Методическая статья

Инструменты виртуальной реальности для оценки одностороннего пространственного пренебрежения: новая возможность для сбора данных

DOI:

10.3791/61951

⸱

10 марта 2021 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, University of Pennsylvania, 2Laboratory for Cognition and Neural Stimulation, University of Pennsylvania, 3Department of Psychology, Drexel University, 4Department of Physical Medicine and Rehabilitation, University of Pennsylvania

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Цель состояла в том, чтобы спроектировать, построить и пилотировать новую задачу виртуальной реальности для обнаружения и характеристики одностороннего пространственного пренебрежения, синдрома, затрагивающего 23-46% выживших после острого инсульта, расширяя роль виртуальной реальности в изучении и лечении неврологических заболеваний.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Одностороннее пространственное пренебрежение (USN) - это синдром, характеризующийся невнимательностью или бездействием в одной стороне пространства и затрагивает от 23 до 46% выживших после острого инсульта. Диагностика и характеристика этих симптомов у отдельных пациентов могут быть сложными и часто требуют квалифицированного клинического персонала. Виртуальная реальность (VR) предоставляет возможность разработать новые инструменты оценки для пациентов с USN.

Мы стремились спроектировать и создать инструмент VR для обнаружения и характеристики тонких симптомов USN, а также протестировать инструмент на субъектах, получавших ингибирующую повторяющуюся транскраниальную магнитную стимуляцию (TMS) корковых областей, связанных с USN.

Мы создали три экспериментальных условия, применив ТМС к двум различным областям коры, связанным с визуально-пространственной обработкой - верхней височной извилине (STG) и надмаргинальной извилине (SMG) - и применили фиктивную ТМС в качестве контроля. Затем мы поместили субъектов в среду виртуальной реальности, в которой их попросили идентифицировать цветы с боковой асимметрией цветов, распределенных по кустам в обоих гемипространствах, с динамической корректировкой сложности на основе производительности каждого субъекта.

Мы обнаружили значительные различия в среднем рыскании головы между субъектами, стимулируемыми в STG, и теми, кто стимулировался в SMG, и незначительно значимые эффекты в средней зрительной оси.

Технология VR становится все более доступной, доступной и надежной, предоставляя захватывающую возможность создавать полезные и новые игровые инструменты. В сочетании с ТМС эти инструменты могут быть использованы для изучения специфических, изолированных, искусственных неврологических дефицитов у здоровых субъектов, информируя о создании диагностических инструментов на основе VR для пациентов с дефицитом из-за приобретенной черепно-мозговой травмы. Это исследование является первым, насколько нам известно, в котором искусственно сгенерированные симптомы USN были оценены с помощью задачи VR.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Одностороннее пространственное пренебрежение (USN) - это синдром, характеризующийся невнимательностью или бездействием в одной стороне пространства, который затрагивает от 23 до 46% выживших после острого инсульта, чаще всего связанный с травмой правого полушария головного мозга и приводящий к тенденции игнорировать левую сторону пространства и / или тело выжившего1,2. Хотя большинство пациентов с USN испытывают значительное выздоровление в краткосрочной перспективе, тонкие симптомы USN часто сохраняются3. USN может увеличить риск падений пациента и препятствовать повседневной жизни2,4 Было также показано, что он негативно влияет как на двигательные, так и на глобальные функциональные результаты5,6.

Дефицит в USN может быть концептуализирован как существующий в нескольких измерениях, например, игнорирует ли человек одну сторону пространства по отношению к своему собственному телу (эгоцентрический) или по отношению к внешнему стимулу (аллоцентрическому)7,8,9, или человек не в состоянии направить свое внимание (внимание) или действия (преднамеренные) на одну сторону пространства10 . Пациенты часто демонстрируют сложную совокупность симптомов, которые могут быть охарактеризованы по более чем одному из этих измерений. Считается, что эта изменчивость синдромов USN является результатом различной степени повреждения конкретных нейроанатомических структур и нейронных сетей, которые являются сложными11. Аллоцентрическое пренебрежение было связано с поражением угловой извилины (AG) и верхней височной извилины (STG), в то время как задняя теменная кора (PPC), включая надмаргинальную извилину (SMG), была вовлечена в эгоцентрическую обработку12,13,14,15. Считается, что пренебрежение вниманием включает поражения в правом IPL16, в то время как преднамеренное пренебрежение считается вторичным по отношению к повреждению правой лобной доли17 или базальных ганглиев18.

Клиническая оценка УСН в настоящее время опирается на перьевые и бумажные нейропсихологические инструменты. Эти обычные инструменты оценки могут быть менее чувствительными, чем более технологически сложные инструменты, что приводит к неправильной диагностике или недостаточной диагностике некоторых пациентов с USN19. Лучшая характеристика остаточного дефицита может облегчить доставку терапии пациентам с более мягким USN и потенциально улучшить их общее выздоровление, но такая характеристика потребует очень чувствительных диагностических инструментов. USN создает аналогичные проблемы в лабораторных условиях, где может быть трудно изолировать от двигательных и зрительных нарушений, которые обычно сопровождают USN среди пациентов с инсультом.

Виртуальная реальность (VR) предоставляет уникальную возможность для разработки новых инструментов для диагностики и характеристики УСН. VR - это мультисенсорная 3D-среда, представленная от первого лица с взаимодействиями в реальном времени, в которых люди могут выполнять задачи с участием экологически значимых объектов20. Это перспективный инструмент оценки УСН; возможность точно контролировать то, что видит и слышит пользователь, позволяет разработчикам представлять пользователю самые разнообразные виртуальные задачи. Кроме того, сложные аппаратные и программные пакеты, доступные в настоящее время, позволяют в режиме реального времени собирать множество данных о действиях пользователя, включая движения глаз, головы и конечностей, что намного превышает показатели, предлагаемые традиционными диагностическими тестами21. Эти потоки данных мгновенно доступны, что открывает возможность для корректировки диагностических задач в режиме реального времени в зависимости от производительности пользователя (например, нацеливание на идеальный уровень сложности для данной задачи). Эта функция может облегчить адаптацию задачи к широкому диапазону серьезности, наблюдаемой в USN, что считается приоритетом при разработке новых диагностических инструментов для USN22. Кроме того, иммерсивные задачи VR могут налагать повышенную нагрузку на ресурсы внимания пациентов23,24, что приводит к увеличению количества ошибок, которые могут облегчить обнаружение симптомов пренебрежения; Действительно, было показано, что некоторые задачи VR имеют повышенную чувствительность по сравнению с обычными бумажными и карандашными мерами USN24,25.

В этом исследовании цель состояла в том, чтобы создать инструмент оценки, который не требует опыта в неврологии для работы и который может надежно обнаруживать и характеризовать даже тонкие случаи USN. Мы создали игровую задачу, основанную на виртуальной реальности. Затем мы индуцировали USN-подобный синдром у здоровых субъектов с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), неинвазивной техники стимуляции мозга, которая использует электромагнитные импульсы, излучаемые ручной стимулирующей катушкой, которые проходят через кожу головы и череп субъекта и индуцируют электрические токи в мозге субъекта, которые стимулируют нейроны26,27. Этот метод был использован в исследовании USN другими 13,17,28,29,30, хотя, насколько нам известно, никогда не в сочетании с инструментом оценки на основе VR.

Многие исследователи уже работают над диагностическими и терапевтическими приложениями систем VR. Последние обзоры31,32 исследовали ряд проектов, направленных на оценку USN с помощью методов на основе VR, и ряд других исследований с этой целью были опубликованы33,34,35,36,37,38,39,40,41 . В большинстве этих исследований не используется полный набор технологий VR, которые в настоящее время доступны для потребительского рынка (например, головной дисплей (HMD) и вставки для отслеживания глаз), ограничивая свои наборы данных меньшим количеством легко поддающихся количественной оценке показателей. Кроме того, все эти исследования были проведены на пациентах с приобретенной черепно-мозговой травмой, приводящей к USN, требуя методов скрининга, чтобы гарантировать, что пациенты могут, по крайней мере, участвовать в задачах оценки (например, исключая пациентов с большим дефицитом поля зрения или когнитивными нарушениями). Возможно, что более тонкие когнитивные, моторные или визуальные дефициты прошли под порогом этих методов скрининга, возможно, сбивая с толку результаты этих исследований. Также возможно, что такой скрининг смещал выборки участников этих исследований в сторону определенного подтипа УСН.

Чтобы избежать предвзятости скрининга предыдущих исследований, мы набрали здоровых субъектов и искусственно смоделировали симптомы USN со стандартным протоколом TMS, который хорошо описан в недавней рукописи15, с целью индуцирования аллоцентрических usN-подобных симптомов, нацеливаясь на STG и эгоцентрические USN-подобные симптомы, нацеливаясь на SMG. Мы разработали задачу, чтобы активно адаптировать его испытание сложности к испытанию и дифференцировать различные подтипы USN, в частности аллоцентрические и эгоцентрические симптомы. Мы также использовали стандартные бумажные и карандашные оценки USN, чтобы официально продемонстрировать, что дефицит, который мы вызвали с помощью rTMS, похож на USN. Мы считаем, что метод будет полезен другим исследователям, которые хотят протестировать новые инструменты VR для оценки и реабилитации USN.

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

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было одобрено местным Институциональным наблюдательным советом и соответствует всем критериям, изложенным в Руководстве по надлежащей клинической практике. Все участники предоставили информированное согласие до начала каких-либо процедур исследования. Ожидается, что участники исследования примут участие в трех отдельных сессиях (см. таблицу 1). Элементы эксперимента описаны поэтапно ниже. Порядок сеансов был рандомизирован.

Сессия AЗадача vr до rTMAМолотилка с мотором для отдыха*rTMR на STG или SMGПоведенческая задача VR после rTMS
Импульсы 5/10 вызывают подергивание пальца (*Только первый сеанс)110% RMT в течение 20 мин при 1 Гц (всего 1200 импульсов)
15 мин60 мин20 мин15 мин
Сессия BЗадача vr до rTMAМолотилка с мотором для отдыха*rTMR на вершинеПоведенческая задача VR после rTMS
Импульсы 5/10 вызывают подергивание пальца (*Только первый сеанс)110% RMT в течение 20 мин при 1 Гц (всего 1200 импульсов)
15 мин60 мин20 мин15 мин
Сессия CПре-rTMS бумага и карандаш Поведенческая задачаМолотилка с мотором для отдыха*rTMR на STG или SMGПост-rTMS бумага и карандаш Поведенческая задача
Тест Белла; Отмена круга Оты; отмена пребывания; задача переплетения строкиИмпульсы 5/10 вызывают подергивание пальца (*Только первый сеанс)110% RMT в течение 20 мин при 1 Гц (всего 1200 импульсов)Тест Белла; Отмена круга Оты; отмена пребывания; задача переплетения строки
10 мин60 мин20 мин10 мин

Таблица 1. Структура для каждой учебной сессии. Порядок сеансов был рандомизирован. Предполагаемое время для каждого элемента выделено курсивом. MEP = двигательный вызванный потенциал; rTMS=Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция; P&P=Диагностические тесты на бумагу и карандашный ход; RMT=Порог покоящегося двигателя

1. Поведенческие задачи на бумаге и карандаше

  1. Попросите субъекта выполнить задачу линейного бисекции (LBT).
    1. Пусть испытуемый сядет за стол прямо напротив тестировщика. Предоставьте испытуемому письменные принадлежности. Предоставьте испытуемому стимулирующий лист (рисунок 1), убедившись, что он размещен непосредственно перед субъектом.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя это и не проводилось в этом эксперименте, было бы идеально представить каждую строку, разделенную пополам на отдельных листах бумаги, чтобы избежать смещения предмета с дополнительным контекстом (см. Ricci and Chatterjee, 200142).
    2. Попросите испытуемого разделить пополам (разделить на половинки) каждую линию, напечатанную на стимулирующем листе, и подойти как можно ближе к середине.
    3. Скажите испытуемому, чтобы он держал голову и плечи в центре как можно лучше, чтобы выполнить задачу как можно быстрее и точнее, и уведомить тестировщика, когда они закончат. Следите за объектом, чтобы убедиться, что он не наклоняется или не наклоняет голову чрезмерно.
    4. Соберите лист с предмета, когда испытуемые скажут, что они закончили.
  2. Попросите испытуемого пройти тест Белла.
    1. Предоставьте испытуемому лист тестовых стимулов Белла (рисунок 2).
    2. Попросите испытуемого обвести или вычеркнуть все колокольчики на листе стимула, сделать это как можно быстрее и точнее, держать голову и плечи как можно более центрированными и уведомить тестировщика, когда они закончат.
    3. Следите за объектом, чтобы убедиться, что он не наклоняется или не наклоняет голову чрезмерно. Когда испытуемый скажет, что он закончил, спросите испытуемого, уверены ли они, и позвольте ему дважды проверить свою работу.
    4. Соберите лист с предмета, когда испытуемые скажут, что они закончили второй раз.
  3. Попросите субъекта выполнить задачу отмены звездочки.
    1. Представьте испытуемому стимулирующий лист (рисунок 3), убедившись, что он находится прямо перед ним.
    2. Попросите испытуемого обвести или вычеркнуть все звезды на стимулирующем листе, сделать это как можно быстрее и точнее, держать голову и плечи как можно более центрированными и уведомить тестировщика, когда они закончат.
    3. Следите за объектом, чтобы убедиться, что он не наклоняется или не наклоняет голову чрезмерно.
    4. Соберите лист с предмета, когда испытуемые скажут, что они закончили.
  4. Пусть субъект выполнит задачу отмены круга Оты.
    1. Предоставьте субъекту стимулирующий лист отмены круга Оты (рисунок 4), убедившись, что он размещен непосредственно перед субъектом.
    2. Попросите испытуемого вычеркнуть или обвести все открытые/неполные круги, сделать это как можно быстрее и точнее, держать плечи как можно более центрированными и уведомить тестировщика, когда они закончат.
    3. Следите за объектом, чтобы убедиться, что он не наклоняется или не наклоняет голову чрезмерно.
    4. Соберите лист с предмета, когда испытуемые скажут, что они закончили.
    5. Повторите эту задачу (шаги с 1.4.1 по 1.4.4) с другой копией стимулирующего листа, но на этот раз лист стимулов следует повернуть на 180 градусов от ориентации, в которой он был первоначально представлен.

2. Процедуры ТМС

  1. Создайте модель для нейронавигации перед первым сеансом.
    1. Получите МРТ-сканирование 3T T1 субъекта в файле типа NIFTI или dicom.
    2. Загрузите это МРТ-сканирование в нейронавигационное программное обеспечение, чтобы создать 3D-представление мозга субъекта.
      1. Выберите Новый пустой проект в программном обеспечении. Перетащите МРТ-сканирование субъекта на поле с надписью «Файл:».
      2. Перейдите на вкладку Реконструкции .
      3. Выберите «Новая обложка» и на следующем экране перетащите зеленые пограничные линии, чтобы охватить все изображение мозга. Выберите обложку вычислений. Отрегулируйте порог Кожи/Воздуха соответствующим образом, чтобы получить оптимальную реконструкцию.
      4. Вернитесь на вкладку «Реконструкции » и выберите «Новый полный криволинейный мозг» и перетащите зеленые пограничные линии, чтобы охватить весь образ мозга. Установите расстояние между срезами 1 мм и глубину конца 18 мм. Выберите Вычисления криволинейными.
      5. Перейдите на вкладку Ориентиры и выберите Настроить ориентиры. Выберите Создать , чтобы создать ориентир на реконструкцию. Разместите ориентиры на кончике носа, переносице, левом трагусе и правом трагусе.
      6. Перейдите на вкладку Целевые объекты и выберите Настроить целевые объекты. Выберите криволинейное представление «Мозг и цели ». С помощью инспектора отклейте на глубину 5-7 мм.
      7. Следуйте рекомендациям Shah-Basak et al. (2018)14, Neggers et al. (2006)11 и Oliveri and Vallar (2009)39 , чтобы найти верхнюю височную извилину или надмаргинальную извилину и поместить маркер в этих местах.
      8. Поместите маркер там, где две центральные борозды встречаются вдоль срединной продольной трещины для фиктивной стимуляции на вершине.
  2. Во время первого сеанса найдите двигательный порог покоя субъекта (может быть выполнен до или после поведенческой задачи).
    1. Посадите субъекта перед оптической камерой слежения и поместите трекер на объект с помощью оголовья или очков.
    2. Прикрепите три одноразовых электрода к правой руке и запястью субъекта.
      1. Прикрепите один дисковый электрод к первому дорсальному промежутку субъекта. Прикрепите второй дисковый электрод ко второму суставу субъекта на правом указательном пальце. Прикрепите заземляющий электрод к правому запястью субъекта.
    3. Подключите эти электроды к электродному адаптеру, который входит в программное обеспечение для отслеживания MEP.
    4. Откройте проект субъекта в программном обеспечении нейронавигации, выбрав Новый онлайн-сеанс.
    5. Выберите цели, которые будут стимулироваться в этом сеансе (Vertex, SMG, STG).
    6. Перейдите на вкладку Polaris и убедитесь, что трекер объектов находится в пределах видимости камеры.
    7. Перейдите на вкладку Регистрация .
    8. Используя указатель, зарегистрированный в нейронавигационном программном обеспечении, коснитесь лица испытуемых в тех же местах, где ориентиры были размещены на шаге 2.1.2.5.
      1. Щелкните Образец и перейдите в раздел Следующий ориентир , когда указатель правильно расположен на голове объекта для каждого ориентира.
    9. Перейдите на вкладку Проверка .
    10. Используя указатель, коснитесь объекта в различных местах на голове и убедитесь, что перекрестие на экране совпадает с местом, на которое указывает объект.
      1. Если они не выстраиваются в линию, повторите шаг 2.2.8 и убедитесь, что указатель максимально точно расположен на ориентирах.
    11. Перейдите на вкладку «Выполнение» и убедитесь, что выбрано «Полное криволинейное представление мозга », чтобы экспериментатор мог точно определить области мозга для цели.
    12. Установите драйвер в качестве катушки TMS, которая будет использоваться.
    13. Подключите ручную катушку TMS к машине TMS.
    14. Включите устройство TMS и установите один импульс. Установите интенсивность стимуляции соответствующим образом; в этом эксперименте в качестве отправной точки использовалось 65% производительности машины.
    15. Поместите ручную катушку TMS на левую сторону головы субъекта и стимулируйте в моторной коре, используя одиночные импульсы TMS, чтобы определить место, которое стимулирует ПИИ. Может быть полезно иметь помощника, чтобы наблюдать за пальцем субъекта, чтобы определить, когда мышцы FDI дергаются из-за стимуляции.
    16. Изменяйте интенсивность стимуляции до тех пор, пока стимуляция не вызовет MEP не менее 50 мВ ровно в 5/10 раз, и это будет моторный порог покоя (rMT).
  3. Стимуляция в перерывах между задачами
    1. Повторите шаги с 2.2.1 по 2.2.13, заменив ручную катушку TMS с воздушным охлаждением.
    2. Установить параметры стимуляции на повторяющуюся ТМС со скоростью 1 Гц в течение 20 минут (всего 1200 импульсов) с интенсивностью 110% от рМТ в соответствии с параметрами, установленными Shah-Basak et al. (2018)15.
    3. Поместите катушку TMS с воздушным охлаждением со встроенной системой охлаждения на голову субъекта, нацеленную на SMG или STG для активных сеансов или Vertex для фиктивных сеансов (рисунок 5).
    4. Приступайте к стимуляции.

3. Поведенческая задача VR

  1. Установите вспомогательное программное обеспечение.
    1. Загрузите и установите основное программное обеспечение Pupil с веб-сайта Pupil Labs.
    2. Загрузите и установите Unity 3D 2018.3 с веб-сайта Unity.
    3. Загрузите и установите инструмент OpenVR через Unity Asset Store или через Steam.
  2. Настройте аппаратное обеспечение виртуальной реальности (например, HTC Vive Pro).
    1. Разместите базовые станции на противоположных сторонах комнаты, обеспечив четкую видимость, и подключите их.
    2. Нажмите кнопку Channel/Mode на задней панели каждого датчика, чтобы циклически перемещаться по каналам, пока один из них не будет установлен на канал « b», а другой — на « c». Оба индикатора состояния должны быть белыми.
    3. Установите бинокулярную вставку Pupil Labs в HTC Vive Pro. Подключите Link Box к компьютеру (питание, USB-A и HDMI или Mini DisplayPort).
    4. Подключите гарнитуру к Link Box. Отрегулируйте верхние и боковые ремни на гарнитуре. Отрегулируйте расстояние между объективами.
  3. Запустите SteamVR.
    1. Запустите SteamVR, нажав на значок VR в правом верхнем углу Steam.
      1. Включите геймпады с помощью кнопки питания.
      2. В SteamVR нажмите Настройки | Выполните сопряжение нового устройства для сопряжения каждого геймпада, следуя инструкциям на экране.
      3. Нажмите «Настройка комнаты » в меню SteamVR и следуйте инструкциям на экране.
  4. Запустите программное обеспечение Pupil Core.
  5. Поместите гарнитуру на голову сидящего субъекта и дайте им оба контроллера. Убедитесь, что ремни плотные, но удобные. Убедитесь, что оба глаза видны, визуально подтвердив, что они центрированы в каналах камеры Pupil Core Software.
  6. Откройте задачу VR в редакторе Unity и нажмите кнопку «Воспроизвести ».
  7. Запустите эксперимент.
    1. Попросите субъекта посмотреть прямо вперед и нажать кнопку Tare Camera на экране.
    2. Нажмите кнопку Начать учебник и дождитесь завершения учебника. Учебник состоит из аудиоинструкции о работе контроллера системы VR, описаний и примеров симметричных (приманка) и асимметричных (мишень) цветов, а также 1-минутной практики с небольшим количеством приманок и целевых цветов. Учебник длится 75-100 секунд, и данные о производительности учебника не собираются.
    3. Когда тема будет завершена, нажмите кнопку «Откалибровать отслеживание глаз ».
      1. Если калибровка прошла успешно, испытуемый автоматически приступит к выполнению задания. В противном случае повторите шаг 3.7.3.
    4. Начните первую пробную версию, нажав кнопку Следующая пробная версия .
      ПРИМЕЧАНИЕ: Во время задания VR субъекты помещаются в виртуальный лес (рисунок 6). Три изогнутые коробчатые живые изгороди образовывали полукруг на расстоянии досягаемости перед объектом. Каждое испытание состояло из различного количества цветов, каждый с 16 лепестками, распределенными между живыми изгородями прямой видимости (рисунок 7). Испытуемым было поручено «сорвать» (держать свой контроллер над цветком, чтобы цветок выделялся, затем нажать кнопку запуска указательным пальцем) все асимметричные «целевые» цветы и оставить в покое все симметричные «приманки» цветы. Каждое испытание заканчивалось, когда испытуемый успешно собирал все асимметричные целевые цветы, но также заканчивалось, если у субъекта заканчивалось время (2-минутный лимит времени) или если субъект непреднамеренно собирал весь симметричный цветок приманки. Во всех этих случаях оставшиеся цветы на кустах будут очищены, и экспериментатору будет предложено начать следующее испытание.
    5. Подождите, пока субъект больше не будет активно завершать испытание, а затем повторите шаг 3.7.4, если не было завершено по крайней мере 12 испытаний.
    6. Нажмите кнопку Воспроизвести еще раз, чтобы завершить задачу.

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

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Данные были собраны у здоровых людей с использованием протокола, описанного выше, чтобы продемонстрировать, как различные переменные, которые могут быть извлечены из задачи виртуальной реальности, могут быть проанализированы для обнаружения тонких различий между группами.

В этом исследовании 7 человек (2 мужчины) со средним возрастом 25,6 лет и средним образованием 16,8 года каждый прошел три отдельных сеанса ТМС. Эти испытуемые...

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

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы успешно индуцировали и измеряли симптомы USN с помощью TMS и VR соответственно. Хотя у нас не было значительных результатов по сравнению с фиктивными испытаниями, мы смогли сравнить несколько показателей эгоцентрического пренебрежения (средний угол головы, время, затраченное на изучение цветов в любом гемипространстве) и аллоцентрического пренебрежения (производительность в выборе цветов с асимметричными лепестками на левой и правой стороне) между различными экспериментальными группами и обнаружили значительные различ...

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

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана Университетским исследовательским фондом (URF) из Университета Пенсильвании и студенческими стипендиями Американской кардиологической ассоциации в области цереброваскулярных заболеваний и инсульта. Особая благодарность исследователям, клиницистам и сотрудникам Лаборатории познания и нейронной стимуляции за их постоянную поддержку.

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
AirFilm Coil (AFC) Rapid VersionMagstimN/AКатушка TMS с воздушным охлаждением Alienware
17 R4 НоутбукDellN/ANVIDIA GeForce GTX 1060 (полные характеристики в https://topics-cdn.dell.com/pdf/alienware-17-laptop_users-guide_en-us.pdf)
BrainSight 2.0 TMS Нейронавигационное программное обеспечениеRogue Research IncN/ATMS Программное обеспечение для нейронного таргетинга
CED 1902 Isolated предусилительCambridge Electronic Design LimtedN/A EMGПредусилитель
CED Micro 401 mkIICambridge Electronic Design LimtedN/AМногоканальный блок сбора данных о сигналах
CED Signal 5Cambridge Electronic Design LimtedN/AПрограммное обеспечение для сбора и анализа данных на основе развертки. Используется для измерения вызванных двигательных реакций ТМС.
HTC Vive Binocular Add-onPupil Labsn/a HTCVive, Vive Pro или Vive Cosmos с 2 камерами для измерения глаз 200 Гц.
Magstim D70 Remote CoilMagstimN/AРучная TMS катушка
Magstim Super Rapid 2 plus 1MagstimN/AБлок транскраниальной магнитной стимуляции
Unity 2018UnityN/Aкроссплатформенный игровой движок
VR Vive ProHTC ViveN/AVR аппаратная система с внешними датчиками движения; 1440x1600 пикселей на глаз, частота обновления 90 Гц, 110&�; Поле зрения

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Heilman, K. M., Bowers, D., Coslett, H. B., Whelan, H., Watson, R. T. Directional Hypokinesia: Prolonged Reaction Times for Leftward Movements in Patients with Right Hemisphere Lesions and Neglect. Neurology. 35 (6), 855-859 (1985).
  2. Paolucci, S., Antonucci, G., Grasso, M. G., Pizzamiglio, L. The Role of Unilateral Spatial Neglect in Rehabilitation of Right Brain-Damaged Ischemic Stroke Patients: A Matched Comparison. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (6), 743-749 (2001).
  3. Ringman, J. M., Saver, J. L., Woolson, R. F., Clarke, W. R., Adams, H. P. Frequency, Risk Factors, Anatomy, and Course of Unilateral Neglect in an Acute Stroke Cohort. Neurology. 63 (3), 468-474 (2004).
  4. Jutai, J. W., et al. Treatment of visual perceptual disorders post stroke. Topics in Stroke Rehabilitation. 10 (2), 77-106 (2003).
  5. Buxbaum, L. J., et al. Hemispatial Neglect: Subtypes, Neuroanatomy, and Disability. Neurology. 62 (5), 749-756 (2004).
  6. Numminen, S., et al. Factors Influencing Quality of Life Six Months after a First-Ever Ischemic Stroke: Focus on Thrombolyzed Patients. Folia Phoniatrica et Logopaedica: Official Organ of the International Association of Logopedics and Phoniatrics (IALP). 68 (2), 86-91 (2016).
  7. Ladavas, E. Is the Hemispatial Deficit Produced by Right Parietal Lobe Damage Associated with Retinal or Gravitational Coordinates. Brain: A Journal of Neurology. 110 (1), 167-180 (1987).
  8. Ota, H., Fujii, T., Suzuki, K., Fukatsu, R., Yamadori, A. Dissociation of Body-Centered and Stimulus-Centered Representations in Unilateral Neglect. Neurology. 57 (11), 2064-2069 (2001).
  9. Neggers, S. F., Vander Lubbe, R. H., Ramsey, N. F., Postma, A. Interactions between ego- and allocentric neuronal representations of space. Neuroimage. 31 (1), 320-331 (2006).
  10. Adair, J. C., Barrett, A. M. Spatial Neglect: Clinical and Neuroscience Review: A Wealth of Information on the Poverty of Spatial Attention. Annals of the New York Academy of Sciences. 1142, 21-43 (2008).
  11. Corbetta, M., Shulman, G. L. Spatial neglect and attention networks. Annual Review of Neuroscience. 34, 569-599 (2011).
  12. Marshall, J. C., Fink, G. R., Halligan, P. W., Vallar, G. Spatial awareness: a function of the posterior parietal lobe. Cortex. 38 (2), 253-260 (2002).
  13. Ellison, A., Schindler, I., Pattison, L. L., Milner, A. D. An exploration of the role of the superior temporal gyrus in visual search and spatial perception using TMS. Brain. (10), 2307-2315 (2004).
  14. Vallar, G., Calzolari, E. Unilateral spatial neglect after posterior parietal damage. Handb Clin Neurol; Theparietal lobe. Vallar, G., Coslett, H. B. , Elsevier. Amsterdam. 287-312 (2018).
  15. Shah-Basak, P. P., Chen, P., Caulfield, K., Medina, J., Hamilton, R. H. The Role of the Right Superior Temporal Gyrus in Stimulus-Centered Spatial Processing. Neuropsychologia. 113, 6-13 (2018).
  16. Verdon, V., Schwartz, S., Lovblad, K. O., Hauert, C. A., Vuilleumier, P. Neuroanatomy of hemispatial neglect and its functional components: a study using voxel-based lesion-symptom mapping. Brain. 133 (3), 880-894 (2010).
  17. Ghacibeh, G. A., Shenker, J. I., Winter, K. H., Triggs, W. J., Heilman, K. M. Dissociation of Neglect Subtypes with Transcranial Magnetic Stimulation. Neurology. 69 (11), 1122-1127 (2007).
  18. Chaudhari, A., Pigott, K., Barrett, A. M. Midline Body Actions and Leftward Spatial 'Aiming' in Patients with Spatial Neglect. Frontiers in Human Neuroscience. 9, 393(2015).
  19. Rizzo, A. A., et al. Design and Development of Virtual Reality Based Perceptual-Motor Rehabilitation Scenarios. The 26th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , (2004).
  20. Steinicke, F. Being Really Virtual Immersive Natives and the Future of Virtual Reality. , Springer International Publishing. (2018).
  21. Tsirlin, I., Dupierrix, E., Chokron, S., Coquillart, S., Ohlmann, T. Uses of Virtual Reality for Diagnosis, Rehabilitation and Study of Unilateral Spatial Neglect: Review and Analysis. CyberPsychology & Behavior. 12 (2), 175-181 (2009).
  22. Barrett, A. M., et al. Cognitive Rehabilitation Interventions for Neglect and Related Disorders: Moving from Bench to Bedside in Stroke Patients. Journal of Cognitive Neuroscience. 18 (7), 1223-1236 (2006).
  23. Ricci, R., et al. Effects of attentional and cognitive variables on unilateral spatial neglect. Neuropsychologia. 92, 158-166 (2016).
  24. Bonato, M. Neglect and Extinction Depend Greatly on Task Demands: A Review. Frontiers in Human Neuroscience. 6, 195(2012).
  25. Grattan, E. S., Woodbury, M. L. Do Neglect Assessments Detect Neglect Differently. American Journal of Occupational Therapy. 71, 3(2017).
  26. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of TMS Consensus Group. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  27. Pascual-Leone, A., Walsh, V., Rothwell, J. Transcranial Magnetic Stimulation in Cognitive Neuroscience - Lesion, Chronometry, and Functional Connectivity. Current Opinion in Neurobiology. 10 (2), 232-237 (2000).
  28. Oliveri, M., et al. Interhemispheric Asymmetries in the Perception of Unimanual and Bimanual Cutaneous Stimuli. Brain. 122 (9), 1721-1729 (1999).
  29. Salatino, A., et al. Transcranial Magnetic Stimulation of Posterior Parietal Cortex Modulates Line-Length Estimation but Not Illusory Depth Perception. Frontiers in Psychology. 10, (2019).
  30. Oliveri, M., Vallar, G. Parietal versus temporal lobe components in spatial cognition: Setting the mid-point of a horizontal line. Journal of Neuropsychology. 3, Pt 2 201-211 (2009).
  31. Ogourtsova, T., Souza Silva, W., Archambault, P. S., Lamontagne, A. Virtual Reality Treatment and Assessments for Post-Stroke Unilateral Spatial Neglect: A Systematic Literature Review. Neuropsychological Rehabilitation. 27 (3), 409-454 (2017).
  32. Pedroli, E., Serino, S., Cipresso, P., Pallavicini, F., Riva, G. Assessment and rehabilitation of neglect using virtual reality: a systematic review. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 226(2015).
  33. Peskine, A., et al. Virtual reality assessment for visuospatial neglect: importance of a dynamic task. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 82 (12), 1407-1409 (2011).
  34. Mesa-Gresa, P., et al. Clinical Validation of a Virtual Environment Test for Safe Street Crossing in the Assessment of Acquired Brain Injury Patients with and without Neglect. Human-Computer Interaction - INTERACT 2011 Lecture Notes in Computer Science. , 44-51 (2011).
  35. Aravind, G., Lamontagne, A. Perceptual and Locomotor Factors Affect Obstacle Avoidance in Persons with Visuospatial Neglect. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11 (1), 8(2014).
  36. Pallavicini, F., et al. Assessing Unilateral Spatial Neglect Using Advanced Technologies: The Potentiality of Mobile Virtual Reality. Technology and Health Care. 23 (6), 795-807 (2015).
  37. Glize, B., et al. Improvement of Navigation and Representation in Virtual Reality after Prism Adaptation in Neglect Patients. Frontiers in Psychology. 8, (2017).
  38. Yasuda, K., Muroi, D., Ohira, M., Iwata, H. Validation of an Immersive Virtual Reality System for Training near and Far Space Neglect in Individuals with Stroke: a Pilot Study. Topics in Stroke Rehabilitation. 24 (7), 533-538 (2017).
  39. Spreij, L. A., Ten Brink, A. F., Visser-Meily, J. M. A., Nijboer, T. C. W. Simulated Driving: The Added Value of Dynamic Testing in the Assessment of Visuo-Spatial Neglect after Stroke. Journal of Neuropsychology. 31, (2018).
  40. Ogourtsova, T., Archambault, P. S., Lamontagne, A. Post-Stroke Unilateral Spatial Neglect: Virtual Reality-Based Navigation and Detection Tasks Reveal Lateralized and Non-Lateralized Deficits in Tasks of Varying Perceptual and Cognitive Demands. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 15, 1(2018).
  41. Ogourtsova, T., Archambault, P., Sangani, S., Lamontagne, A. Ecological Virtual Reality Evaluation of Neglect Symptoms (EVENS), Effects of Virtual Scene Complexity in the Assessment of Poststroke Unilateral Spatial Neglect. Neurorehabilitation and Neural Repair. 32 (1), 46-61 (2018).
  42. Ricci, R., Chatterjee, A. Context and crossover in unilateral neglect. Neuropsychologia. 39 (11), 1138-1143 (2001).
  43. Karnath, H. O., Ferber, S., Himmelbach, M. Spatial awareness is a function of the temporal not the posterior parietal lobe. Nature. 411, 950-953 (2001).
  44. Spicer, R., Anglin, J., Krum, D. M., Liew, S. REINVENT: A low-cost, virtual reality brain-computer interface for severe stroke upper limb motor recovery. 2017 IEEE Virtual Reality (VR). , Los Angeles, CA. 385-386 (2017).
  45. Vourvopoulos, A., et al. Effects of a Brain-Computer Interface With Virtual Reality (VR) Neurofeedback: A Pilot Study in Chronic Stroke Patients. Frontiers in Human Neuroscience. 13, 210(2019).
  46. Gammeri, R., Iacono, C., Ricci, R., Salatino, A. Unilateral Spatial Neglect After Stroke: Current Insights. Neuropsychiatric Disease and Treatment. 16, 131-152 (2020).

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

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи