Summary
Phosphenes ورؤيتين عابرة من الضوء الذي يمكن أن يتسبب من خلال تطبيق التنشيط المغناطيسي عبر الجمجمة (تي ام اس) لمناطق حساسة من القشرة البصرية. نظهر بروتوكول قياسي لتحديد قيمة العتبة بصة واستحداث طريقة جديدة لقياس وتحليل phosphenes المتصورة.
Abstract
تنشيط القشرة البصرية الإنسان تنتج تصورا عابرة للضوء ، والمعروفة باسم بصة. وبفعل Phosphenes بواسطة التحفيز الكهربائي الغازية من القشرة القذالي ، ولكن أيضا من خلال تحفيز غير الغازية المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS)
Protocol
1. الأمر الذي أدى إلى تحفيز لبصة مع الفص الأيمن عظم القفا
- في غرفة مضاءة بشكل خافت ، مقعد مشارك في وضع مريح. وقد وضعت على المشارك قبعة السباحة ، وتوفير الحماية لهم السمع ، وتعديل سقف وسدادات الأذن للراحة. لتحديد ووضع علامة النقطة الأولي من التحفيز ، والتعرف لأول مرة inion ، ومن ثم التحرك ~ ~ 2cm 2cm rostrally وأفقيا (الشكل 1). بدلا من ذلك ، يمكن استخدام نظام فرملس التجسيمي لوضع لفائف TMS على المنطقة القشرية المستهدفة.
- باستخدام معيار لفائف TMS الرقم ثمانية (مزدوج) (70MM) ، ومكان مركز فائف مباشرة عبر الموقع المحدد في الخطوة السابقة. ينبغي أن تعقد لفائف عرضية إلى سطح فروة الرأس وموجهة في اتجاه وسطي للالوحشي مع مقبض التي تواجه بعيدا عن خط الوسط (الشكل 2).
- عندما مشارك مستعدة ، وتطبيق نبضة واحدة في كثافة الانتاج 60 ٪. اطلب من المشاركين لوصف أي الإحساس البصري قد تكون لديهم المتصورة. يمكن للمشاركين الذين هم من السذاجة phosphenes الاستفادة من يرتدي العصابة. إذا لم ترد انباء عن وبصة ، وإعادة وضع لفائف redeliver نبضة. إذا كان لا يزال غير مشارك تقرير بصة ، الاستمرار في تقديم نبضات كل ثانية 7-10 (~ 0،1 هرتز) ، وزيادة كثافة بنسبة 5 ٪ بعد كل المحاولات five حتى يتم التوصل إلى كثافة 100 ٪.
- عندما مشارك تقارير بصة اطلب منه أن يصف بالتفصيل ما يرون بما في ذلك الشكل واللون والمكان. ملاحظة : يجب أن تظهر Phosphenes في الحقل المرئي المقابل لنصف الكرة الأرضية التي يجري حفز. على سبيل المثال إذا تم تطبيق TMS عبر القشرة البصرية الحق ، ينبغي أن ينظر phosphenes في الحقل البصري الأيسر.
- عندما أبلغت مصادر موثوقة phosphenes ، علامة موقع ملف على الغطاء السباحة.
2. الحصول على قيمة العتبة بصة عن الفص الأيمن عظم القفا
- تقديم سلسلة من البقول في الموقع نفسه ، والتوجه لفائف على النحو الوارد أعلاه. اطلب من المشاركين لتأكيد وجود بصة المستحث.
- توصيل نبضات كل ثانية 7-10 (~ 0،1 هرتز). إرشاد المشاركين في التقرير ، بعد كل نبضة ، سواء كان ينظر إلى بصة باستخدام المعايير التالية : ب "نعم" بصة an ينظر بشكل لا لبس فيه ، "لا" لعدم وجود أي الإدراك البصري ، "ربما" اذا لم تكن متأكدا. لا ينبغي ان "ربما" يكون الرد صكا ردا ايجابيا عند تحديد قيمة العتبة.
- ضبط كثافة التحفيز ، وتقديم 10 البقول على كل مستوى الكثافة ، حتى يتم تحديد عتبة بصة. يتم تعريف كما عتبة أدنى كثافة من التحفيز الذي المشارك phosphenes لا لبس فيه لتقارير وخمسين في المئة على الأقل من البقول تسليمها.
3. باستخدام نظام LTaP (الشكل 3) لتحديد حجم وموقع Phosphenes في نقاط مختلفة التثبيت
- مقعد مشارك بحيث nasion (المنطقة الواقعة بين العينين) هو 30cm تقريبا من وسط شاشة العرض.
- حتى يتأقلم المشارك للنظام LTaP ، ومنحهم مؤشر ليزر وارشادهم لممارسة تتبع الأرقام التي تشبه phosphenes المتصورة. إذا كان يحتاج الى مزيد من الممارسة مشارك ، قد يطلب من المشاركين لتوجيه الليزر لنقطة وأشارت مواقع على شاشة العرض. عندما يتم التعرف على المشاركين مع نظام LTaP ويمكن رسم الأشكال بدقة على الشاشة ، وتقديم سلسلة من البقول TMS إلى الموقع ملحوظ في الخطوات السابقة كافية للحث على بصة مرئية. اطلب من المشاركين أو لتتبع الخطوط العريضة لتصور بصة على شاشة العرض باستخدام مؤشر الليزر.
- في ظروف الاختبار الثلاثة يجب أن تكون شدة الحافز 120 ٪ من قيمة العتبة المحددة. على سبيل المثال ، إذا كانت قيمة العتبة المحددة هي 65 ٪ ، يجب تعيين قيمة شدة الحافز إلى 78 ٪. الموقع والتوجه لفائف هي نفس العزم وصفها في الخطوات المذكورة أعلاه.
- في أول اختبار من الشروط الثلاثة ، يكون مشاركا مباشرة ببصرهم نحو نقطة التثبيت المركزية. بعد القاء نبض إرشاد المشاركين على تتبع أو الخطوط العريضة لتصور بصة باستخدام مؤشر الليزر. تقديم سلسلة من البقول كافية لإحداث ten phosphenes.
- في حالة الاختبار الثاني ، والمشارك مباشرة ببصرهم نحو نقطة التثبيت التي يتم مرتفعة 45 درجة من نقطة التثبيت المركزية. كرر بروتوكول كما هو موضح في الشرط الأول.
- في حالة اختبار ثالث ، يكون مشاركا مباشرة ببصرهم نحو نقطة التثبيت أن يتم وضع 45 درجة إلى اليمين من نقطة التثبيت المركزية. كرر بروتوكول كما هو موضح في الشرط الأول.
4. إن البياناتalysis
- يمكن أن يكون بعد الانتهاء من تحليل بيانات الدراسة التي تم الحصول عليها من النظام LTaP. إخراج نظام LTAP يتكون من ملف XML. بما في ذلك لون ترميز ينسق مع XY الطوابع الزمنية لكل سجل التتبع. تحليل البيانات من أجل الكشف عن تحول في موقف وبصة في إشارة إلى تحول في النظرة.
5. ممثل النتائج
عندما يتم وضع لفائف TMS خلال النصف الأيمن وينبغي مراعاة جميع phosphenes في الحقل البصري الأيسر. عندما يتم طلب المشاركون أن ننظر إلى الأمام مباشرة ، وتقع عادة في الجزء الأسفل من phosphenes المجال البصري الأيسر. وينبغي التحرك Phosphenes وفقا للتغير في النظرة البصرية (إما 45 درجة عموديا أو أفقيا من التثبيت المركزية) (الشكل 4).
الشكل 1. تحديد ووضع العلامات على موقع التحفيز الأولي. وبالنسبة للمناطق البصرية القذالي ، موقع التحفيز الأولي (أ) يقع عادة 2 سم ~ ~ ظهريا و2 سم أفقيا من inion (ب).
الشكل 2. موقف لفائف التحفيز. يقام مركز للفائف عرضية على فروة الرأس في موقع التحفيز. للحد من حدوث انتشار غير مقصودة من التحفيز ، توجيه مقبض الملف بعيدا عن خط الوسط.
الشكل 3. في (ليزر تعقب والتصوير) LTaP النظام. مشارك (أ) يجلس أمام شاشة الإسقاط الخلفي (ب). بعد التحفيز عن طريق لفائف TMS (ج) ، ومشارك يستخدم مؤشر ليزر (د) لرسم تصور phosphenes على الشاشة (د). كاميرا ويب الخلفية التي تواجه (ه) المحاضر الليزر ويتغذى على جهاز الكمبيوتر (و) تشغيل برنامج LTaP. ومن المتوقع بعد ذلك البيانات مرة أخرى على الشاشة من خلال الإسقاط الخلفية التي تواجه (ز).
الشكل 4. بعد معالجة البيانات LTaP. ويظهر الموقع الجغرافي وحجم phosphenes المتصورة (الأشكال البيضاء) نسبة إلى موقع التثبيت ، التي أشار إليها مرمى.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذا الفيديو ، لقد أثبتنا بروتوكول قياسي للحصول على قيمة العتبة بصة وأدخلت طريقة جديدة لتسجيل حجم وبصة والبصرية الموقع الميداني. وقد أثار ذلك بتوفير Phosphenes البقول الفردية TMS إلى القشرة القذالي الحق المتاخمة للقطب القذالي. قيم العتبة بصة توفر مؤشرا قيما للاستثارة القشرية النسبية ، واستخدمت كل من كتدبير النتيجة وكوسيلة لتحديد كثافة مناسبة من TMS في مجموعة متنوعة من الدراسات من الإدراك البصري الإنسان 8-12.
Phosphenes الناجم عن توفير TMS تدبيرا الجوهرية وغير الغازية للتحقيق في النظام البصري. ومع ذلك ، والمشكلة الكامنة في تسجيل الدوام وقياس البيانات. وقد تم تطوير نظام LTaP لمواجهة هذا التحدي ، ويوفر طريقة لتسجيل phosphenes وبيانات موضوعية وقابلة للقياس الكمي. باستخدام كاميرا ويب ، LTaP يسجل نقطة على شاشة العرض التي تنتجها الليزر. ويتم تحويل هذه النقاط إلى سلسلة من إحداثيات س ص التي يتم تسجيلها في الوقت الحقيقي والمتوقع في وقت واحد مرة أخرى على الشاشة ، وتوفير التغذية الراجعة الفورية مع المشاركين.
في غرفة مضاءة بشكل خافت ، كان يجلس المشاركون مباشرة أمام شاشة الإسقاط وأوعز لتتبع بصة ينظر على الشاشة باستخدام مؤشر الليزر. وقد أثارت phosphenes متعددة في حين أوعز المشاركين للحفاظ على التثبيت في ثلاثة مواقع مختلفة : في وسط الشاشة ، على ارتفاع 45 درجة من نقطة مركزية ، و 45 درجة على حق التثبيت المركزية. في كل حالة ، وكانت النتائج متسقة مع المكان المتوقع للبصة المتصورة. عندما تم تطبيق TMS خلال النصف الأيمن لوحظت جميع phosphenes في الحقل البصري الأيسر ، بما يتفق مع تنظيم شبكي التوضع من النظام البصري. وعلاوة على ذلك ، وتثبيت تغيرت ، وكان متوقعا المشردين موقع phosphenes سجلت في اتجاه البصر.
عندما تستخدم جنبا إلى جنب مع الأساليب البحثية الأخرى يمكن للنظام LTaP يعزز كثيرا من المرافق العامة من التصاميم التجريبية التي تستخدم phosphenes للتحقيق في النظام البصري. عدة مزايا واضحة : تطوير منظومة فعالة من حيث التكلفة وسهلة لتكرار ؛ تسجيل البيانات خلال التجارب المتعددة في قاعدة بيانات واحدة يسهل موثوق تعقيدا بعد التحليل الذي من شأنه أن يثبت خلاف ذلك صعبا. الأهم من ذلك ، المشاركون قادرون على الفور وعلى الدوام سجل phosphenes ينظر فوق حقل كبير من الرأي (~ 108 درجة) من دون الانتقال ، وبالتالي على تغيير الإطار من المرجع ، وبين التجارب. فإن القدرة على مقارنة وتحليل phosphenes عبر الموضوعات وتحت ظروف تجريبية مختلفة زيادة فهمنا للدماغ والجهاز البصري. وعلاوة على ذلك ، في حين تم تطوير نظام LTaP لمعالجة مشكلة محددة ، وفائدته هي بعيدة المدى وقابلة للتطبيق في مجالات أخرى داخل الأعصاب أو حقول أخرى غير ذات صلة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| TMS | Magstim | Magstim 200 | |
| Webcam | Logitech | QuickCam Orbit MP | |
| Projector | Epson | Epson PowerLite 7900p | |
| Projection Screen | DA LITE | Da-View fast-fold deluxe screen | |
| Laser Pointer | Generic |
References
- How transcranial magnetic stimulation works. Lindsay M. Oberman, Beth israel Deaconess Medical Center [Internet]. , The Boston Globe. Boston, MA. Available from: http://www.boston.com/interactive/graphics/200906_tms/ (2009).
- Kammer, T., Puls, K., Strasburger, H., Hill, N. J., Wichmann, F. A. Transcranial Magnetic Stimulation in the Visual System. I. the Psychophysics of Visual Suppression. Experimental Brain Research. 160, 118-128 (2005).
- Afra, J., Mascia, A., Gérard, P., Maertens de Noordhout, A., Schoenen, J. Interictal cortical excitability in migraine: a study using transcranial magnetic stimulation of motor and visual cortices. Ann. Neurol. 44, 209-215 (1998).
- Aurora, S. K., Ahmad, B. K., Welch, K. M., Bhardhwaj, P., Ramadan, N. M. Transcranial magnetic stimulation confirms hyperexcitability of occipital cortex in migraine. Neurology. 50, 1111-1114 (1998).
- Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-Dependency of Transcranial Magnetic Stimulation. Brain Topography. 21, 1-10 (2008).
- Silvanto, J., Muggleton, N., Cowey, A., Walsh, V. Neural adaptation reveals state-dependent effects of transcranial magnetic stimulation. European Journal of Neuroscience. 25, (2007).
- Kammer, T., Beck, S. Phosphene thresholds evoked by transcranial magnetic stimulation are insensitive to short-lasting variations in ambient light. Exp Brain Res. 145, 407-4010 (2002).
- Bjoertomt, O., Cowey, A., Walsh, V. Spatial neglect in near and far space investigated by repetitive transcranial magnetic stimulation. Brain. 125, 2012-2022 (2002).
- Gothe, J. Changes in visual cortex excitability in blind subjects as demonstrated by transcranial magnetic stimulation. Brain. 125, 479-490 (2002).
- Hotson, J. R., Anand, S. The selectivity and timing of motion processing in human temporo-parieto-occipital and occipital cortex: a transcranial magnetic stimulation study. Neuropsychologia. 37, 169-179 (1999).
- Kammer, T. Phosphenes and transient scotomas induced by magnetic stimulation of the occipital lobe: their topographic relationship. Neuropsychologia. 37, 191-198 (1998).
- Stewart, L., Ellison, A., Walsh, V., Cowey, A. The role of transcranial magnetic stimulation (TMS) in studies of vision, attention and cognition. Acta Psychol (Amst). , 107-275 (2001).
