Методическая статья

Использование айтрекинга для оценки относительной важности визуального и вестибулярного ввода для обработки подкорковых движений в плоскости крена

DOI:

10.3791/68289

22 августа 2025 г.

В этой статье

Краткое содержание

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

Методология изучала визуальный и вестибулярный вклад в стабилизацию взгляда во время оптокинетических вращений и вращений всего тела. Стимуляция проводилась посредством визуальных, вестибулярных и зрительно-вестибулярных исследований. Усиление торсионного движения глаз и частоты нистагма служили индикаторами подкорковой передачи сенсорно-специфической информации о движении в направлении рефлексивной реакции ствола мозга в каждом испытании.

Аннотация

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

В настоящем протоколе оценивается относительное влияние зрительных и вестибулярных входов во время вращений плоскости крена с использованием оптокинетической, вестибулярной и комбинированной зрительно-вестибулярной стимуляции. Испытуемые подвергались изолированным визуальным вращениям, вестибулярным вращениям всего тела в темноте и зрительно-вестибулярным стимуляциям, сочетающим статические визуальные сцены с вращениями головы. Динамические и статические движения глаз, абсолютные амплитуды, скорости и ускорения измерялись наряду с перцептивными реакциями. Испытания включали базовый период отдыха до и после движения для стабилизации глазодвигательной фиксации. Точное отслеживание глаз и головы было достигнуто с помощью устройства слежения за движением глаз Chronos (C-ETD), которое регистрировало скручивание глаза и движения головы в трех поступательных и трех вращательных измерениях. Движения глаз анализировались на предмет медленных фазовых скоростей и частоты нистагма, при этом качество данных обеспечивалось за счет усреднения крутильных выходов обоих глаз и исключения кадров с артефактами. Мониторинг выравнивания взгляда в режиме реального времени позволял повторять пробные попытки по мере необходимости, а постфактум анализ исключал искажающие движения. Оптокинетическая стимуляция включала в себя проекцию зрительных элементов, вращающихся вокруг точки фиксации, в то время как вестибулярные испытания использовали моторизованные вращения всего тела в темноте. Визуовестибулярные исследования сочетали оба стимула, создавая относительное движение сетчатки. Синхронизация данных между трекером глаз и головы обеспечила точный покадровый анализ, записанный на частоте 100 Гц. Сенсорный вклад в стабилизацию взгляда был количественно оценен путем сравнения скоростей медленных фаз в разных типах испытаний. Сенсорно-специфические улучшения были проиндексированы путем деления зрительных и вестибулярных реакций на зрительно-вестибулярные исходы и подтверждены путем сравнения с суммированными индивидуальными реакциями. Результаты показали устойчивую сенсорную интеграцию с количественным учетом относительного вклада зрительного и вестибулярного входов. Этот протокол предлагает подробную основу для оценки мультисенсорной интеграции во время вращения плоскости крена. Таким образом, протокол может служить для выяснения сенсорного дефицита при обработке движений, а также для представления новых глазодвигательных биомаркеров. Ранее он использовался для оценки того, как визуальные помехи и ускорения движения влияют на обработку движений, и выявил повышенную зависимость от визуального ввода у пациентов с сотрясением мозга.

Введение

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

Обработка движений — это фундаментальный и непрерывный нейронный процесс. У человека мы получаем информацию в основном через зрительную и вестибулярную сенсорные системы, отражая внешние и собственные движения соответственно. Эти две системы используют сложные нейронные сети в нижних и высших нейронных областях, но на самом базовом уровне полагаются на основные подкорковые пути для создания рефлексивных реакций, которые обеспечивают хороший постуральный контроль и стабильность взгляда. Проприоцепция служит третьим сенсорным фактором, способствующим хорошему постуральному контролю, и хотя было показано, что соматоощущения могут управлять поведением, стабилизирующим взгляд, ее роль в создании отчетливых движенийглаз ограничена.

Стабилизация взгляда обычно достигается с помощью двух отдельных рефлекторных дуг: оптокинетического рефлекса (OKR), который заставляет глаз следовать за движущимся зрительным элементом, и вестибуло-окулярного рефлекса (VOR), который поддерживает остроту зрения, заставляя глаза двигаться в направлении, противоположномнаправлению головы. Несмотря на то, что эти рефлекторные дуги являются отдельными сущностями, они также имеют несколько общих нейронных путей, и в нашем обычном состоянии мы естественным образом комбинируем визуальный и вестибулярный вход, чтобы создатьвпечатление движения.

Существует несколько методов оценки того, как зрение и вестибулярный вход обрабатываются во время этой базовой сенсомоторной интеграции. Многие из них включают тесты баланса, сочетающие визуальный и вестибулярный ввод в различных итерациях 5,6,7, в то время как другие используют отслеживание глаз для оценки реакции, стабилизирующей взгляд 8,9. Эти две очень разные моторные реакции имеют общие ключевые нейронные пути, и в недавних исследованиях мы выявили устойчивую корреляцию между стабилизацией взгляда и постуральным контролем10,11. В связи с тем, что отслеживание движения глаз становится все более доступным и полностью полагается на непроизвольные моторные команды, можно привести аргумент в пользу того, что они отражают более врожденную сенсомоторную интеграцию, чем реакцию равновесия.

В большинстве исследований используется вертикальная или горизонтальная стабилизация взгляда при оценке реакции движения глаз 12,13. Вместо этого в настоящем протоколе реализована глазная крутильная операция, вращение глаза вокруг его зрительной оси, в качестве основного показателя стабилизации взгляда. Глазной кручение демонстрирует более динамичное усиление, чем стабилизация взгляда, вызванная вращением по рысканию или высоте тона, или поступательнымидвижениями. В сочетании с большей вариабельностью это означает, что на кручение легче влияют параметры движения, такие как визуальное препятствие или ускорение, или медицинские условия 15,16,17,18. Поскольку кручение находится за пределами компетенции произвольного глазодвигательного контроля, оно также служит более прямым индикатором базовой сенсомоторной интеграции, поскольку субъект способен влиять на реакцию только через свое внимание, а не через какую-либо предполагаемуюмоторную команду. Глазной кручение может быть вызвано как визуальным, так и вестибулярным вращением в плоскости крена20,21. Таким образом, крутильные OKR и VOR могут быть использованы для оценки того, как визуальная и вестибулярная информация о движении обрабатывается во время сенсомоторной интеграции на самом базовом уровне. Проводя изолированные визуальные и вестибулярные стимуляции, а затем сравнивая реакции с теми, которые наблюдались во время комбинированных зрительно-вестибулярных исследований, можно сделать вывод о том, как каждая сенсорная система влияет на реакцию движения глаз и, следовательно, как мозг обрабатывает внешние и собственные движения в любой конкретной обстановке. Можно также исследовать, как различные медицинские состояния, характеризующиеся дефицитом субъективной обработки движений, влияют на эту базовую способность зрительно-вестибулярной интеграции. Поскольку было показано, что стабильность взгляда напрямую коррелирует с постуральной стабильностью 10,11, разделяя в основном одни и те же основные нейронные пути22, реакция движения глаз может также указывать на постуральную стабильность индивидуума при различных условиях, не требуя измерений с помощью нажимных пластин. Это может представлять особый интерес при оценке пациентов с сенсорным повторным взвешиванием, как это наблюдается при синдроме после сотрясения мозга18.

В настоящем протоколе изложена методология использования комбинаций оптокинетических вращений и вращений плоскости крена всего тела для провоцирования крутильных реакций OKR и VOR. Используя отслеживание глаз и головы для отслеживания глазного кручения и вестибулярного входа, полученные данные могут быть затем использованы для вывода о том, как каждая сенсорная модальность сравнивается по отношению друг к другу. Цель протокола состояла в том, чтобы представить надежную методологию оценки сенсорных влияний на стабилизацию взгляда и базовой способности к сенсомоторной интеграции у людей и лиц, страдающих от сенсорного повторного взвешивания.

В настоящем исследовании оценивался относительный вклад в обработку зрительных и вестибулярных движений при вращении плоскости крена. Он включал в себя воздействие на испытуемых изолированных оптокинетических вращений, изолированных вестибулярных вращений всего тела в темноте и комбинированных зрительно-вестибулярных стимуляций движения, во время которых субъекты вращались во время просмотра статичной визуальной сцены (см. рис. 1). Это было сделано со здоровыми людьми из контрольной группы и людьми, страдающими от сенсорного повторного взвешивания, на что указывает субъективная гиперчувствительность к зрительным движениям после сотрясения мозга. Основные параметры исхода включали динамический и статический прирост движений глаз во время каждой стимуляции, а также абсолютные амплитуды, скорости и ускорения движения глаз. Каждое испытание в настоящем протоколе начиналось с того, что в течение 20 секунд субъект, или зрительная сцена, находилась в покое до начала вращательного движения. После достижения заданной амплитуды сцена или объект удерживались на этой амплитуде вращения еще 20 с, прежде чем испытание прекращалось; Рекомендуется поддерживать стимуляцию в состоянии покоя в течение не менее 10 с до и после каждого вращательного движения, чтобы удовлетворить минимальные требования для обеспечения стабильной глазодвигательной фиксации и установления исходного уровня. В то время как в настоящем протоколе все стимуляции проводились против часовой стрелки, следует отметить, что направленность, как было показано, не оказывает влияния на крутильнуюреакцию. Никакое обучение или акклиматизация не были сочтены необходимыми из-за рефлексивного характера переменных исхода.

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

Протокол

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

Все участники предоставили информированное письменное согласие до начала участия. Исследование было одобрено региональным советом по этике (2018/1768-31/1) и проведено в соответствии с принципами, изложенными в Хельсинкской декларации. Протокол соответствовал рекомендациям STROBE.

1. Отбор участников

  1. Подвергнуть всех участников всесторонней клинической оценке со стороны врача и нейропсихолога.
  2. Используйте следующие критерии исключения: дисфункция глазной моторики или взгляда, вестибулярный или соматосенсорный дефицит, недавнее начало приема лекарств центрального действия (в течение 3 месяцев) или любое неврологическое или сенсорное расстройство, кроме постконтузионного синдрома (ЧЛС).
  3. Оцените моторику глаза и стереоскопическое зрение (TNO ≤ 60 угловых секунд) и выберите всех участников, которые могут объединять визуальные стимулы в экспериментальной установке.
  4. Оценка периферической вестибулярной функции с помощью импульсных тестов головы во всех плоскостях канала; Центральная функция экрана для отклонения перекоса. Проверьте соматосенсорный вход для равновесия с помощью теста Ромберга на основе пены с закрытыми глазами. Один пациент был исключен из-за плохого бинокулярного зрения, а один контрольный был исключен из-за скрытого нистагма в темноте.

2. Отслеживание взгляда и головы

ПРИМЕЧАНИЕ: Данный протокол требует точного отслеживания глаз и головы во время вращения всего тела, отражая оптокинетические и вестибулярные параметры движения соответственно. По этой причине требуется устройство слежения за движением глаз, установленное на голове, и в настоящем протоколе реализовано устройство слежения за движением глаз Chronos Eye-Tracking Device (C-ETD).

  1. Настройка отслеживания движения глаз
    ПРИМЕЧАНИЕ: Параметры движения глаз, используемые для оценки эффектов зрительных и вестибулярных стимулов, сосредоточены на динамических изменениях глазного кручения. Устройства слежения за движением глаз должны регистрировать крутильные движения, а чтобы свести к минимуму ошибки, данные должны собираться как со стороны носа, так и со стороны височного зрачка и усредняться. Бинокулярные движения глаз должны быть прослежены для выявления таких проблем, как неправильное скручивание или соскальзывание маски, когда положение камер смещается из-за движения маски относительно глаз. В этом случае при торсионном анализе могут использоваться данные с одного глаза. Анализ включает в себя медленные фазовые скорости и частоту биения нистагма для оценки глазодвигательного усиления и быстрых фазовых распределений. Частота дискретизации 100 Гц рекомендуется как минимум для надежного низкофазового анализа.
    1. Подготовка субъекта: Убедитесь, что субъект надежно сидит в назначенном кресле для всех испытаний. Отрегулируйте положение сиденья для устойчивости и комфорта, чтобы свести к минимуму риск нежелательных движений головой или соскальзывания маски.
    2. Размещение айтрекера: Поместите головной айтрекер на голову объекта. Закрепите голову и айтрекер с помощью ремней на липучках или эквивалентного метода, чтобы свести к минимуму движения головы.
    3. Юстировка и калибровка камеры: Убедитесь, что камеры имеют беспрепятственный обзор глаз во время всех движений. Следите за тем, чтобы во время активных движений головы не происходило заметного соскальзывания маски. Пристегните объект к креслу и выполните калибровку айтрекера. Не регулируйте положение айтрекера после калибровки.
  2. Настройка отслеживания головы
    ПРИМЕЧАНИЕ: Исследователь должен обеспечить правильное положение головы по двум причинам: для сохранения неподвижности во время оптокинетических исследований и для расчета выигрыша между поворотами головы и глаз во время вестибулярных и зрительно-вестибулярных исследований. Крепление для головы C-ETD оснащено акселерометрами, отслеживающими движение головки в шести измерениях, с минимальными требованиями для измерения положения головы, скорости и ускорения в плоскости крена и горизонтального перемещения. Наклон головы может изменить крутильное движение глаз, поэтому необходимо контролировать положение головы в горизонтальном измерении, чтобы убедиться в отсутствии наклонов. Акселерометр должен отслеживать движение головы объекта, а не свое собственное, а крепление для головы должно быть надежно закреплено. Частота трекера головы должна быть синхронизирована с частотой трекера движения головы, при этом скорость трекера головы не должна опускаться ниже частоты трекера головы.
    1. Определение точки вращения: Установите точку вращения, вокруг которой будет происходить вращение всего тела, отрегулировав точку вращения механических салазок. Убедитесь, что эта точка расположена между глазами объекта, чтобы отрегулировать разницу в высоте.
    2. Установка трекера: Надежно закрепите трекер на голове объекта.
    3. Прокладка кабелей и синхронизация: убедитесь, что соединительный кабель между трекером и трекером расположен так, чтобы избежать запутывания. Убедитесь, что кабель не оказывает никакого воздействия на голову субъекта во время стимуляции.

3. Оптокинетическая стимуляция

ПРИМЕЧАНИЕ: Во время оптокинетической стимуляции субъект сидит в том же положении, что и во время вестибулярных исследований, в покое. Объект должен быть расположен по центру перед экраном, а линия взгляда должна быть выровнена по основному положению взгляда, что обеспечивает направленный вперед взгляд как в горизонтальном, так и в вертикальном измерениях. Центральная точка фиксации, круг, обеспечивает сигналы направленного движения во время фазы активной стимуляции. Оптокинетические элементы, такие как небольшие круги, равномерно распределены по экрану, обеспечивая четкий контраст. Визуальные элементы вращаются вокруг точки фиксации с заданными скоростями или ускорениями, достигая заданной амплитуды.

  1. Выбор визуальной стимуляции: Выберите высококонтрастную визуальную сцену с разбросанными линиями или точками, сосредоточенными вокруг точки фиксации. Расположите точку фиксации непосредственно перед глазами объекта как в вертикальном, так и в горизонтальном размерах. Центр вращения будет впоследствии выровнен по визуальной оси объекта.
  2. Подготовка окружающей среды: Устраните отвлекающие источники света, чтобы визуальная сцена была единственным освещением. Используйте экран, достаточно большой, чтобы охватить как можно большую часть поля зрения объекта.
  3. Инструкции для испытуемого: Проинструктируйте испытуемого сохранять фиксацию на центральной точке на протяжении всего испытания. Сообщите испытуемому о начале судебного разбирательства, прежде чем начинать какие-либо записи.
  4. Пробное выполнение: Запустите программное обеспечение для отслеживания глаз и головы. Представьте статичную визуальную сцену в течение 10 секунд перед началом движения.
  5. Стимуляция движения: За 1-2 секунды до начала движения проинструктируйте испытуемого держать глаза широко открытыми. Инициируйте визуальное движение, поворачивая сцену на фиксированную амплитуду с заданным ускорением. В настоящем протоколе оптокинетическая сцена поворачивалась со скоростью 7°/с², 14°/с² и 28°/с² до максимальной амплитуды 28° против часовой стрелки; Эти параметры были выбраны для того, чтобы обеспечить тонкое распределение визуального и вестибулярного сигнала в ответ на движение глаз13,14.
  6. Оценка после стимуляции: Сохраняйте статическую сцену в конечной точке в течение 10 с при оценке статического положения глаз. В противном случае прекратить судебное разбирательство сразу после прекращения ходатайства.

4. Вестибулярная стимуляция

ПРИМЕЧАНИЕ: Вестибулярные исследования включали вращение всего тела в полной темноте, чтобы изолировать вращения головы в плоскости крена при минимизации визуального и проприоцептивного ввода. В протоколе использовались специально разработанные моторизованные салазки, приводимые в движение двумя независимыми ремнями, каждый из которых приводится в движение бесщеточным серводвигателем переменного тока (400 В), что обеспечивает точный контроль над движением. Центр вращения был выровнен по глабелле для учета перепадов высот. Участников проинструктировали зацикливаться на воображаемой точке отсчета впереди, в то время как их голова была зафиксирована, чтобы свести к минимуму непреднамеренные движения. Данные акселерометра из системы C-ETD использовались для контроля устойчивости головы и обеспечения соответствия параметров движения протоколу.

  1. Подготовка обстановки и объекта: Убедитесь, что в комнате полностью темно, чтобы исключить визуальные подсказки. Закрепите объект в механизированных салазках, сведя к минимуму риск непреднамеренных движений головой или телом. Выровняйте центр вращения по глабелле объекта, чтобы учесть разницу в росте.
  2. Инструкции для испытуемого: Проинструктируйте испытуемого визуализировать центральную точку фиксации и удерживать взгляд на ней на протяжении всего испытания. Хотя небольшие отклонения трудно устранить, это поможет повысить стабильность взгляда во время движения.
  3. Выполнение судебного разбирательства: Сообщите субъекту о том, что судебное разбирательство вот-вот начнется. Запустите программное обеспечение для отслеживания глаз и головы, подождите 10 секунд, прежде чем начать движение.
  4. Стимуляция движения: За 1-2 секунды до начала движения проинструктируйте субъекта держать глаза широко открытыми. Активируйте механические салазки, чтобы произвести вращение головы в соответствии с амплитудой и ускорением оптокинетического движения на шаге 3.5. Проверяйте устойчивость головы с помощью данных акселерометра до и после каждого движения. Внезапные подергивания головой нарушают глазомоторные записи в затронутых временных точках
  5. Оценка после стимуляции: Удерживайте субъекта в конечном повернутом положении в течение 10 с при оценке статического положения глаз. В противном случае прекратить судебное разбирательство сразу после прекращения ходатайства.

5. Визуовестибулярная стимуляция

Визуовестибулярная стимуляция сочетала вращение всего тела, как описано в вестибулярных исследованиях, со статическим визуальным изображением из оптокинетических исследований. Это создавало относительное вращение поля зрения на сетчатке в направлении, противоположном вращению тела, объединяя как оптокинетические, так и вестибулярные входы движения в единую когезивную стимуляцию.

  1. Комбинированная настройка стимуляции: Усадите испытуемого в механические салазки и представьте визуальную сцену, следуя шагам 3.1-3.3. Комбинированный стимул должен создавать относительное движение между вестибулярными и зрительными входами.
  2. Пробное выполнение: Повторите шаги 4.3-4.5 для активации вращения всего тела, пока субъект рассматривает статичную визуальную сцену. Убедитесь, что визуальный стимул неподвижен в пространстве и движется в направлении, противоположном вращению объекта. Синхронизация между оптокинетической и вестибулярной стимуляцией имеет важное значение для точного сбора данных.

6. Анализ данных

ПРИМЕЧАНИЕ: Перекрут глаза оценивали с помощью отслеживания признаков радужной оболочки глаза с помощью программного обеспечения C-ETD, включая только данные с качеством сигнала выше 0,5. Для каждого глаза были выбраны две линии слежения по обе стороны от зрачка, и данные от глаза с наибольшим числом кадров выше 0,5 по качеству сигнала были усреднены. Данные были проанализированы с использованием OriginPro 2017, за исключением нистагма и артефактов движения головы, при этом участникам предлагалось держать глаза открытыми за секунду до стимуляции, чтобы свести к минимуму артефакты моргания.

  1. Сбор и подготовка данных
    1. Используйте программное обеспечение для отслеживания движения глаз (например, C-ETD) для анализа видео с отслеживанием движения глаз и извлечения крутильных, вертикальных и горизонтальных движений глаз.
    2. Настройте и откалибруйте отслеживание зрачка в соответствии с рекомендациями системы отслеживания взгляда. При оценке крутильных реакций с помощью отслеживания признаков выберите две опорные точки с каждой стороны зрачка для обоих глаз. Эти опорные точки должны иметь четко выраженные топографические особенности, которые можно использовать для сопоставления шаблонов. Запустите программу анализа отслеживания движения глаз, чтобы получить данные о положении с течением времени и экспортировать все данные о движении глаз в отдельный файл.
    3. В экспортированном файле отфильтруйте данные с помощью индекса качества сигнала, предоставленного программным обеспечением. Для C-ETD сохраняются только данные с качеством сигнала > 0,5 или эквивалентным пороговым значением качества для других систем.
    4. Выберите глаз с наибольшим количеством кадров с оценкой > 0,5 по качеству сигнала. Усредняйте данные о кручении по линиям отслеживания наилучшего качества для выбранного глаза, обеспечивая представление с обеих сторон зрачка.
  2. Визуализация данных и контроль качества
    1. Оцифруйте и синхронизируйте входные данные из системы отслеживания движения глаз (движения глаз, положение головы и движение кресла) перед их импортом в программное обеспечение для анализа.
    2. Визуально изучите данные, включая крутильное, вертикальное и горизонтальное положение глаз с течением времени, а также положение головы в плоскости переката, чтобы убедиться в стабильном исходном уровне и ожидаемых реакциях на движение во время каждого испытания (см. Рисунок 1 для репрезентативных реакций движения глаз). Определите любые сбивающие с толку движения глаз в горизонтальном или вертикальном направлении.
  3. Исключите медленные фазы, совпадающие с неожиданными движениями глаз или головы, для поддержания качества данных и стабильности фиксации. Если такие движения произошли во время активной двигательной стимуляции, удалите данные и рассмотрите возможность повторения испытания.
    1. Чтобы проанализировать медленные фазы, вручную проведите трассировку каждой медленной фазы кручения, чтобы исключить искажающие данные. Вычислите скорость медленной фазы как изменение амплитуды, деленное на продолжительность. Оцените время ударов нистагма (наступление быстрых фаз) для анализа временного распределения. Запишите общее количество ударов нистагма за одну попытку. Это можно сделать, подсчитав количество записанных быстрых фаз для каждого испытания и субъекта.
    2. Включите все трассировки медленной фазы из каждого испытания и участника, чтобы обеспечить надежные, репрезентативные данные и повысить статистическую мощность.
  4. Количественная оценка сенсорного вклада
    1. Создайте таблицу со списком скоростей медленных фаз для визуальных, вестибулярных и визуально-вестибулярных исследований.
    2. Определите усиление глазного стимула, сравнивая каждое медленное фазовое ускорение с соответствующим ускорением стимула, деля крутильное ускорение на оптокинетическое ускорение или ускорение вращения головы для каждого испытания.
    3. Оцените сенсорно-специфический вклад, разделив среднее усиление медленной фазы в зрительных и вестибулярных исследованиях на прирост в зрительно-вестибулярных исследованиях для расчета индекса. Выполните это на усредненных данных по каждому объекту и условию ускорения. Например, если визуальные и вестибулярные испытания дают торсионные ускорения 3 град/с2 и 7 град/с2 соответственно, а зрительно-вестибулярные испытания дают 10 град/с2, то визуальный и вестибулярный вклад составит 30% и 70% соответственно.
    4. Подтвердите этот метод, сравнив зрительно-вестибулярное усиление по медленной фазе с суммой визуального и вестибулярного усиления по медленной фазе у испытуемых и испытаний. Например, если оптокинетические испытания дают среднюю скорость кручения 3 град/с2 и вестибулярные испытания 7 град/с2, то зрительно-вестибулярные испытания должны составлять около 10 град/с2.
    5. Используйте t-критерий для сравнения суммы визуального и вестибулярного усиления с наблюдаемым зрительно-вестибулярным усилением; Надежная интеграция не должна показывать существенных различий.
    6. Организуйте окончательный набор данных в таблицу, содержащую медленное фазовое ускорение, усиление при кручении, частоту нистагма, временные метки для отдельных ударов нистагма и индексированные значения относительного визуального и вестибулярного вклада. Структурируйте данные по предметам, типам испытаний (визуальное, вестибулярное или визуально-вестибулярное) и ускорению движения.
    7. Проводите статистический анализ, разделяя переменные на медленное фазовое ускорение, частоту нистагма, распределение нистагма во времени и индексы сенсорного вклада. Учитывайте такие факторы, как предмет, модальность и ускорение. Рекомендуется использовать метод многофакторного анализа, такой как ANOVA, в зависимости от распределения данных.

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

Результаты

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

Всего было проведено 171 испытание, в котором всем участникам проводили визуальную, вестибулярную и комбинированную зрительно-вестибулярную стимуляцию на трех уровнях ускорения. Оценка айтрекинга была проведена для всех возникающих медленных фаз нистагма (n = 223 для девяти участников контрольной группы (семь женщин); n = 331 для 10 пациентов (три женщины)). Статистический анализ был основан на средних значениях, полученных для каждого участника (n = 19), с данными, усредненными по испытаниям. Здоровые люди из контрольно...

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

Обсуждение

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

Настоящий протокол предлагает валидированную методологию оценки обработки подкорковых движений посредством торсионной стабилизации взгляда, рефлекса, опосредованного контурами ствола мозга23. Сочетая визуальную и вестибулярную стимуляцию, метод позволяет оценить мультисенсорную интеграцию через глазные торсионные реакции. Предыдущие реализации продемонстрировали их чувствительность к зависимому от ускорения вестибулярному вкладу16, плотност...

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

Раскрытие информации

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

У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы сообщить.

Благодарности

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

Данное исследование было поддержано Фондом Promobilia (исследовательский грант A23126 для TW).

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Бесщеточные сервомоторы переменного тока / Baldor BSM90C, 400 ВBB Motors and Mechanical, Форт-Смит, Аляска, СШАUPC 781568378342Использовались для изготовления механизированных саней
Устройство отслеживания глаз Chronos (C-ETD)Chronos Vision GmbH, Берлин, ГерманияБольше не доступенКомпания выпускает более новые модели, предлагающие более высокие скорости записи.
OriginProOriginLab, Нортгемптон, Массачусетс, СШАOriginPro 17Используется для визуализации и анализа следов глаз, головы и стула.
Статистика SPSSIBM, Чикаго, Иллинойс, СШАСтатистика SPSS 28Используется для статистических анализов

Ссылки

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Land, M. Eye movements in man and other animals. Vision Res. 162, 1-7 (2019).
  2. Wibble, T., Pansell, T., Grillner, S., Pérez-Fernández, J. Conserved subcortical processing in visuo-vestibular gaze control. NatComm. 13 (1), 4699(2022).
  3. Wibble, T., Pansell, T. Human proprioceptive gaze stabilization during passive body rotations underneath a fixed head. Sci Rep. 14, 17355(2024).
  4. Cullen, K. E. The vestibular system: multimodal integration and encoding of self-motion for motor control. Trends Neurosci. 35 (3), 185-196 (2012).
  5. Guerraz, M., Bronstein, A. M. Mechanisms underlying visually induced body sway. Neurosci Lett. 443 (1), 12-16 (2008).
  6. Pavlou, M., et al. The effect of repeated visual motion stimuli on visual dependence and postural control in normal subjects. Gait Posture. 33 (1), 113-118 (2011).
  7. Wollseifen, T. Different methods of calculating body sway area. Pharmac Prog. 4, 91-106 (2011).
  8. Morrow, M. J., Sharpe, J. A. The effects of head and trunk position on torsional vestibular and optokinetic eye movements in humans. Exp Brain Res. 95 (1), 144-150 (1993).
  9. Pansell, T., Schworm, H. D., Ygge, J. Torsional and vertical eye movements during head tilt dynamic characteristics. Invest Ophthalmol Vis Sci. 44 (7), 2986-2990 (2003).
  10. Wibble, T., Sodergard, U., Traisk, F., Pansell, T. Intensified visual clutter induces increased sympathetic signalling, poorer postural control, and faster torsional eye movements during visual rotation. PLoS One. 15 (1), e0227370(2020).
  11. Sukkar, M., Khatirnamani, A., Wibble, T. Visually induced vertical vergence as a motion processing biomarker associated with postural instability. Neuroscience. 555, 106-115 (2024).
  12. Meldrum, D., Jahn, K. Gaze stabilisation exercises in vestibular rehabilitation: review of the evidence and recent clinical advances. J Neurol. 266 (Suppl 1), 11-18 (2019).
  13. Reynders, M., Van der Sypt, L., Bos, J., Cools, W., Topsakal, V. Systematic review and meta-analysis of the diagnostic value of optokinetic after-nystagmus in vestibular disorders. Front Neurol. 15, 1367735(2024).
  14. Guyton, D. L. Ocular torsion: sensorimotor principles. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 226 (3), 241-245 (1988).
  15. Wibble, T., Pansell, T. Vestibular Eye Movements Are Heavily Impacted by Visual Motion and Are Sensitive to Changes in Visual Intensities. Invest Ophthalmol Vis Sci. 60 (4), 1021-1027 (2019).
  16. Wibble, T., Engström, J., Pansell, T. Visual and Vestibular Integration Express Summative Eye Movement Responses and Reveal Higher Visual Acceleration Sensitivity than Previously Described. Invest Ophthalmol Vis Sci. 61 (5), 4(2020).
  17. Wibble, T., Frattini, D., Benassi, M., Bolzani, R., Pansell, T. Concussed patients with visually induced dizziness exhibit increased ocular torsion and vertical vergence during optokinetic gaze-stabilization. Sci Rep. 13 (1), 3690(2023).
  18. Frattini, D., Rosén, N., Wibble, T. A proposed mechanism for visual vertigo: post-concussion patients have higher gain from visual input into subcortical gaze stabilization. Invest Ophthalmol Vis Sci. 65 (4), 26(2024).
  19. Frattini, D., Wibble, T. Alertness and Visual Attention Impact Different Aspects of the Optokinetic Reflex. Invest Ophthalmol Vis Sci. 62 (13), 16(2021).
  20. Goodenough, D. R., Sigman, E., Oltman, P. K., Rosso, J., Mertz, H. Eye torsion in response to a tilted visual stimulus. Vision Res. 19 (10), 1177-1179 (1979).
  21. Cheung, B. S., Howard, I. P. Optokinetic torsion: dynamics and relation to circularvection. Vision Res. 31 (7-8), 1327-1335 (1991).
  22. Cullen, K. E. Vestibular processing during natural self-motion: implications for perception and action. Nat Rev Neurosci. 20, 346-363 (2019).
  23. Vilis, T., Hepp, K., Schwarz, U., Henn, V. On the generation of vertical and torsional rapid eye movements in the monkey. Exp Brain Res. 77 (1), 1-11 (1989).
  24. Wibble, T., Engström, J., Verrecchia, L., Pansell, T. The effects of meclizine on motion sickness revisited. Br J Clin Pharmacol. 86 (8), 1510-1518 (2020).
  25. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. J R Soc Med. 71 (11), 819-829 (1978).
  26. Dichgans, J., Brandt, T. Visual-Vestibular Interaction: Effects on Self-Motion Perception and Postural Control. Handbook Sens Physiol. 8, 755-804 (1978).
  27. Cousins, S., et al. Visual dependency and dizziness after vestibular neuritis. PLoS One. 9 (9), e0105426(2014).
  28. Brandt, T., Dieterich, M. Vestibular syndromes in the roll plane: topographic diagnosis from brainstem to cortex. Ann Neurol. 36 (3), 337-347 (1994).
  29. Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings. Exp Brain Res. 59 (1), 185-196 (1985).
  30. Miller, E. F. Evaluation of otolith organ function by means of ocular counter-rolling measurements. , 69N30986 (1969).
  31. Diamond, S. G., Markham, C. H. Ocular counterrolling as an indicator of vestibular otolith function. Neurology. 33 (11), 1460-1469 (1983).
  32. Vieville, T., Masse, D. Ocular counter-rolling during active head tilting in humans. Acta Otolaryngol. 103 (3-4), 280-290 (1987).
  33. Kassner, M., Patera, W., Bulling, A. Pupil: an open source platform for pervasive eye tracking and mobile gaze-based interaction. Proc 2014 ACM Int Joint Conf Pervasive Ubiquitous Computing. , 1151-1160 (2014).
  34. Pansell, T., Sverkersten, U., Ygge, J. Visual spatial clues enhance ocular torsion response during visual tilt. Exp Brain Res. 175 (3), 567-574 (2006).
  35. Zemblys, R., Niehorster, D. C., Komogortsev, O., Holmqvist, K. Using machine learning to detect events in eye-tracking data. Behav Res. 50, 160-181 (2018).
  36. Otero-Millan, J., Roberts, D. C., Lasker, A., Zee, D. S., Kheradmand, A. Knowing what the brain is seeing in three dimensions: A novel, noninvasive, sensitive, accurate, and low-noise technique for measuring ocular torsion. J Vis. 15 (14), 11(2015).
  37. Sadeghi, R., Ressmeyer, R., Yates, J., Otero-Millan, J. Open Iris - An Open Source Framework for Video-Based Eye-Tracking Research and Development. bioRxiv. , (2024).

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