Name: Dokładne rejestrowanie wyników sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych za pomocą elektrookulogramu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-13T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 12 s
Description: Poznaj metodę elektrookulografii do rejestracji sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych. Technika z użyciem elektrody Ag-AgCl umożliwia nieinwazyjną, stabilną diagnostykę zaburzeń ruchów gałek ocznych.

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. Terao otrzymał wsparcie od Ministerstwa Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii w ramach projektu badawczego Grant-in-Aid for Scientific Research [16K09709,16H01497]. YU otrzymał wsparcie w ramach projektu badawczego Grant-in-Aid for Scientific Research z Ministerstwa Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii Japonii [nr 25293206, nr 22390181, 15H05881, 16H05322]; dzięki grantom Komitetu Badawczego ds. Najlepszego Leczenia Choroby Parkinsona rTMS z Ministerstwa Zdrowia i Opieki Społecznej Japonii; oraz przez Komitet Badawczy ds. Dystonii przy Ministerstwie Zdrowia i Opieki Społecznej Japonii.

Wszystkie procedury eksperymentalne w tym badaniu zostały zatwierdzone i przeprowadzone zgodnie z wytycznymi komisji etycznej ds. badań na ludziach po uzyskaniu świadomej zgody.
1. Przygotuj temat i pomieszczenie do przekodowania
<ol>
	<li>Nagrywanie należy wykonywać w pomieszczeniu o słabym oświetleniu otoczenia, aby umożliwić wystarczającą adaptację światła.</li>
	<li>Niech badani usiądą przed czarnym, wklęsłym ekranem w kształcie kopuły o średnicy 90 cm, który zawiera diody elektroluminescencyjne (LED) osadzone w otworach, które służą jako punkty fiksacji i cele sakkadowe używane w paradygmatach okoruchowych. 
	UWAGA: Diody LED są ułożone w układy poziome, pionowe i ukośne na czarnym, wklęsłym ekranie w kształcie kopuły, tj. w 8 kierunkach oddalonych od środka o 45 stopni i w odstępie 5 stopni od środka, zgodnie z pierwotnie opracowanym przez Kato i wsp. 20 do badań behawioralnych i fizjologicznych, zmodyfikowany do użytku u ludzi przez Hikosaka et al. 21</li>
	<li>Aby kontrolować zadania okoruchowe, spraw, aby każdy badany trzymał przycisk mikroprzełącznika podłączony do mikrokomputera, który pozwala badanemu inicjować i kończyć próbę zadania poprzez naciśnięcie i zwolnienie przycisku. 
	UWAGA: Zadania i akwizycja danych są kontrolowane przez niestandardowy program działający na typowym komputerze z systemem Windows.</li>
	<li>Ustabilizuj pozycję głowy fotografowanej osoby za pomocą podbródka i czoła, a także opaski na głowę.</li>
</ol>
2. Umieść elektrody do EOG
<ol>
	<li>Użyj elektrody kubkowej Ag-AgCl do rejestracji EOG (<silna klasa="xfig">Rysunek 1), która ma średnicę 1,8 cm i grubość 3,5 mm. Dolna część miseczki składa się z elektrody Ag-AgCl, a boczna ścianka jest otoczona plastikową obwódką o grubości 5 mm, umożliwiającą szeroki kontakt ze skórą.</li>
	<li>Przetrzyj skórę wacikiem nasączonym alkoholem.</li>
	<li>Napełnij kubek pastą elektrodową.</li>
	<li>Stabilnie przymocuj elektrodę do skóry, umieszczając podwójną taśmę klejącą pod plastikiem i przymocuj frędzle do skóry.</li>
	<li>W przypadku rejestrowania sakkad poziomych za pomocą EOG należy umieścić elektrody w obustronnej kancie oczu, natomiast w przypadku rejestrowania sakkad pionowych należy umieścić elektrody powyżej i poniżej jednego oka.</li>
</ol>
3. Konfiguracja wzmacniaczy do nagrywania
<ol>
	<li>Użyj wzmacniacza prądu stałego (DC) do nagrywania EOG, z sygnałem cyfrowym z częstotliwością 500 Hz.</li>
	<li>Nagrywaj VOG jednocześnie, korzystając z systemu śledzenia ruchu gałek ocznych opartego na wideo, który rejestruje dane dotyczące pozycji fiksacji oka z częstotliwością próbkowania 500 - 1 000 Hz.</li>
	<li>Zasilić wyjście analogowe poziomych i pionowych pozycji oczu i ustawić filtr systemu akwizycji danych z filtrem dolnoprzepustowym sygnału na 20 Hz.</li>
	<li>Ustaw również filtr tak, aby tłumił szumy o wysokiej częstotliwości pośredniej, takie jak elektromiografia i elektroencefalografia. 
	UWAGA: Do analizy konieczny jest dalszy proces wygładzania w celu obliczenia profili prędkości sakkad na podstawie danych o położeniu oczu (w tym przypadku wygładzanie 3-punktowe przeprowadzono trzykrotnie).</li>
	<li>Jeśli to możliwe, zmierz impedancję między elektrodą a skórą i utrzymuj ją poniżej 20 kΩ.</li>
</ol>
4. Okres oczekiwania po umieszczeniu elektrod na adaptację światła
<ol>
	<li>Po umieszczeniu elektrody EOG na skórze należy odczekać 10 - 20 minut, aż nastąpi wystarczająca adaptacja światła.</li>
	<li>Poczekaj, aż nagranie się ustabilizuje, a impedancja między żelem elektrody zmniejszy się.</li>
</ol>
5. Kalibracja sygnałów EOG i VOG
<ol>
	<li>Wykonaj kalibrację ruchu gałek ocznych przed każdą sesją testową, prosząc badanych o przyjrzenie się 5 wcześniej określonym lokalizacjom.</li>
	<li>Mówiąc dokładniej, spraw, aby obiekty patrzyły na cele wizualne w środku i te, które pojawiają się 20 stopni w lewo, w prawo, w górę i w dół od punktu fiksacji, zarówno w przypadku EOG, jak i VOG.</li>
	<li>Dostosuj wzmocnienie EOG, gdy badani skupiają się na tych miejscach, tak aby za pomocą niestandardowego systemu akwizycji danych do monitorowania bieżącej pozycji oczu wyświetlanej na ekranie komputera odpowiadała pozycji docelowej wyświetlanej na ekranie.</li>
</ol>
6. Nagrywaj sakkady za pomocą paradygmatów okoruchowych i rekalibruj pozycje oczu w razie potrzeby podczas sesji
<ol>
	<li>Poinstruuj badanych o paradygmatach okoruchowych. 
	UWAGA: W badaniach klinicznych zwykle stosuje się dwa zadania okoruchowe: sakadę sterowaną wzrokowo (VGS) i zadania antysakadowe (AS). Krótko mówiąc, w VGS, gdy obiekty naciskają przycisk, centralny punkt jest podświetlany w środku kopuły, a obiekty muszą najpierw skupić się na tym miejscu. 1,5 - 2 s później cel jest prezentowany losowo w miejscu 5, 10, 20 lub 30 stopni w poziomie na lewo lub prawo od niego, w tym samym czasie, gdy centralny punkt fiksacji zostaje zgaszony. Badani są instruowani, aby wykonać sakkadę w kierunku tego celu. W zadaniu AS poproś badanych, aby najpierw nacisnęli przycisk, a następnie poproś, aby skupili się na centralnym punkcie fiksacji, gdy się pojawi. 1,5 - 2 s później cel przeskakuje w lewo lub w prawo od niego, podobnie jak powyżej. Badani są zobowiązani do wykonania sakkady w kierunku lustrzano-symetrycznej pozycji w poprzek centralnego punktu fiksacji.</li>
	<li>Niech badani nacisną przycisk i rozpoczną próby.</li>
	<li>Podczas sesji dostosuj wzmocnienie EOG podczas wykonywania zadania, tak aby aktualna pozycja oka wyświetlana na monitorze była zawsze wyrównana z pozycją docelową wyświetlaną jednocześnie na tym samym ekranie. Zarówno w przypadku EOG, jak i VOG, w razie potrzeby należy przeprowadzić ponowną kalibrację w celu regulacji.</li>
	<li>Aby porównać wydajność obu metodologii, przeanalizuj przefiltrowane i zdigitalizowane sygnały EOG ze wzmacniacza prądu stałego i VOG za pomocą specjalnie opracowanego programu komputerowego i pokaż sygnały EOG i VOG razem w tym samym śladzie.</li>
</ol>

<ol><li>Braun, D., Weber, H., Mergner, T., Schulte-Mönting, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccadic+reaction+times+in+patients+with+frontal+and+parietal+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Saccadic reaction times in patients with frontal and parietal lesions.</a> Brain. 115, (Pt 5) 1359-1386 (1992).</li>
<li>Sweeney, J. A., Levy, D., Harris, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commentary%3A+eye+movement+research+with+clinical+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Commentary: eye movement research with clinical populations.</a> Prog Brain Res. 140, 507-522 (2002).</li>
<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, (Pt 3) 460-477 (2004).</li>
<li>Ramat, S., Leigh, R. J., Zee, D. S., Optican, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+clinical+disorders+tell+us+about+the+neural+control+of+saccadic+eye+movements%29%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">What clinical disorders tell us about the neural control of saccadic eye movements).</a> Brain. 130, (Pt 1) 10-35 (2007).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Initiation+and+inhibitory+control+of+saccades+with+the+progression+of+Parkinson%27s+disease+-+changes+in+three+major+drives+converging+on+the+superior+colliculus%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus.</a> Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).</li>
<li>Kennard, D. W., Smyth, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+causes+of+downward+eyelid+movement+with+changes+of+gaze%2C+and+a+study+of+the+physical+factors+concerned%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The causes of downward eyelid movement with changes of gaze, and a study of the physical factors concerned.</a> J Physiol. 166, 178-190 (1963).</li>
<li>Houben, M. M., Goumans, J., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recording+three-dimensional+eye+movements%3A+scleral+search+coils+versus+video+oculography%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Recording three-dimensional eye movements: scleral search coils versus video oculography.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (1), 179-187 (2006).</li>
<li>Eggert, T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17314477">Eye movement recordings: methods.</a> Dev Ophthalmol. 40, 15-34 (2007).</li>
<li>Frens, M. A., van der Geest, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scleral+search+coils+influence+saccade+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Scleral search coils influence saccade dynamics.</a> J Neurophysiol. 88 (2), 692-698 (2002).</li>
<li>Lappe-Osthege, M., Talamo, S., Helmchen, C., Sprenger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overestimation+of+saccadic+peak+velocity+recorded+by+electro-oculography+compared+to+video-oculography+and+scleral+search+coil%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Overestimation of saccadic peak velocity recorded by electro-oculography compared to video-oculography and scleral search coil.</a> Clin Neurophysiol. 121 (10), 1786-1787 (2010).</li>
<li>Bhidayasiri, R., Riley, D. E., Somers, J. T., Lerner, A. J., Büttner-Ennever, J. A., Leigh, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathophysiology+of+slow+vertical+saccades+in+progressive+supranuclear+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Pathophysiology of slow vertical saccades in progressive supranuclear palsy.</a> Neurology. 57 (11), 2070-2077 (2001).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+the+information+through+human+oculomotor+cortical+regions+by+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Visualization of the information through human oculomotor cortical regions by transcranial magnetic stimulation.</a> J Neurophysiol. 80 (2), 936-946 (1998).</li>
<li>Terao, Y., Okano, T., Furubayashi, T., Yugeta, A., Inomata-Terada, S., Ugawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+thirty-minute+mobile+phone+use+on+saccades%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Effects of thirty-minute mobile phone use on saccades.</a> Clin Neurophysiol. 118 (7), 1545-1556 (2007).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Initiation+and+inhibitory+control+of+saccades+with+the+progression+of+Parkinson%27s+disease+-+changes+in+three+major+drives+converging+on+the+superior+colliculus%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus.</a> Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2210533611001870">Frontal cortical regions controlling small and large amplitude saccades: a TMS study.</a> Basal Ganglia. 1 (4), 221-229 (2011).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deterioration+of+horizontal+saccades+in+progressive+supranuclear+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Deterioration of horizontal saccades in progressive supranuclear palsy.</a> Clin Neurophysiol. 124 (2), 354-363 (2013).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saccade+abnormalities+associated+with+focal+cerebral+lesions+-How+cortical+and+basal+ganglia+commands+shape+saccades+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophsyiol%22%5BJournal%5D)">Saccade abnormalities associated with focal cerebral lesions -How cortical and basal ganglia commands shape saccades in humans.</a> Clin Neurophsyiol. 127 (8), 2953-2967 (2016).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+multiple+system+atrophy+with+cerebellar+ataxia+%28MSA-C%29+like+spinocerebellar+ataxia+and+multiple+system+atrophy+with+parkinsonism+%28MSA-P%29+like+Parkinson%27s+disease%3F+-A+saccade+study+on+pathophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Is multiple system atrophy with cerebellar ataxia (MSA-C) like spinocerebellar ataxia and multiple system atrophy with parkinsonism (MSA-P) like Parkinson's disease? -A saccade study on pathophysiology.</a> Clin Neurophysiol. 127 (2), 1491-1502 (2016).</li>
<li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinguishing+spinocerebellar+ataxia+with+pure+cerebellar+manifestation+from+multiple+system+atrophy+%28MSA-C%29+through+saccade+profiles%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Distinguishing spinocerebellar ataxia with pure cerebellar manifestation from multiple system atrophy (MSA-C) through saccade profiles.</a> Clin Neurophysiol. 128 (1), 31-43 (2016).</li>
<li>Kato, M., Hikosaka, O. Saccade related responses of external pallidal neurons in monkey. Neurosci Res. , Suppl. 17 [Abstract] 218(1992).</li>
<li>Hikosaka, O., Fukuda, H., Kato, M., Uetake, K., Nomura, Y., Segawa, M. Deficits in saccadic eye movements in hereditary progressive dystonia with marked diurnal fluctuation. <a target="_blank" href="NULL">Hereditary Progressive Dystonia With Marked Diurnal Fluctuation</a>. Segawa, M. , The Parthenon Publishing Group. New York. 159-177 (1993).</li>
<li>Fukuda, H., et al. Development of saccade recording system in humans: simultaneous measurment of electro-oculography and video-oculography. 38th Annual Meeting of Japanese Society of Clinical Neurophysiology. , [Japanese abstract] (2008).</li>
<li>Constable, P. A., Bach, M., Frishman, L. J., Jeffrey, B. G., Robson, A. G. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10633-017-9573-2">International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. ISCEV Standard for clinical electro-oculography (2017 update).</a> Doc Ophthalmol. 134 (1), 134(2017).</li>
<li>Behrens, F., Weiss, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+and+modified+technique+for+testing+the+retinal+function+%28Arden+test%29+by+use+of+the+electro-oculogram+%28EOG%29+for+clinical+and+research+use%5BTitle%5D)+AND+%22Doc+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">An automated and modified technique for testing the retinal function (Arden test) by use of the electro-oculogram (EOG) for clinical and research use.</a> Doc Ophthalmol. 96 (4), 283-292 (1999).</li>
<li>Kikawada, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variations+in+the+corneo-retinal+standing+potential+of+the+vertebrate+eye+during+light+and+dark+adaptations%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn+J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Variations in the corneo-retinal standing potential of the vertebrate eye during light and dark adaptations.</a> Jpn J Physiol. 18 (6), 687-702 (1968).</li>
<li>Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+induced+gamma-band+response+in+EEG+as+a+manifestation+of+miniature+saccades%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades.</a> Neuron. 58 (3), 429-441 (2008).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia w odniesieniu do tego badania.

Chociaż obecnie dominującą metodą rejestracji sakkad stała się VOG, niniejsze badanie wykazało, że EOG może osiągnąć dokładność prawie porównywalną z VOG, jeśli jest prawidłowo zaimplementowany (ryc. 2). Wykazano, że obecna metoda EOG osiąga dobrą korelację z VOG podczas rejestrowania sakkad poziomych i została z powodzeniem wykorzystana w wielu wcześniejszych badaniach przez tę samą grupę 12,13,14,15,16,17,18,19.<sup clas...

Istnieją trzy główne sposoby rejestrowania ruchów gałek ocznych: konwencjonalny EOG, VOG rejestrowany przez system śledzenia ruchu gałek ocznych oparty na wideo oraz metoda cewki do przeszukiwania twardówki (SSC). Wśród nich EOG jest często używany do rejestrowania ruchów gałek ocznych u pacjentów od 1970 roku ze względu na swoją prostotę. Metoda ta, szeroko stosowana w populacji klinicznej, jest szeroko stosowana w diagnostyce pacjentów neurologicznych i dostarcza przydatnych informacji na temat patofizjologii leżącej u podstaw zaburzeń1,2,3,4,5. Ponadto jest to nadal jedyna technika, którą można realnie wykorzystać do rejestrowania ruchów gałek ocznych podczas snu (szybkie ruchy gałek ocznych podczas snu REM i inne formy ruchów gałek ocznych).
Ponieważ gałka oczna jest naładowana dodatnio w swoim przednim aspekcie, w tym rogówce, w stosunku do jej tylnego aspektu, istnieje różnica napięcia między przednią i tylną częścią oczu, zwana potencjałem korowo-siatkówkowym. Ze względu na obecność tego potencjału, prawa elektroda stanie się bardziej dodatnia niż lewa, gdy badani zwrócą wzrok w prawo, i stanie się ujemna, gdy zwrócą wzrok w lewo. Ponieważ różnica napięcia między lewą i prawą elektrodą jest silnie skorelowana z kątem obrotu gałek ocznych w przypadku sakkad poziomych, można ją wykorzystać do pomiaru poziomych ruchów gałek ocznych. Jednak ta korelacja nie dotyczy kierunku pionowego, chociaż pionowy EOG nadal może być używany do pomiaru ruchów gałek ocznych6. Z drugiej strony, niektóre badania wykorzystują głównie pionowy EOG do monitorowania mrugnięć.
Ostatnio jednak, VOG w dużej mierze zajął miejsce EOG ze względu na jego większą dokładność przestrzenną sięgającą do 0,25 - 0,5 stopnia, i stał się obecnie standardową metodą zapisu sakkad w warunkach klinicznych. Tymczasem EOG jest uważany za dość przestarzały, ponieważ jego dokładność przestrzenna, co najwyżej 0,5 stopnia, jest gorsza od VOG.
Jednak VOG ma również swoje wady, jeśli jest używany w warunkach klinicznych. Istnieją przypadki, w których VOG nie jest możliwe; Na przykład śledzenie ruchu gałek ocznych staje się niedokładne u osób z wąską szczeliną oka, na przykład gdy większy obszar rogówki jest zasłonięty przez powieki. U pacjentów z soczewkami zaćmy nieprawidłowe odbicie światła podczerwonego utrudnia wiarygodne rejestrowanie kierunku patrzenia. Co więcej, EOG może przynieść korzyści niektórym osobom, dla których zaburzenia ruchowe utrudniają nagrywanie VOG. Ponadto system VOG jest droższy w porównaniu z konfiguracją EOG, co często sprawia, że ten pierwszy jest niedostępny w zwykłych placówkach medycznych.
Z drugiej strony, metoda SSC jest uważana za złoty standard pomiaru ruchów gałek ocznych. W porównaniu z VOG i EOG, metoda ta zapewnia najwyższą dokładność przestrzenną, do 0,1 stopnia, i jest szczególnie przydatna, gdy nagrywanie obejmuje ruchy głowy o wysokiej częstotliwości6. Jednak ta metoda jest potencjalnie inwazyjna, tj. bolesna i bardzo drażniąca dla oczu i pozwala na nagrywanie tylko przez krótki okres, około 30 minut lub krócej7,8,9,10. Ten krótki czas trwania sprawia, że metoda ta nie nadaje się do szerokiego zastosowania klinicznego, chociaż jest z powodzeniem stosowana w niektórych specjalistycznych ośrodkach11.
Na podstawie wcześniejszych badań obejmujących ponad 250 pacjentów neurologicznych i 480 zdrowych pacjentów w tej samej grupie12,13,14,15,16,17,18,19, niniejsze badanie pokazuje, że EOG może być na tyle dokładny, że może służyć jako standardowa technika rejestracji ruchu gałek ocznych i ma szerokie zastosowanie w populacji klinicznej, przy jednoczesnym obejściu różnych wad VOG i SSC. W niniejszym artykule opisano stabilną metodę zapisu EOG, wykorzystującą elektrodę z szeroką obwódką, aby umożliwić szeroki i stabilny kontakt ze skórą, podobną do elektrody EEG przymocowanej bezpiecznie do skóry głowy za pomocą kolodionu w celu rejestrowania przez długi okres czasu. Impedancja elektrody spada, a zapis z czasem staje się stabilny, co skutecznie redukuje artefakty z mięśni twarzy i elektroencefalografii. Metoda ta jest porównywana z jednocześnie nagrywanym VOG. Odpowiednio przygotowany i wdrożony EOG jest tak samo dobry jak VOG pod względem dokładności rejestrowania sakkad u pacjentów neurologicznych, a EOG może być nawet bardziej podatny na zapis sakkad u zdrowych osób.

<table><tbody><tr><td>Elektroda</td><td>Nihon-Kohden (Tokio, Japonia)</td><td>Elektroda kubkowa</td> <td>NS111-115</td></tr><tr><td>Pasta elektrodowa</td><td>Nihon-Kohden (Tokio, Japonia)</td><td>Żelowa pasta elektrodowa Gelaid Z-101BA</td><td>do wypełnienia elektrody kubkowej</td></tr><tr><td>Taśma klejąca&nbsp;</td><td>Nihon-Kohden (Tokio, Japonia)</td><td>Taśma dwuklejąca</td> <td>H261</td> do mocowania</tr><tr><td>elektrody wzmacniacza prądu stałego</td><td>Nihon-Kohden (Tokio, Japonia)</td>Wzmacniacz <td>AN-601G</td> do <td></td></tr><tr><td>systemu śledzenia ruchu gałek ocznych EOG opartego na wizji</td><td>Badania SR (Mississauga, Ontario, Kanada)</td><td>System śledzenia ruchu gałek ocznych</td> <td>Eyelink II</td> do nagrywania VOG</tr><tr><td>Filter</td><td>NF corporation</td><td>Filtr MS-521</td><td>dla sygnału EOG</td></tr></tbody></table>

dokładne rejestrowanie wyników sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych za pomocą elektrookulogramu

Recording Horizontal Saccade Performances Accurately in Neurological Patients Using Electro-oculogram

Electro-oculogram (EOG) jest szeroko stosowany do klinicznego rejestrowania ruchów gałek ocznych, zwłaszcza sakkad poziomych, chociaż obecnie głównie zastąpiła go wideo-okulografia (VOG) ze względu na jej większą dokładność przestrzenną. Są jednak sytuacje, w których EOG ma wyraźną przewagę nad VOG, np. osoby z wąskimi rozszczepami oczu lub z soczewkami zaćmy oraz pacjenci z zaburzeniami ruchowymi. Niniejszy artykuł pokazuje, że przy prawidłowym wdrożeniu, EOG może osiągnąć dokładność prawie tak dobrą jak VOG ze znaczną stabilnością nagrywania, jednocześnie omijając problemy związane z nagrywaniem VOG. W niniejszej pracy opisano praktyczną metodę rejestracji wychyleń poziomych z wykorzystaniem paradygmatów okoruchowych z dużą dokładnością i stabilnością przez EOG u pacjentów neurologicznych. Niezbędne środki to użycie elektrody Ag-AgCl z szerokim plastikowym prążkiem zdolnym do redukcji hałasu i poczekanie na wystarczającą adaptację światła. Ten okres oczekiwania pomaga również obniżyć impedancję między elektrodami a skórą, zapewniając w ten sposób stabilny sygnał rejestrowany w miarę upływu czasu. Ponadto w razie potrzeby podczas wykonywania zadania przeprowadzana jest ponowna kalibracja. Korzystając z tej metody, eksperymentator może uniknąć dryftów sygnałów, a także zanieczyszczenia artefaktów lub szumu z elektromiogramu i elektroencefalogramu, a także może zebrać wystarczające dane do klinicznej oceny sakkad. Tak więc, po wdrożeniu, EOG może być nadal metodą o wysokiej praktyczności, która może być szeroko stosowana u pacjentów neurologicznych, ale może być również skuteczna w badaniach na zdrowych osobach.

Rycina 2 przedstawia reprezentatywne jednoczesne zapisy EOG i VOG u zdrowego badanego. Dla EOG (krzywe szare) i VOG (krzywe czerwone; Rycina 2A) nałożono na siebie 8 prób VGS. Po kalibracji przeprowadzonej obecną metodą wiadomo, że dane EOG i VOG są liniowe w zakresie 5-30 stopni, a dokładność przestrzenna danych wynosi 0,5 stopnia.
Wyniki uzyskane obie...

Artykuł opisuje praktyczną metodę rejestrowania poziomych ruchów gałek ocznych z dużą dokładnością za pomocą elektro-okulogram u pacjentów neurologicznych, przy użyciu elektrody kubkowej Ag-AgCl z szerokim plastikowym prążkiem. Stabilny pomiar wymaga odpowiedniego doboru i zamocowania elektrod, poświęcenia wystarczającej ilości czasu na adaptację światła i ponownej kalibracji w razie potrzeby.

Dokładne rejestrowanie wyników sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych za pomocą elektrookulogramu

Electro-oculogram (EOG) has been widely used for clinical eye movement recording, especially horizontal saccades, although the video-oculography (VOG) has ...

Ogólnym celem niniejszego okulogramu jest obserwacja nieprawidłowości w wykonywaniu sakkad u pacjentów, zwłaszcza u pacjentów z zaburzeniami neurologicznymi, oraz przyjrzenie się patofizjologii leżącej u podstaw zaburzenia, dostarczając użytecznych informacji na temat diagnozy. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w tej dziedzinie, takie jak diagnoza pacjentów z zaburzeniami neurologicznymi i wyjaśnić patofizjologię leżącą u podstaw choroby. Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala na stabilną rejestrację ruchów gałek ocznych w sposób nieinwazyjny w stosunkowo krótkim czasie i ma szerokie zastosowanie u pacjentów neurologicznych.Procedurę zademonstrują dr Hideki Fukuda, badacz okulomotoryczny w Klinice Neurologicznej dla Dzieci Segawa oraz dr Yuseke Sugiyama, doktorant z Wydziału Neurologii Uniwersytetu Tokijskiego. Zacznij od eskortowania obiektu do pomieszczenia o słabym oświetleniu otoczenia. Niech badany usiądzie przed czarnym wklęsłym ekranem w kształcie kopuły o średnicy 90 centymetrów, który zawiera diody elektroluminescencyjne, diody LED, osadzone w otworach, które służą jako punkty fiksacji i cele sakkad używane w paradygmatach okoruchowych.Następnie należy wyposażyć badanego w przycisk mikroprzełącznika podłączony do mikrokomputera, który umożliwia mu rozpoczęcie i zakończenie próby testowej poprzez naciśnięcie i zwolnienie przycisku. Ustabilizuj pozycję głowy fotografowanej osoby za pomocą podbródka i czoła, a także za pomocą opaski na głowę. Następnie zaopatrz się w elektrodę kubkową z srebrem/chlorkiem siarki do zapisu elektrookulogramu lub EOG.Przetrzyj skórę wacikiem nasączonym alkoholem. Następnie napełnij kubek pastą elektrodową. Stabilnie przymocuj elektrodę do skóry, umieszczając podwójną taśmę klejącą pod plastikiem i przymocuj frędzle do skóry.Aby rejestrować sakkady poziome za pomocą EOG, umieść elektrody na obustronnej kancie oczu. Natomiast w przypadku rejestrowania sakkad pionowych należy umieścić elektrody powyżej i poniżej jednego oka. Na koniec odczekaj 10 do 20 minut po umieszczeniu elektrody EOG na skórze, aż nastąpi wystarczająca adaptacja światła.Zacznij od użycia wzmacniacza prądu stałego, DC, do nagrywania EOG z sygnałem zdigitalizowanym z częstotliwością 500 herców. Nagrywaj wideokulografię, VOG, jednocześnie za pomocą systemu śledzenia ruchu gałek ocznych opartego na wideo, który rejestruje dane o pozycji fiksacji oka z częstotliwością próbkowania od 500 do 1 000 herców. Następnie należy podać wyjście analogowe poziomych i pionowych pozycji gałek ocznych i ustawić filtr systemu akwizycji danych z filtrem dolnoprzepustowym sygnału na 20 Hz.Przed każdą sesją testową wykonaj kalibrację ruchu gałek ocznych, prosząc badanego o przyjrzenie się pięciu wstępnie określonym lokalizacjom, tak aby widział cele wizualne w środku i te, które pojawiają się 20 stopni w lewo, w prawo, w górę i w dół od punktu fiksacji zarówno dla EOG, jak i VOG. Następnie dostosuj wzmocnienie EOG, gdy badany skupia się na tych miejscach, tak aby za pomocą niestandardowego systemu akwizycji danych do monitorowania bieżącej pozycji oczu wyświetlanej na ekranie komputera odpowiadała pozycji docelowej wyświetlanej na ekranie. Następnie poinstruuj podmiot o paradygmatach okoruchowych.Następnie poproś badanego o naciśnięcie przycisku i rozpoczęcie prób. Podczas sesji dostosuj wzmocnienie EOG podczas wykonywania zadania tak, aby aktualna pozycja oka wyświetlana na monitorze była zawsze wyrównana z pozycjami docelowymi wyświetlanymi jednocześnie na tym samym ekranie. Po zakończeniu eksperymentu przeanalizuj przefiltrowane i zdigitalizowane sygnały EOG ze wzmacniacza DC i VOG za pomocą specjalnie skonstruowanego programu komputerowego i pokaż sygnały EOG i VOG razem w tej samej ścieżce w celu porównania wydajności obu metodologii.Zapisy uzyskane za pomocą tych dwóch metod w dużej mierze pokrywają się ze sobą, z wyjątkiem tego, że ślady EOG są nieznacznie przesunięte w prawo w porównaniu ze śladami VOG. Wyniki te pokazują porównanie śladów EOG i VOG w zadaniu sakad kierowanym wizualnie. Ponownie występuje znaczne nakładanie się ścieżek dla EOG i VOG, ale opóźnienie jest nieco dłuższe dla EOG, a krzywa prędkości EOG pokazuje nieco niższą prędkość szczytową niż VOG.Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu 30 minut, łącznie z przygotowaniem, jeśli jest wykonywana prawidłowo. Podejmując tę procedurę, należy pamiętać o doborze odpowiednich elektrod i stabilnym ich zamocowaniu, a także o poświęceniu wystarczającej ilości czasu na adaptację światła. Po tej procedurze można wykonać inne metody, takie jak rejestrowanie ruchów gałek ocznych, gdy oczy są zamknięte, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak to, jak poruszają się oczy podczas snu.Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom z dziedziny neurologii i psychiatrii do zbadania patofizjologii zaburzeń neurologicznych w warunkach klinicznych. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wdrożyć stabilny zapis elektrookulografii, który może być niezawodnie stosowany w warunkach klinicznych.

recording-horizontal-saccade-performances-accurately-neurological

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Wideookulografia jest bardzo ilościową metodą badania sprawności motorycznej oczu, a także uczenia się motorycznego. W niniejszym materiale opisujemy sposób przeprowadzania wideookulografii u myszy. Zastosowanie tej techniki u myszy zdrowych, leczzonych farmakologicznie lub modyfikowanych genetycznie stanowi potężne narzędzie badawcze do zgłębiania fizjologii leżącej u podstaw zachowań motorycznych.

Wideookulografia u myszy

Przedstawiamy metodę pozyskiwania sygnałów elektrokortykograficznych do celów badawczych u ludzi poddawanych inwazyjnemu monitorowaniu epilepsji. Pokazujemy, jak wykorzystać platformę programową BCI2000 do zbierania danych, przetwarzania sygnałów oraz prezentacji bodźców. W szczególności prezentujemy SIGFRIED, narzędzie oparte na BCI2000 służące do funkcjonalnego mapowania mózgu w czasie rzeczywistym.

Rejestracja ludzkich sygnałów elektrokortykograficznych (ECoG) w badaniach neuronaukowych i funkcjonalnym mapowaniu kory mózgowej w czasie rzeczywistym

Film demonstruje test do identyfikacji neuronów selektywnych poprzez jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych i zapisy pojedynczych neuronów. Ludzki uczestnik ma za zadanie zidentyfikować obiekt docelowy spośród szeregu obiektów na wyświetlaczu, a ruch gałek ocznych jest śledzony. Jednocześnie szybkość odpalania pojedynczych neuronów jest rejestrowana przez elektrody wszczepione do mózgu. Dane z obu nagrań są skorelowane w celu oceny obecności neuronów selektywnych wobec celu.

Jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych i rejestracja pojedynczych neuronów w celu identyfikacji neuronów selektywnych

Ten film pokazuje proces rejestrowania aktywności neuronalnej kory mózgowej i podkorowej za pomocą elektrod elektroencefalograficznych (EEG) i głębokiej stymulacji mózgu (DBS) podczas testu stymulacji wzrokowej opartej na uwadze.

Rejestrowanie aktywności neuronalnej kory mózgowej i podkorowej za pomocą systemów elektrod

Kilkoro dzieci z jednostronnym porażeniem mózgowym zdaje się lekceważyć zachowaną zdolność chorej kończyny górnej. To rozwojowe lekceważenie jest szeroko opisane w literaturze, ale zaangażowane procesy poznawcze nie zostały zbadane. Aby zbadać czynniki poznawcze leżące u podstaw kontroli kończyn górnych, opracowano protokół potencjału związanego ze zdarzeniem.

Potencjały związane ze zdarzeniami podczas zadań odpowiedzi docelowej w celu badania procesów poznawczych używania kończyn górnych u dzieci z jednostronnym porażeniem mózgowym

Ten artykuł opisuje wykorzystanie ilościowego pomiaru ruchów gałek ocznych w połączeniu ze stymulacją ogniskowych obszarów głębokiego mózgu w celu zbadania fizjologii, patofizjologii i mechanizmów głębokiej stymulacji mózgu.

Wykorzystanie sakadometrii z głęboką stymulacją mózgu do badania prawidłowych i patologicznych funkcji mózgu

Deficyty poznawcze są powszechne u około jednej trzeciej pacjentów ze stwardnieniem zanikowym bocznym, stanem neurologicznym prowadzącym do postępującego upośledzenia mowy i zdolności ruchowych. Aby przeprowadzić testy poznawcze u pacjentów, którzy nie są w stanie mówić ani pisać, opracowano niezawodny i łatwy do przeprowadzenia paradygmat śledzenia wzroku.

Kontrola okulologiczna w celu oceny funkcji poznawczych u pacjentów ze stwardnieniem zanikowym bocznym

Uraz mózgu może uszkodzić zarówno układ oczny, jak i somatyczny układ motoryczny. Charakterystyka kontroli motorycznej po urazie dostarcza biomarkerów, które pomagają w wykrywaniu, monitorowaniu i prognozowaniu choroby. Dokonujemy przeglądu metody pomiaru kontroli ruchu gałek ocznych i ręki w zdrowiu i patologicznej koordynacji, z paradygmatami patrzenia i zasięgu do oceny koordynacji między okiem a ręką.

Efektywne rejestrowanie spektrum koordynacji oko-ręka do spektrum braku koordynacji

Opisujemy metodę przeprowadzania nagrań pojedynczych neuronów z jednoczesnym śledzeniem ruchu gałek ocznych u ludzi. Pokazujemy użyteczność tej metody i ilustrujemy, w jaki sposób wykorzystaliśmy to podejście do uzyskania neuronów w ludzkim przyśrodkowym płacie skroniowym, które kodują cele wyszukiwania wzrokowego.

Jednoczesne śledzenie ruchu gałek ocznych i zapisy pojedynczych neuronów u pacjentów z padaczką u ludzi

Tutaj prezentujemy protokół do badania związku między parametrami ruchu gałek ocznych a funkcjami poznawczymi u pacjentów z chorobą Parkinsona bez demencji. W eksperymencie wykorzystano urządzenie śledzące ruch gałek ocznych do pomiaru amplitudy sakkady i czasu fiksacji w zadaniu wyszukiwania wizualnego. Następnie zmierzono korelację z wydajnością w wielodomenowych zadaniach poznawczych.

Charakterystyka związku między parametrami ruchu gałek ocznych a funkcjami poznawczymi u pacjentów z chorobą Parkinsona bez otępienia ze śledzeniem ruchu gałek ocznych

Poznaj metodę elektrookulografii do rejestracji sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych. Technika z użyciem elektrody Ag-AgCl umożliwia nieinwazyjną, stabilną diagnostykę zaburzeń ruchów gałek ocznych.

Dokładne rejestrowanie wyników sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych za pomocą elektrookulogramu

Przeglądaj więcej filmów