Summary
Fosfeni sono percezioni transitori di luce che può essere indotta mediante l'applicazione di Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) per le regioni della corteccia visiva sensibili. Dimostriamo un protocollo standard per la determinazione del valore di soglia fosfene e introdurre un nuovo metodo per quantificare ed analizzare fosfeni percepito.
Abstract
Stimolazione della corteccia visiva umana produce una percezione transitoria di luce, noto come fosfene. Fosfeni sono indotte da invasivi stimolazione elettrica della corteccia occipitale, ma anche da non invasiva di stimolazione magnetica transcranica (TMS)
Protocol
1. Inducendo un fosfene con stimolazione al lobo occipitale destra
- In una stanza scarsamente illuminata, sede del partecipante in una posizione comoda. Hanno il partecipante messo su una cuffia, fornire loro protezione dell'udito, e regolare il cappuccio e tappi per le orecchie per il massimo comfort. Per individuare e segnare il punto iniziale della stimolazione, in primo luogo identificare il inion, e quindi spostare ~ 2 centimetri rostralmente e ~ 2 centimetri lateralmente (figura 1). In alternativa, un sistema senza cornice stereotassica può essere utilizzato per posizionare la bobina TMS sulla regione corticale mirati.
- Utilizzando un normale forma di otto (doppio) bobina TMS (70mm), posto al centro della bobina direttamente sulla posizione determinata nel passaggio precedente. La bobina deve essere ritenuto tangente alla superficie del cuoio capelluto e orientato in una mediale di orientamento laterale con il manico rivolto verso la linea mediana (figura 2).
- Quando il partecipante è pronto, applicare un singolo impulso in uscita di intensità 60%. Chiedete ai partecipanti di descrivere ogni sensazione visiva che possono avere percepito. I partecipanti che sono ingenuo fosfeni possono beneficiare di indossare una benda. Se non fosfene è stato segnalato, riposizionare la bobina e riconsegnare un impulso. Se il partecipante continua a non segnalare un fosfene, continuare a fornire impulsi ogni 7 a 10 secondi (~ 0,1 Hz), aumentando l'intensità del 5% ogni cinque tentativi fino al 100% l'intensità è raggiunto.
- Quando il partecipante riporta un fosfene chiedergli o lei a descrivere in dettaglio ciò che percepivano tra cui colore, forma e posizione. Nota: Fosfeni dovrebbe apparire nel campo visivo controlaterale all'emisfero che viene stimolato. Per esempio, se TMS è applicato sul diritto corteccia visiva, fosfeni dovrebbero essere percepito nel campo visivo sinistro.
- Quando fosfeni sono riportate affidabile, contrassegnare la posizione della bobina sul tappo nuotare.
2. Ottenere un valore fosfene soglia del lobo occipitale destra
- Fornire una serie di impulsi nella posizione della bobina stessa e orientamento come sopra. Chiedere al partecipante di confermare la presenza del fosfene indotto.
- Fornire impulsi ogni 7 a 10 secondi (~ 0,1 Hz). Istruire i partecipanti a riferire, dopo ogni impulso, se un fosfene è stato percepito utilizzando i seguenti criteri: con un "sì" un fosfene senza ambiguità, "no" l'assenza di percezione visiva, "forse" se non sono sicuri. Una risposta "forse" non dovrebbe essere considerato come una risposta positiva nel determinare il valore di soglia.
- Regolare l'intensità di stimolazione, offrendo 10 impulsi ad ogni livello di intensità, fino a una soglia fosfene è determinata. La soglia è definita come la più bassa intensità di stimolazione in cui il partecipante rapporti fosfeni inequivocabile per almeno il cinquanta per cento di impulsi consegnato.
3. Utilizzo del sistema LTaP (Figura 3) per determinare la dimensione e la posizione di Fosfeni nei punti di fissaggio vari
- Sedile del partecipante in modo che il nasion (zona tra gli occhi) è di circa 30 centimetri dal centro dello schermo di proiezione.
- Per acclimatare il partecipante al sistema LTaP, dare loro il puntatore laser e di istruirli a praticare tracciare figure che assomigliano fosfeni percepito. Se il partecipante ha bisogno di più pratica, si può chiedere al partecipante di dirigere il puntatore laser a posizioni indicate sullo schermo di proiezione. Quando il partecipante conosce il sistema LTaP e può disegnare forme con precisione sullo schermo, fornire una serie di impulsi TMS alla posizione marcata nei passaggi precedenti sufficiente per indurre un fosfene visibile. Chiedere al partecipante di tracciare o di uno schema fosfene percepita sullo schermo di proiezione utilizzando il puntatore laser.
- Nei tre condizioni di prova l'intensità dello stimolo deve essere al 120% del valore di soglia determinato. Per esempio, se il valore di soglia determinato è del 65%, il valore di intensità dello stimolo deve essere impostato al 78%. La posizione della bobina e l'orientamento è lo stesso di cui e descritto nei passi precedenti.
- Nella prima delle tre condizioni di prova, hanno il partecipante diretto lo sguardo verso un punto di fissazione centrale. Dopo aver consegnato un impulso di istruire i partecipanti per tracciare o di uno schema fosfene percepito tramite il puntatore laser. Fornire una serie di impulsi sufficienti per indurre dieci fosfeni.
- Nella condizione secondo test, hanno il partecipante diretto lo sguardo verso un punto di fissazione che si eleva a 45 ° dal punto di fissazione centrale. Ripetere il protocollo come descritto per la prima condizione.
- Nella condizione di terza prova, hanno il partecipante diretto lo sguardo verso un punto di fissazione che è posizionato 45 ° a destra del punto di fissazione centrale. Ripetere il protocollo come descritto per la prima condizione.
4. Una datiANALISI
- Dopo il completamento dei dati dello studio ottenuti dal sistema LTaP può essere analizzato. L'uscita del sistema LTAP è costituito da un file. Xml compreso codice colore coordinate XY con data e ora per ogni record di traccia. Analizzare i dati al fine di rilevare lo spostamento in posizione fosfene in riferimento al cambiamento di sguardo.
5. Rappresentante Risultati
Quando la bobina TMS è posta sopra l'emisfero destro tutti fosfeni dovrebbero essere osservati nel campo visivo sinistro. Quando i partecipanti sono istruiti a guardare dritto, fosfeni sono generalmente in basso a sinistra del campo visivo. Fosfeni dovrebbero muoversi secondo il cambiamento di sguardo visivo (sia a 45 ° in verticale o in orizzontale dalla fissazione centrale) (figura 4).
Figura 1. Individuazione e marcatura iniziale del sito di stimolazione. Per le aree visive occipitali, il sito di stimolazione iniziale (a) si trova in genere ~ 2 centimetri dorsalmente e ~ 2 cm lateralmente dalla inion (b).
Figura 2. Posizionare la bobina di stimolazione. Il centro della bobina è tenuta tangenziale al cuoio capelluto nel sito di stimolazione. Per ridurre al minimo una diffusione involontaria di stimolazione, orientare la maniglia della bobina di distanza dalla linea mediana.
Figura 3. L'(tracciamento laser e pittura) LTaP sistema. Un partecipante (a) si siede di fronte a uno schermo di proiezione posteriore (b). Dopo stimolazione dalla bobina TMS (c), il partecipante utilizza un puntatore laser (d) per disegnare la fosfeni percepita sullo schermo (d). Un posteriore rivolto webcam (e) della documentazione il laser e si alimenta a un computer (f) in esecuzione il software LTaP. I dati vengono quindi proiettati di nuovo sullo schermo tramite una retro-proiettore di fronte (g).
Figura 4. Post-elaborazione dei dati LTaP. La posizione e le dimensioni dei fosfeni percepita (forme bianco) sono indicate in relazione alla posizione di fissazione, indicato dal mirino.
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Discussion
In questo video, abbiamo dimostrato un protocollo standard per l'ottenimento di un valore soglia fosfene e ha introdotto un nuovo metodo per la registrazione fosfene dimensioni e la posizione del campo visivo. Fosfeni sono stati suscitato fornendo singoli impulsi di TMS alla corteccia occipitale destra adiacente al polo occipitale. Valori di soglia fosfene forniscono un'indicazione preziosa di relativa eccitabilità corticale, e sono stati utilizzati sia come misura di outcome e come mezzo di determinare l'intensità appropriata di TMS in una varietà di studi di percezione visiva umana 8-12.
Fosfeni indotta da TMS fornire una misura intrinseca e non invasiva per lo studio del sistema visivo. Tuttavia, un problema intrinseco è costantemente in registrazione e quantificazione dei dati. Il sistema LTaP è stato sviluppato per affrontare questa sfida e fornisce un metodo per fosfeni registrazione come dati oggettivi e quantificabili. Utilizzando una webcam, LTaP registra il punto sullo schermo di proiezione prodotta dal laser. Questi punti sono tradotti in una serie di coordinate XY che vengono registrati in tempo reale e contemporaneamente proiettato di nuovo sullo schermo, fornendo il partecipante con un feedback istantaneo.
In una stanza scarsamente illuminata, i partecipanti erano seduti di fronte a uno schermo di proiezione e incaricato di rintracciare il fosfene percepite sullo schermo con un puntatore laser. Fosfeni multipli sono stati suscitato mentre i partecipanti sono stati istruiti a mantenere la fissazione in tre sedi distinte: il centro dello schermo, a 45 ° di elevazione dal punto centrale, e 45 ° a destra di fissazione centrale. In ogni caso, i risultati sono coerenti con la posizione prevista della fosfene percepito. Quando TMS è stato applicato sopra l'emisfero destro sono stati osservati tutti i fosfeni nel campo visivo sinistro, compatibili con l'organizzazione retinotopica del sistema visivo. Inoltre, come la fissazione cambiato, la posizione dei fosfeni registrato è stato prevedibilmente spostata nella direzione dello sguardo.
Quando utilizzato in combinazione con altri metodi di ricerca del sistema LTaP può migliorare notevolmente l'utilità di progetti sperimentali che utilizzano i fosfeni per sondare il sistema visivo. Diversi vantaggi sono evidenti: lo sviluppo del sistema è conveniente e facile da replicare, la registrazione dei dati su prove multiple in un unico database facilita affidabile complessa post-analisi che altrimenti rivelarsi difficile. Ancora più importante, i partecipanti sono in grado di registrare immediatamente e in modo coerente fosfeni percepito su un grande campo di vista (~ 108 °) senza muoversi, e quindi cambiare il loro quadro di riferimento, tra le prove. La capacità di confrontare e analizzare i fosfeni tra soggetti e in varie condizioni sperimentali aumenteranno la nostra comprensione del cervello e del sistema visivo. Inoltre, mentre il sistema LTaP è stato sviluppato per risolvere un problema specifico, la sua utilità è di vasta portata e applicabili ad altri domini in neuroscienze o di altri settori non correlati.
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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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