexpressie Veranderingen in het Rat Hippocampus Na Deep Brain Stimulation van de Anterior Thalamic Nucleus

Het huidige protocol is gericht op het beoordelen van cognitief-emotionele functies in de basale ganglia door gelijktijdige neurofysiologische registratie van lokale veldpotentialen en niet-invasieve hersenactiviteit in de cortex (EEG). De procedure wordt geïllustreerd door het gebruik van paradigma's met spraakstimuli met emotionele connotatie of de Flanker-taak die cognitieve controle betreft.

Gecombineerd Invasieve Subcortical en niet-invasieve Surface Neurofysiologische Opnames voor de evaluatie van cognitieve en emotionele functies in Humans

Diepe hersenstimulatie (DBS) is een effectieve behandelingsoptie voor de ziekte van Parkinson. We hebben een onderzoeksontwerp opgesteld om nieuwe stimulatieparadigma's bij ratten te screenen. Het protocol beschrijft het gebruik van de trappentest en cilindertest voor de beoordeling van motorische resultaten bij DBS-behandelde hemiparkinsonische ratten.

Trap en Cilinder Test: een nieuwe benadering voor Motor Resultaat van Deep Brain Stimulation Effecten op het Hemiparkinsonian Rat Assess

Het doel van dit project is het ontwikkelen van een interactieve, patiënt-specifieke modeling pijpleiding om te simuleren van de effecten van diepe hersenstimulatie bij in de buurt van real-time en betekenisvolle feedback geven over de vraag hoe deze apparaten neurale activiteit in de hersenen beïnvloeden.

Richtend neuronale Fiber traktaten voor diepe brein stimulatie therapie met behulp van interactieve, patiënt-specifieke modellen

We beschrijven een preklinische experimentele methode om metabole neuromodulatie geïnduceerd door acute diepe hersenstimulatie met in vivo FDG-PET te evalueren. Dit manuscript bevat alle experimentele stappen, van stereotaxische chirurgie tot de toepassing van de stimulatiebehandeling en de verwerving, verwerking en analyse van PET-beelden.

In vivo Positronemissietomografie om activiteitspatronen te onthullen die worden geïnduceerd door diepe hersenstimulatie bij ratten

Leer hoe diepe hersenstimulatie saccadische oogbewegingen meet om normale en pathologische hersenfunctie te bestuderen. Deze methode biedt een kwantitatief en precies instrument voor onderzoek naar basale ganglia-ziekten.

Met behulp van Saccadometry met Deep Brain Stimulation voor normale en pathologische hersenfunctie Studie

Meer video's verkennen