Name: Efektywne rejestrowanie spektrum koordynacji oko-ręka do spektrum braku koordynacji (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 30 s
Description: Poznaj metodę trójwymiarowego rejestrowania ruchów oko-ręka w zadaniach sakkadowych u pacjentów po udarze MCA i zdrowych kontroli. Technika ta umożliwia obiektywną analizę koordynacji ruchowej oraz wykrywanie biomarkerów uszkodzeń mózgu w celu monitorowania i prognozowania przebiegu choroby.

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

Chcielibyśmy podziękować dr Tamarze Bushnik i zespołowi badawczemu NYULMC Rusk za ich przemyślenia, sugestie i wkład. Badania te były wspierane przez 5K12 HD001097 (do J-RR, MSL i PR).

1. Uczestnik
<ol>
	<li>Zrekrutować uczestników kontrolnych w wieku powyżej 18 lat, bez historii dysfunkcji neurologicznych, istotnych urazów oka, znacznej depresji, poważnej niepełnosprawności i/lub wszczepionych implantów elektrycznych.</li>
	<li>Zrekrutować uczestników po udarze w wieku powyżej 18 lat, z historią uszkodzenia mózgu w obszarze unaczynienia tętnicy środkowej mózgu (MCA), posiadających zdolność do ukończenia oceny w skali Fugl-Meyer, zachowujących pełny zakres ruchów gałek ocznych35,36, zdolnych do wykonywania zadań wskazywania, bez historii dodatkowych dysfunkcji neurologicznych, istotnych chorób współistniejących w obrębie zdrowia oczu, znacznej depresji, poważnej niepełnosprawności i/lub wszczepionych implantów elektrycznych.</li>
	<li>Poprosić uczestników o podpisanie formularza zgody zatwierdzonego przez Instytucjonalną Komisję Recenzencką (IRB) Szkoły Medycznej Uniwersytetu Nowojorskiego.</li>
	<li>Przesiewowa ocena uczestników (szczegółowe kryteria wykluczenia znajdują się w pracy Rizzo i wsp.37)
	<ol>
		<li>Zebrać wywiad i przeprowadzić badania kliniczne zgodnie z poniższym opisem.
		<ol>
			<li>Ocenić stan poznawczy uczestników za pomocą Mini Mental State Examination (MMSE)38.</li>
			<li>Przeprowadzić badanie neurologiczne.</li>
			<li>Zbadać mięśnie pozagałkowe oraz ruchy gałek ocznych.
			<ol>
				<li>Poprosić uczestników o śledzenie wzrokiem palca badacza przy zachowaniu nieruchomej pozycji głowy. Wykreślić przed nimi w powietrzu literę H i upewnić się, że palec przemieszcza się wystarczająco daleko na zewnątrz oraz w górę/dół, oceniając ruchy w kierunku: środkowym, w górę, w dół, w lewo, w prawo, w dół/w lewo, w dół/w prawo, w górę/w lewo oraz w górę/w prawo.</li>
				<li>Poprosić uczestników o śledzenie i utrzymywanie wzroku na obiekcie powolnie poruszanym w ich polu widzenia w celu oceny podążania płynnego. Przesunąć obiekt na dystansie około 24 cali, używając ołówka jako celu, wykonując powolne ruchy w poziomie i pionie, powtarzając każdy z nich trzy razy.</li>
				<li>Poprosić uczestników o jak najszybsze przenoszenie wzroku między dwoma celami oddalonymi od siebie o 24 cale w celu oceny sakad. Użyć ołówka i długopisu jako celów, kierując wzrok na nie w sposób naprzemienny trzy razy w poziomie i w pionie.</li>
				<li>Poprosić uczestników o fiksację wzroku na obiekcie powoli zbliżającym się do oczu w celu oceny konwergencji, centrując cel (ołówek) na grzbiecie nosa. Po wykonaniu tej procedury powtórzyć test, oddalając ten sam cel od nosa z powrotem do pozycji startowej (dywergencja).</li>
				<li>Poprosić pacjenta o zakrycie jednego oka i spojrzenie na nos badacza. Wyprowadzić rękę poza pole widzenia pacjenta, a następnie wprowadzić ją z powrotem, powoli poruszając palcem i prosząc pacjenta o zasygnalizowanie momentu, w którym ręka pojawi się w polu widzenia; powtórzyć tę czynność dla kwadrantów: górnego lewego, górnego prawego, dolnego lewego i dolnego prawego. 
				UWAGA: Gdy pacjent zakrywa prawe oko, badacz zakrywa lewe oko i odwrotnie.</li>
			</ol>
			</li>
			<li>Ocenić zaburzenia widzenia za pomocą testu integracji wzrokowo-ruchowej.</li>
			<li>Ocenić ostrość wzroku za pomocą tablic Snellen39,40.</li>
			<li>Ocenić pole widzenia metodą konfrontacyjną, a w razie wątpliwości przeprowadzić badanie pola widzenia metodą Goldmana lub Humphrey'a41,42.</li>
			<li>Ocenić hemispecyficzne zaniedbanie przestrzenne za pomocą testu bisekcji linii oraz testu wykreślania pojedynczych liter43.</li>
			<li>Określić stopień niepełnosprawności za pomocą 25-pytaniowego kwestionariusza funkcjonowania wzrokowego National Eye Institute (NEI-VFQ-25) oraz 10-pytaniowej ankiety uzupełniającej44.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie do eksperymentu i fizyczna konfiguracja sprzętu
<ol>
	<li>Sprzęt:
	<ol>
		<li>Wybór eyetrackera
		<ol>
			<li>Wybierz eyetracker umożliwiający montaż na głowie (aby uniknąć zakłóceń podczas ruchów sięgania na blacie), o wysokiej rozdzielczości przestrzennej (≤0,1o) i wysokiej rozdzielczości czasowej (≥250 Hz).</li>
			<li>Rejestruj binokularne ruchy gałek ocznych za pomocą eyetrackera przy częstotliwości próbkowania 250 Hz (próbkowanie pozycji oka co 4 ms), śledząc zarówno źrenicę, jak i odblask rogówki.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wybór trackera kończyny
		<ol>
			<li>Wybierz tracker kończyny, który potrafi mapować ruch w pozycjach x, y, z, z dokładnością ³ 0,08 cm i opóźnieniem ³ 3,5 ms.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wybierz laptop umożliwiający uruchomienie zindywidualizowanego skryptu, który steruje integracją danych pozyskiwanych z dwóch systemów w czasie rzeczywistym i współrejestruje sygnały w czasie rzeczywistym (Tabela materiałów).</li>
		<li>Wybierz monitor zdolny do integracji z wybranym laptopem, który jest wystarczająco duży, aby zapewnić odpowiedniość 1:1 między monitorem a przestrzenią sięgania na blacie.</li>
		<li>Wyznacz na powierzchni stołu, pomiędzy uczestnikiem a monitorem, prostokąt o rozmiarach identycznych z monitorem, który będzie służył jako funkcjonalna przestrzeń sięgania podczas pracy eksperymentalnej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie stanowiska:
	<ol>
		<li>Ustaw stół z krzesłem o regulowanej wysokości.</li>
		<li>Umieść monitor w odległości 40 cm od tylnej krawędzi stołu (Tabela materiałów).</li>
		<li>Umieść na blacie płytę (powierzchnię sięgania) o wymiarach odpowiadających stosunkowi 1:1 do monitora.</li>
		<li>Zainstaluj tracker kończyny, montując źródło elektromagnetyczne pod stołem (Tabela materiałów).</li>
		<li>Ustaw eyetracker oraz komputer hosta (Tabela materiałów).
		<ol>
			<li>Przymocuj cztery iluminatory podczerwieni (IR) do czterech narożników monitora za pomocą pasków.</li>
			<li>Skonfiguruj eyetracker w ekranie opcji ustawień eyetrackera.
			<ol>
				<li>W predefiniowanej konfiguracji eyetrackera wybierz kalibrację 13-punktową.</li>
				<li>Wybierz wysoką czułość sakad, aby wykrywać małe sakady.</li>
				<li>Wybierz tryb Pupil-CR, aby rejestrować obie źrenice i rogówkę.</li>
				<li>Ustaw częstotliwość próbkowania na 250 Hz.</li>
			</ol>
			</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie fizyczne uczestnika
	<ol>
		<li>Posadź uczestników na krześle o regulowanej wysokości przy stole z monitorem komputerowym.</li>
		<li>Ustaw uczestnika w odległości 60 cm od monitora (Tabela materiałów).</li>
		<li>Mocuj czujnik ruchu (Tabela materiałów) do dystalnej części palca wskazującego dłoni badawanej kończyny (ręka dominująca w grupie kontrolnej, obie ręce u uczestników po udarze).</li>
		<li>Załóż eyetracker na opaskę uczestnika i dopasuj opaskę oraz kamery (Tabela materiałów).
		<ol>
			<li>Dopasowanie opaski
			<ol>
				<li>Dostosuj ciasność i położenie opaski (za pomocą pokręteł opaski) tak, aby przednia podkładka znajdowała się w centrum czoła, a podkładki boczne nad uszami uczestnika.</li>
				<li>Upewnij się, że kamera opaski znajduje się w centrum czoła i nad nasadą nosa.</li>
				<li>Poproś uczestników o uniesienie brwi; jeśli opaska się przesuwa, przesuń ją wyżej lub niżej na czole.</li>
			</ol>
			</li>
			<li>Dostosuj położenie kamery i iluminatora rogówki. Poproś uczestników o patrzenie na monitor.
			<ol>
				<li>Z ekranu kamery wybierz obraz z kamery głowy i upewnij się, że w centrum obrazu widoczne są cztery duże punkty z markerów IR. Jeśli nie znajdują się w centrum, dokonaj odpowiedniej korekty.</li>
				<li>Z ekranu ustawień kamery wybieraj po jednym oku na raz. Dostosuj dwie kamery oczne, obniżając i podnosząc uchwyt kamery ocznej, aż źrenica oka znajdzie się w centrum obrazu kamery.</li>
				<li>Ustaw ostrość kamery ocznej, obracając uchwyt soczewki.</li>
				<li>Ustaw próg źrenicy, naciskając przycisk Auto Threshold na ekranie ustawień kamery.</li>
				<li>Wykonaj tę samą regulację dla drugiego oka.</li>
			</ol>
			</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kalibracja
	<ol>
		<li>Zkalibruj wyjście trackera kończyny względem powierzchni sięgania za pomocą kalibracji 9-punktowej; poproś uczestnika o przyłożenie palca z zamocowanym czujnikiem do miejsc na powierzchni sięgania (blacie) wyświetlanych na ekranie monitora.</li>
		<li>Zkalibruj eyetracker; poproś uczestników o patrzenie na punkt kalibracyjny w postaci niebieskiej kropki i utrzymywanie fiksacji aż do pojawienia się kolejnej kropki na ekranie. 
		UWAGA: Punkty kalibracyjne pojawiają się w 13 losowo wybranych pozycjach na ekranie.</li>
		<li>Kalibruj eyetracker co najmniej dwukrotnie na sesję: pierwszy raz na początku eksperymentu i drugi raz w jego połowie.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Eksperyment
<ol>
	<li>Poproś uczestników o przesunięcie palca do pozycji startowej, tak aby punkt wskaźnika palca (czerwona kropka) zakrył okrąg startowy na ekranie, jednocześnie utrwalając wzrok (fiksacja) na pozycji startowej na ekranie. 
	UWAGA: Pozycja startowa odpowiada lokalizacji punktu fiksacyjnego (niebieska kropka) wyświetlanego w centrum ekranu (Rysunek 1a). Pozycja palca jest reprezentowana na ekranie jako czerwona kropka o promieniu 4 mm.</li>
	<li>Wymagaj od uczestników utrzymania pozycji palca na okręgu startowym przez 150 ms aż do pojawienia się celu.</li>
	<li>Upewnij się, że uczestnicy fiksują wzrok na pozycji startowej do momentu usłyszenia sygnału dźwiękowego („beep startowy”). (Rysunek 1) 
	UWAGA: Czas pomiędzy pojawieniem się celu a sygnałem startowym jest randomizowany w zakresie od 250 do 750 ms, aby zapobiec antycypacji sygnału startowego.</li>
	<li>Poleć uczestnikom, aby po usłyszeniu sygnału dźwiękowego szybko i precyzyjnie skierowali zarówno wzrok, jak i opuszkę palca w stronę wyznaczonego celu (Rysunek 1)
	<ol>
		<li>Wyznaczony cel pojawia się jako biały okrąg o promieniu 1 cm</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Poleć uczestnikom dotknięcie powierzchni stołu w miejscu odpowiadającym pozycji wirtualnego celu wyświetlanego na ekranie, poprzez uniesienie dłoni i palca, a następnie ponowne zetknięcie opuszki palca z blatem stołu
	<ol>
		<li>Upewnij się, że uczestnicy wykonują ruch wskazywania poprzez uniesienie dłoni i palca, a nie poprzez przesuwanie dłoni i palca po blacie stołu.</li>
		<li>Po zakończeniu ruchu zasięgu wyświetl końcową lokalizację dotknięcia jako czerwoną kropkę.</li>
		<li>Koniec ruchu zasięgu określ na podstawie kombinacji niskiej prędkości (&lt;5% szczytowej) oraz progu w płaszczyźnie z wynoszącego 3 mm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Poproś uczestników o wykonanie serii prób zapoznawczych przed rozpoczęciem akwizycji danych.</li>
	<li>Rozpocznij akwizycję danych po tym, jak uczestnicy pomyślnie dotknęli 5 z ostatnich 10 celów.</li>
	<li>Poproś uczestników o wykonanie serii prób „spójrz i sięgnij” zgodnie z instrukcjami przekazanymi podczas prób zapoznawczych.
	<ol>
		<li>Uczestnicy powinni wykonać łącznie 76 prób.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uczestnicy z grupy kontrolnej powinni wykonać eksperyment dominującą ręką.</li>
	<li>W miarę możliwości poproś uczestników po udarze o wykonanie eksperymentu obiema rękami: bardziej i mniej dotkniętą.</li>
	<li>Uczestnicy kończą cały eksperyment, korzystając z co najmniej jednej ręki.</li>
</ol>
<img alt="Schemat interakcji z komputerem; zadania z prowadzeniem wizualnym, czas reakcji, analiza odpowiedzi; układ eksperymentalny." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58885/58885fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 1"> 
Rysunek 1. Schematyczny widok układu i eksperymentu. (a) Schematyczny rysunek monitora oraz powierzchni do sięgania podczas próby. (b) Sekwencja czynności podczas sięgania z prowadzeniem wzrokowym. Najpierw pojawia się punkt pierwszej fiksacji (F). Cel (T) pojawia się po randomizowanym czasie. Sygnał „start” występuje w formie dźwiękowego sygnału (oznaczonego jasnoszarą pionową belką) po nieprzewidywalnym odstępie czasu po pojawieniu się celu (równoczesny zanik punktu F). Ruchy ręki (H) i oczu (E) następują po sygnale startu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58885/58885fig1large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>

Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Pojawienie się systemów śledzenia ruchu gałek ocznych i dłoni jako dostępnych narzędzi do obiektywnego badania cech oczno-manualnych układów motorycznych przyspieszyło badania naukowe, umożliwiając zniuansowane podejście do rejestrowania podstawowego zadania w codziennych czynnościach – koordynacji oko-ręka. Wiele naturalnych zadań zależnych od działania jest kierowanych wizualnie i zależy od wzroku jako podstawowego bodźca sensorycznego. Spojrzenie jest programowane za pomocą poleceń motorycznych gałki ocznej, które kie...

Kluczowym elementem funkcji neurologicznej jest koordynacja wzrokowo-ruchowa lub integracja systemów motorycznych oka i manuala w celu planowania i wykonywania połączonych funkcji w kierunku wspólnego celu, na przykład spojrzenia, zasięgu i chwycenia pilota od telewizora. Wiele celowych zadań zależy od wizualnie sterowanych działań, takich jak sięganie, chwytanie, manipulowanie przedmiotami i używanie narzędzi, które zależą od czasowo i przestrzennie sprzężonych ruchów gałek ocznych i rąk. Nabyte uszkodzenia mózgu (ABI) powodują nie tylko dysfunkcję kończyn, ale także dysfunkcję oczu; Ostatnio pojawiły się również dowody wskazujące na dysfunkcję koordynacji wzrokowo-ruchowej1. Skoordynowane programy kontroli motorycznej oko-ręka są podatne na uszkodzenia w urazach neurologicznych o etiologii naczyniowej, urazowej i zwyrodnieniowej. Te obelgi mogą spowodować załamanie się którejkolwiek z niezbędnych relacji potrzebnych do zintegrowanego i szybkiego sterowania motorycznym2,3,4,5,6. Zakończono wiele badań nad manualnymi funkcjami motorycznymi, w których wykorzystano przewodnictwo wizualne jako główny filar paradygmatu bez metody lub protokołu do jednoczesnej analizy ruchów gałek ocznych.
W ABI, widoczne deficyty motoryczne są często wykrywane podczas badania klinicznego przy łóżku pacjenta. Jednak współistniejące zaburzenia motoryczne oczu i złożone upośledzenia obejmujące integrację systemów czuciowych i motorycznych mogą być subkliniczne i wymagać identyfikacji obiektywnego zapisu7,8,9,10,11,12,13,14,15,16. Oczno-manualna koordynacja ruchowa zależy od dużej i wzajemnie połączonej sieci mózgowej, co podkreśla potrzebę szczegółowego badania. Ocena koordynacji oko-ręka z dwuobiektywnymi zapisami daje możliwość zbadania zarówno funkcji poznawczych, jak i motorycznych w wielu populacjach, w tym u zdrowych osób z grupy kontrolnej i osób z historią uszkodzenia mózgu, zapewniając w ten sposób wgląd w obwody i funkcje mózgu3.
Podczas gdy sakkady są ruchami balistycznymi, które mogą różnić się amplitudą w zależności od potrzeb zadania, badania wykazały zależności między sakkadą a ruchem ręki podczas czynności kierowanej wizualnie17,18,19,20. W rzeczywistości ostatnie eksperymenty wykazały, że systemy sterowania dla obu ruchów współdzielą zasoby planowania21,22. Centrum planowania motorycznego dla koordynacji oko-ręka znajduje się w tylnej korze ciemieniowej. W udarze mózgu występują dobrze znane deficyty kontroli motorycznej; Wykazano, że pacjenci z porażeniem połowiczym generują niedokładne przewidywania na podstawie zestawu poleceń neuronowych, gdy są proszeni o wykonanie wizualnie sterowanych ruchów dłoni, przy użyciu bardziej dotkniętej (przeciwstawnej) lub mniej dotkniętej (ipsilateralnej) kończyny23,24,25,26,27,28,29. Ponadto, koordynacja wzrokowo-ruchowa i związane z nią programy kontroli motorycznej są podatne na uszkodzenia w wyniku urazów neurologicznych, co powoduje rozprzężenie relacji, czasowych i przestrzennych, między efektorami30. Obiektywne zapisy kontroli wzrokowej i ręcznej mają zasadnicze znaczenie dla scharakteryzowania braku koordynacji lub stopnia upośledzenia koordynacji i poprawiają naukowe zrozumienie mechanizmu kontroli motorycznej oko-ręka w kontekście funkcjonalnym.
Chociaż istnieje wiele badań nad koordynacją wzrokowo-ruchową u zdrowych osób z grupy kontrolnej17,31,32,33,34, nasza grupa rozwinęła tę dziedzinę poprzez nasze ustawienie urazów neurologicznych, na przykład podczas oceny obwodów udaru, zbadaliśmy przestrzenną i czasową organizację ruchów rąk, często w reagowanie na wizualnie wyświetlane cele przestrzenne. Badania, które rozszerzyły obiektywną charakterystykę na oko i rękę, koncentrowały się prawie wyłącznie na zdolności do rejestrowania obu efektorów po udarze lub w warunkach patologicznych; Opisany protokół umożliwia solidną charakterystykę kontroli motorycznej oka i manualnej w swobodnych i naturalnych ruchach. W tym miejscu opisujemy technikę w badaniu wizualnie sterowanych ruchów sakkadowych do sięgania u osób z przewlekłym udarem tętnicy środkowej mózgu (MCA) w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Do jednoczesnego rejestrowania sakkady i zasięgu stosujemy równoczesne śledzenie ruchów gałek ocznych i dłoni.

<table><tbody><tr><td>27,0-calowy monitor Dell z podświetleniem LED&nbsp;</td><td>Rozdzielczość Dell</td><td>S2716DG</td><td>QHD (2560 x 1440)</td></tr><tr><td>ASUS ROG G750JM 17-calowy&nbsp;</td><td>AsusTek Computer Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eye Link II</td><td>SR-Research</td><td>500 Hz obuoczny monitoring gałek ocznych 0,01 &ordm; Rozdzielczości</td><td></td>RMS</tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polhemus MicroSensor 1.8&nbsp;</td><td>Polhemus</td><td></td><td>240&nbsp; Hz, 0,08&nbsp; cm dokładność</td></tr></tbody></table>

efektywne rejestrowanie spektrum koordynacji oko-ręka do spektrum braku koordynacji

Efficiently Recording the Eye-Hand Coordination to Incoordination Spectrum

Obiektywna analiza ruchów gałek ocznych ma długą historię i od dawna okazuje się być ważnym narzędziem badawczym w leczeniu urazów mózgu. Nagrania ilościowe mają dużą zdolność do diagnostycznego przesiewania. Równoczesne badania ruchów gałek ocznych i kończyn górnych ukierunkowane na wspólne cele funkcjonalne (np. koordynacja oko-ręka) służą jako dodatkowa, solidna, obciążona biomarkerami ścieżka do wychwytywania i badania uszkodzenia neuronów, w tym nabytego uszkodzenia mózgu (ABI). Podczas gdy ilościowe nagrania z dwoma efektorami w 3D dają szerokie możliwości w badaniach motorycznych oczno-manualnych w warunkach ABI, wykonalność takich podwójnych zapisów zarówno dla oka, jak i ręki jest wyzwaniem w warunkach patologicznych, szczególnie gdy podchodzi się do nich z rygorem klasy badawczej. W tym miejscu opisujemy integrację systemu śledzenia ruchu gałek ocznych z systemem śledzenia ruchu przeznaczonym przede wszystkim do badań nad kontrolą kończyn w celu zbadania naturalnego zachowania. Protokół umożliwia badanie nieograniczonych, trójwymiarowych (3D) zadań koordynacji oko-ręka. Mówiąc dokładniej, dokonujemy przeglądu metody oceny koordynacji oko-ręka w wizualnie sterowanych zadaniach sakkady do zasięgu u osób z przewlekłym udarem tętnicy środkowej mózgu (MCA) i porównujemy je ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Szczególną uwagę zwrócono na specyficzne właściwości systemu śledzenia ruchów gałek ocznych i kończyn w celu uzyskania wysokiej dokładności danych od uczestników po urazie. Częstotliwość próbkowania, dokładność, dopuszczalny zakres ruchów głowy przy przewidywanej tolerancji i wykonalności były kilkoma z krytycznych właściwości branych pod uwagę przy wyborze urządzenia śledzącego ruch gałek ocznych i podejścia. Tracker kończyn został wybrany na podstawie podobnej rubryki, ale zawierał potrzebę nagrywania 3D, dynamicznej interakcji i zminiaturyzowanego fizycznego śladu. Dane ilościowe dostarczone przez tę metodę i ogólne podejście, jeśli są wykonywane prawidłowo, mają ogromny potencjał, aby jeszcze bardziej udoskonalić nasze mechanistyczne zrozumienie kontroli wzrokowo-ruchowej i pomóc w informowaniu o wykonalnych interwencjach diagnostycznych i pragmatycznych w praktyce neurologicznej i rehabilitacyjnej.

W badaniu wzięło udział trzydziestu uczestników. W grupie kontrolnej znalazło się 17 osób, a w grupie osób po udarze 13 uczestników. Dwóch uczestników nie było w stanie ukończyć całego eksperymentu, w związku z czym ich dane wykluczono z analizy.
Dane demograficzne i oceny kwestionariuszowe
Tabela 1 przedstawia charakterystykę kliniczn...

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

The objective analysis of eye movements has a significant history and has been long proven to be an important research tool in the setting of brain ...

Ruchy gałek ocznych malują nam obraz funkcji mózgu. Jednak badania koncentrujące się na funkcjach motorycznych rąk i kończyn bardzo często wykorzystują wskazówki wizualne jako rdzeń paradygmatu, ale nie mają protokołu dla jednoczesnych zapisów ruchów gałek ocznych. Metoda ta umożliwia trójwymiarowe zapisy jednoczesnych ruchów gałek ocznych i dłoni, co pozwala ocenić upośledzenie wzroku i ręki w zadaniach wzrokowo sterowanych sakkadami do dotarcia.Tutaj wykorzystamy to, aby porównać pacjentów z przewlekłym udarem tętnicy środkowej mózgu lub MCA ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Udowodniono, że obiektywna analiza ruchów gałek ocznych w charakterystyce kontroli motorycznej pomaga w wykrywaniu, monitorowaniu i prognozowaniu chorób w przypadku uszkodzenia mózgu. W ten sposób służy jako techniki monitorowania fenotypu fizjologicznego.W tym przypadku łączymy potencjał biomarkerów, aby uzyskać maksymalny efekt. Procedurę eksperymentalną demonstrują profesor Todd Hudson i dr Mahya Behshti z naszego laboratorium badawczego. Zacznij od przywitania się z uczestnikiem i odprowadzenia go do sali egzaminacyjnej.Następnie pokrótce wyjaśnij, na czym polega egzamin i zadanie eksperymentalne. Rozpocznij badanie, prosząc uczestnika, aby podążał wzrokiem za palcem badacza, trzymając głowę w jednej pozycji. Następnie narysuj przed nimi wyimaginowaną literę H i upewnij się, że palec porusza się wystarczająco daleko na zewnątrz, w górę iw dół, oceniając środek, w górę, w dół, w lewo, w prawo, w dół-lewo, w dół-prawo, w górę-w lewo i w górę-prawo.Następnie oceń płynny pościg, prosząc uczestnika, aby podążał za ołówkiem poruszającym się powoli w przód iw tył, w kierunku poziomym i pionowym przez jego pole widzenia. Następnie oceń sakkady, prosząc uczestnika, aby patrzył tak szybko, jak to możliwe, między ołówkiem a długopisem, które są umieszczone w odległości 24 cali od siebie. Następnie poproś uczestnika, aby skupił się na obiekcie, który powoli zbliża się do jego oczu, aby ocenić zbieżność, centrując cel, ołówek, na grzbiecie nosa.Postępując zgodnie z tą procedurą, oceń rozbieżność, wyprowadzając ten sam cel z nosa z powrotem do pozycji wyjściowej. Na koniec poproś uczestnika, aby zakrył jedno oko i spojrzał na nos badacza. Odsuń rękę poza pole widzenia uczestnika, a następnie wprowadź ją do środka.Następnie powoli pomachaj palcem i poproś uczestnika, aby dał mu znać, kiedy ręka wróci do pola widzenia. Zacznij od posadzenia uczestnika na krześle o regulowanej wysokości przy stole z wyświetlaczem komputera. Ustaw uczestnika w odległości 60 centymetrów od monitora wyświetlacza.Następnie przymocuj czujnik ruchu do dystalnej części palca wskazującego dłoni na ramieniu, które będzie testowane. Umieść eyetracker na głowie uczestnika i wyreguluj napięcie i położenie pałąka tak, aby przednia podkładka znajdowała się na środku czoła, a boczne nad uszami uczestnika. Upewnij się, że kamera z pałąkiem na głowę znajduje się na środku czoła i nad grzbietem nosa.Poproś uczestnika, aby uniósł brwi, a jeśli opaska się przesunie, ponownie dopasuj ją wyżej lub niżej na czole. Następnie, aby dostosować pozycję kamery i iluminatora rogówki, poproś uczestników, aby spojrzeli na monitor wyświetlacza. Na ekranie kamery wybierz obraz z kamery na głowie i sprawdź, czy pokazuje on cztery duże punkty ze znaczników podczerwieni, które są umieszczone w środku obrazu z kamery na głowie.Następnie na ekranie konfiguracji aparatu wybierz jedno oko na raz. Wyreguluj dwie kamery oczu, opuszczając i podnosząc uchwyt kamery oka, aż źrenica oka znajdzie się w środku obrazu z kamery. Ustaw ostrość kamery oka, obracając uchwyt obiektywu i ustaw próg źrenicy, naciskając przycisk Auto Threshold (Automatyczny próg) na ekranie konfiguracji aparatu.Następnie skalibruj tracker kończyn za pomocą kalibracji 9-punktowej, prosząc uczestnika o umieszczenie palca przymocowanego do czujnika w miejscach na stole, jak pokazano na ekranie. Na koniec skalibruj urządzenie śledzące ruch gałek ocznych, prosząc uczestnika o przyjrzenie się celowi kalibracji, który pojawia się jako niebieska kropka, i utrzymuj fiksację, aż na ekranie pojawi się następna kropka. Na początku zadania eksperymentalnego rozpocznij od bloku zapoznawczego, prosząc uczestnika o przesunięcie palca na kółko startowe na ekranie.Z kropką wskaźnika palca przez 150 milisekund, ustalając pozycję początkową na ekranie, aż pojawi się cel i usłyszysz sygnał dźwiękowy. Następnie poinstruuj uczestnika, aby szybko i dokładnie przesunął zarówno oczy, jak i opuszki palców do wyznaczonego celu, gdy usłyszy sygnał dźwiękowy. Poproś uczestnika, aby dotknął miejsca na blacie stołu w miejscu wirtualnego celu, jak pokazano na ekranie, podnosząc dłoń i palec oraz ponownie łącząc palec i blat.Wyniki wykazały, że uczestnicy po udarze wykonywali początkowe sakady znacznie wcześniej zarówno po mniej dotkniętych, jak i bardziej dotkniętych stronach, w porównaniu ze zdrowymi uczestnikami z grupy kontrolnej. Nie stwierdzono istotnych różnic między początkami zasięgu w grupie kontrolnej a mniej lub bardziej dotkniętymi początkami zasięgu u pacjentów po udarze. Zdrowi członkowie grupy kontrolnej, w 90% prób, wykonali pojedynczą sakadę i utrzymywali fiksację na celu, dopóki nie osiągnęli zasięgu.W przeciwieństwie do tego, wzorzec ten został wygenerowany w 50% prób dla osób z udarem, a pozostała część wykonywała wielokrotne sakkady. Wreszcie, uczestnicy udaru mieli zwiększone błędy sięgania zarówno w mniej dotkniętych, jak i bardziej dotkniętych rękami, w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Wraz ze wzrostem liczby błędów zasięgu, znacznie wzrosły błędy punktów końcowych sakkady.Test 9-dołkowy peg oraz testy pudełkowo-blokowe to oceny funkcjonalne, które można wykorzystać do analizy korelacyjnej. Scharakteryzowanie deficytów w kontroli ruchów gałek ocznych i ręki oraz wzajemnej kompensacji lub rekonwalescencji w odpowiedzi na te upośledzenia jest obszarem pełnym możliwości naukowych. Po dokładniejszym opisie, koordynacja wzrokowo-ruchowa, brak koordynacji lub upośledzenie koordynacji będą w stanie rzucić światło na nowe zastosowania i zmotywować do przyszłych badań, przekładając mechanistyczny wgląd na wiedzę kliniczną.Ten tracker ruchu działa ze źródłem elektromagnetycznym, dlatego należy podjąć niezbędne środki ostrożności u kobiet w ciąży lub osób z implantami zawierającymi elektronikę, taką jak rozruszniki serca.

efficiently-recording-eye-hand-coordination-to-incoordination

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Okulografia (eye tracking) od dawna jest wykorzystywana do badania wzorców spojrzenia u osób rozwijających się typowo, jednak ostatnie postępy technologiczne zwiększyły możliwość jej zastosowania w populacjach klinicznych, w tym u osób z autyzmem. Chociaż okulografia u małych dzieci z autyzmem może dostarczyć informacji o wczesnych manifestacjach objawów, wiąże się ona z wyzwaniami metodologicznymi. Przedstawiono sugestie dotyczące najlepszych praktyk.

Śledzenie ruchu gałek ocznych u małych dzieci z autyzmem

W tym artykule przedstawiono nowatorski, tani interfejs człowiek-maszyna do interaktywnego systemu rehabilitacji równowagi po udarze. System integruje gotowe, niedrogie czujniki w kierunku wolicjonalnie sterowanego paradygmatu elektroterapii. Interfejs oprogramowania typu proof-of-concept jest demonstrowany na zdrowych ochotnikach.

Interfejs człowiek-maszyna integrujący niedrogie czujniki z systemem stymulacji elektrycznej nerwowo-mięśniowej do rehabilitacji równowagi po udarze

Ten artykuł opisuje protokół do przeprowadzania, ilościowego monitorowania i oceny sukcesu treningu wzroku zainicjowanego jako część programu zarządzania medycyną sportową, w tym interwencji w celu zapobiegania wstrząsom mózgu i poprawy wydajności.

Metody treningu wzroku w celu łagodzenia i leczenia wstrząsu mózgu w sporcie

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

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

To jest jakościowa analiza porównawcza danych z danych śledzenia wzroku w pierwszych chwilach scen wideo oglądanych przez trzech uczestników: jednego z zaburzeniami ze spektrum autyzmu, jednego ze współistniejącym deficytem uwagi i nadpobudliwością psychoruchową i jednego neurotypowego kontrolnego.

Porównywanie danych ze śledzenia wzroku dzieci z wysoko funkcjonującym ASD, współwystępującym ADHD i grupy kontrolnej oglądającej filmy społecznościowe

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

Prezentowany tutaj jest protokół oceny obuocznych ruchów gałek ocznych i kontrolowanych przez spojrzenie badań przesiewowych centralnego pola widzenia u uczestników z utratą widzenia centralnego.

Ocena obuocznego centralnego pola widzenia i obuocznych ruchów gałek ocznych w warunkach widzenia dychoptycznego

VisualEyes2020 (VE2020) to niestandardowy język skryptowy, który prezentuje, rejestruje i synchronizuje bodźce wzrokowe ruchu gałek ocznych. VE2020 dostarcza bodźców do sprzężonych ruchów gałek ocznych (sakkady i płynny pościg), sprzężonych ruchów gałek ocznych (wergencja), akomodacji i kombinacji każdego z nich. Dwa programy analityczne ujednolicają przetwarzanie danych z systemów śledzenia ruchu gałek ocznych i rejestracji zakwaterowania.

Kwantyfikacja reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprzyrządowania i zestawów narzędzi do analizy

Tutaj opisujemy standardowy protokół do ilościowego określania odruchu optokinetycznego. Łączy w sobie wirtualną stymulację bębna i wideookulografię, a tym samym umożliwia precyzyjną ocenę selektywności cech zachowania i jego plastyczności adaptacyjnej.

Kwantyfikacja selektywności cech wzrokowych odruchu optokinetycznego u myszy

Opisujemy tutaj PyOKR, półautomatyczną metodę analizy ilościowej, która bezpośrednio mierzy ruchy gałek ocznych wynikające z wizualnych reakcji na dwuwymiarowy ruch obrazu. Interfejs użytkownika i algorytm analizy oparty na języku Python pozwalają na większą przepustowość i dokładniejsze pomiary ilościowe parametrów śledzenia ruchu gałek ocznych niż poprzednie metody.

PyOKR: Półautomatyczna metoda ilościowego określania zdolności śledzenia odruchów optokinetycznych

Poznaj metodę trójwymiarowego rejestrowania ruchów oko-ręka w zadaniach sakkadowych u pacjentów po udarze MCA i zdrowych kontroli. Technika ta umożliwia obiektywną analizę koordynacji ruchowej oraz wykrywanie biomarkerów uszkodzeń mózgu w celu monitorowania i prognozowania przebiegu choroby.

Efektywne rejestrowanie spektrum koordynacji oko-ręka do spektrum braku koordynacji

Przeglądaj więcej filmów