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Neuroscience

Tridimensionnelle vestibulaire oculaire Test Reflex aide d'un Six degrés de plate-forme de mouvement de la liberté

Published: May 23, 2013 doi: 10.3791/4144

Summary

On décrit une méthode pour mesurer tridimensionnelles réflexes oculaires VESTIBULO (3D VOR) chez l'homme en utilisant une période de six degrés de liberté (6DF) du simulateur de mouvement. Le gain et le désalignement de la VOR angulaire 3D fournissent une mesure directe de la qualité de la fonction vestibulaire. Des données représentatives sur les sujets sains sont fournis

Protocol

1. Plate-forme de mouvement 6DF

Stimuli vestibulaires ont été livrés avec une plate-forme de mouvement (voir figure 1) capable de générer des stimuli angulaires et translationnelle à un total de six degrés de liberté (FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, Pays-Bas). La plate-forme est déplacé par six actionneurs électromécaniques reliés à un ordinateur personnel avec le logiciel de contrôle dédié. Il génère des mouvements précis avec six degrés de liberté. Les capteurs placés dans les vérins d'une surveillance continue du profil de déplacement de la plate-forme. Le dispositif a <0,5 mm de précision pour linéaire et <0,05 ° pour les mouvements angulaires. Vibrations pendant la stimulation étaient de 0,02 °. La fréquence de résonance du dispositif était> 75 Hz. profil de déplacement de la plate-forme a été reconstituée à partir de l'information de capteur dans les actionneurs à l'aide de la dynamique inverse et envoyé à l'ordinateur de collecte de données. Pour synchroniser plate-forme et les données des mouvements oculaires, un faisceau laser a été monté à l'arrière de la platform et projetée sur une petite cellule (1 mm, le temps de réaction de 10 ps). La tension de sortie de la cellule photoélectrique a été échantillonné à une fréquence de 1 KHz en même temps que les données de mouvement d'oeil et pourvu d'un indicateur en temps réel d'apparition de mouvement avec une précision msec. Lors de l'analyse hors ligne en utilisant Matlab (The MathWorks, Natick, MA), le profil de mouvement reconstruit de la plate-forme basée sur l'information capteur des actionneurs dans la plate-forme a été précisément aligné avec le début du mouvement de la plate-forme.

2. Sujets

A. coin

Les sujets sont assis sur une chaise montée au centre de la plate-forme (figure 2). Le corps du sujet a été retenu par une ceinture de sécurité à quatre points tel qu'il est utilisé dans les voitures de course. Les ceintures de sécurité ont été ancrés à la base de la plate-forme de mouvement. Le président a été entouré par un cadre cube PVC et a servi de support pour les bobines de champ. Le système de bobines de champ est réglable en hauteur, de telle sorte que le sujLes yeux de ect étaient dans le centre du champ magnétique.

B. fixation de la tête

La tête est immobilisée à l'aide d'une carte de morsure dentaire-empreinte moulée individuellement, qui a été fixée à la charpente cubique par une barre rigide. Un oreiller vide pliée autour du cou et un anneau attaché à la présidence assurée autre fixation du sujet (Figure 1). En outre, pour surveiller les mouvements de la tête parasites lors de la stimulation, nous avons joint deux capteurs 3D (Analog Devices Inc, Norwood, MA) directement au conseil d'administration de la morsure, l'une pour angulaire et l'autre pour les accélérations linéaires.

3. Système de coordonnées

rotations oculaires sont définis dans un système de coordonnées droitier tête fixe (Figure 3). Dans ce système, du point de vue d'une rotation vers la gauche sur l'axe Z (lacet), une rotation vers le bas autour de l'axe Y (tangage) et de la rotation vers la droite sur l'axe des X (roulis) de l'objet sont définies comme positive. Les plans orthogonaux aux axes X, Y et Z des axes de rotation sont respectivement les plans de roulis, de tangage et de lacet (figure 3).

4. Les enregistrements des mouvements oculaires

Les mouvements oculaires des deux yeux ont été enregistrées avec des bobines de recherche scléraux 3D (Skalar, Delft, Pays-Bas) 4 à l'aide d'un kHz système basé sur la méthode de détection d'amplitude de Robinson (Modèle EMP3020, Skalar médicale, Delft, Pays-Bas) standard de 25 deux bobine de champ 5. Les signaux de la bobine ont été passés à travers un filtre passe-bas analogique avec une fréquence de coupure de 500 Hz et échantillonnées en ligne et stockés sur le disque dur à une fréquence de 1 kHz avec 16 précision de bits (système CED course Spike2 v6, Cambridge conception de circuits électroniques , Cambridge).

5. Recherche Coil Calibration

Avant les essais, la sensibilité et la non-orthogonalité de direction et de torsion bobines a été vérifiée in vitro par le montage de la bobine sur un Fick giSystème mbal placé au centre du champ magnétique. En faisant tourner le système à cardan sur tous les axes cardinaux nous nous sommes assurés que toutes les bobines utilisées dans les expériences étaient symétrique pour toutes les directions à l'intérieur de 2%.

In vivo, les signaux horizontaux et verticaux des deux bobines ont été calibrés individuellement en demandant au sujet de fixer successivement une série de cinq objectifs (objectif central et une cible à 10 degrés à gauche, à droite, de haut en bas) pendant cinq secondes chacune. Les cibles d'étalonnage ont été projetées sur un écran translucide à 186 cm de distance. l'analyse de l'expérience post des données de calibrage a abouti à la sensibilité et les valeurs des bobines compensée chaque recherche. Ces valeurs ont ensuite été utilisés dans les procédures d'analyse écrits en Matlab 3.

6 Stimulation

A. stimulation sinusoïdale

La plate-forme livrée rotations sinusoïdales l'ensemble du corps (1 Hz, A = 4 °) sur les trois cardiaxes internes: L'axe rostrale-caudale ou vertical (lacet), l'axe interauriculaire (tangage) et de l'axe du nez-occipitale (roulis), et sur les axes horizontaux intermédiaires incrémenté par pas de 22,5 ° entre roulis et de tangage.

Stimuli sinusoïdaux ont été livrés à la lumière et l'obscurité. Dans la lumière, les sujets fixés sur une cible visuelle allumé en permanence (une LED rouge, 2 mm de diamètre) situé à 177 cm en avant du sujet au niveau des yeux (figure 1C panneau de gauche). Head a été positionné de telle sorte que la ligne de Reid était base (la ligne imaginaire reliant le conduit auditif externe avec le cantus orbitale inférieure) était à 6 degrés par rapport à la terre horizontale). Lors d'une stimulation sinusoïdale dans l'obscurité, la cible visuelle a été brièvement présentée (2 sec) lorsque la plate-forme était stationnaire pendant chaque intervalle entre deux stimuli consécutifs. Pour éviter les mouvements oculaires spontanés pendant la stimulation, les sujets ont été invités à fixer le lieu imaginaire de la cible fixe dans l'espace au cours de sinusoïdeal stimulation après la cible avait été éteint juste avant l'apparition du mouvement. Nous avons vérifié que le type d'instruction réduit principalement les mouvements oculaires effectués dans les ténèbres, et a eu que peu d'effet sur le gain (<10%). Cette variabilité a eu lieu dans toutes les composantes (horizontale, verticale et de torsion) simultanément.

B. stimulation Impulse

Courte durée des impulsions du corps entiers ont été livrées dans un environnement faiblement éclairé. Le seul stimulus visible à la disposition du sujet était une cible visuelle situé à 177 cm en avant du sujet au niveau des yeux. Chaque impulsion a été répétée six fois et remis dans un ordre aléatoire et avec une synchronisation aléatoire d'apparition mouvement (intervalles varier entre 2,5 et 3,5 sec.) Le profil des impulsions est une accélération constante de 100 ° -2 sec pendant les 100 premières millisecondes de l'impulsion, suivie d'une diminution progressive de l'accélération linéaire. Cette relance a entraîné une augmentation linéaire de la vitesse pour atteindre un veloction de 10 ° s -1 après 100 ms. Mouvements de la tête aberrantes pendant la stimulation vestibulaire mesurées par la vitesse angulaire et les dispositifs d'accélération linéaire sont à moins de 4% de l'amplitude de stimulation. La vitesse de pointe des mouvements de l'oeil en réponse à ces impulsions est 100 fois supérieur au niveau de bruit des signaux de la bobine.

7. Analyse des données

signaux de bobines ont été converties en angles Fick, puis exprimé en tant que vecteurs de rotation 6,7. A partir des données de fixation de la cible tout droit, nous avons déterminé la désalignement de la bobine dans l'oeil par rapport aux bobines de champ magnétique primaire orthogonales. Les signaux ont été corrigées pour cette décalage axial par rotation contre trois dimensions. Il a également été vérifié qu'aucun glissement de la bobine avait eu lieu au cours de l'expérience en vérifiant la sortie de position lors de la fixation de la cible avant chaque début de mouvement.

Pour exprimer les mouvements oculaires 3D dans le domaine de vitesse,nous avons converti des données de vecteur de rotation en arrière dans la vitesse angulaire. Avant la conversion de vecteur de rotation à vitesse angulaire, nous avons lissé les données de phase de zéro avec un filtre numérique avant et arrière avec une fenêtre gaussienne de 20 points (durée 20 ms).

8. Les réponses sinusoïdales

Un gain. Le gain de chaque élément et le gain de vitesse de l'oeil 3D a été calculée en ajustant une sinusoïde avec une fréquence égale à la fréquence de la plate-forme, par l'intermédiaire des composants de vitesse angulaire verticales et horizontales torsion. Le gain de chaque composant défini comme le rapport entre la vitesse de l'oeil du pic du composant et de la vitesse de pointe de plate-forme est calculée séparément pour chaque oeil.

B désalignement. L'alignement entre l'axe de la vitesse des yeux 3D et l'axe de vitesse de tête a été calculé en utilisant la méthode de Aw et ses collègues 8,9. A partir du produit scalaire de deux vecteurs, l'alignement a été calculée comme étant la insangle tantaneous en trois dimensions entre l'inverse de la vitesse de l'axe de l'oeil et de l'axe de vitesse de tête. Le gain de vitesse angulaire et le désalignement 3D pour chaque orientation en azimut ont été comparés au gain et le désalignement prédit à partir du vecteur somme de 0 ° (rouleau) et 90 ° (pitch) azimut composants 10. A partir de ce vecteur somme il résulte que, lorsque les gains de vitesse de roulis et de tangage sont égales, l'orientation de l'axe de rotation de l'oeil soit aligné avec l'axe de rotation de la tête, lorsque les deux sont différents, l'écart maximal entre le stimulus et l'axe de rotation de l'oeil est prévu à 45 ° azimut.

9. réponses impulsionnelles

Traces de données œil gauche et à droite de six présentations pour chaque direction de mouvement ont été analysés séparément. Parce que les valeurs de l'œil gauche et droite étaient presque identiques, les données de l'oeil gauche et de droite ont été moyennées pour déterminer le gain de vitesse de l'œil en réponse à la stimulation d'impulsion. Toutes les traces étaientinspecté individuellement sur l'écran d'ordinateur. Lorsque le sujet a fait un clin d'œil ou saccade lors de l'impulsion qui trace a été écartée manuellement. Composantes de la vitesse angulaire (N = 5 à 6) pendant les 100 premières millisecondes après le début du mouvement a été calculée dans les poubelles de temps de 20 ms (fournissant un filtrage passe-bas efficace) et tracés en fonction de la vitesse de la plate-forme 11,12.

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Representative Results

Lumière de stimulation sinusoïdale

Figure 4 (en haut) montre pour le groupe de contrôle le gain moyen des composantes de vitesse angulaire horizontaux, verticaux et de torsion pour toutes les stimulations sinusoïdales testés dans le plan horizontal à la lumière. Torsion était maximale à l'azimut 0 °, alors que vertical a son maximum à 90 °. Figure 5 montre le gain de vitesse de l'oeil 3D dans la lumière. Gain varié entre 0,99 ± 0,12 (pitch) et 0,54 ± 0,16 (rouleau). Les données mesurées correspondent étroitement aux valeurs prédites calculées à partir de la somme vectorielle des composantes de torsion et verticale (ligne en tirets de la figure 5).

Le décalage moyen entre le stimulus et l'axe de réponse moyenne sur six sujets sont présentés dans la figure 6. Dans le désalignement lumière entre le stimulus et l'axe de réponse a été plus faible (5,25 °) pendant terrain et a progressivement augmenté à rouler jusqu'à ce quel'orientation de l'axe de stimulation a été orienté à 22,5 ° d'azimut (désalignement maximal: 17,33 °) et diminue en direction de l'axe de roulis. Ces valeurs pour chaque angle de relance horizontale correspondent étroitement à ce qu'on pourrait prévoir à partir du vecteur sommation linéaire de roulis et de tangage contributions (ligne en pointillés sur la figure 6).

Obscurité de stimulation sinusoïdale

Dans l'obscurité, le gain maximal de deux composants verticaux et de torsion était significativement plus faible (test t P <0,001) que dans la lumière (vertical: 0,72 ± 0,19 torsion: 0,37 ± 0,09) (figure 7). De plus, le gain de vitesse de l'oeil 3D était significativement (test t P <0,001) par rapport à la lumière (figure 8). Gain était légèrement plus élevé que prévu des composants verticaux et de torsion seuls (ligne en pointillés dans la figure 8). Dans l'obscurité, le décalage était minimale à 90 ° (hauteur) et a progressivement augmenté pour atteindre un sommet d'unautour de l'axe 0 ° (rouleau). En raison de la présence d'une petite composante horizontale, le schéma de désalignement dans l'obscurité ne correspondait pas à ce qu'on pourrait prévoir à partir du vecteur sommation linéaire de seulement rouleau et composants de hauteur (voir figure 9).

stimulation Impulse

Impulsions corps entiers autour de l'axe interaural (pitch) ont donné lieu à un gain unité près jusqu'à la tête et un gain d'environ 0,8 pour la tête en bas impulsions. Les différences étaient significatives (P <0,05).

Composants de gain horizontaux, verticaux et de torsion pendant la stimulation d'impulsion sont présentés dans la figure 10. Gain moyen maximal pour la composante verticale seul était de 0,85 pour la hauteur (90 ° azimut). Le gain maximal de torsion était de 0,42 pour rouleau (azimut 0 °). gain de Vector est représenté dans la figure 11. Gain de vitesse de l'oeil 3D varie entre 1,04 ± 0,18 pour la hauteur à 0,52 ± 0,16 pour le déploiement. Un mauvais alignement varie entre 28,2 et dpar exemple; ± 0,18 pour le déploiement, à 11,53 ° ± 0,51 pour la hauteur.

En conclusion, bien que la stimulation d'impulsion ne provoque qu'une très brève (100 msec) perturbation de l'information visuelle, le gain et le désalignement des mouvements oculaires ont un modèle qualitativement similaires à ceux en réponse à une stimulation sinusoïdale dans l'obscurité. Dans les deux cas, le plus grand décalage entre la tête 3D et l'axe de rotation de l'oeil se produit lors de la stimulation du rouleau.

Patients

3D VOR chez les patients non opérés

La figure 13 montre l'emplacement et la taille de la tumeur à l'IRM pour les trois sujets non opérés (voir aussi le tableau 1 de la section de la méthode). La tumeur était dans les trois cas sur la bonne face. Plaintes subjectives de vertige de ces trois sujets variés. Sujet N1 avait une tumeur intra-caniculaire avec la plus petite taille. Il s'est présenté avec HEA unilatéraleproblèmes d'anneau et aucune plainte de vertiges. Sujets N2 et N3 a fait rapport sur les plaintes de vertiges, bien que ni eu des problèmes de désorientation complets ou des problèmes végétatif.

La figure 14 montre des traces de position des yeux pour les trois sujets non opérés en réponse à une stimulation sinusoïdale autour d'un axe horizontal 45 ° azimut. Idéalement, ce stimulus évoque seulement une combinaison de composants de mouvements oculaires verticaux et de torsion et pas de mouvements oculaires horizontaux. Lors d'une stimulation à la lumière, il y avait peu de signes de dérive oculaire horizontal dans les sujets N1 et N2, N3 alors que l'objet avait un nystagmus horizontal vers la gauche (phase lente à droite) et un nystagmus torsion CW (lent tournant à gauche). Au sujet sombre N1 avait peu ou pas de dérive, alors que pour les sujets N2 et N3 instabilités apparu dans les traces horizontales, verticales et de torsion. Le seul signe de faiblesse de l'instabilité dans le thème N1 est en torsion, où de petites saccades torsion correctives ont été obseraml qui étaient toujours dans le sens horaire. Chez les sujets N2 et N3 instabilités de torsion étaient plus grandes.

Pour démontrer les changements dans la stabilité 3D chez les patients Schwannome que nous présentons pour la rubrique N2 dans la figure 15, les éléments horizontaux verticaux et de torsion yeux vitesse gain (panneau supérieur), le gain en 3D (panneau central) et le désalignement (panneau inférieur). Les changements dans le gain des composants individuels ont un impact direct sur le gain de vitesse d'œil vectoriel 3D et le désalignement. La correspondance étroite entre la vitesse de l'oeil 3D prédite et mesurée et l'alignement que l'on trouve dans les sujets contrôles ne tient plus pour les patients Schwannome.

En particulier chez les sujets N2 et N3 Le gain de vitesse de l'oeil 3D dans les ténèbres a été affecté. Dans le thème N2 le gain global de la vitesse de l'oeil 3D était plus faible, ce qui peut s'expliquer par la diminution du gain de torsion (figure 15). Aussi dans le thème N3 la composante de torsion a été affectée. Ses teursional yeux vitesse gains réponses étaient asymétriques. Il en est résulté un maximum de deux fois plus dans l'alignement.

Figure 1
Figure 1. Montage expérimental avec la plate-forme de mouvement 6DF.

Figure 2
Figure 2. Représentation schématique du système électro bobine de champ magnétique entourant la chaise montée sur la plate-forme de mouvement 6DF. flèches indiquent les axes possibles de rotation et de translation de la plate-forme.

Figure 3
Figure 3. Directions des rotations autour des axes cardinaux selon la règle de la main droite. Les panneaux du bas montrent le lacet, roulis et plans de projection de hauteur.

Figure 4
Figure 4. Le gain moyen des éléments horizontaux, verticaux et de torsion vitesse oculaires. Résultats de l'axe horizontal stimulation sinusoïdale pour tous les axes de relance horizontaux testés en moyenne sur tous les sujets (n = 6) à la lumière. Dessins dessous donnent une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance par rapport à la tête.

Figure 5
Figure 5. Le gain moyen de vitesse de l'oeil 3D pour tout stimulus horizontal testéaxes en moyenne sur tous les sujets (n = 6) à la lumière. ligne pointillée est le vecteur vitesse œil gain de réponse prédite à partir des composants verticaux et de torsion. Dessins dessous donnent une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance par rapport à la tête.

Figure 6
Figure 6. Un mauvais alignement de l'axe de réponse par rapport à l'axe de stimulation pendant la stimulation sinusoïdal à la lumière. La ligne en pointillés dans la partie inférieure représente le désalignement prédite calculée à partir de la somme vectorielle des seules composantes de vitesse oculaires verticales et de torsion en réponse au tangage pur et de roulis pur stimulation, respectivement. Les barres d'erreur indiquent un écart-type.

Figure 7 Figure 7. Le gain moyen des éléments horizontaux, verticaux et de torsion vitesse oculaires. Résultats de l'axe horizontal stimulation sinusoïdale pour tous les axes de relance horizontaux testés en moyenne sur tous les sujets (n = 6) dans l'obscurité. Dessins dessous donnent une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance par rapport à la tête.

Figure 8
Figure 8. Moyen de gain de vitesse de l'oeil 3D pour tous les axes de relance horizontaux testés en moyenne sur tous les sujets (n = 6) dans l'obscurité. Ligne pointillée est le vecteur vitesse de gain oeil réponse prédite à partir des composantes verticales et de torsion. Dessins dessous donnent une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance par rapport à l'tête.

Figure 9
Figure 9. Un mauvais alignement de l'axe de réponse par rapport à l'axe de stimulation pendant la stimulation sinusoïdale dans l'obscurité. La ligne en pointillés dans la partie inférieure représente le désalignement prédite calculée à partir de la somme vectorielle des seules composantes de vitesse oculaires verticales et de torsion en réponse à la hauteur pure et la stimulation de roulis pur , respectivement. Les barres d'erreur indiquent un écart-type.

Figure 10
Figure 10. Re moyenne gain des composantes horizontale, verticale et de torsion vitesse oeil en réponse à la stimulation d'impulsion de l'axe horizontal.ponses sont donnés pour les axes de relance horizontales à intervalles de 45 degrés de moyenne sur tous les sujets (n = 6). Dessins dessous donnent une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance par rapport à la tête.

Figure 11
Figure 11. Moyen de gain de vitesse de l'oeil 3D pour tous les axes de relance horizontaux testés en moyenne sur tous les sujets (n = 6) pendant la stimulation d'impulsion. Ligne pointillée est le vecteur vitesse de gain oeil réponse prédite à partir des composantes verticales et de torsion. Dessins dessous donnent une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance par rapport à la tête.

Figure 12
Figure 12. Un mauvais alignement de l'axe de réponse par rapport à l'axe de relance lors de la stimulation d'impulsion. La ligne en pointillés dans la partie inférieure représente le désalignement prédite calculée à partir de la somme vectorielle des seules composantes de vitesse oculaires verticales et de torsion en réponse à la hauteur pure et la stimulation de roulis pur, respectivement . Les barres d'erreur indiquent un écart-type.

Figure 13
Figure 13. IRM analyse de trois patients traités avec de Schwannome. L'Schwannome est indiquée dans chaque scan par le cercle.

Figure 14
Figure 14. Des exemples de séries chronologiques pour les trois sujets non opérés en réponse à l sinusoïdalestimulation autour d'un axe horizontal 45 ° azimut rangée supérieure du panneau:. lumière, ligne inférieure du panneau: Dark. Dans chaque panneau sont tracées à droite (rouge) et gauche (bleu) horizontal de l'oeil (H), verticale (V) et de torsion (T) positions de l'oeil. Dans ce domaine et tous les chiffres positions et les vitesses des yeux suivantes sont exprimées dans un système de coordonnées droitier, tête fixe. Dans ce système dans le sens horaire (CW), le bas et dans le sens antihoraire (CCW) rotations de l'œil sous l'angle de l'objet sont définis comme des valeurs positives. mouvement de stimulation est indiquée dans chaque panneau par la ligne noire en haut.

Figure 15
Figure 15. Gain et le désalignement de la 3D VOR de réserve N2 UVD pendant axe horizontal stimulation sinusoïdale dans l'obscurité de panneau supérieur:. Gaindes horizontaux, verticaux et de torsion yeux vitesse composants Dessins dessous donne une vue de dessus de l'orientation de l'axe de relance à l'égard du chef du jury Center:. Vitesse moyenne de l'oeil 3D à chaque stimulus orientation de l'axe testée. La ligne en pointillés représente le vecteur vitesse oeil gain de réponse prédite à partir des composantes verticales et de torsion Panneau inférieur:. Mauvais alignement de l'axe de réponse par rapport à l'axe de stimulation. La ligne en pointillés dans le panneau inférieur représente le désalignement prédite calculée à partir de la somme vectorielle des composantes de vitesse oculaires verticaux et de torsion. Remarquez la faible gain de torsion dans le panneau supérieur et un grand décalage dans le panneau inférieur. Cliquez ici pour agrandir la figure .

Sujet Sexe Âge (année) </ Td> Côté de la tumeur Taille de la tumeur (mm) Une perte auditive unilatérale (Fi dB) Thérapie
N1 masculin 61 droite 4 35 attendre et voir
N2 masculin 64 droite 14 43 attendre et voir
N3 masculin 55 droite 22 compléter attendre et voir

Tableau 1. Résultats cliniques pertinentes des six patients qui ont participé aux expériences. L'une perte auditive unilatérale décrit ici a été avant tout traitement et exprimés en Fi = indice Flechter (perte auditive de 500, 1000 et 2000 Hz moyenne).

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Discussion

Ce document décrit une méthode permettant de mesurer avec précision 3D VOR angulaire en réponse aux rotations du corps entier chez l'homme. L'avantage de cette méthode est qu'elle donne des informations quantitatives sur le gain et le désalignement de la 3D VOR angulaire dans les trois dimensions. Le procédé est utile pour la recherche fondamentale et dispose également d'une valeur potentielle par exemple cliniques pour tester les patients ayant des problèmes de canaux verticaux ou les patients ayant mal compris les problèmes vestibulaires centrales. Un autre avantage du dispositif est la possibilité de tester les réponses traductionnelles VOR 1. Inconvénients du système sont: 1) les aspects de coûts en termes de matériel, de l'espace et de personnel (la machine actuelle a été élaborée à des fins de formation des pilotes) et 2) l'inconfort pendant les mesures. Enregistrements des mouvements oculaires précises sont basés sur la recherche technique de la bobine scléral. En raison de son signal supérieur au bruit et l'absence de glissement par rapport aux systèmes de caméra infrarouge installée sur la tête, c'est toujours le surtechnique de Ly pour mesurer les réponses des fournisseurs attitrés chez l'homme avec une grande précision. L'amélioration des anti-dérapants bases systèmes tracker oculaires vidéo infrarouges sont absolument nécessaires.

Les données montrent que chez les sujets humains sains, la qualité de la réponse 3D VOR varie non seulement en termes de gain, mais aussi en termes d'alignement de l'axe de rotation de l'oeil avec l'axe de rotation de la tête. Comme il a été également constaté dans d'autres études sur la dynamique 3D VOR, il ya un gain élevé pour les mouvements oculaires horizontaux et verticaux par rapport à la torsion. Cette propriété générale a également été décrite chez les animaux aux yeux latéraux tels que les lapins 13 et des animaux aux yeux frontaux comme les singes et les humains 14 4, 9, 15, 16. Le gain du VOR de stimulation sur les axes cardinaux est en bon accord avec des études précédentes chez les humains 8, 17, 18. Il y avait une petite mais significative gain plus élevé pour terrain la tête haute, par rapport à la hauteur de la tête vers le bas impulsions. Ceci est peut-être lié au fait que notre impulsions étaient des mouvements de tout le corps, contrairement aux études précédentes qui ont impliqué la stimulation du col 19, 20.

Le deuxième constat principal est la variation systématique de désalignement entre le stimulus et l'axe de réponse. Dans le désalignement de lumière a minima à roulis et de tangage, et de ses maxima à plus ou moins 45 ° en azimut. Quantitativement, les angles d'alignement de notre étude sont similaires à ceux rapportés chez les singes 21, 22.

Dans l'obscurité et pendant une stimulation d'impulsion y est un doublement de désalignement par rapport à la stimulation sinusoïdal à la lumière sur toute la plage d'axes testés. Dans des conditions stimulus sombre et de l'impulsion de stimulation sur les résultats de l'axe de roulis dans le plus grand désalignement. Le nombre relativement important désalignement lors de la stimulation de l'axe de roulis dans l'obscurité a son origine dans une composante de mouvement oculaire horizontal faible, mais constante qui a en combinaison avec un faible gain pour torsion relativement grandcontribution à la hausse de vecteur 3.

Bien que les sujets ont visionné une cible de fixation pendant la stimulation d'impulsion, désalignements n'étaient pas significativement différentes (test t P> 0,05) de la stimulation sinusoïdale en état de ténèbres. Cela signifie que l'impulsion relativement doux que nous avons utilisé, interfère brièvement avec fixation visuelle. A la suite de cette réaction est la même à la stimulation sinusoïdale dans l'obscurité.

La sensibilité de la méthode est démontrée dans un petit groupe de patients atteints unilatérale de Schwannome. Dans ce groupe non opéré qui était sur une politique d'attente et la montre, les problèmes subjectifs étaient variables et relativement doux dans la lumière. Néanmoins, avec cette méthode, nous avons pu montrer que dans l'obscurité la plus-value 3D et l'alignement de la VOR 3D est déprécié. Bien que le groupe est très petit, nos données suggèrent une corrélation entre la taille de la tumeur et la gravité des anomalies 3D VOR.

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Disclosures

Nous n'avons rien à révéler.

Acknowledgments

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Electric Motion Base MB-E-6DOF/24/1800KG * (Formerly E-CUE 624-1800) FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, The Netherlands
Magnetic field with detector, Model EMP3020 Skalar Medical, Delft, The Netherlands
CED power 1401, running Spike2 v6 Cambridge Electronic Design, Cambridge
Electromagnetic search coils Chronos Vision, Berlin, Germany

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References

  1. Houben, M. M. J., Goumans, J., Dejongste, A. H., Van der Steen, J. Angular and linear vestibulo-ocular responses in humans. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1039, 68-80 (2005).
  2. Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings. Exp. Brain Res. 59, 185-196 (1985).
  3. Goumans, J., Houben, M. M., Dits, J., Van der Steen, J. Peaks and troughs of three-dimensional vestibulo-ocular reflex in humans. J. Assoc. Res. Otolaryngol. 11, 383-393 (2010).
  4. Ferman, L., Collewijn, H., Jansen, T. C., Vanden Berg, A. V. Human gaze stability in the horizontal, vertical and torsional direction during voluntary head movements, evaluated with a three-dimensional scleral induction coil technique. Vision Res. 27, 811-828 (1987).
  5. Robinson, D. A. A Method of Measuring Eye Movement Using a Scleral Search Coil in a Magnetic Field. IEEE Trans. Biomed. Eng. 10, 137-145 (1963).
  6. Haustein, W. Considerations on Listing's Law and the primary position by means of a matrix description of eye position control. Biol. Cybern. 60, 411-420 (1989).
  7. Haslwanter, T., Moore, S. T. A theoretical analysis of three-dimensional eye position measurement using polar cross-correlation. IEEE Trans. Biomed. Eng. 42, 1053-1061 (1995).
  8. Aw, S. T., et al. Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. II. responses in subjects with unilateral vestibular loss and selective semicircular canal occlusion. J. Neurophysiol. 76, 4021-4030 (1996).
  9. Aw, S. T., et al. Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. I. Responses in normal subjects. J. Neurophysiol. 76, 4009-4020 (1996).
  10. Crawford, J. D., Vilis, T. Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head. J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).
  11. Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J. Deviation of the subjective vertical in long-standing unilateral vestibular loss. Acta. Otolaryngol. 117, 1-6 (1997).
  12. Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J., Van der Steen, J. Gain and delay of human vestibulo-ocular reflexes to oscillation and steps of the head by a reactive torque helmet. II. Vestibular-deficient subjects. Acta. Otolaryngol. 117, 796-809 (1997).
  13. Van der Steen, J., Collewijn, H. Ocular stability in the horizontal, frontal and sagittal planes in the rabbit. Exp. Brain Res. 56, 263-274 (1984).
  14. Seidman, S. H., Leigh, R. J., Tomsak, R. L., Grant, M. P., Dell'Osso, L. F. Dynamic properties of the human vestibulo-ocular reflex during head rotations in roll. Vision Res. 35, 679-689 (1995).
  15. Seidman, S. H., Leigh, R. J. The human torsional vestibulo-ocular reflex during rotation about an earth-vertical axis. Brain Res. 504, 264-268 (1989).
  16. Tweed, D., et al. Rotational kinematics of the human vestibuloocular reflex. I. Gain matrices. J. Neurophysiol. 72, 2467-2479 (1994).
  17. Tabak, S., Collewijn, H. Human vestibulo-ocular responses to rapid, helmet-driven head movements. Exp. Brain Res. 102, 367-378 (1994).
  18. Paige, G. D. Linear vestibulo-ocular reflex (LVOR) and modulation by vergence. Acta. Otolaryngol. Suppl. 481, 282-286 (1991).
  19. Halmagyi, G. M., Aw, S. T., Cremer, P. D., Curthoys, I. S., Todd, M. J. Impulsive testing of individual semicircular canal function. Ann. N.Y. Acad. Sci. 942, 192-200 (2001).
  20. Tabak, S., Collewijn, H. Evaluation of the human vestibulo-ocular reflex at high frequencies with a helmet, driven by reactive torque. Acta. Otolaryngol. Suppl. 520 Pt. 1, 4-8 (1995).
  21. Crawford, J. D., Vilis, T. Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head. J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).
  22. Migliaccio, A. A., et al. The three-dimensional vestibulo-ocular reflex evoked by high-acceleration rotations in the squirrel monkey. Exp. Brain Res. 159, 433-446 (2004).

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Tridimensionnelle vestibulaire oculaire Test Reflex aide d&#39;un Six degrés de plate-forme de mouvement de la liberté
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Dits, J., Houben, M. M. J., van derMore

Dits, J., Houben, M. M. J., van der Steen, J. Three Dimensional Vestibular Ocular Reflex Testing Using a Six Degrees of Freedom Motion Platform. J. Vis. Exp. (75), e4144, doi:10.3791/4144 (2013).

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