Dokładne rejestrowanie wyników sakkad poziomych u pacjentów neurologicznych za pomocą elektrookulogramu
13 marca 2018
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.
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.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia metodę dokładnego rejestrowania poziomych ruchów gałek ocznych u pacjentów neurologicznych z wykorzystaniem elektrookulografii. Technika ta opiera się na zastosowaniu wgłębnej elektrody Ag-AgCl i podkreśla znaczenie prawidłowego rozmieszczenia elektrod oraz adaptacji do światła.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Badania nad ruchem gałek ocznych
- Neurologia
Wstęp
- Zrozumienie sprawności sakad w zaburzeniach neurologicznych.
- Badanie patofizjologii nieprawidłowości ruchów gałek ocznych.
- Dostarczanie informacji diagnostycznych dla schorzeń neurologicznych.
- Nieinwazyjne techniki pomiaru ruchów gałek ocznych.
Cel badania
- Obserwacja nieprawidłowości w wykonywaniu sakad u pacjentów neurologicznych.
- Wyjaśnienie podstaw patofizjologicznych tych zaburzeń.
- Usprawnienie możliwości diagnostycznych w warunkach klinicznych.
Zastosowane metody
- Użycie elektrody kubełkowej Ag-AgCl do rejestracji.
- Badany siedzący w środowisku o niskim natężeniu oświetlenia.
- Czarny wklęsły ekran w kształcie kopuły z wbudowanymi diodami LED do fiksacji wzroku.
- Procedury kalibracji i adaptacji do światła przed pomiarem.
Główne wyniki
- Osiągnięto stabilny, nieinwazyjny zapis ruchów gałek ocznych.
- Metoda jest możliwa do zastosowania u szerokiego spektrum pacjentów neurologicznych.
- Uzyskano nowe informacje przydatne w diagnostyce schorzeń neurologicznych.
- Prezentacja procedury przeprowadzona przez ekspertów w tej dziedzinie.
Wnioski
- Metoda ta zapewnia wiarygodne podejście do oceny nieprawidłowości w ruchach gałek ocznych.
- Wnosi ona cenne informacje dla zrozumienia zaburzeń neurologicznych.
- Przyszłe zastosowania mogą usprawnić procesy diagnostyczne w neurologii klinicznej.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Dokładny pomiar sprawności sakad poziomych dostarcza kluczowych informacji na temat patofizjologii zaburzeń neurologicznych, wspierając walidację celów w opracowywaniu leków ukierunkowanych na OUN. Elektrookulografia (EOG) stanowi stabilną, nieinwazyjną metodę ilościowej oceny funkcji okulomotorycznych, umożliwiając mechanistyczną redukcję ryzyka w przypadku kandydatów terapeutycznych wpływających na kontrolę ruchów gałek ocznych. Podejście to zwiększa pewność prognostyczną w modelach przedklinicznych, dostarczając wiarygodnych i powtarzalnych punktów końcowych do oceny wpływu leków na obwody neuronalne.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych dotyczących szlaków okulomotorycznych w modelach chorób neurologicznych.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez dostarczenie ilościowych parametrów sakad do oceny stopnia zaangażowania celu.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia selekcję projektów w portfelu dzięki obiektywnemu pomiarowi zmian w latencji i prędkości sakad wywołanych działaniem leku.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Gotowość do analizy: Przygotowuje zwalidowane systemy biologiczne do dalszego screeningu poprzez ustalenie stabilnych linii bazowych sygnału EOG.
- Powtarzalność: Niweluje zmienność poprzez adaptację do światła i redukcję impedancji, zapewniając spójną jakość sygnału w czasie.
- Użyteczność platformy: Umożliwia wiarygodną ocenę związków poprzez minimalizację artefaktów wynikających z interferencji EMG i EEG podczas wykonywania zadań.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla choroby: Wspiera dopasowanie biomarkerów translacyjnych poprzez rejestrację nieprawidłowości sakkad odzwierciedlających patofizjologię neurologiczną.
- Ciągłość przedkliniczna: Łączy etap odkrywania z walidacją przedkliniczną dzięki spójnemu fenotypowaniu okulomotorycznemu w poszczególnych fazach badania.
- Decyzje z uwzględnieniem ryzyka: Dostarcza informacji do kryteriów rozwoju poprzez kwantyfikację funkcjonalnej poprawy lub pogorszenia kontroli ruchów gałek ocznych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesów badawczych – od walidacji celu, poprzez identyfikację związku wiodącego, aż po ocenę przedkliniczną – oferując ilościowy odczyt funkcji okulomotorycznych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera weryfikację hipotez i wyjaśnianie szlaków sygnałowych poprzez pomiar parametrów sakad jako funkcjonalny wskaźnik integralności obwodów neuronalnych.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowość i powtarzalność analiz dzięki stabilizacji sygnałów EOG po prawidłowym rozmieszczeniu elektrod i adaptacji do światła.
- Analityka: Dostarcza ilościowe pomiary zmiennych zależnych (latencja sakadyczna, prędkość szczytowa), umożliwiając porównania między warunkami oraz określenie wielkości efektu.
- Badania translacyjne: Łączy się z ciągłością przedkliniczną, oferując istotny w kontekście chorób system monitorowania deficytów okulomotorycznych w różnych modelach chorobowych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako możliwość ponownego wykorzystania w różnych wskazaniach neurologicznych, ograniczając redundantne opracowywanie metod.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększenie pewności prognostycznej w walidacji celu poprzez zmniejszenie niejednoznaczności mechanistycznej w drogach okulomotorycznych.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja, powtarzalność i skalowalność osiągnięte dzięki kontrolowanemu przygotowaniu elektrod oraz warunkom środowiskowym.
- Wartość strategiczna: Lepsze decyzje typu go/no-go, efektywność kapitałowa i zmniejszone ryzyko biologiczne na późnych etapach dzięki wczesnej ocenie funkcjonalnej.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja skorygowana o ryzyko oraz decyzje o dalszym rozwoju oparte na ilościowych progach wydajności sakkad.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie testów okulomotorycznych oraz rozmieszczania elektrod do rejestracji biopotencjałów.
- Niezbędna aparatura obejmuje wzmacniacze DC, filtry dolnoprzepustowe (20 Hz) oraz zsynchronizowane systemy akwizycji danych.
- Standaryzacja międzyzespołowa wymaga stałych protokołów adaptacji do światła (10–20 min) oraz regulacji wzmocnienia podczas wykonywania zadania.
- Kwestie adaptacyjne obejmują weryfikację stabilności elektrod w różnych systemach modelowych o zróżnicowanych charakterystykach skóry lub gałki ocznej.
- Ograniczenia praktyczne obejmują podatność na zanieczyszczenia resztkowym sygnałem EMG/EEG w przypadku nieoptymalnej fiksacji elektrod lub filtrowania.
