Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Tridimensional vestibular Ocular Pruebas Reflex Con un Seis Grados de Plataforma Movimiento Libertad

Published: May 23, 2013 doi: 10.3791/4144

Summary

Se describe un método para medir los reflejos oculares vestibulo tridimensionales (3D VOR) en humanos utilizando un período de seis grados de libertad (6DF) simulador de movimiento. La ganancia y la desalineación de la VOR angular 3D proporcionan una medida directa de la calidad de la función vestibular. Se proporcionan datos representativos sobre los sujetos sanos

Protocol

1. Plataforma Motion 6DF

Estímulos vestibulares fueron entregados con una plataforma de movimiento (ver Figura 1) capaz de generar estímulos angular y de traslación en un total de seis grados de libertad (FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, Países Bajos). La plataforma es movida por seis actuadores electro-mecánicos conectados a un ordenador personal con software de control dedicado. Se genera movimientos precisos con seis grados de libertad. Sensores colocados en los actuadores de control permanente del perfil de movimiento de la plataforma. El dispositivo cuenta con <0.5 mm de precisión lineal y <0,05 ° para los movimientos angulares. Vibraciones durante la estimulación fueron 0.02 °. Frecuencia de resonancia del dispositivo fue> 75 Hz. Perfil de movimiento de la plataforma se reconstruye a partir de la información del sensor en los actuadores por medio de la dinámica inversa y se envía a la computadora de la colección de datos. Para sincronizar la plataforma y los datos de movimiento de los ojos, un rayo láser se monta en la parte trasera de la plaTForm y proyectado en una pequeña célula fotoeléctrica (1 mm, tiempo de reacción de 10 microsegundos). La tensión de salida de la fotocélula se tomaron muestras a una velocidad de 1 KHz junto con los datos del movimiento del ojo y proporciona un indicador de tiempo real de inicio de movimiento con 1 mseg exactitud. Durante el análisis fuera de línea usando Matlab (Mathworks, Natick, MA), el perfil de movimiento reconstruido de la plataforma sobre la base de la información del sensor de los actuadores en la plataforma fue alineado precisamente con el inicio de movimiento de la plataforma.

2. Sujetos

A. Seating

Los sujetos están sentados en una silla montada en el centro de la plataforma (Figura 2). El cuerpo del sujeto fue restringido con un cinturón de seguridad de cuatro puntos tal como se utiliza en los coches de carreras. Los cinturones de seguridad se anclaron a la base de la plataforma de movimiento. La silla estaba rodeada por un marco cúbico PVC y sirvió como soporte de las bobinas de campo. El sistema de bobina de campo era ajustable en altura, de tal manera que la SubjLos ojos de ect estaban en el centro del campo magnético.

B. fijación Head

La cabeza se inmoviliza utilizando una tabla de mordida-impresión moldeada individualmente, que fue unido al bastidor cúbico a través de una barra rígida. Un vacío almohada doblada alrededor del cuello y un anillo adjunto a la presidencia aseguró además la fijación del sujeto (Figura 1). Además, para vigilar los movimientos de la cabeza falsas durante la estimulación, atamos dos sensores 3D (Analog Devices Inc, Norwood, MA) directamente a la Junta mordida, una para angular y otra para aceleraciones lineales.

3. Sistema de coordenadas

Rotaciones del ojo se definen en un sistema de coordenadas de mano derecha de cabeza fija (Figura 3). En este sistema desde el punto de vista de una rotación hacia la izquierda sobre el eje Z (guiñada), una rotación hacia abajo sobre el eje Y (tono) y la rotación hacia la derecha sobre el eje X (rollo) del sujeto se definen como positiVE. Los planos ortogonales a los ejes X, Y y Z ejes de rotación son, respectivamente, los planos de cabeceo, alabeo y guiñada (Figura 3).

4. Eye Movement Grabaciones

Los movimientos oculares de ambos ojos fueron grabadas con bobinas de búsqueda esclerales 3D (Skalar, Delft, Países Bajos) 4 kHz utilizando un sistema de bobinas estándar de 25 dos de campo basado en el método de detección de amplitud de Robinson (Modelo EMP3020, Skalar Médico, Delft, Países Bajos) 5. Se han adoptado las señales de las bobinas a través de un filtro de paso bajo analógico con frecuencia de corte de 500 Hz y un muestreo de línea y almacenados en el disco duro a una frecuencia de 1 kHz con 16 bits de precisión (sistema CED Spike2 corriendo v6, Cambridge Electronic Design , Cambridge).

5. Bobina de calibración

Antes de los experimentos, la sensibilidad y la no ortogonalidad de dirección y de torsión bobinas se verificó in vitro por el montaje de la bobina en un Fick gisistema de MBAL coloca en el centro del campo magnético. Mediante la rotación del sistema de cardán sobre todos los ejes cardinales se verificó que todas las bobinas utilizadas en los experimentos eran simétricas para todas las direcciones dentro de 2%.

In vivo, las señales horizontales y verticales de las dos bobinas se calibraron individualmente por instruir al objeto de fijar sucesivamente una serie de cinco objetivos (objetivo central y un blanco a 10 grados a la izquierda, derecha, arriba y abajo) durante cinco segundos cada uno. Se proyectaron los objetivos de calibración en una pantalla translúcida a 186 cm de distancia. El análisis post experimento de los datos de calibración se tradujo en la sensibilidad y los valores de las bobinas de búsqueda cada desplazamiento. Estos valores se utilizaron a continuación en los procedimientos de análisis de escritos en Matlab 3.

6 Estimulación

A. estimulación sinusoidal

La plataforma de entrega rotaciones sinusoidales de todo el cuerpo (1 Hz, A = 4 °) sobre los tres cardinales ejes: el eje rostral caudal o vertical (guiñada), del eje interaural (tono) y el eje nasal-occipital (rodillo), y sobre ejes horizontales intermedios incrementados en pasos de 22,5 ° entre balanceo y cabeceo.

Estímulos sinusoidales fueron entregados a la luz y la oscuridad. A la luz, temas fijos en un objetivo visual continuamente encendido (el LED rojo, 2 mm de diámetro), ubicado 177 cm delante del sujeto a nivel del ojo (Figura 1C panel izquierdo). Head se coloca de manera que la línea de Reid fue base (la línea imaginaria que une el meato externa con el cantus orbital inferior) estaba dentro de los 6 grados de la tierra-horizontal). Durante la estimulación sinusoidal en la oscuridad, el objetivo visual se presenta brevemente (2 segundos) cuando la plataforma estaba estacionario durante cada intervalo entre dos estímulos consecutivos. Para evitar los movimientos oculares espontáneos durante la estimulación, los sujetos fueron instruidos para fijar la ubicación imaginaria del objetivo fijo espacio durante sinusoideal estímulo después de que el objetivo había sido apagado justo antes de la aparición de movimiento. Hemos verificado que el tipo de instrucción reduce principalmente los movimientos oculares realizadas en la oscuridad, y tuvo sólo un pequeño efecto sobre la ganancia (<10%). Esta variabilidad se produjo en todos los componentes (horizontal, vertical y de torsión) de forma simultánea.

B. estimulación Impulse

Corta duración impulsos de todo el cuerpo se entregan en un entorno con poca luz. El único estímulo visible a disposición del sujeto era un objetivo visual situada en 177 cm delante del sujeto a nivel de los ojos. Cada impulso se repitió seis veces y se entrega en orden aleatorio y con la sincronización aleatoria de inicio de movimiento (intervalos variaron entre 2,5 y 3,5 segundos). El perfil de los impulsos fue una aceleración constante de 100 ° seg -2 durante la primera 100 mseg del impulso, seguido de una disminución gradual lineal en la aceleración. Este estímulo resultó en un aumento lineal en la velocidad alcanzando un VELOCdad de 10 ° s -1 después de 100 ms. Movimientos de la cabeza aberrantes durante la estimulación vestibular medidos por los dispositivos de aceleración lineal de velocidad angular y fueron menos de 4% de la amplitud del estímulo. La velocidad pico de los movimientos de los ojos en respuesta a estos impulsos era 100 veces por encima del nivel de ruido de las señales de las bobinas.

7. Análisis de Datos

Señales de las bobinas se convierten en ángulos de Fick y luego expresan como vectores de giro 6,7. A partir de los datos de fijación del objetivo hacia delante se determinó la falta de alineación de la bobina en el ojo en relación con las bobinas de campo magnético primario ortogonales. Las señales fueron corregidos para este desalineamiento del eje de rotación en sentido contrario en tres dimensiones. También se verificó que ningún deslizamiento bobina se había producido durante el experimento mediante la verificación de la salida de la posición durante la fijación del objetivo antes de cada inicio de movimiento.

Para expresar los movimientos del ojo en 3D en el dominio de la velocidad,convertimos los datos del vector de rotación de vuelta a la velocidad angular. Antes de la conversión del vector de la rotación a la velocidad angular, que regularizaba los datos de fase cero con un filtro digital de avance y retroceso con una ventana gaussiana de 20 puntos (longitud de 20 ms).

8. Respuestas sinusoidales

Una ganancia. La ganancia de cada componente y 3D ganancia de velocidad de ojo se calculó mediante la instalación de una sinusoide con una frecuencia igual a la frecuencia de la plataforma a través de los componentes de la velocidad angular horizontales, verticales y de torsión. La ganancia para cada componente se define como la relación entre el ojo componente de la velocidad pico y la velocidad de pico plataforma se calculó por separado para cada ojo.

La desalineación B. La desalineación entre el eje de velocidad ojo 3D y el eje velocidad de la cabeza se calculó mediante el enfoque de Aw et al 8,9. A partir del producto escalar de dos vectores de la desalineación se calculó como la instantaneous ángulo en tres dimensiones entre la inversa de la velocidad del eje del ojo y el eje de velocidad de la cabeza. El aumento de la velocidad angular y la desalineación 3D para cada orientación azimutal se compararon con la ganancia y la desalineación predicho a partir del vector suma de los 0 ° (rollo) y 90 ° (tono) acimut componentes 10. A partir de este vector suma se deduce que cuando las ganancias de velocidad de balanceo y cabeceo son iguales, la orientación del eje de rotación del ojo se alinea con el eje de rotación de la cabeza, cuando los dos son diferentes, se espera que la desviación máxima entre el estímulo y el eje de rotación del ojo en 45 ° acimut.

9. Impulse Responses

Izquierda y derecha huellas datos oculares de seis presentaciones para cada dirección de movimiento se analizaron por separado. Debido a que los valores de los ojos izquierdo y derecho son casi idénticos, los datos del ojo izquierdo y derecho se promedian para determinar la ganancia de la velocidad del ojo en respuesta a la estimulación impulso. Todos los rastros fueroninspeccionados individualmente en la pantalla de un ordenador. Cuando el sujeto realizó un abrir y cerrar o sacada durante el impulso que trace se descartó de forma manual. Componentes de la velocidad angular (N = 5 a 6) durante los primeros 100 ms después de la aparición del movimiento se promediaron en los contenedores de tiempo de 20 ms (proporcionar un filtrado de paso bajo efectivo) y se representan en función de la velocidad de la plataforma 11,12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Luz estimulación sinusoidal

Figura 4 (panel superior) muestra para el grupo de control de la ganancia media de las componentes de la velocidad angular horizontales, verticales y de torsión para todos los estímulos sinusoidales probados en el plano horizontal a la luz. Torsión fue máxima a 0 ° acimut, mientras que verticales tuvo su máximo a 90 °. Figura 5 muestra la ganancia de velocidad 3D ojo a la luz. La ganancia varió entre 0,99 ± 0,12 (pitch) y 0,54 ± 0,16 (rollo). Los datos medidos corresponden estrechamente a los valores predichos calculados a partir de la suma vectorial de los componentes de torsión y vertical (línea de trazos de la figura 5).

La desalineación media entre el estímulo y la respuesta eje promedio de más de seis sujetos se muestran en la Figura 6. En la desalineación luz entre el estímulo y el eje de la respuesta fue menor (5,25 °) durante el lanzamiento y se incrementa gradualmente hacia rollo hastala orientación del eje de estímulo se orientó a 22,5 ° acimut (desalineación máxima: 17,33 °) y disminuyó hacia el eje del rodillo. Estos valores para cada ángulo de estímulo horizontal corresponden estrechamente a lo que se podría predecir a partir de la suma vectorial lineal de rodillo y las contribuciones de tono (línea de trazos en la Figura 6).

Oscuridad estimulación sinusoidal

En la oscuridad de la ganancia máxima de ambos componentes verticales y de torsión fue significativamente menor (t-test, p <0,001) que en la luz (vertical: 0,72 ± 0,19 torsión: 0,37 ± 0,09) (Figura 7). También el aumento de la velocidad del ojo 3D fue significativamente (t-test, p <0,001) que en la luz (Figura 8). Ganancia fue ligeramente mayor de lo previsto a partir de los componentes verticales y de torsión solos (línea de trazos en la Figura 8). En la oscuridad, la falta de alineación era mínimo en el 90 ° (pitch) y aumentó gradualmente hasta un máximo de unalrededor del eje de 0 ° (rollo). Debido a la presencia de un pequeño componente horizontal, el patrón de desalineación en la oscuridad no se corresponde con lo que se podría predecir a partir de la suma vectorial lineal de sólo rollo y componentes de paso (véase la figura 9).

Estimulación de impulsos

Impulsos de todo el cuerpo alrededor del eje interaural (pitch) dio lugar a la ganancia unitaria cerca hasta la cabeza, y una ganancia de aproximadamente 0,8 por cabeza impulsos. Las diferencias fueron significativas (P <0,05).

Componentes de ganancia horizontales, verticales y de torsión durante la estimulación impulso se muestran en la Figura 10. Ganancia máxima media de la componente vertical sola fue de 0,85 para el lanzamiento (90 ° azimut). La ganancia máxima de torsión fue de 0,42 para el rodillo (0 ° acimut). Ganancia vectorial se muestra en la Figura 11. 3D ganancia de velocidad de los ojos varía entre 1,04 ± 0,18 para el lanzamiento a 0,52 ± 0,16 para el rodillo. La desalineación varió entre 28,2 y dpor ejemplo, ± 0,18 para el rodillo, a 11,53 ± 0,51 ° para el lanzamiento.

En conclusión, a pesar de la estimulación impulso hace que sólo un muy breve (100 mseg) interrupción de la información visual, la ganancia y la desalineación de los movimientos oculares tienen un patrón cualitativamente similares como aquellos en respuesta a la estimulación sinusoidal en la oscuridad. En ambos casos el mayor desajuste entre la cabeza del 3D y el eje de rotación del ojo se produce durante la estimulación roll.

Pacientes

3D VOR en pacientes no operados

La Figura 13 muestra la ubicación y el tamaño del tumor en exploraciones de MRI para los tres sujetos no operados (véase también la Tabla 1 en la sección de método). El tumor se encontraba en los tres casos sobre el derecho unilateral. Las quejas subjetivas de mareo de estos tres temas variados. Asunto N1 tenía un tumor intra-caniculair con el tamaño más pequeño. Se presentó con hea unilateralproblemas de llamada y no tengo ninguna queja de vértigo. Temas N2 y N3 sí reportaron quejas de vértigo, aunque ninguno de ellos tenía problemas de desorientación o problemas vegetativos.

La figura 14 muestra las huellas de posición del ojo para los tres sujetos no funcionan en respuesta a la estimulación sinusoidal alrededor de un eje horizontal 45 ° azimut. Lo ideal sería que este estímulo evoca sólo una combinación de componentes de los movimientos oculares verticales y de torsión y sin movimientos oculares horizontales. Durante la estimulación de la luz había pocos indicios de desviación ocular horizontal en sujetos N1 y N2, N3 que, siempre tenía un nistagmo horizontal hacia la izquierda (lenta de fase a la derecha) y un nistagmo torsional CW (lenta fase CCW). En materia oscura N1 tenía poca o ninguna desviación, mientras que para los sujetos N2 y N3 inestabilidades aparecido en las huellas horizontales, verticales y de torsión. La única señal débil de inestabilidad en materia N1 está en torsión, donde los pequeños movimientos sacádicos torsión correctivas fueron observed que estaban constantemente en sentido horario. En sujetos N2 y N3 inestabilidades torsión eran más grandes.

Para demostrar los cambios en la estabilidad 3D en los pacientes Schwannoma que presentamos para el N2 sujeto en la Figura 15, las componentes verticales, horizontales y de torsión ocular velocidad de ganancia (panel superior), la ganancia 3D (panel central) y la falta de alineación (panel inferior). Los cambios en el aumento de los componentes individuales tienen un impacto directo en los ojos vectorial 3D ganancia de velocidad y falta de alineación. La estrecha relación entre la velocidad del ojo 3D predicho y medido y la alineación que se encuentra en el control somete ya no es válida para los pacientes Schwannoma.

En particular en temas N2 y N3 de la ganancia de velocidad ojo 3D en tinieblas vio afectada. En N2 sujetas la ganancia de velocidad del ojo 3D global fue menor, lo que puede explicarse por la disminución en la ganancia de torsión (Figura 15). También en sujetos N3 se vio afectado el componente de torsión. Sus resional ojo velocidad ganancias respuestas fueron asimétrica. Esto dio lugar a un aumento de hasta dos veces en la desalineación.

Figura 1
Figura 1. Arreglo experimental con la plataforma de movimiento 6DF.

La figura 2
Figura 2. Dibujo esquemático del sistema de bobina de campo electromagnético que rodea la silla montada sobre la plataforma de movimiento 6DF. Las flechas indican los posibles ejes de rotación y traslación de la plataforma.

Figura 3
Figura 3. Directions de rotaciones alrededor de los ejes cardinales de acuerdo con la regla de la mano derecha. Los paneles inferiores muestran la guiñada, rodillos y planos de proyección de tono.

Figura 4
La Figura 4. Aumento de las componentes de la velocidad del ojo horizontales, verticales y de torsión media. Resultados del eje estimulación sinusoidal horizontal para todos los ejes probados estímulo horizontal media de todas las asignaturas (N = 6) a la luz. Dibujos debajo dan una vista superior de la orientación del eje de estímulo con respecto a la cabeza.

La figura 5
Figura 5. Media de ganancia de velocidad 3D del ojo para todos estímulo horizontal probadaejes de media sobre todos los sujetos (N = 6) a la luz. La línea es el vector de los ojos respuesta de ganancia de velocidad predicha a partir de los componentes verticales y de torsión. Dibujos debajo dan una vista superior de la orientación del eje de estímulo con respecto a la cabeza.

La figura 6
La Figura 6. La desalineación del eje de respuesta con respecto al eje de estímulo durante la estimulación sinusoidal en la luz. La línea discontinua en el panel inferior representa la desalineación predicho calculado a partir de la suma vectorial de las componentes de la velocidad sólo oculares verticales y de torsión en respuesta al tono puro y rollo puro estimulación, respectivamente. Las barras de error indican una desviación estándar.

La figura 7 Figura 7. Aumento de las componentes de la velocidad del ojo horizontales, verticales y de torsión media. Resultados del eje estimulación sinusoidal horizontal para todos los ejes probados estímulo horizontal media de todas las asignaturas (N = 6) en la oscuridad. Dibujos debajo dan una vista superior de la orientación del eje de estímulo con respecto a la cabeza.

Figura 8
Figura 8. Media de ganancia de velocidad 3D del ojo para todos los ejes probados estímulo horizontales promediado sobre todos los sujetos (N = 6) en la oscuridad. La línea de puntos es el vector del ojo respuesta de ganancia de velocidad predicha a partir de los componentes verticales y de torsión. Dibujos debajo dan una vista superior de la orientación del eje de estímulo con respecto a lacabeza.

Figura 9
La Figura 9. La desalineación del eje de respuesta con respecto al eje de estímulo durante la estimulación sinusoidal en la oscuridad. La línea discontinua en el panel inferior representa la desalineación predicho calculado a partir de la suma vectorial de las componentes de la velocidad sólo oculares verticales y de torsión en respuesta al tono puro y la estimulación rollo puro , respectivamente. Las barras de error indican una desviación estándar.

Figura 10
La Figura 10. Aumento de las componentes de la velocidad del ojo horizontales, verticales y de torsión media en respuesta a la estimulación del impulso eje horizontal. Rerespuestas se dan para ejes horizontales de estímulo en intervalos de 45 grados promediado sobre todos los sujetos (N = 6). Dibujos debajo dan una vista superior de la orientación del eje de estímulo con respecto a la cabeza.

Figura 11
La Figura 11. Media de ganancia de velocidad 3D del ojo para todos los ejes probados estímulo horizontales promediado sobre todos los sujetos (N = 6) durante la estimulación impulso. La línea de puntos es el vector del ojo respuesta de ganancia de velocidad predicha a partir de los componentes verticales y de torsión. Dibujos debajo dan una vista superior de la orientación del eje de estímulo con respecto a la cabeza.

Figura 12
Figura 12. La desalineación del eje de respuesta con respecto al eje de estímulo durante la estimulación impulso. La línea discontinua en el panel inferior representa la desalineación predicho calculado a partir de la suma vectorial de las componentes de la velocidad sólo oculares verticales y de torsión en respuesta al tono puro y la estimulación rollo puro, respectivamente . Las barras de error indican una desviación estándar.

Figura 13
La Figura 13. RM-escanea de tres pacientes con schwannoma de no tratada. El schwannoma se indica en cada barrido por el círculo.

Figura 14
La Figura 14. Ejemplos de series de tiempo para los tres sujetos no funcionan en respuesta a s sinusoidalestimulation alrededor de un eje horizontal 45 ° acimut fila Panel superior:. Luz, fila Panel inferior: Dark. En cada panel se representan la horizontal derecha (rojo) e izquierdo (azul) ojo (H), vertical (V) y de torsión (T) posición de los ojos. En esta y en todas las figuras subsiguientes posición de los ojos y las velocidades se expresan en un sistema de coordenadas de mano derecha, de frente fijo. En este sistema las agujas del reloj (CW), hacia abajo y hacia la izquierda (CCW) rotaciones oculares vistos desde la perspectiva del sujeto se definen como valores positivos. Movimiento de estímulo se indica en cada panel de la línea de negro de arriba.

Figura 15
La Figura 15. Ganancia y desalineación de 3D ​​VOR de N2 sujetos UVD en eje estimulación sinusoidal horizontal en la oscuridad Panel superior:. Gainde los ojos de velocidad componentes Cartoons horizontales, verticales y de torsión debajo de darle una vista superior de la orientación del eje de estímulo en relación con el jefe de panel del centro:. velocidad del ojo 3D Media a cada estímulo probado orientación del eje. La línea discontinua representa el vector del ojo respuesta de ganancia de velocidad predicha a partir de los componentes verticales y de torsión Panel inferior:. Desalineación del eje de respuesta con respecto al eje de estímulo. La línea de puntos en el panel inferior representa la desalineación predicho calculado a partir de la suma vectorial de las componentes de la velocidad oculares verticales y de torsión. Observe la baja ganancia de torsión en el panel superior y gran desajuste en el panel inferior. Haz clic aquí para ver más grande la figura .

Tema Género Edad (años) </ Td> Lado del tumor El tamaño del tumor (mm) Pérdida auditiva unilateral (Fi dB) Terapia
N1 macho 61 derecho 4 35 esperar y ver
N2 macho 64 derecho 14 43 esperar y ver
N3 macho 55 derecho 22 completar esperar y ver

Tabla 1. Hallazgos clínicos relevantes de los seis pacientes que participaron en los experimentos. La pérdida auditiva unilateral descrito aquí fue antes de cualquier tratamiento y expresados ​​en Fi = índice Flechter (media de pérdida de la audición de 500, 1.000 y 2.000 Hz).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Este documento describe un método para medir con precisión VOR angular 3D en respuesta a las rotaciones de todo el cuerpo en los seres humanos. La ventaja del método es que da información cuantitativa acerca de la ganancia y la desalineación angular de VOR 3D en las tres dimensiones. El método es útil para la investigación fundamental y tiene también potencial valor clínico, por ejemplo para probar los pacientes con problemas del canal verticales o pacientes con problemas vestibulares centrales malos entendidos. Otra ventaja del dispositivo es la capacidad para probar las respuestas VOR traduccionales 1. Las desventajas del sistema son: 1) los aspectos de costos en términos de equipamiento, espacio y personal (el equipo actual fue desarrollado para fines de formación de pilotos) y 2) el malestar durante las mediciones. Accurate grabaciones del movimiento del ojo se basan en la técnica de bobina escleral. Debido a su superior de la señal a ruido y ausencia de deslizamiento en comparación a los sistemas de cámaras de infrarrojos montado en la cabeza, esto es todavía en laLY técnica para medir las respuestas VOR en los seres humanos con alta precisión. Las mejoras en slip-libres son muy necesarias bases de vídeo sistemas de seguimiento del ojo infrarrojo.

Los datos muestran que en sujetos humanos sanos, la calidad de la respuesta VOR 3D varía no sólo en términos de ganancia, sino también en términos de la alineación del eje de rotación del ojo con el eje de rotación de la cabeza. Como también se ha encontrado en otros estudios sobre la dinámica VOR 3D, existe una alta ganancia para los movimientos oculares horizontales y verticales en comparación a la torsión. Esta propiedad general también se ha descrito en los animales de ojos laterales tales como 13 conejos y animales de ojos frontales tales como monos y seres humanos 14 4, 9, 15, 16. La ganancia del VOR para la estimulación alrededor de los ejes cardinales está en estrecho acuerdo con estudios anteriores en los seres humanos 8, 17, 18. Había un pequeño pero significativo aumento mayor para el lanzamiento cabeza en alto, en comparación con el tono cabeza impulsos. Esto posiblemente está relacionado con el hecho de que nuestro impulsos eran movimientos del cuerpo entero en contraste con los estudios anteriores que la estimulación involucrados del cuello 19, 20.

El segundo hallazgo principal es la variación sistemática de desalineación entre el estímulo y la respuesta del eje. En la desalineación luz tiene mínimos a balanceo y cabeceo, y su máximos en más y menos 45 ° azimut. Cuantitativamente, los ángulos de desalineación en nuestro estudio son similares a los reportados en monos 21, 22.

En la oscuridad y durante la estimulación impulso hay un incremento de dos veces en desalineación en comparación con la estimulación sinusoidal en la luz sobre toda la gama de ejes probados. En condiciones de estímulo oscuro y el impulso de estimulación por los resultados eje de balanceo en la mayor desalineación. El relativamente grande desalineación en rollo estimulación del eje en la oscuridad tiene su origen en un pequeño pero consistente horizontal ojo componente de movimiento que tiene en combinación con una baja ganancia de torsión relativamente grandecontribución a la ganancia vectorial 3.

Aunque los sujetos vieron un objetivo de fijación durante la estimulación impulso, desalineaciones no fueron significativamente diferentes (prueba t P> 0,05) a partir de la estimulación sinusoidal en condiciones de oscuridad. Esto significa que el impulso relativamente leve que hemos utilizado, brevemente interfiere con la fijación visual. Como resultado de esto la respuesta es similar a la estimulación sinusoidal en la oscuridad.

La sensibilidad del método se demostró en un pequeño grupo de pacientes con schwannoma de unilateral. En este grupo no operado que estaba en una política de esperar y ver, los problemas subjetivos fueron variables y relativamente suave a la luz. Sin embargo, con este método hemos podido demostrar que en la oscuridad se ve afectada la ganancia 3D y la alineación del VOR 3D. Aunque el grupo es muy pequeño, nuestros datos sugieren una correlación entre el tamaño tumoral y la gravedad de VOR anomalías 3D.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

No tenemos nada que revelar.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Tags

Neurobiología Neurociencia Medicina Anatomía Fisiología Ingeniería Biomédica Oftalmología vestibulo reflejo ocular movimientos de los ojos la torsión trastornos del equilibrio la traducción de rotación el equilibrio la rotación del ojo movimiento rotación del cuerpo órgano vestibular técnicas clínicas
Tridimensional vestibular Ocular Pruebas Reflex Con un Seis Grados de Plataforma Movimiento Libertad
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter