Summary
Фосфены преходящи восприятия света, которые могут быть вызваны применением транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), чтобы визуально чувствительных зон коры головного мозга. Мы демонстрируем стандартный протокол для определения фосфен пороговое значение и ввести новый метод количественной оценки и анализа воспринимаются фосфены.
Abstract
Стимуляция человека зрительная кора производит переходные восприятие света, известное как фосфен. Фосфены индуцированные инвазивных электрической стимуляции затылочной коры, но и неинвазивной транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС)
Protocol
1. Склонение фосфен при стимуляции в правой затылочной доли
- В тускло освещенной комнате, место участника в удобном положении. У участников надеть плавать крышка, предоставить им средства защиты органов слуха, а также настроить шапку и беруши для комфорта. Чтобы найти и отметить начальную точку стимуляции, сначала определить затылочного бугра, а затем переместите ~ 2 см рострально и ~ 2 см латерально (рис. 1). Кроме того, безрамные стереотаксическая система может быть использована для размещения TMS катушку за целевым зоны коры головного мозга.
- Использование стандартных восьмерки (двухместный) TMS катушки (70мм), место центра катушки прямо над месту, определенному на предыдущем шаге. Катушка должна быть проведена по касательной к поверхности кожи головы и ориентированы в медиальнее боковых ориентацию с ручкой в сторону от средней линии (рис. 2).
- Когда участник готова, нанесите один импульс на 60% интенсивности производства. Спросите участников, чтобы описать любые визуальные ощущения они, возможно, воспринимается. Участники, которые наивно фосфены могут получить выгоду от ношения с завязанными глазами. Если нет фосфен сообщалось, переместите катушку и возвращать импульса. Если участник по-прежнему не сообщает фосфен, продолжить доставку импульсы каждые 7 до 10 секунд (~ 0,1 Гц), увеличения интенсивности на 5% после каждых пяти попыток до 100% интенсивности будет достигнута.
- Когда участник отчеты фосфен попросите его подробно описать то, что они воспринимаются, включая цвет, форму и расположение. Примечание: фосфены должен появиться в поле зрения контралатеральной к полушарии, что в настоящее время стимулируется. Например, если TMS применяется по отношению к праву зрительной коре, фосфены должны восприниматься в левом поле зрения.
- Когда фосфены надежно сообщалось, отметьте расположение катушки на плавать колпачка.
2. Получение фосфен пороговое значение для правой затылочной доли
- Доставить серии импульсов в том же месте катушки и ориентации, что и выше. Спросите участников, чтобы подтвердить наличие индуцированных фосфен.
- Доставить импульсы каждые 7 до 10 секунд (~ 0,1 Гц). Поручить участником доклад, после каждого импульса, независимо от того фосфен воспринималось по следующим критериям: с «да» однозначно воспринимается фосфен, "нет", отсутствие какой-либо визуального восприятия, «может быть», если они не уверены. "Может быть" ответ не должны учитываться как положительный ответ при определении порогового значения.
- Настройка интенсивности стимуляции, обеспечивая 10 импульсов на каждом уровне интенсивности, пока фосфен порог определяется. Порог определяется как низкая интенсивность стимуляции, при которой участник отчеты однозначного фосфены, по крайней мере пятьдесят процентов поставляемой импульсов.
3. Использование системы LTaP (рис. 3) для определения размеров и расположения фосфены в различных точках фиксации
- Сиденье участника таким образом, чтобы Насьон (область между глазами) составляет примерно 30 см от центра экрана.
- Чтобы акклиматизироваться участником системы LTaP, дать им лазерной указкой и наставлять их на практике трассировки цифры, которые напоминают воспринимается фосфены. Если участник нужно больше практики, вы можете попросить участников направить лазер указывают на указанные места на экране проектора. Когда участник знакомится с LTaP системы и может точно рисовать фигуры на экране, доставить серии импульсов TMS к месту отмечается в предыдущих шагов достаточно, чтобы вызвать видимое фосфен. Спросите участников, чтобы проследить или контур воспринимается фосфен на проекционном экране с помощью лазерной указки.
- В трех тестовых условиях интенсивности раздражения должны быть 120% от установленного порогового значения. Например, если определить пороговое значение составляет 65%, значение интенсивности раздражения должны быть установлены до 78%. Расположение катушки и ориентации такие же, как определены и описаны в вышеупомянутых шагов.
- В первом из трех условий теста, у участника направлять свои взоры центральной точки фиксации. После доставки импульса инструктировать участников проследить или контур воспринимается фосфен использованием лазерной указки. Доставить серии импульсов достаточной, чтобы вызвать десять фосфены.
- Во второй условиях испытания не имеют прямого участника свои взоры к точке фиксации, что возводится 45 ° от центральной точки фиксации. Повторите протокол, как описано для первого условия.
- В третье условие теста, у участника направлять свои взоры точки фиксации, которая располагается на 45 ° справа от центральной точки фиксации. Повторите протокол, как описано для первого условия.
4. Данныеalysis
- После завершения исследования данных, полученных из системы LTaP могут быть проанализированы. Выходе системы состоит из LTAP. XML-файлов, включая цветом XY координат с временными метками для каждой записи трассировки. Анализ данных с целью выявления сдвиг в фосфен позицию по отношению к сдвигу взглядом.
5. Представитель Результаты
Когда катушка TMS находится над правым полушарием все фосфены должен наблюдаться в левом поле зрения. Когда участники поручили смотреть прямо перед собой, фосфены, как правило, расположены в левом нижнем углу поля зрения. Фосфены должны двигаться в соответствии со сдвигом в визуальный взгляд (или 45 ° по вертикали или горизонтали от центральной фиксации) (рис. 4).
Рисунок 1. Обнаружение и маркировка начальном участке стимуляции. Для визуального затылочной области, начальный участок стимуляции () обычно находится ~ 2 см сверху и 2 см в сторону от затылочного бугра (б).
Рисунок 2. Расположите катушку для стимуляции. Центре катушки проходит по касательной к коже головы на месте раздражения. Чтобы свести к минимуму непреднамеренное распространение стимуляция, ориентироваться ручку катушки от средней линии.
Рисунок 3. LTaP (Laser Tracking и живопись) системы. Участника () сидит перед экрана обратной проекции (б). После стимуляции катушки TMS (с), участник использует лазерную указку (г), чтобы привлечь воспринимается фосфены на экране (г). Обращенных назад веб-камере (д) записи лазерных и подает ее к компьютеру (F), работающая LTaP программного обеспечения. Данные затем проецируется обратно на экране с помощью заднего перед проектором (г).
Рисунок 4. После обработки LTaP данных. Расположение и размер воспринимается фосфены (белые фигуры) показаны относительно места, фиксации, указывает перекрестье.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В этом видео, мы продемонстрировали, стандартный протокол для получения фосфен пороговое значение и ввел новый метод для записи фосфен размер и расположение визуального поля. Фосфены Были выявлены путем предоставления отдельных импульсов TMS в правой затылочной коры, прилегающих к затылочного полюса. Фосфен пороговые значения обеспечивают ценным показателем относительной возбудимости коры, и были использованы как в качестве результата измерения и в качестве средства определения соответствующих интенсивность ТМС в целом ряде исследований зрительного восприятия человека 8-12.
Фосфены индуцированных TMS обеспечивает внутреннюю и неинвазивные мерой для исследования зрительной системы. Тем не менее, присущие проблема в записи последовательно и количественной информации. Система LTaP была разработана, чтобы противостоять этой проблеме и предлагает способ записи фосфены как объективные и количественные данные. Использование веб-камера, LTaP регистрирует точку на экране проектора производства лазера. Эти пункты переведены на ряд координат XY, которые записываются в реальном времени и одновременно прогнозируемых обратно на экран, обеспечивая участников с мгновенной обратной связью.
В тускло освещенной комнате, участники сидели прямо перед проекционным экраном и поручил проследить воспринимается фосфен на экране с помощью лазерной указки. Несколько фосфены были вызвала в то время как участники получили указание поддерживать фиксацию в трех различных местах: в центре экрана, под углом 45 ° по вертикали от центральной точки, и 45 ° вправо от центральной фиксации. В каждом случае результаты согласуются с предсказанными расположение воспринимается фосфен. При ТМС применялась на правое полушарие все фосфены наблюдались в левом поле зрения, в соответствии с retinotopic организации зрительной системы. Кроме того, как фиксация изменилась, расположение записанных фосфены было предсказуемо смещается в направлении взгляда.
При использовании в сочетании с другими методами исследования LTaP системы могут значительно повысить полезность экспериментальные проекты, которые используют фосфены для исследования зрительной системы. Некоторые преимущества очевидны: развитие системы экономически эффективных и легко воспроизвести, записи данных на нескольких судебных процессов в единой базе данных надежно облегчает сложный пост-анализа, которые могли бы оказаться нелегким делом. Самое главное, участники смогут немедленно и последовательно записывать воспринимается фосфены на большом поле зрения (~ 108 °) без движения, и, следовательно, изменения их кадр из ссылки, между испытаниями. Способность сравнивать и анализировать фосфены по предметам и при различных экспериментальных условиях увеличит наше понимание мозга и зрительной системы. Кроме того, хотя система LTaP был разработан для решения конкретной проблемы, его полезность, с далеко идущими и применимы к другим областям в неврологии или других связанных между собой областях.
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).
