Waiting
Login processing...

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

Medicine

כלי מציאות מדומה להערכת הזנחה מרחבית חד-צדדית: הזדמנות חדשנית לאיסוף נתונים

Published: March 10, 2021 doi: 10.3791/61951
Automatic Translation
1,2, 2, 3, 2, 2, 1,2, 1,2,4
1Department of Neurology, University of Pennsylvania, 2Laboratory for Cognition and Neural Stimulation, University of Pennsylvania, 3Department of Psychology, Drexel University, 4Department of Physical Medicine and Rehabilitation, University of Pennsylvania

Summary

המטרה הייתה לעצב, לבנות ולנהל משימת מציאות מדומה חדשנית כדי לזהות ולאפיין הזנחה מרחבית חד-צדדית, תסמונת המשפיעה על 23-46% מניצולי שבץ חריף, הרחבת תפקידה של המציאות המדומה במחקר וניהול של מחלות נוירולוגיות.

Abstract

הזנחה מרחבית חד-צדדית (USN) היא תסמונת המאופיינת בחוסר תשומת לב או חוסר מעש בצד אחד של החלל ומשפיעה בין 23-46% מניצולי השבץ החריף. האבחון והאפיון של תסמינים אלה בחולים בודדים יכול להיות מאתגר ולעתים קרובות דורש צוות קליני מיומן. מציאות מדומה (VR) מהווה הזדמנות לפתח כלי הערכה חדשניים עבור חולים עם USN.

מטרתנו לעצב ולבנות כלי VR כדי לזהות ולאפיין תסמיני USN עדינים, ולבדוק את הכלי על נושאים שטופלו בגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי מעכב (TMS) של אזורים בקליפת המוח הקשורים ל- USN.

יצרנו שלושה תנאים ניסיוניים על ידי החלת TMS על שני אזורים שונים של קליפת המוח הקשורים לעיבוד visuospatial - gyrus הטמפורלי מעולה (STG) ואת gyrus supramarginal (SMG) - ויישמנו TMS מזויף כפקד. לאחר מכן הצבנו את הנבדקים בסביבת מציאות מדומה שבה התבקשו לזהות את הפרחים עם אסימטריות רוחביות של פרחים המופצים על פני שיחים בשני המיים, עם קושי דינמי להתאים בהתבסס על הביצועים של כל נושא.

מצאנו הבדלים משמעותיים בפטפוט הראש הממוצע בין נושאים מגורה ב STG ואלה מגורה ב SMG ואפקטים משמעותיים שוליים בציר החזותי הממוצע.

טכנולוגיית VR הופכת לנגישה יותר, זולה וחזקה יותר, ומציגה הזדמנות מרגשת ליצור כלים שימושיים וחדשניים דמויי משחק. בשילוב עם TMS, כלים אלה יכולים לשמש כדי ללמוד ליקויים נוירולוגיים ספציפיים, מבודדים, מלאכותיים בנושאים בריאים, ליידע את יצירת כלי אבחון מבוססי VR עבור חולים עם ליקויים עקב פגיעה מוחית נרכשת. מחקר זה הוא הראשון לידע שלנו שבו נוצר באופן מלאכותי תסמיני USN הוערכו עם משימת VR.

Introduction

הזנחה מרחבית חד-צדדית (USN) היא תסמונת המאופיינת בחוסר תשומת לב או חוסר מעש בצד אחד של החלל המשפיעה על בין 23-46% מניצולי השבץ החריף, לרוב כרוכה בפגיעה בחצי הכדור המוחי הימני וכתוצאה מכך נטייה להתעלם מהצד השמאלי של החלל ו/או מגופו של הניצול 1,2. למרות שרוב החולים עם USN חווים התאוששות משמעותית בטווח הקצר, תסמיני USN עדינים לעתים קרובות נמשכים3. USN יכול להגביר את הסיכון למטופל לנפילות ולעכב פעילויות של חיי היומיום2,4 הוכח גם להשפיע לרעה הן על תוצאות פונקציונליות מוטוריות והן גלובליות 5,6.

ניתן להמשיג ליקויים ב- USN כקיימים על פני ממדים מרובים, כגון אם אדם מתעלם מצד אחד של החלל ביחס לגופו (אגוצנטרי) או ביחס לגירוי חיצוני (אלוקנטי)7,8,9, או אם אדם אינו מסוגל להפנות את תשומת הלב שלו (תשומת לב) או פעולות (מכוונות) כלפי צד אחד של החלל10 . חולים לעתים קרובות להפגין קבוצת כוכבים מורכבת של סימפטומים שניתן לאפיין לאורך יותר מאחד הממדים האלה. שונות זו של תסמונות USN נחשבת לנבוע בדרגות שונות של פגיעה למבנים נוירואנטומיים ספציפיים ורשתות עצביות, שהם מורכבים11. הזנחה אלוקנטרית נקשרה לנגעים של gyrus זוויתי (AG) ו gyrus זמני מעולה (STG), בעוד קליפת המוח הקודקודית האחורית (PPC) כולל gyrus supramarginal (SMG) כבר מעורב בעיבוד אגוצנטרי12,13,14,15. הזנחה תשומת לב נחשבת כרוכה נגעים IPL16 הנכון, בעוד הזנחה מכוונת נחשב משנית לנזק של האונה הקדמית הימנית17 או הגרעינים הבסיסיים18.

הערכה קלינית של USN מסתמכת כיום על מכשירים נוירופסיכולוגיים עט ונייר. כלי הערכה קונבנציונליים אלה עשויים להיות פחות רגישים מכלים מתוחכמים יותר מבחינה טכנולוגית, וכתוצאה מכך אבחנה שגויה או אבחון חסר של חלק מהחולים עם USN19. אפיון טוב יותר של ליקויים שיורית יכול להקל על מתן טיפול לחולים עם USN מתון יותר ואולי לשפר את ההתאוששות הכוללת שלהם, אבל אפיון כזה ידרוש כלי אבחון רגישים מאוד. USN מציב אתגרים דומים בסביבת המעבדה, שם זה יכול להיות קשה לבודד מן הליקויים המוטוריים והרואיים המלווים בדרך כלל USN בקרב חולי שבץ.

מציאות מדומה (VR) מציגה הזדמנות ייחודית לפתח כלים חדשים לאבחון ואפיון של USN. VR היא סביבה תלת-ממדית רב-חושית המוצגת בגוף ראשון עם אינטראקציות בזמן אמת שבהן אנשים מסוגלים לבצע משימות הכוללות אובייקטים תקפים מבחינה אקולוגית20. זהו כלי מבטיח להערכת USN; היכולת לשלוט במדויק במה שהמשתמש רואה ושומע מאפשרת למפתחים להציג מגוון רחב של משימות וירטואליות למשתמש. בנוסף, חבילות החומרה והתוכנה המתוחכמות הזמינות כיום מאפשרות איסוף בזמן אמת של שפע של נתונים על פעולות המשתמש, כולל תנועות עיניים, ראש וגפיים, העולות בהרבה על המדדים המוצעים על ידי בדיקות אבחון מסורתיות21. זרמי נתונים אלה זמינים באופן מיידי, מה שפותח את האפשרות להתאמה בזמן אמת של משימות אבחון המבוססות על ביצועי המשתמש (לדוגמה, מיקוד רמת הקושי האידיאלית עבור משימה נתונה). תכונה זו יכולה להקל על הסתגלות המשימה למגוון הרחב של חומרה לראות ב- USN, אשר נחשב לעדיפות בפיתוח של כלי אבחון חדשים עבור USN22. בנוסף, משימות VR סוחפות עשויות להטיל נטל מוגבר על משאבי הקשב של המטופלים23,24, וכתוצאה מכך שגיאות מוגברות אשר יכול להקל על זיהוי של תסמיני הזנחה; ואכן, כמה משימות VR הוכחו כרגישות מוגברת בהשוואה למדידות נייר ועפרונות קונבנציונליות של USN24,25.

במחקר זה, המטרה הייתה ליצור כלי הערכה שאינו דורש מומחיות בנוירולוגיה כדי לפעול וכי יכול לזהות ולאפיין באופן אמין אפילו מקרים עדינים של USN. בנינו משימה מבוססת מציאות מדומה, דמוית משחק. לאחר מכן אנו מושרים תסמונת דמוית USN בנושאים בריאים עם גירוי מגנטי transcranial (TMS), טכניקת גירוי מוחי לא פולשנית המשתמשת פולסים אלקטרומגנטיים הנפלטים סליל גירוי כף יד, אשר עוברים דרך הקרקפת והגולגולת של הנושא ולגרום זרמים חשמליים במוחו של הנבדק הממריצים נוירונים26,27. טכניקה זו נוצלה במחקר של USN על ידי אחרים13,17,28,29,30, אם כי למיטב ידיעתנו מעולם לא בשילוב עם כלי הערכה מבוסס VR.

חוקרים רבים כבר עובדים על יישומים אבחוניים וטיפוליים של מערכות VR. ביקורות אחרונות31,32 בחנו מספר פרויקטים שמטרתם הערכה של USN עם טכניקות מבוססות VR, ומספר מחקרים אחרים במטרה זו פורסמו 33,34,34,35,36,36,37,38,39,40,41 . רוב המחקרים הללו אינם מנצלים את ההשלמה המלאה של טכנולוגיית VR הזמינה כיום לשוק הצרכני (למשל, תצוגה המותקנת על הראש (HMD) ותוספות למעקב אחר העיניים), ומגבילים את ערכות הנתונים שלהם למספר קטן יותר של מדדים הניתנים לכימות בקלות. בנוסף, כל המחקרים הללו בוצעו על חולים עם פגיעה מוחית נרכשת המובילה ל- USN, הדורשים שיטות סינון כדי להבטיח כי חולים יכולים לפחות להשתתף במשימות ההערכה (למשל, למעט חולים עם ליקויים גדולים בשדה הראייה או ליקוי קוגניטיבי). ייתכן כי ליקויים קוגניטיביים, מוטוריים או חזותיים עדינים יותר עברו מתחת לסף של שיטות סינון אלה, ואולי מבלבלים את התוצאות של מחקרים אלה. ייתכן גם כי הקרנה כזו מוטה את הדגימות של המשתתפים במחקרים אלה כלפי תת סוג מסוים של USN.

כדי למנוע את הטיות הסינון של מחקרים קודמים, גייסנו נושאים בריאים וסימני USN מדומים באופן מלאכותי עם פרוטוקול TMS סטנדרטי המתואר היטב בכתב יד האחרון15, במטרה לגרום לתסמינים דמויי USN אלוקנטריים על ידי מיקוד STG ותסמינים דמויי USN אגוצנטריים על ידי מיקוד SMG. עיצבנו את המשימה כדי להתאים באופן פעיל את ניסוי הקושי שלה לניסוי ולהבדיל בין תת-סוגים שונים של USN, במיוחד סימפטומים אלוקנטריים לעומת אגוצנטריים. השתמשנו גם בנייר סטנדרטי & הערכות עפרונות של USN כדי להוכיח באופן רשמי כי הגירעונות שגרמנו עם rTMS הם כמו USN. אנו מאמינים שהשיטה תהיה שימושית לחוקרים אחרים שרוצים לבחון כלי VR חדשניים להערכה ושיקום של USN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

מחקר זה אושר על ידי הוועדה המקומית לביקורת מוסדית ועומד בכל הקריטריונים שנקבעו על ידי הנחיות תרגול קליניות טובות. כל המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת לפני שהחלו הליכי הלימוד. משתתפי המחקר היו אמורים להשתתף בשלושה מפגשים נפרדים (המתוארים בטבלה 1). האלמנטים של הניסוי מתוארים בצורה צעדית להלן. סדר ההפעלה היה אקראי.

הפעלה א' משימת VR טרום-rTMA מנוחה מנוע Threshhold* rTMR ב STG או SMG משימה התנהגותית לאחר rTMS VR
5/10 פולסים מעוררים MEP o עווית אצבע (*הפעלה ראשונה בלבד) 110% של RMT במשך 20 דקות ב 1 הרץ (1200 פולסים סה"כ)
15 דקות 60 דקות 20 דקות 15 דקות
הפעלה ב' משימת VR טרום-rTMA מנוחה מנוע Threshhold* rTMR בקודקוד משימה התנהגותית לאחר rTMS VR
5/10 פולסים מעוררים MEP o עווית אצבע (*הפעלה ראשונה בלבד) 110% של RMT במשך 20 דקות ב 1 הרץ (1200 פולסים סה"כ)
15 דקות 60 דקות 20 דקות 15 דקות
הפעלה ג' נייר טרום rTMS & משימה התנהגותית עיפרון מנוחה מנוע Threshhold* rTMR ב STG או SMG נייר לאחר rTMS & משימה התנהגותית עיפרון
המבחן של בל; ביטול המעגל של אוטה; ביטול שהייה; פעילות bisection שורה 5/10 פולסים מעוררים MEP o עווית אצבע (*הפעלה ראשונה בלבד) 110% של RMT במשך 20 דקות ב 1 הרץ (1200 פולסים סה"כ) המבחן של בל; ביטול המעגל של אוטה; ביטול שהייה; פעילות bisection שורה
10 דקות 60 דקות 20 דקות 10 דקות

טבלה 1. מבנה עבור כל מפגש לימוד. סדר ההפעלה היה אקראי. זמן משוער עבור כל פריט בכתב נטוי. MEP = מנוע עורר פוטנציאל; rTMS =גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי חוזר ונשנה; P&P = נייר ובדיקות אבחון שבץ עיפרון; RMT =סף מנוע מנוחה

1. נייר & משימות התנהגותיות עפרונות

  1. בקש מהנושא להשלים את משימת bisection שורה (LBT).
    1. בקש מהנושא לשבת ליד שולחן ממש מול הבוחן. ספק לנושא כלי כתיבה. ספקו לנושא את גיליון הגירוי (איור 1), והבטיחו שהוא ממוקם ישירות מול הנושא.
      הערה: למרות שלא בוצע בניסוי זה, זה יהיה אידיאלי להציג כל שורה להיות חוצה בנפרד על גיליונות נייר נפרדים כדי למנוע נושא מוטה עם הקשר נוסף (ראה ריצ'י ו Chaterjee, 200142).
    2. להנחות את הנושא לחתוך (לחלק לחצי) כל שורה מודפסת על גיליון הגירוי ולהתקרב ככל האפשר לאמצע.
    3. אמור לנושא לשמור על הראש והכתפיים שלהם מרוכזים בצורה הטובה ביותר האפשרית, כדי להשלים את המשימה במהירות ובדייקנות ככל האפשר, ולהודיע לבודק כאשר הם מסיימים. לפקח על הנושא כדי להבטיח שהם לא נשענים או להטות את הראש שלהם יתר על המידה.
    4. לאסוף את הגיליון מהנושא כאשר הנבדקים אומרים שהם נעשים.
  2. תדאג שהנושא ישלים את מבחן הפעמון.
    1. ספקו לנושא את גיליון גירויי הבדיקה של הפעמון (איור 2).
    2. הורה לנושא להקיף או למחוק את כל הפעמונים בגיליון הגירוי, לעשות זאת במהירות ובדייקנות ככל האפשר, לשמור על ראשם וכתפיו מרוכזים ככל האפשר, ולהודיע לבודק כאשר הם מסיימים.
    3. לפקח על הנושא כדי להבטיח שהם לא נשענים או להטות את הראש שלהם יתר על המידה. כאשר הנושא אומר שהם סיימו, שאל את הנושא אם הם בטוחים, ולאפשר להם לבדוק שוב את עבודתם.
    4. לאסוף את הגיליון מהנושא כאשר הנבדקים אומרים שהם נעשים בפעם השנייה.
  3. בקש מהנושא להשלים את משימת ביטול הכוכבים.
    1. הציגו לנושא את גיליון הגירוי (איור 3), והבטיחו שהוא נמצא ישירות מולם.
    2. הורה לנושא להקיף או למחוק את כל הכוכבים בגיליון הגירוי, לעשות זאת במהירות ובדייקנות ככל האפשר, לשמור על ראשם וכתפיו מרוכזים ככל האפשר, ולהודיע לבודק כאשר הם מסיימים.
    3. לפקח על הנושא כדי להבטיח שהם לא נשענים או להטות את הראש שלהם יתר על המידה.
    4. לאסוף את הגיליון מהנושא כאשר הנבדקים אומרים שהם נעשים.
  4. בקש מהנושא להשלים את משימת ביטול המעגל של אוטה.
    1. ספקו לנושא את גיליון הגירוי לביטול המעגל של ה-Ota (איור 4), והבטיחו שהוא יוצב ישירות מול הנושא.
    2. להנחות את הנבדק למחוק או להקיף את כל המעגלים הפתוחים/לא שלמים, לעשות זאת במהירות ובדייקנות ככל האפשר, לשמור על כתפיו מרוכזות ככל האפשר, ולהודיע לבודק בסיום.
    3. לפקח על הנושא כדי להבטיח שהם לא נשענים או להטות את הראש שלהם יתר על המידה.
    4. לאסוף את הגיליון מהנושא כאשר הנבדקים אומרים שהם נעשים.
    5. חזור על משימה זו (שלבים 1.4.1 עד 1.4.4) עם עותק נוסף של גיליון הגירוי, אך הפעם יש לסובב את גיליון הגירוי ב -180 מעלות מהכיוון שהוצג במקור.

2. נהלי TMS

  1. צור מודל עבור נוירונים לפני הפגישה הראשונה.
    1. השג את סריקת MRI 3T T1 של הנבדק בסוג קובץ NIFTI או dicom.
    2. העלה את סריקת ה-MRI לתוכנה הנוירונית כדי ליצור ייצוג תלת-ממדי של מוחו של הנבדק.
      1. בחר פרוייקט ריק חדש בתוך התוכנה. גרור את סריקת ה- MRI של הנושא אל השדה שכותרתו "קובץ:".
      2. עבור לכרטיסיה שחזורים .
      3. בחרו 'עור חדש' ובמסך הבא, גררו את קווי הגבול הירוקים כדי להקיף את כל התמונה של המוח. בחר חשב את העור. התאם את סף העור/אוויר בהתאם כדי לקבל שחזור אופטימלי.
      4. חזרו לכרטיסיה 'שחזורים ' ובחרו 'Curvilinear מוח מלא חדש ' וגררו את קווי הגבול הירוקים כדי להקיף את כל התמונה של המוח. הגדר את מרווח הפרוסות ל- 1 מ"מ והגדר את עומק הקצה ל- 18 מ"מ. בחר חשב Curvilinear.
      5. עבור לכרטיסיה ציוני דרך ובחר קביעת תצורה של ציוני דרך. בחר חדש כדי ליצור ציון דרך בשחזור. מקם ציוני דרך על קצה האף, גשר האף, טראגוס שמאלי וטרגוס ימני.
      6. עבור לכרטיסיה יעדים ובחר קביעת תצורה של יעדים. בחרו בתצוגה 'מוח Curvilinear ' & יעדים '. באמצעות המפקח, לקלף לעומק של 5-7 מ"מ.
      7. בצע את ההנחיות של שאה-Basak ואח ' (2018)14, Neggers et al. (2006)11 ו אוליברי ואלר (2009)39 כדי לאתר את gyrus הזמני העליון או gyrus supramarginal, ולהניח סמן באתרים אלה.
      8. מניחים סמן שבו שני sulci המרכזי נפגשים לאורך הסדק האורך החציוני לגירוי מזויף בקודקוד.
  2. במהלך הפגישה הראשונה, מצא את סף מנוע המנוחה של הנושא (עשוי להסתיים לפני או אחרי משימה התנהגותית).
    1. יש את הנושא יושב מול מצלמת מעקב אופטית ולהניח גשש על הנושא באמצעות סרט ראש או משקפיים.
    2. חבר שלוש אלקטרודות חד פעמיות על יד ימין ופרק כף היד של הנבדק.
      1. חבר אלקטרודת דיסק אחת לאינטרוספוזיה הגבית הראשונה של הנבדק. חבר אלקטרודת דיסק שנייה לפרק האצבע השני של הנבדק באצבע המצביע הימנית שלו. חבר אלקטרודה קרקעית לפרק כף היד הימנית של הנבדק.
    3. חבר אלקטרודות אלה למתאם אלקטרודה, אשר נכנס לתוך תוכנת מעקב MEP.
    4. פתח את הפרוייקט של הנושא בתוך תוכנת הנוירונים על-ידי בחירת הפעלה מקוונת חדשה.
    5. בחר את המטרות שיש לעורר בהפעלה זו (קודקוד, SMG, STG).
    6. עבור לכרטיסיה Polaris וודא שעוקב הנושא נמצא בטווח הראייה של המצלמה.
    7. עבור לכרטיסיה רישום .
    8. באמצעות מצביע הרשום על שם תוכנת הנוירונים, גע בפני הנבדקים באותם מיקומים שבהם הוצבו ציוני הדרך בשלב 2.1.2.5.
      1. לחץ על דוגמה ועבור אל ציון הדרך הבא כאשר המצביע ממוקם כראוי על ראשו של הנושא עבור כל ציון דרך.
    9. עבור לכרטיסיה אימות .
    10. באמצעות המצביע, לגעת בנושא בנקודות שונות על הראש שלהם ולהבטיח את הכוונת על המסך בשורה עם הנקודה להיות הצביע על הנושא.
      1. אם הם אינם מסתדרים בשורה, בצע שוב את שלב 2.2.8 וודא שהמצביע ממוקם בצורה מדויקת על ציוני הדרך ככל האפשר.
    11. עבור לכרטיסיה 'ביצוע ' וודא שהאפשרות 'תצוגה Curvilinear של המוח המלא' נבחרה כדי שהנסיין יוכל לאתר במדויק אזורי מוח לכיוון היעד.
    12. הגדר את מנהל ההתקן כסליל TMS שישמש.
    13. חבר סליל TMS כף יד למכונת TMS.
    14. הפעל את מחשב TMS והגדר לפעימה אחת. הגדר עוצמת גירוי כראוי; בניסוי זה, 65% מפלט המכונה שימש כנקודת התחלה.
    15. מניחים את סליל TMS כף היד בצד שמאל של ראשו של הנושא ומעוררים בתוך קליפת המוח המוטורית באמצעות פולסים בודדים של TMS כדי לזהות את המיקום הממריץ את ה- FDI. זה עשוי להיות מועיל יש עוזר כדי לצפות באצבעו של הנושא כדי לזהות כאשר שריר FDI עוויתות עקב גירוי.
    16. לשנות את עוצמת הגירוי עד גירוי מעורר MEP של לפחות 50 mV בדיוק 5/10 פעמים, וזה יהיה סף המנוע המנוחה (rMT).
  3. גירוי בין משימות
    1. חזור על שלבים 2.2.1 עד 2.2.13, תוך החלפת סליל TMS מקורר אוויר בסליל כף היד.
    2. הגדר פרמטרי גירוי TMS חוזרים בקצב של 1 הרץ במשך 20 דקות (1200 פולסים בסך הכל) בעוצמה של 110% של rMT בהתאם לפרמטרים שנקבעו על ידי Shah-Basak ואח ' (2018)15.
    3. הניחו סליל TMS מקורר אוויר עם מערכת קירור מובנית על ראשו של הנבדק, המתמקדת ב-SMG או STG למפגשים פעילים או בקודקוד למפגשים מזויפים (איור 5).
    4. המשך עם גירוי.

3. משימה התנהגותית VR

  1. התקן תוכנה תומכת.
    1. הורד והתקן תוכנת ליבת אישון מאתר האינטרנט של מעבדות התלמידים.
    2. הורד והתקן את Unity 3D 2018.3 מאתר האינטרנט של Unity.
    3. הורד והתקן את כלי OpenVR באמצעות Unity Asset Store או באמצעות Steam.
  2. הגדר את חומרת ה- VR (לדוגמה, HTC Vive Pro).
    1. מקם תחנות בסיס בצדדים מנוגדים של החדר, הבטחת קו ראייה ברור, ולחבר אותם.
    2. לחץ על לחצן ערוץ/מצב בגב כל חיישן כדי לעבור בין ערוצים עד שאחד מהם מוגדר לערוץ " b" ואחד מוגדר כ- " c." שתי נוריות המצב צריכות להיות לבנות.
    3. התקן את המחשב של מעבדות האישון בהכנסה דו-עינית ל- HTC Vive Pro. חבר את תיבת הקישור למחשב (הספק, USB-A ו- HDMI או Mini DisplayPort).
    4. חבר את האוזניות לתיבה קישור. כוונן את הרצועות העליונות והצדדיות באוזניות. התאם את מרחק העדשה.
  3. הפעל SteamVR.
    1. הפעל SteamVR על ידי לחיצה על סמל VR בפינה השמאלית העליונה של Steam.
      1. הפעל בקרים באמצעות לחצן ההפעלה.
      2. ב- SteamVR, לחץ על הגדרות | שייך התקן חדש לשיוך כל בקר על-ידי ביצוע ההוראות המופיעות על המסך.
      3. לחץ על הגדרת חדר מתפריט SteamVR ובצע את ההוראות המופיעות על המסך.
  4. הפעל תוכנת ליבת אישון.
  5. הניחו אוזניות על ראשו של הנבדק היושב ותנו לשניהם בקרים. ודא שהרצועות הדוקות אך נוחות. ודא ששתי העיניים גלויות על-ידי אישור חזותי שהן ממורכזות בהזנות המצלמה של תוכנת Core Pupil.
  6. פתח את משימת ה- VR בעורך האחדות ולחץ על לחצן הפעל .
  7. תריץ את הניסוי.
    1. בקש מהנושא להסתכל ישר קדימה ולחץ על לחצן Tare Camera על המסך.
    2. לחץ על לחצן התחל ערכת לימוד והמתן עד שהנושא ישלים את ערכת הלימוד. ההדרכה מורכבת מהוראת שמע על פעולת בקר מערכת VR, תיאורים ודוגמאות של פרחים סימטריים (דמה) וא-סימטריים (יעד), ותרגול של דקה אחת עם מספר קטן של פרחי פיתיון ויעד. ערכת הלימוד נמשכת 75-100 שניות ונתוני ביצועי הדרכה אינם נאספים.
    3. לאחר סיום הנושא, לחץ על לחצן כיול מעקב אחר העיניים .
      1. אם הכיול מצליח, הנושא יתחיל את המשימה באופן אוטומטי. אחרת, חזור על שלב 3.7.3.
    4. התחל את גירסת הניסיון הראשונה על-ידי לחיצה על לחצן הניסיון הבא .
      הערה: במהלך משימת ה-VR, נושאים ממוקמים ביער וירטואלי (איור 6). שלושה שיחי תיבה מעוקלים יצרו חצי עיגול במרחק נגיעה מול הנושא. כל ניסוי כלל מספר משתנה של פרחים, כל אחד עם 16 עלי כותרת, שחולקו בין השיחים בקו ראייה ישיר (איור 7). הנבדקים הונחו "לקטוף" (להחזיק את הבקר שלהם על פרח כך הפרח היה להדגיש, ואז לדכא את כפתור ההדק עם האצבע המורה שלהם) כל פרחים "היעד" א-סימטרי ולהשאיר לבד את כל פרחים "פיתיון" סימטרי. כל ניסוי יסתיים כאשר הנושא יבחר בהצלחה את כל פרחי היעד האסימטריים, אך גם יסתיים אם הזמן של הנושא אזל (מגבלת זמן של 2 דקות) או אם הנושא בחר בשוגג את כל פרח הפיתיון הסימטרי. בכל המקרים הללו הפרחים הנותרים על השיחים יפונו, והנסיין יתבקש להתחיל בניסוי הבא.
    5. המתן עד שהנושא לא ישלים עוד ניסוי באופן פעיל ולאחר מכן חזור על שלב 3.7.4 אלא אם כן הושלמו לפחות 12 ניסויים.
    6. לחץ שוב על לחצן הפעל כדי לסיים את המשימה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

נתונים נאספו מאנשים בריאים באמצעות הפרוטוקול המתואר לעיל כדי להדגים כיצד ניתן לנתח את המשתנים השונים שניתן לחלץ ממשימת המציאות המדומה כדי לזהות הבדלים עדינים בין קבוצות.

במחקר זה, 7 אנשים (2 גברים) עם גיל ממוצע של 25.6 וממוצע של 16.8 שנות חינוך כל אחד עבר שלושה מפגשים נפרדים של TMS. נושאים אלה חולקו לשתי קבוצות: ארבעה משתתפים קיבלו TMS חוזר על עצמו ב- supramarginal gyrus (SMG), בעוד שלושה משתתפים אחרים קיבלו גירוי TMS ב gyrus הטמפורלי העליון (STG). כל המשתתפים קיבלו TMS מזויף במהלך מפגש נפרד, אשר שימש covariate בניתוחים כדי להסביר את השונות האישית בתגובה TMS. במהלך כל מפגש, המשתתפים קיבלו את משימת המציאות המדומה לפני ואחרי גירוי TMS כדי לבחון את השינוי בביצועים.

ראשית, נבדקה זווית הראש הממוצעת (איור 8) כדי לקבוע אם משימת המציאות המדומה הייתה רגישה מספיק כדי לזהות הבדל בין קבוצות SMG ו- STG. ציוני שינוי זווית הראש חושבו על-ידי הפחתה של ציוני טרום-TMS מהציונים שלאחר TMS. אנקובה הופעלה כדי לקבוע אם יש הבדל בין קבוצות בזווית הראש בעקבות גירוי TMS. ציוני שינוי זווית הראש של Sham TMS שימשו כ- covariate כדי להסביר את ההבדלים האישיים. תוך התחשבות בכך שהניתוחים נערכו באמצעות מדגם טייס קטן, נמצא הבדל משמעותי בציוני שינוי זווית הראש בין שתי הקבוצות, F(1,4) = 10.25, p = 0.03, כאשר לקבוצת SMG היה ציון שינוי ממוצע שמכוון יותר לצד ימין של החלל בהשוואה לקבוצת STG (איור 9).

תבנית דומה נמצאה באמצעות בדיקת bisection שורה, שבה קבוצת SMG הציבה את הקו באופן משמעותי יותר לכיוון ימין בניהול שלאחר TMS בהשוואה לפני TMS, t(4) = 2.78, p = 0.04. ממצא זה לא נמצא בקבוצת STG, t(3) = 3.18, p = 0.56. אמנם לא היה הבדל משמעותי בזווית הראש לפני ואחרי TMS במשימת המציאות המדומה בקבוצות SMG או STG, הממצא כי קבוצת SMG היה ציון שינוי זווית הראש הממוצע מכוון באופן משמעותי יותר ימינה בהשוואה לקבוצת STG מדגים ממצא דומה. ממצא זה ממשימת המציאות המדומה עולה בקנה אחד עם התוצאות של משימת הנייר והעיפרון המסורתית, שכן שניהם הדגימו דפוס שבו ייתכן שקבוצת SMG סבלה מהזנחה עדינה והסתכלה יותר לכיוון ימין בהשוואה לקבוצת STG. ניתן לדמיין נתונים שנאספו ממשימת המציאות המדומה ברמת משתתף בודדת כדי לבחון את הביצועים לפני ואחרי גירוי TMS, כפי שניתן לראות באיור 9.

לאחר מכן, הפרחים הופרדו על ידי איזה צד של הפרח הכיל את עלי הכותרת הפגומים של הפרחים (כלומר, עלי כותרת ימניים לעומת עלי כותרת שמאליים, ראו איור 10) כדי להעריך באופן ספציפי סימנים של הזנחה אלוקרנטרית ברמת יעד בודדת. אמנם לא היה הבדל בציוני שינוי זווית הראש בין שתי הקבוצות עבור פרחים עם עלי כותרת קצרים יותר בצד שמאל, F(1,4) = 0.09, p = 0.78, היה הבדל משמעותי בציוני שינוי זווית הראש בין שתי הקבוצות עבור פרחים עם עלי כותרת קטנים יותר בצד ימין, F(1,4) = 9.52, p = 0.04. באופן ספציפי, למשתתפים בקבוצת SMG הייתה נטייה להסתכל רחוק יותר ימינה (זווית גבוהה יותר של פרח לראש, ראו איור 11) בעת חיפוש עלי הכותרת הקצרים בצד ימין של הפרח. זווית ראשו של הנבדק ביחס לשיח (זווית השיח, ראו איור 12) זמינה גם היא לניתוח, המאפשר זיהוי של הזנחה אלוקנטרית ביחס לשיח. ניתוחים אלה מדגימים כיצד משתנים יכולים להיות ספציפיים יותר כדי ללכוד היבטים עדינים וספציפיים של הזנחה.

קיימות מספר דרכים אחרות לנתח את הנתונים. בדקנו את מספר השניות הממוצע שהמשתתפים בחנו כל פרח כדי לקבוע אם קבוצה אחת התקשתה יותר לזהות פרחים פגומים (כפי שמאופיינת ביותר שניות שהוקדשו להתבוננות בפרח). בדוגמה זו, נתונים חולצו מפרחים בעלי כותרת פגומים שהיו 95% בגודל של שאר עלי הכותרת, שכן סולם זה הועלה להיות הרגיש ביותר. אנקובה מעורבת הופעלה כדי להשוות קבוצה (SMG לעומת STG) ושדה חזותי פרח (ימין לעומת שמאל). ציוני שינוי לפני ואחרי TMS חושבו ושימשו כמשתנה התוצאה כדי לבחון אם כל אחת מהקבוצות הראתה עלייה בזמן שהוקדשה בהתבוננות בפרחים בעקבות TMS. מצב TMS מזויף עבור פרחים שמאליים וימניים שימשו שוב כקובאריאטים כדי להסביר את השונות האישית. אמנם לא היה הבדל משמעותי בין קבוצות, F(1,3) = 0.12, p = 0.76, אך היה הבדל משמעותי שולי בשדה הראייה של הפרחים, F(1,3) = 5.62, p = 0.098 (איור 13). האפקט אינו מגיע למשמעות סטטיסטית; ויש להעריך נושאים נוספים בהמשך. למרות זאת, נתונים אלה משמשים דוגמה לאופן שבו נתונים יכולים להיות מוגבלים לסוגי פרחים ספציפיים ושדה ראייה בסביבת המציאות המדומה. כפי שניתוחים אלה מדגימים, השוואת ביצועי המשתתפים יכולה לספק לחוקרים דרך רגישה ודינמית למדוד את ההשפעות של TMS או להזניח באופן כללי יותר בהתאם לשאלת המחקר הספציפית של הבוחנים.

Figure 1
איור 1: גיליון גירויי משימות קו bisection אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: גיליון גירוי הבדיקות של בל לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: גיליון גירוי לבדיקת ביטול כוכבים לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: גיליון הגירוי לביטול מעגל אוטה לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: גירוי TMS חוזר ונשנה; תוכנה עצבית (משמאל), יחידת גירוי מגנטי (במרכז) וסליל מקורר אוויר במיקום מעל המחבר CH (מימין). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: סביבת יער וירטואלית הנראית על-ידי הנושא במהלך משימת ה-VR לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 7
איור 7: פריסה של שלושה גידורים מעוקלים עם פרחי יעד ופיתיון המופצים על פני אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 8
איור 8: זווית הראש - זווית בין הציר הקדמי של הראש לפלג הגוף העליון לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 9
איור 9. איור זה מדגים שני ניתוחים המשתמשים בזווית הראש במהלך ביצוע המשימה:
(משמאל) SMG לעומת STG קבוצה ראש זווית לשנות ציונים. בסולם זה, ציון 0 מצביע על כך שהם הסתכלו על מרכז כל פרח, בעוד ציונים חיוביים מצביעים על כך שהם הביטו לכיוון ימין, וציונים שליליים מצביעים על כך שהם הביטו לכיוון השמאל. לקבוצת SMG היו ציונים חיוביים, מה שמצביע על כך שהם נראו יותר ימינה בממוצע בעקבות גירוי, ואילו לקבוצת STG היו ציונים שליליים, מה שמצביע על כך שהם נראו יותר שמאלה בעקבות הגירוי. לקבוצת SMG ו- STG היו ציוני שינוי זווית ראש שונים באופן משמעותי. (מימין). זווית ראש ממוצעת משורטטת עבור כל משתתף לפני TMS ופוסט-TMS. קבוצת STG לא הראתה הבדלים חזקים לפני ואחרי גירוי TMS, בניגוד למשתתפי SMG שנראו כאילו הסתכלו יותר לכיוון שדה הראייה הנכון לאחר גירוי (כפי שמיוצג על ידי מספרים חיוביים). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 10
איור 10: פרחי יעד אסימטריים, עם עלי כותרת קטנים יותר משמאל (משמאל) ועלי כותרת קטנים יותר מימין (מימין). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 11
איור 11: זווית פרח לראש - זווית הנתמכת על ידי הציר הקדמי של הראש והפרח מהראש ברגע שבו הפרח נאסף/זוהה אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

Figure 12
איור 12: זווית בוש - זווית בוש - זווית השוכנת על ידי הפרח ומרכז שיח הפרח מהראש ברגע שבו הפרח נאסף/זוהה אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

Figure 13
איור 13. שינוי ממוצע של ציון לשניות שהושקעו בהתבוננות בכל פרח לפני ואחרי TMS. ציונים שליליים מצביעים על כך שהמשתתפים בילו פחות זמן בהסתכלות על פרחים בממשל שלאחר TMS בהשוואה לממשל שלפני TMS, בעוד מספרים חיוביים מצביעים על יותר זמן שהוקדש להסתכל על פרחים לאחר TMS. הנתונים מופרדים על ידי האם פרחים היו ממוקמים בשדה הראייה השמאלי לעומת הימני בתוך הסביבה הווירטואלית. הנתונים הופרדו גם על ידי קבוצה (SMG לעומת STG). פרחים הוגבלו לאלה עם עלי כותרת פגומים בסולם של 0.95. למרות שלא היה מובהק סטטיסטית, הייתה השפעה שולית של שדה ראייה פרח. מבחינה איכותית, נראה שיש שונות גדולה יותר עבור פרחים בשדה הראייה השמאלי בהשוואה לימין. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הצלחנו לגרום ולמדוד תסמיני USN עם TMS ו- VR, בהתאמה. אמנם לא היו לנו תוצאות משמעותיות בהשוואה לניסויים מזויפים, אך הצלחנו להשוות מדדים מרובים של הזנחה אגוצנטרית (זווית ראש ממוצעת, זמן שהוקדש להתבוננות בפרחים ב- STMISPACE) והזנחה אלוקנטרית (ביצועים בבחירת פרחים עם עלי כותרת אסימטריים בצד שמאל לעומת צד ימין) בין קבוצות הניסוי השונות, ומצאנו הבדלים משמעותיים בזווית הראש הממוצעת בין נבדקים המעוררים ב- STG לבין אלה המעוררים ב- SMG ואפקטים משמעותיים שוליים בציר החזותי הממוצע. מעניין, עדיין יש ויכוח לגבי התרומה היחסית של תרומה זמנית (STG) ופיקודית (PPC) לעיבוד מרחבי רלוונטי USN12,43, ואת זווית הראש הימנית המוגברת שזיהינו בקבוצה מגורה SMG עשוי לספק תמיכה מסוימת למשמעות של PPC של מגוון אגוצנטרי של USN.

היו מספר שלבים קריטיים בפרוטוקול זה. שיטה זו מוגבלת על ידי ההשפעות הקליניות העדינות שהושגו עם rTMS, ולכן פרמטרי גירוי נאותים ומיקוד אזור קליפת המוח הוא קריטי - עוצמת גירוי TMS תמיד צריך להיות מבוסס על פילוח סליל rMT ו- TMS תמיד צריך להיקבע במדויק עם תמונות MRI ברזולוציה גבוהה ותוכנת פילוח נכונה כמו Brainight. השיטה מוגבלת גם על ידי משך הזמן הקצר יחסית של האפקט המעכב שנוצר על ידי גירוי rTMS (~ 20 דקות, או בערך משך הגירוי26), כך המעבר המהיר מגירוי rTMS בחזרה למשימות VR או נייר & עיפרון הוא בעל חשיבות עליונה כדי לזהות את האפקט הזה. הבטחה כי ציוד ה- VR מוגדר והתוכנה מכוילת כראוי במהלך הפעלות ה- VR שלפני TMS מסייעת למקסם את שיעור הזמן שלאחר הגירוי המושקע באיסוף נתונים.

כפי שנספר בהקדמה, מספר קבוצות פיתחו כלים חדשניים מבוססי VR להערכת USN. רבות ממערכות אלה משתמשות גם ביתרונות המדידה הייחודיים של משימות ממוחשבות, וקבוצות מסוימות ניסו להבדיל בין תת-הסוגים השונים של USN כולל תסמיני הזנחה חוץ-אישיים לעומת פריפרסונליים ותסמינים אגוצנטריים לעומת אלוקנטריים37,40. אנו מאמינים כי השיטה מוסיפה שתי תרומות חדשניות ליצירה קיימת זו. ראשית, אנו מספקים מגוון רחב יותר של ערכות נתונים (מיקום הראש, מעקב אחר העיניים וכו ') שניתן לנתח כדי לזהות ולאפיין אפילו מקרים עדינים של USN. שנית, אנו גורמים לתסמיני USN במתנדבים בריאים באמצעות TMS, ומסייעים להבטיח כי כלי האבחון מבוסס VR מבודד את תסמיני USN המושרים ונמנע מההשפעות המבלבלות האפשריות של תחלואה חזותית, מוטורית וקוגניטיבית שנראית בחולי פגיעה מוחית שנרכשו. בנוסף, המשימה מנוגדת למגמה במחקרים האחרונים המתמקדת במשימות ניווט. אנו טוענים כי משימה הדורשת אינטראקציה עם מספר אובייקטים מבוזרים על פני hemispaces שמאלי וימני הוא פוטנציאל תובעני יותר ועשוי להגביר את הרגישות של משימת VR ככלי אבחון. בנוסף, פורמט זה מאפשר יותר של משימה דמוית משחק עם ניסיונות מרובים, אשר בתורו מאפשר titration של רמת הקושי של המשימה מעוגל לסבב. סוג זה של טיטרציה מסייע למשימה להימנע מהשפעות תקרה ורצפה (כלומר, המשימה קשה מדי עבור אלה עם גירעונות משמעותיים או קל מדי עבור אלה עם גירעונות עדינים).

ישנם יישומים עתידיים אפשריים רבים של השיטה. לגבי המחקר של USN, אנו מאמינים כי תוספת של נתוני מעקב אחר העיניים תאפשר למשימות VR להבדיל בין תסמינים קשב ומכוון על ידי הפרדת נתונים המודדים אסימטריה של דפוס החיפוש מנתונים המודדים אסימטריה של פעולה מוטורית. יתר על כן, TMS יכול לשמש כדי לבודד ליקויים נוירולוגיים ספציפיים מעבר USN, יצירת אמצעי שבאמצעותו חוקרים יכולים לעצב ולאמת מגוון רחב של כלי VR חדשניים כדי לעזור לאבחן ולאפיין ליקויים אלה בחולים הסובלים מפגיעה מוחית נרכשת. למרות שהטכניקה כוללת משתתפים בריאים וגירעונות נוירולוגיים מלאכותיים במאמץ לבודד ולאפיין באופן אמין את USN באופן ספציפי, אנו מאמינים כי כלי VR המאומתים על ידי השיטה יכולים להיות מיושמים אז באוכלוסיות של חולים עם ליקויים נוירולוגיים מעורבים (מוטורי, חזותי, וכו ') באמצעות חידושים בממשק המשתמש כגון ממשקי מוח-מחשב מבוססי EEG- או EMG44, 45. בנוסף, ניתן לשנות משימות מבוססות VR כמו זו שאנו מציגים כאן כדי לשמש ככלי שיקום קוגניטיביים, תחום גדל והולך של מחקר ופיתוח31,46.

התמודדנו עם מספר בעיות מתסכלות בבדיקות. מעקב העיניים הפך לכייל על משמרות קטנות בעמדה של HMD והתוכנה לפעמים נכשלה. היישום היה זקוק לפיתוח נוסף וסבל מבעיות הניתנות לתיקון כמו מיקום ההתחלה של הנושא וטווח מיקום הפרחים (כמה פרחים הונחו מחוץ לשדה הראייה של הנושא ופסלו כמה ניסויים). היו לנו מעט מדי נושאים. עם זאת, עדיין הצלחנו לזהות את ההפרעות העדינות של שתי רשתות עצביות הקשורות ל- USN עם כלי ה- VR החדש. בעוד שהניסוי השאפתני הניב תוצאות שוליות, אנו מאמינים שרבים מהאתגרים שעמדו בפניו יושפעו ככל שהטכנולוגיה תמשיך להשתפר. אנו טוענים כי ההבטחה של התוצאות, בשילוב עם מגמות מעודדות אחרות בתחום, תומכים ברעיון שמערכות VR הן מצע מצוין לפיתוח כלי אבחון חדשניים עבור USN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר האוניברסיטאית (URF) מאוניברסיטת פנסילבניה, ומלגות הסטודנטים של איגוד הלב האמריקאי למחלות כלי דם ושבץ מוחי. תודה מיוחדת לחוקרים, לרופאים ולצוות המעבדה לקוגניציה וגירוי עצבי על תמיכתם המתמשכת.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AirFilm Coil (AFC) Rapid Version Magstim N/A Air-cooled TMS coil
Alienware 17 R4 Laptop Dell N/A NVIDIA GeForce GTX 1060 (full specs at https://topics-cdn.dell.com/pdf/alienware-17-laptop_users-guide_en-us.pdf)
BrainSight 2.0 TMS Neuronavigation Software Rogue Research Inc N/A TMS neural targeting software
CED 1902 Isolated pre-amplifier Cambridge Electronic Design Limted N/A EMG pre-amplifier
CED Micro 401 mkII Cambridge Electronic Design Limted N/A Multi-channel waveform data acquisition unit
CED Signal 5 Cambridge Electronic Design Limted N/A Sweep-based data acquisition and analysis software. Used to measure TMS evoked motor responses.
HTC Vive Binocular Add-on Pupil Labs N/A HTC Vive, Vive Pro, or Vive Cosmos eye tracking add-on with 2 x 200Hz eye cameras.
Magstim D70 Remote Coil Magstim N/A Hand-held TMS coil
Magstim Super Rapid 2 plus 1 Magstim N/A Transcranial Magnetic Stimulation Unit
Unity 2018 Unity N/A cross-platform VR game engine
Vive Pro HTC Vive N/A VR hardware system with external motion sensors; 1440x1600 pixels per eye, 90 Hz refresh rate, 110° FoV

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Heilman, K. M., Bowers, D., Coslett, H. B., Whelan, H., Watson, R. T. Directional Hypokinesia: Prolonged Reaction Times for Leftward Movements in Patients with Right Hemisphere Lesions and Neglect. Neurology. 35 (6), 855-859 (1985).
  2. Paolucci, S., Antonucci, G., Grasso, M. G., Pizzamiglio, L. The Role of Unilateral Spatial Neglect in Rehabilitation of Right Brain-Damaged Ischemic Stroke Patients: A Matched Comparison. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 82 (6), 743-749 (2001).
  3. Ringman, J. M., Saver, J. L., Woolson, R. F., Clarke, W. R., Adams, H. P. Frequency, Risk Factors, Anatomy, and Course of Unilateral Neglect in an Acute Stroke Cohort. Neurology. 63 (3), 468-474 (2004).
  4. Jutai, J. W., et al. Treatment of visual perceptual disorders post stroke. Topics in Stroke Rehabilitation. 10 (2), 77-106 (2003).
  5. Buxbaum, L. J., et al. Hemispatial Neglect: Subtypes, Neuroanatomy, and Disability. Neurology. 62 (5), 749-756 (2004).
  6. Numminen, S., et al. Factors Influencing Quality of Life Six Months after a First-Ever Ischemic Stroke: Focus on Thrombolyzed Patients. Folia Phoniatrica et Logopaedica: Official Organ of the International Association of Logopedics and Phoniatrics (IALP). 68 (2), 86-91 (2016).
  7. Ladavas, E. Is the Hemispatial Deficit Produced by Right Parietal Lobe Damage Associated with Retinal or Gravitational Coordinates. Brain: A Journal of Neurology. 110 (1), 167-180 (1987).
  8. Ota, H., Fujii, T., Suzuki, K., Fukatsu, R., Yamadori, A. Dissociation of Body-Centered and Stimulus-Centered Representations in Unilateral Neglect. Neurology. 57 (11), 2064-2069 (2001).
  9. Neggers, S. F., Vander Lubbe, R. H., Ramsey, N. F., Postma, A. Interactions between ego- and allocentric neuronal representations of space. Neuroimage. 31 (1), 320-331 (2006).
  10. Adair, J. C., Barrett, A. M. Spatial Neglect: Clinical and Neuroscience Review: A Wealth of Information on the Poverty of Spatial Attention. Annals of the New York Academy of Sciences. 1142, 21-43 (2008).
  11. Corbetta, M., Shulman, G. L. Spatial neglect and attention networks. Annual Review of Neuroscience. 34, 569-599 (2011).
  12. Marshall, J. C., Fink, G. R., Halligan, P. W., Vallar, G. Spatial awareness: a function of the posterior parietal lobe. Cortex. 38 (2), 253-260 (2002).
  13. Ellison, A., Schindler, I., Pattison, L. L., Milner, A. D. An exploration of the role of the superior temporal gyrus in visual search and spatial perception using TMS. Brain. (10), 2307-2315 (2004).
  14. Vallar, G., Calzolari, E. Unilateral spatial neglect after posterior parietal damage. Handb Clin Neurol; Theparietal lobe. Vallar, G., Coslett, H. B. , Elsevier. Amsterdam. 287-312 (2018).
  15. Shah-Basak, P. P., Chen, P., Caulfield, K., Medina, J., Hamilton, R. H. The Role of the Right Superior Temporal Gyrus in Stimulus-Centered Spatial Processing. Neuropsychologia. 113, 6-13 (2018).
  16. Verdon, V., Schwartz, S., Lovblad, K. O., Hauert, C. A., Vuilleumier, P. Neuroanatomy of hemispatial neglect and its functional components: a study using voxel-based lesion-symptom mapping. Brain. 133 (3), 880-894 (2010).
  17. Ghacibeh, G. A., Shenker, J. I., Winter, K. H., Triggs, W. J., Heilman, K. M. Dissociation of Neglect Subtypes with Transcranial Magnetic Stimulation. Neurology. 69 (11), 1122-1127 (2007).
  18. Chaudhari, A., Pigott, K., Barrett, A. M. Midline Body Actions and Leftward Spatial 'Aiming' in Patients with Spatial Neglect. Frontiers in Human Neuroscience. 9, 393 (2015).
  19. Rizzo, A. A., et al. Design and Development of Virtual Reality Based Perceptual-Motor Rehabilitation Scenarios. The 26th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , (2004).
  20. Steinicke, F. Being Really Virtual Immersive Natives and the Future of Virtual Reality. , Springer International Publishing. (2018).
  21. Tsirlin, I., Dupierrix, E., Chokron, S., Coquillart, S., Ohlmann, T. Uses of Virtual Reality for Diagnosis, Rehabilitation and Study of Unilateral Spatial Neglect: Review and Analysis. CyberPsychology & Behavior. 12 (2), 175-181 (2009).
  22. Barrett, A. M., et al. Cognitive Rehabilitation Interventions for Neglect and Related Disorders: Moving from Bench to Bedside in Stroke Patients. Journal of Cognitive Neuroscience. 18 (7), 1223-1236 (2006).
  23. Ricci, R., et al. Effects of attentional and cognitive variables on unilateral spatial neglect. Neuropsychologia. 92, 158-166 (2016).
  24. Bonato, M. Neglect and Extinction Depend Greatly on Task Demands: A Review. Frontiers in Human Neuroscience. 6, 195 (2012).
  25. Grattan, E. S., Woodbury, M. L. Do Neglect Assessments Detect Neglect Differently. American Journal of Occupational Therapy. 71, 3 (2017).
  26. Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. Safety of TMS Consensus Group. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clinical Neurophysiology. 120 (12), 2008-2039 (2009).
  27. Pascual-Leone, A., Walsh, V., Rothwell, J. Transcranial Magnetic Stimulation in Cognitive Neuroscience - Lesion, Chronometry, and Functional Connectivity. Current Opinion in Neurobiology. 10 (2), 232-237 (2000).
  28. Oliveri, M., et al. Interhemispheric Asymmetries in the Perception of Unimanual and Bimanual Cutaneous Stimuli. Brain. 122 (9), 1721-1729 (1999).
  29. Salatino, A., et al. Transcranial Magnetic Stimulation of Posterior Parietal Cortex Modulates Line-Length Estimation but Not Illusory Depth Perception. Frontiers in Psychology. 10, (2019).
  30. Oliveri, M., Vallar, G. Parietal versus temporal lobe components in spatial cognition: Setting the mid-point of a horizontal line. Journal of Neuropsychology. 3, Pt 2 201-211 (2009).
  31. Ogourtsova, T., Souza Silva, W., Archambault, P. S., Lamontagne, A. Virtual Reality Treatment and Assessments for Post-Stroke Unilateral Spatial Neglect: A Systematic Literature Review. Neuropsychological Rehabilitation. 27 (3), 409-454 (2017).
  32. Pedroli, E., Serino, S., Cipresso, P., Pallavicini, F., Riva, G. Assessment and rehabilitation of neglect using virtual reality: a systematic review. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 226 (2015).
  33. Peskine, A., et al. Virtual reality assessment for visuospatial neglect: importance of a dynamic task. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 82 (12), 1407-1409 (2011).
  34. Mesa-Gresa, P., et al. Clinical Validation of a Virtual Environment Test for Safe Street Crossing in the Assessment of Acquired Brain Injury Patients with and without Neglect. Human-Computer Interaction - INTERACT 2011 Lecture Notes in Computer Science. , 44-51 (2011).
  35. Aravind, G., Lamontagne, A. Perceptual and Locomotor Factors Affect Obstacle Avoidance in Persons with Visuospatial Neglect. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 11 (1), 8 (2014).
  36. Pallavicini, F., et al. Assessing Unilateral Spatial Neglect Using Advanced Technologies: The Potentiality of Mobile Virtual Reality. Technology and Health Care. 23 (6), 795-807 (2015).
  37. Glize, B., et al. Improvement of Navigation and Representation in Virtual Reality after Prism Adaptation in Neglect Patients. Frontiers in Psychology. 8, (2017).
  38. Yasuda, K., Muroi, D., Ohira, M., Iwata, H. Validation of an Immersive Virtual Reality System for Training near and Far Space Neglect in Individuals with Stroke: a Pilot Study. Topics in Stroke Rehabilitation. 24 (7), 533-538 (2017).
  39. Spreij, L. A., Ten Brink, A. F., Visser-Meily, J. M. A., Nijboer, T. C. W. Simulated Driving: The Added Value of Dynamic Testing in the Assessment of Visuo-Spatial Neglect after Stroke. Journal of Neuropsychology. 31, (2018).
  40. Ogourtsova, T., Archambault, P. S., Lamontagne, A. Post-Stroke Unilateral Spatial Neglect: Virtual Reality-Based Navigation and Detection Tasks Reveal Lateralized and Non-Lateralized Deficits in Tasks of Varying Perceptual and Cognitive Demands. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 15, 1 (2018).
  41. Ogourtsova, T., Archambault, P., Sangani, S., Lamontagne, A. Ecological Virtual Reality Evaluation of Neglect Symptoms (EVENS), Effects of Virtual Scene Complexity in the Assessment of Poststroke Unilateral Spatial Neglect. Neurorehabilitation and Neural Repair. 32 (1), 46-61 (2018).
  42. Ricci, R., Chatterjee, A. Context and crossover in unilateral neglect. Neuropsychologia. 39 (11), 1138-1143 (2001).
  43. Karnath, H. O., Ferber, S., Himmelbach, M. Spatial awareness is a function of the temporal not the posterior parietal lobe. Nature. 411, 950-953 (2001).
  44. Spicer, R., Anglin, J., Krum, D. M., Liew, S. REINVENT: A low-cost, virtual reality brain-computer interface for severe stroke upper limb motor recovery. 2017 IEEE Virtual Reality (VR). , Los Angeles, CA. 385-386 (2017).
  45. Vourvopoulos, A., et al. Effects of a Brain-Computer Interface With Virtual Reality (VR) Neurofeedback: A Pilot Study in Chronic Stroke Patients. Frontiers in Human Neuroscience. 13, 210 (2019).
  46. Gammeri, R., Iacono, C., Ricci, R., Salatino, A. Unilateral Spatial Neglect After Stroke: Current Insights. Neuropsychiatric Disease and Treatment. 16, 131-152 (2020).

Tags

רפואה גיליון 169 מציאות מדומה הזנחה אבחון טכנולוגיה שבץ מוחי נוירולוגיה
כלי מציאות מדומה להערכת הזנחה מרחבית חד-צדדית: הזדמנות חדשנית לאיסוף נתונים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Schwab, P. J., Miller, A., Raphail,… More

Schwab, P. J., Miller, A., Raphail, A. M., Levine, A., Haslam, C., Coslett, H. B., Hamilton, R. H. Virtual Reality Tools for Assessing Unilateral Spatial Neglect: A Novel Opportunity for Data Collection. J. Vis. Exp. (169), e61951, doi:10.3791/61951 (2021).

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