Summary
Phosphenes görsel korteksin hassas bölgeler Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) uygulayarak uyarılabilir geçici ışık gözlemleri bilgi. Biz phosphene eşik değerinin belirlenmesi için standart bir protokoldür göstermek ve algılanan phosphenes ölçülmekte ve analiz etmek için yeni bir yöntem tanıtmak.
Abstract
Insan görsel korteksin uyarılması phosphene olarak bilinen geçici algı, bir ışık üretir. Phosphenes oksipital kortekste invaziv elektrik stimülasyonu ile indüklenen, ama aynı zamanda non-invaziv Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS)
Protocol
1. Sağ Oksipital Lob Uyarım Phosphene inducing
- Loş ışıklı bir odada, koltuk, rahat bir pozisyonda katılımcı. Katılımcı bir yüzme kap koymak, konfor için kapağı ve kulak tıkacı işitme koruma sağlamak ve ayarlamak var. Ve stimülasyon başlangıç noktası bulmak için, öncelikle ardından ~ 2cm rostrally ve yanal ~ 2cm (Şekil 1) hareket inion tanımlamak ve. Alternatif olarak, çerçevesiz bir stereotaksik sistem hedeflenen kortikal bölge üzerinde TMS bobini yerleştirmek için kullanılabilir.
- Standart bir şekil-sekiz (çift) TMS bobini (70mm) kullanarak, önceki adımda belirlenen konuma üzerinde doğrudan bobin merkezi bir yer. Bobin kolu orta hat (Şekil 2) uzak bakan, lateral yönlendirmeye medial kafa derisi yüzeyine teğet ve odaklı tutulmalıdır.
- Katılımcı hazır olduğunda,% 60 yoğunluğu çıkışı tek bir darbe de geçerlidir. Algılanması olabilir herhangi bir görsel hissi tanımlamak için katılımcı isteyin. Phosphenes saflık Katılımcılar bir gözleri bağlı giyen yararlanabilir. Herhangi bir phosphene rapor ise, bobin yeniden konumlandırmak ve bir darbe yeniden teslim. Katılımcısı hala bir phosphene rapor değilse,% 100 yoğunluk ulaşana kadar her beş denemeden sonra% 5 oranında yoğunluğunun artması, bakliyat her 7 ila 10 saniye (~ 0.1 Hz) sunmaya devam ediyor.
- Katılımcı bir phosphene onu sormak veya ona renk, şekil ve konum da dahil olmak üzere algılanan ayrıntılı olarak tanımlamak için raporlar. Not: Phosphenes uyarılmış olan yarımkürede kontralateral görme alanı görünmelidir. Örneğin, TMS sağ görsel korteks üzerine uygulanır phosphenes sol görsel alanda algılanan olmalıdır.
- Phosphenes güvenilir rapor edildiğinde, yüzme kap bobin yerini işaretleyin.
2. Sağ Oksipital Lob için Phosphene Eşik Değeri Edinme
- Yukarıdaki gibi aynı bobin konumu ve yönünü bir dizi bakliyat sunun. Indüklenen phosphene varlığını doğrulamak için katılımcı isteyin.
- Bakliyat, her 7 ila 10 saniye (~ 0.1 Hz) sunun. Phosphene aşağıdaki kriterler kullanılarak algılanan olup olmadığını, her darbe sonrası, rapor için katılımcı talimat: "evet" net bir şekilde algılanan bir phosphene "hayır" herhangi bir görsel algı olmaması, "belki" diye emin değilseniz. Eşik değeri belirlerken "belki" yanıtı olumlu bir yanıt olarak sayılmamalıdır.
- Phosphene eşiği belirlenene kadar, her yoğunluk seviyesinde 10 bakliyat teslim uyarılması yoğunluğunu ayarlayın. Eşik katılımcı en az elli yüzde teslim bakliyat için net phosphenes raporları stimülasyon en düşük yoğunluk olarak tanımlanır.
3. Çeşitli Sabitleme noktaları Boyut ve Phosphenes yeri belirlemek için LTaP Sistemi (Şekil 3)
- Koltuk nasion (Gözler arasındaki alan) projeksiyon perdesi merkezinden yaklaşık 30cm böylece katılımcı.
- LTaP sistemine katılımcı gelmesini, onlara lazer pointer vermek ve algılanan phosphenes benzer izleme rakamları uygulamaya talimat. Katılımcı, daha fazla uygulama gerekiyorsa, projeksiyon ekranı üzerinde belirtilen yerlere lazer noktası doğrudan katılımcı isteyebilir. Katılımcı LTaP sistemi ile tanışmış ve doğru TMS bakliyat, görünür bir phosphene ikna etmek için yeterli önceki adımlarda işaretli yere bir dizi sağlamak, ekranda şekil çizebilirsiniz. Lazer pointer kullanarak projeksiyon ekranı üzerinde algılanan phosphene iz veya anahat katılımcı isteyin.
- Üç test koşullarında stimulus belirlenen eşik değeri% 120 olmalıdır. Örneğin, belirlenen eşik değeri% 65 ise uyaran şiddeti değeri% 78 olmalıdır. Yukarıdaki adımları belirlenir ve açıklandığı gibi bobin konumu ve yönü aynıdır.
- Üç test koşullarında ilk olarak, katılımcı bir merkezi fiksasyon noktasına doğru bakışlarını doğrudan vardır. Teslim ettikten sonra bir darbe izi veya lazer pointer kullanarak algılanan phosphene anahat katılımcı kapatın. Yeterli bakliyat on phosphenes ikna etmek için bir dizi sunun.
- Ikinci test durumda, merkezi odaklanma noktası 45 ° yüksek bir fiksasyon noktasına doğru bakışlarını doğrudan katılımcı var. Ilk şartı açıklandığı gibi protokol tekrarlayın.
- Üçüncü test durumu, merkezi fiksasyon noktası sağa doğru 45 ° konumlandırılmış bir fiksasyon noktasına doğru bakışlarını doğrudan katılımcı var. Ilk şartı açıklandığı gibi protokol tekrarlayın.
4. Veri biralysis
- Sonra tamamlanması LTaP sisteminden elde edilen çalışma verileri analiz edilebilir. LTAP sisteminin çıkış damgaları izleme her kayıt için renk kodlu XY koordinatlarını içeren bir xml dosya oluşur. Bakışın geçiş için referans phosphene pozisyonda kayma tespit etmek için verileri analiz.
5. Temsilcisi Sonuçlar
TMS bobini, tüm phosphenes sol görme alanında dikkat edilmelidir, sağ hemisfer üzerine yerleştirilir. Phosphenes katılımcılar dümdüz bakmak, genellikle sol alt görme alanı bulunmaktadır. Phosphenes (Şekil 4) (ya da 45 ° dikey veya yatay olarak merkezi fiksasyon) görsel bakışlarında vardiya uygun hareket etmelidir.
Şekil 1. Ilk uyarımı sitesi bulma ve işaretleme. Oksipital görsel alanlar için, ilk uyarımı sitesi (a), tipik olarak yaklaşık 2 cm dorsal bulunan ve yaklaşık 2 cm laterale inion (b ).
Şekil 2. Pozisyon uyarılması için bobin bobin merkezi stimülasyon yerinde kafa derisi teğet tutulur. Stimülasyon, yönlendirmek, orta hatta uzak bobin kolu istenmeyen bir yayılmasını en aza indirmek için.
Şekil 3. LTaP (Lazer İzleme ve Resim) sistemi (a) Bir katılımcı bir arkadan projeksiyon perdesi (b) önünde oturuyor. TMS bobini tarafından uyarılması (c), (d) ekran üzerinde algılanan phosphenes sonra, katılımcı çekmek için bir lazer pointer (d) kullanır. Arkaya bakan bir web kamerası (e), lazer kayıtları ve LTaP yazılımı çalıştıran bir bilgisayar (f) beslenir. Bu veriler daha sonra bir arka bakan projektör (g) ile ekrana geri yansıtılır.
Şekil 4. LTaP veri post-processing. Algılanan phosphenes (beyaz şekiller) konumu ve büyüklüğü crosshair'i tarafından belirtildiği üzere, fiksasyon konuma göre gösterilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu video phosphene bir eşik değeri elde etmek için standart bir protokoldür gösterdi ve phosphene boyutu ve görme alanı konumu kaydetmek için yeni bir yöntem tanıttı. Phosphenes oksipital kutup bitişik sağ oksipital korteksin TMS bireysel darbeler teslim tarafından ortaya. Phosphene eşik değerlerin göreceli kortikal eksitabilite değerli bir göstergesi ve bir sonuç ölçütü olarak ve insan görsel algı çalışmaları 8-12 çeşitli TMS uygun yoğunluk belirleme bir araç olarak kullanılmaktadır.
TMS ile indüklenen Phosphenes görsel sistemini araştırmak için içsel ve non-invaziv bir önlem sağlar. Ancak, içsel bir sorun sürekli veri kayıt ve niceleme. LTaP sistemi bu zorluğa karşı geliştirilen ve nesnel ve ölçülebilir veri olarak kayıt phosphenes için bir yöntem sağlar. Bir web kamerası kullanarak, LTaP lazer tarafından üretilen projeksiyon perdesi noktası kaydeder. Bu noktalar, gerçek zamanlı olarak kaydedilir ve aynı anda ekrana yansıtılır, anında geri bildirim ile katılımcı sağlayan XY koordinatlarını bir dizi çevrilmektedir.
Loş ışıklı bir odada, katılımcılar doğrudan bir projeksiyon ekranı önünde oturan ve bir lazer pointer kullanarak ekrana algılanan phosphene izlemek için talimat. : 45 ° yükseklik, merkezi bir noktadan ve merkez fiksasyon sağa doğru 45 °, ekranın merkezinde katılımcılar üç farklı yerlerde fiksasyon korumak için talimat iken birden fazla phosphenes ortaya çıkardı. Her iki durumda da, sonuç algılanan phosphene tahmin edilen konumu ile uyumlu idi. TMS phosphenes sol görme alanında gözlenen sağ hemisfer, görme sistemi retinotopic organizasyon ile tutarlı üzerinde uygulandı. Ayrıca, fiksasyon değişmiş olarak kaydedildi phosphenes yerini tahmin edilebileceği bakışın yönü yerinden oldu.
Diğer araştırma yöntemleri ile birlikte kullanıldığı zaman LTaP sistemi, görsel sistem prob phosphenes kullanan deneysel tasarımları büyük ölçüde yardımcı programı artırabilirsiniz. Çeşitli avantajları açıktır: Sistemin geliştirilmesi, maliyet-etkin ve çoğaltmak kolay, tek bir veritabanında birden fazla çalışmalarda üzerinde kayıt verilerini güvenilir aksi takdirde zor karmaşık analiz sonrası kolaylaştırır. En önemlisi, katılımcıların hemen ve tutarlı bir görünüm (~ 108 °) hareket ettirmeden geniş bir alan üzerinde algılanan phosphenes kaydetmek için, ve bu nedenle çalışmalarda arasında değişen, çerçeve referans. Denekler genelinde ve çeşitli deneysel koşullar altında phosphenes karşılaştırmak ve analiz yeteneği, beyin ve görme sistemi anlayışımız artacaktır. Ayrıca, LTaP sistem, belirli bir sorunu gidermek için geliştirilmiştir iken, kendi programını uzun erimli ve nörobilim veya diğer ilgisiz alanları içindeki diğer alanlar için geçerli.
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).
