Summary
Phosphenes은 피질의 시각에 민감한 지역에 Transcranial 자석 자극 (TMS)을 적용하여 유도 수있는 빛의 과도 percepts 있습니다. 우리는 phosphene 임계값을 결정하기위한 표준 프로토콜을 설명하고 인식 phosphenes을 quantifying 분석을위한 새로운 방법을 소개합니다.
Abstract
인간의 시각 피질의 자극은 phosphene로 알려진 빛의 과도 인식을 생산하고 있습니다. Phosphenes은 후두 피질의 침입 전기적 자극에 의해 유도뿐만 아니라 비침습 Transcranial 자석 자극 (TMS)에서 아르
Protocol
1. 오른쪽 후두엽을 자극과 Phosphene을 유도
- dimly 점등 방, 의자 편안한 위치에 참가자. 수영 모자를 입고 참가자가 편안 모자와 귀 플러그를 보호 청각을 제공하고 조정합니다. 찾아 자극의 초기 시점을 표시하려면 먼저 ~ 2cm rostrally하고 옆으로 ~ 2cm (그림 1) 이동 후 inion를 식별합니다. 또는 frameless stereotaxic 시스템은 대상 피질 영역을 통해 TMS 코일을 위치로 사용할 수 있습니다.
- 표준 그림 - 에이트 (더블) TMS 코일 (70mm)를 사용하여 직접 이전 단계에서 결정된 위치 위에 코일의 중심을 놓습니다. 코일은 정중선 (그림 2)에서 멀리 직면하고있는 핸들 측면 방향으로 중간에있는 두피의 표면에 접선과 지향 개최한다.
- 참가자가 준비되면, 60 % 농도 출력의 단일 펄스를 적용합니다. 그들이 인식이 수있는 시각적인 감각을 설명하기 위해 참가자를 부탁드립니다. phosphenes에 순진 참가자는 눈가리개를 쓰고 혜택을 수도 있습니다. 더 phosphene가보고되지 않은 경우, 코일을 조정하고 펄스를 redeliver. 참가자 아직 phosphene를보고하지 않는 경우, 100 %의 강도에 도달할 때까지 매 5 시도 후 5 %의 강도를 증가 펄스마다 7~10초 (~ 0.1 Hz에서)을 제공 계속합니다.
- 참가자가 phosphene 물어 자녀들이 색깔, 모양 및 위치를 포함하여 인식 무엇 상세 설명보고 때. 참고 : Phosphenes이 자극되는 뇌를 contralateral 시야에 나타납니다. TMS는 올바른 시각 피질을 통해 적용하는 경우 예를 들어, phosphenes는 왼쪽 시각 분야에서 인식되어야합니다.
- phosphenes가 안정적으로보고되면, 수영 모자를 코일의 위치를 표시합니다.
2. 오른쪽 후두엽에 대한 Phosphene 임계값을 구하기
- 상기와 같은 코일 위치와 방향의 펄스 일련의를 제공합니다. 유도 phosphene의 존재를 확인하는 참가자에게 물어보십시오.
- 펄스마다 7-10초를 (~ 0.1 Hz에서) 제공합니다. phosphene는 다음 기준을 사용하여 인식 여부, 각 펄스 후에보고 참가자 지시 : "예"unambiguously 인식 phosphene로, "아니오"모든 영상 인식의 부재, '어쩌면'그들이 확실하지 않은 경우. 임계값을 결정할 때 '미정'으로 응답이 긍정적인 반응으로 계산해서는 안됩니다.
- phosphene 임계값이 결정 때까지 각각의 강도 레벨 10 펄스를 전달하는 자극의 강도를 조정합니다. 임계값은 참가자가 전달 펄스의 최소 주행 %를 모호하지 phosphenes보고되는 자극의 가장 낮은 농도로 정의됩니다.
3. 각종 고정 포인트의 크기와 Phosphenes의 위치를 결정하기 위해 LTaP 시스템 (그림 3)를 사용
- 좌석 nasion이 (눈 사이 영역) 투영 화면의 중앙에서 약 30cm가되도록 참가자.
- LTaP 시스템에 참가자를 적응하기 위해 그들에게 레이저 포인터를주고 인식 phosphenes 유사 추적 수치를 연습하도록 지시합니다. 참가자 연습이 더 필요하면 투영 화면에 표시된 위치에 레이저 지점을 직접하기 위해 참가자를 요청할 수 있습니다. 참가자는 LTaP 시스템과 안면이있다 고하고 정확하게 볼 수 phosphene을 유발하기에 충분한 이전 단계에서 표시된 위치로 TMS의 펄스 일련의를 제공, 화면에 도형을 그릴 수 있습니다.되면 레이저 포인터를 사용하여 투영 화면의 인식 phosphene를 추적하거나 윤곽을 참가자에게 물어보십시오.
- 세 시험 조건에서 자극 강도가 결정 임계값의 120 %되어야합니다. 결정 임계값 65 %입니다 예를 들어, 자극 강도 값은 78%로 설정되어야합니다. 결정하고 위의 단계에서 설명한대로 코일 위치와 방향은 동일합니다.
- 세 시험 조건의 첫번째에서는, 참가자가 중앙 고정 포인트를 향해 시선을 직접했습니다. 전달 후 펄스 추적 또는 레이저 포인터를 사용하여 인식 phosphene를 대략적으로 참가자를 지시합니다. 열 phosphenes을 유발하기에 충분한 펄스의 일련을 제공합니다.
- 두 번째 테스트 조건에서 참가자가 중앙 고정 지점에서 45 °를 상승하는 고정 포인트를 향해 시선을 직접했습니다. 첫 번째 조건에 대해 설명한 프로토콜을 반복합니다.
- 세 번째 테스트 조건에서 참가자가 중앙 고정 지점의 오른쪽에 45 °를 위치하는 고정 포인트를 향해 시선을 직접했습니다. 첫 번째 조건에 대해 설명한 프로토콜을 반복합니다.
4. 데이터alysis
- LTaP 시스템에서 얻은 연구 데이터의 완성을 분석할 수 후에. LTAP 시스템의 출력은 추적 각 레코드에 대한 타임 스탬프와 함께 XY 좌표를 코드 색상을 포함하여. xml 파일로 구성되어 있습니다. 시선의 이동에 대한 언급 phosphene 위치에 변화를 감지하기 위해 데이터를 분석할 수 있습니다.
5. 대표 결과
TMS 코일 모든 phosphenes는 왼쪽 시야에서 관찰되어야하는 오른쪽 뇌를 위에 배치하는 것입니다. 참가자가 고개를 들고 갈 지시하는 경우, phosphenes은 일반적으로 왼쪽 하단 시야에 있습니다. Phosphenes은 (그림 4) (중 45 ° 수직 또는 수평 중앙 고정에서) 영상 시선의 변화에 따라 이동한다.
그림 1. 초기 자극 사이트 찾기 및 마킹. 후두 시각 영역에 대한, 초기 자극 사이트 (하기) 일반적으로 ~ 2cm dorsally 위치하고 ~ 2cm 옆으로 inion (B)에서 있습니다.
그림 2. 자극에 대한 코일을 위치. 코일의 중심 자극의 사이트에있는 두피에 접선 개최됩니다. 자극 방향 멀리 정중선에서 코일의 핸들의 의도 확산을 최소화합니다.
그림 3. LTaP (레이저 추적 및 회화) 시스템입니다. 참가자 ()는 후면 프로젝션 스크린 (B) 앞에 앉아있다. TMS 코일 (C)에 의해 자극 후, 참가자는 화면 (D)에 대한 인식 phosphenes을 그릴 수있는 레이저 포인터 (D)를 사용합니다. 후면 방향 웹캠 (E)는 레이저를 기록하고 LTaP 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터 (F)로 피드. 데이터는 다음 후면 방향 프로젝터 (G)를 통해 화면에 다시 예상된다.
그림 4. LTaP 데이터의 후처리. 인식 phosphenes (흰색 모양)의 위치와 크기가 주목로 표시, 고정의 위치를 상대적으로 표시됩니다.
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Discussion
이 비디오에서는, 우리는 phosphene 임계값을 얻기위한 표준 프로토콜을 시연하고 phosphene 크기와 시야 위치를 녹음 소설 방법을 도입했습니다. Phosphenes은 후두 극에 인접한 권리 후두 피질로 TMS의 개별 펄스를 제공함으로써 elicited되었습니다. Phosphene 임계값 값은 상대적으로 대뇌 피질의 흥분의 가치 표시를 제공하며, 결과 조치로서 인간의 시각 인식 8-12의 연구 다양한 TMS의 적절한 강도를 결정하는 수단으로 모두 사용되고있다.
TMS에 의해 유도된 Phosphenes은 시각 시스템을 조사하는 고유하고 비침습 측정을 제공합니다. 그러나, 본질적으로 문제가 지속적으로 데이터를 기록하고 quantifying 있습니다. LTaP 시스템은이 문제를 직면하기 위해 개발하고 객관적이고 같지는 데이터를 기록 phosphenes을위한 방법을 제공했다. 웹캠을 사용 LTaP는 레이저에 의해 만들어진 투영 화면의 지점을 등록합니다. 이 지점은 실시간으로 기록하고 동시에 화면에 다시 예상, 즉각적인 피드백과 함께 참가자를 제공 XY 좌표 일련의로 번역하고 있습니다.
dimly 조명 실에서, 참가자들은 직접 프로젝션 스크린 앞에 앉으와 레이저 포인터를 사용하여 화면에 인식 phosphene를 추적하도록 지시했다. 중앙 지점에서 45 °의 고도하고, 중앙 고정의 오른쪽에 45 °에서, 화면의 중심 : 참가자는 세 개의 서로 다른 위치에 고정을 유지하라는 지시를하는 동안 여러 phosphenes이 elicited되었습니다. 각각의 경우에, 결과는 인식 phosphene의 예측 위치와 일치했다. TMS는 모든 phosphenes는 왼쪽 시야에서 관찰되었다 오른쪽 뇌를, 시각 시스템의 retinotopic 조직과 일치를 통해 적용되었을 때. 고정이 바뀌 또한, 기록된 phosphenes의 위치를 예측할 수 시선의 방향으로 전이되었다.
다른 연구 방법과 함께 사용하면 LTaP 시스템은 크게 영상 시스템을 탐사하기 위해 phosphenes를 활용하여 실험 설계의 유틸리티를 향상시킬 수 있습니다. 몇 가지 장점이 분명 있습니다 시스템의 개발 비용 효과 및 복제하기 쉬운, 하나의 데이터베이스에서 여러 실험을 통해 기록 데이터를 안정적으로 달리 어려울 것이 복잡한 사후 분석을 용이하게합니다. 가장 중요한 것은, 참가자는 즉시 지속적으로 움직이지 않고 볼 (~ 108 °)의 큰 분야를 통해 인식 phosphenes을 기록할 수 있으며, 따라서 재판 사이에, 그들의 프레임 수준의 기준을 변경. 과목에 걸쳐 다양한 실험 조건 하에서 phosphenes을 비교하고 분석할 수있는 능력은 두뇌와 시각 시스템의 우리의 이해를 증가합니다. 또한, LTaP 시스템 특정 문제를 해결하기 위해 개발하는 동안, 그 유틸리티는 멀리 도달 및 신경 과학이나 다른 관련이없는 분야 내의 다른 도메인에 적용됩니다.
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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
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