Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Запись выступления горизонтальных саккада точно в неврологических больных с помощью электро oculogram

10.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/56934

⸱

13 марта 2018 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Cell Physiology, Kyorin University, 2Segawa Memorial Neurological Clinic for Children, 3Department of Neurology, University of Tokyo, 4Department of Neurology, Kyorin University, 5Department of Neurology, Fukushima Medical University

В этой статье

Краткое содержание

В статье описывается практический метод для записи движений горизонтальных глаз с высокой точностью, электро oculogram в неврологических больных, используя Кубок Ag-AgCl электродов с широким пластиковые бахромой. Стабильное измерение требует правильного подбора и фиксации электродов, принимая достаточное время для адаптации света происходят и повторной калибровки при необходимости.

Аннотация

Электро oculogram (ЭОГ) широко используется для записи, клинической глаз движения особенно горизонтальных саккад, хотя основном видео oculography (VOG) занял место его в настоящее время из-за его более высокой пространственной точности. Однако, существуют ситуации, в которых ЭОГ имеет явные преимущества перед ВОГ, например, предметы с узкие глаза щели или имеющих катаракты линзы и пациентов с двигательными нарушениями. Настоящей статьи показывает, что если правильно выполнены, ЭОГ может достичь почти так же хороша как ВОГ с существенной стабильности для записи, точностью, обойти проблемы, связанные с записью ВОГ. В настоящем документе описывается практический метод для записи горизонтальных саккад, используя глазодвигательные парадигмы с высокой точностью и стабильностью, ЭОГ в неврологических больных. Необходимые меры будут использовать Ag-AgCl электродов с широким пластиковые бахромой способны снизить шум и ждать достаточно света адаптации происходит. Этот период ожидания также помогает снизить сопротивление между электродами и кожей, обеспечивая стабильный сигнал записан как время проходит. Кроме того, повторная калибровка производится при необходимости в ходе выполнения задач. С помощью этого метода, экспериментатор можно избежать сугробы сигналов, а также загрязнение артефактов или шум от ЭЭГ и ЭМГ и можно собрать достаточно данных для клинической оценки саккад. Таким образом, при реализации, ЭОГ может все еще быть методом высокая практичность, которые могут широко применяться для неврологических больных, но может быть эффективным и для исследований в обычные предметы.

Введение

Существует три основных способа для записи движений глаз, обычных ЭОГ, ВОГ, записанные видео на основе глаз, системы слежения и метод склеры Поиск катушка (SSC). Среди них ЭОГ часто используются для записи движений глаз у больных с 1970 года из-за своей простоты. Широко применимые к клинической населения, этот метод широко используется для диагностики неврологических больных и предоставляет полезную информацию о патофизиологии, лежащие в основе расстройства1,2, 3,4,5. Кроме того он по-прежнему единственный метод, который может реально использоваться для записи движений глаз во время сна (быстрое движение глаз во время сна и других форм движения глаз).

Так как глазного яблока положительно заряженных в его передней аспект, включая роговицы по отношению к его задней аспект, существует разница напряжения между передней и задней аспекты называют потенциал Корнео сетчатки глаза. Благодаря наличию этого потенциала правый электрода станет более позитивные, чем слева когда субъектов поворачивает свои взоры в сторону права и стать отрицательным, когда они обращают свои взоры к левой стороне. Поскольку разница напряжения между левым и правым электроды значительно коррелирует с угол поворота глаз для горизонтальных саккад, она может использоваться для измерения движения горизонтальных глаз. Однако это соотношение не Задержитесь в вертикальном направлении, хотя вертикальные EOG все еще может быть использован для измерения движений глаз6. С другой стороны некоторые исследования главным образом используются вертикальные ЭОГ для мониторинга мигает.

Недавно однако, ВОГ основном занял место ЭОГ из-за его высокую точность пространственной, достигая до 0,25 - 0,5 градуса и теперь стало стандартным методом для саккад, запись в клинических условиях. Тем временем ЭОГ стала рассматриваться довольно устаревшей, так как его пространственная точность, более 0,5 градуса, уступает ВОГ.

Однако ВОГ также имеет свои недостатки, если используется в клинических условиях. Есть случаи, в которых ВОГ не является возможным; к примеру глаз слежения становится неточным по предметам с узкие глаза расщелина например когда большей области роговицы закрыта веки. У пациентов с катарактой линзы аберрантных отражения инфракрасного света препятствует надежной записи направления взгляда. Кроме того ЭОГ может предложить преимущества для некоторых людей, для которых их движения расстройства затрудняет ВОГ записи. Кроме того системе ВОГ является более дорогостоящим по сравнению с установки ЭОГ, что часто делает бывший недоступны в обычных медицинских учреждений.

С другой стороны метод SSC рассматривается как золотой стандарт для измерения движений глаз. По сравнению с Вог и ЭОГ, этот метод обеспечивает самую высокую точность пространственной, вплоть до 0,1 градуса и особенно полезен, когда запись включает в себя6ВЧ-головки движения. Однако, этот метод является потенциально инвазивных, т.е., болезненный и очень раздражает глаза и позволяет записывать только короткий период, примерно по 30 мин или короче7,8,9,10 . Этот короткий срок делает его метод подходит для обширных клинического применения, хотя он успешно используется в некоторых специализированных учреждениях11.

На основе результатов предыдущих исследований, записи более чем 250 неврологических больных и 480 обычные предметы же группа12,13,14,,1516,17, 18,19, настоящее исследование показывает, что ЭОГ может быть достаточно точным, чтобы служить стандартный метод записи движения глаз и широко применимые к клинической населения, при этом обход различных недостатков ВОГ и SSC. В настоящей статье описывается стабильной ЭОГ записи метода, с помощью электрода с широкой каймой разрешить широкий и стабильный контакт с кожей, аналогична электрода ЭЭГ, придает надежно на волосистой части головы коллодионный способ для записи длительного периода времени. Импеданс электрод идет вниз и записи становится стабильным с течением времени, тем самым эффективно уменьшая артефакты из лицевых мышц и электроэнцефалография. Этот метод сравнивается с одновременно зарегистрированных ВОГ. Когда должным образом подготовлены и реализованы, ЭОГ так хорошо, как ВОГ с точки зрения точности для саккад записи в неврологических больных, и ЭОГ может быть даже более пригодным для саккад, записи в обычных предметов.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все экспериментальные процедуры в этом исследовании были утверждены и проводимых в соответствии с руководящими принципами Комитета по этике исследований человеческого Института после получения осознанного согласия.

1. Подготовьте тему и комната для перекодирования

  1. Выполните запись в комнате с низкой окружающего освещения, чтобы позволить достаточно света адаптации.
  2. У субъектов сидеть перед черный, вогнутые Куполообразный экран измерения 90 см в диаметре, содержащий светоизлучающие диоды (СИД) встроенный в отверстий, которые служат точками фиксации и саккад задач, используемых для глазодвигательные парадигмы.
    Примечание: Светодиоды расположены в горизонтальные, вертикальные и косые массивов в черный, вогнутые Куполообразный экран, т.е., в 8 направлениях, разделенных на 45 градусов от центра и с интервалом 5 градусов от центра, как была первоначально разработана Като др. 20 для поведенческие и физиологические исследования и модифицированы для использования человеком, Hikosaka и др. 21
  3. Для контроля глазодвигательные задач, делают каждый предмет удерживайте кнопку микровыключатель, подключенных к микрокомпьютер, который позволяет субъекту начать и завершить задачу судебного разбирательства, нажав и отпустив кнопку.
    Примечание: Задачи и сбора данных управляются на заказ программы, работающие на типичного ПК Windows.
  4. Стабилизируйте субъекта положения головы, лоб и подбородок отдыхает, а также руководитель группы.

2. место для ЭОГ электродов

  1. Используйте Ag-AgCl Кубок электрода для записи ЭОГ (рис. 1), которая имеет диаметр 1,8 см и толщиной 3,5 мм. В нижней части Кубка включает Ag-AgCl электродов и боковой стенки окружен пластиковых бахрома толщиной 5 мм, что позволяет широкий контакт с кожей.
  2. Протрите кожу спиртом.
  3. Заполните чашку с электродная.
  4. Стабильно фиксировать электрода на коже, поместив двойной антипригарные скотч под пластик и прикрепить челки для кожи.
  5. Для записи горизонтальных саккад, ЭОГ, место электроды на двусторонних canthi глаз, тогда как для записи вертикальной саккад, место электроды выше и ниже один глаз.

3. Установите вверх Усилители для записи

  1. Использование постоянного тока (DC)-усилитель для записи ЭОГ, с сигналом, оцифровано в 500 Гц.
  2. Запись ВОГ одновременно, используя видео на основе глаз слежения системы, которая записывает данные позиции глазной фиксации на дискретизации 500-1000 Гц.
  3. Кормить аналоговый выход горизонтальной и вертикальной глаз позиции и задать фильтр система сбора данных, с помощью фильтра НЧ-сигнал частотой 20 Гц.
  4. Кроме того установите фильтр, чтобы смягчить шума высокой средней частоты, например электромиография и электроэнцефалография.
    Примечание: Для анализа, дальнейшего сглаживания процесс необходим для вычисления профилей скорости саккада от глаз позиции данных (здесь, 3-точка сглаживания было выполнено три раза).
  5. Если возможно измерить сопротивление между электродами и кожей и держать его ниже 20 kΩ.

4. период после размещения электродов для адаптации свет ожидания

  1. Подождите 10-20 мин после размещения ЭОГ электродов на кожу, пока происходит адаптация достаточно света.
  2. Разрешить запись для стабилизации и импеданс между Электродный гель для уменьшения.

5. Калибровка ЭОГ и ВОГ сигналов

  1. Калибровки глаз движения перед каждой сессией тест, имея субъектов взглянуть на 5 предварительно указанных местах.
  2. Говоря более конкретно сделайте предметы Просмотр визуальных целей в центре и те, которые появляются 20 градусов влево, вправо, вверх и вниз от точки фиксации, как для ЭОГ и ВОГ.
  3. Отрегулируйте усиление ЭОГ как субъектов фиксировать на эти пятна, так что использование система сбора данных по плану для наблюдения за текущее положение глаз, отображается на экране компьютера соответствует целевой позиции на экране.

6. запись саккад, используя глазодвигательные парадигм и перенастроить глаз позиции при необходимости в ходе сессии

  1. Указание темы о глазодвигательные парадигмы.
    Примечание: Две глазодвигательные задачи обычно используются для клинических исследований, визуально гидом саккада (ВГС) и antisaccade (как) задачи. Вкратце в ВГС, когда темы нажмите на кнопку, центральное пятно горит в центре купола и субъектов сначала требуется фиксировать на этом месте. 1.5-2 s позднее, цель представлен, случайно на месте 5, 10, 20 или 30 градусов горизонтально слева или справа от него, в то же время как потушили месте центральной фиксации. Предметы поручено сделать саккада к этой цели. В задаче как сделать субъектов сначала нажмите кнопку и затем требуют, чтобы фиксировать на точку Центральной фиксации, как представляется, они. 1.5-2 s позднее, целевой объект переходит слева или справа от него, похож на выше. Предметы обязаны сделать саккада зеркало симметричное положение на месте центральной фиксации.
  2. У темы нажмите на кнопку и начать испытания.
  3. В ходе сессии Отрегулируйте усиление ЭОГ во время выполнения задач, таким образом, что текущее положение глаз, на мониторе всегда выравнивается с целевой позиции, одновременно отображаются на одном экране. Как для ЭОГ и ВОГ выполняют перекалибровки для регулировки при необходимости на протяжении экспериментов.
  4. Чтобы сравнить выступления двух методологий, анализировать отфильтрованных и оцифрованных ЭОГ сигналы от DC-усилитель и ВОГ заказных компьютерной программой и показать сигналов ЭОГ и ВОГ вместе в одной трассировки.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Рисунок 2 показывает представитель одновременной записи ЭОГ и ВОГ в обычный предмет. 8 дел VGS накладываются ЭОГ (серый кривых) и Вог (красный кривых; Рисунок 2 A). Калибровка нынешнего метода, ЭОГ и ВОГ данные известны быть линейными в диапазоне 5-30 градусов, и пространственная точность данных составляет 0,5 градуса.

Записей, полученных двумя методами...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Хотя в настоящее время преобладающей метод для записи саккад стал ВОГ, настоящее исследование показало, что ЭОГ может достичь точностью почти сравнима с ВОГ, если правильно выполнены (рис. 2). Было показано, что нынешний метод ЭОГ добиться хорошей корреляции с ВОГ, когда запись горизонтальных саккады и успешно используется во многих предыдущих исследованиях же группа12,13,14,

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего сообщать в отношении этого исследования.

Благодарности

Д-р Терао поддержал исследовательский проект субсидий для научных исследований от министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии Японии [16K 09709, 16H 01497]. Ю. была поддержана исследовательский проект субсидий для научных исследований от министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии Японии [No.25293206, № 22390181, 15H 05881, 16H 05322]; на гранты от исследовательского комитета по лучшим rTMS лечение Паркинсона болезнь от министерства здравоохранения и социального обеспечения Японии; и научно-исследовательского комитета по дистония министерства здравоохранения и социального обеспечения Японии.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
ЭлектродNihon-Kohden (Токио, Япония)Чашечный электродNS111-115
Электродная пастаNihon-Kohden (Токио, Япония)Gelaid Z-101BAдля заполнения чашечного электрода
Клейкая лента Nihon-Kohden (Токио, Япония)H261двойная клейкая лента для фиксации электрода
DC-усилителяNihon-Kohden (Токио, Япония)Усилитель AN-601Gдля
видеосистемы слежения за движением глаз на основе EOGSR research (Миссиссога, Онтарио, Канада)Eyelink IIсистема слежения за движением глаз для записи VOG
FilterNF корпорацииMS-521фильтр для сигнала EOG
Гелевая электродная паста

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Ag AgCl
Запись выступления горизонтальных саккада точно в неврологических больных с помощью электро oculogram
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.