Waiting
Login processing...

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

Medicine

أدوات الواقع الافتراضي لتقييم الإهمال المكاني من جانب واحد: فرصة جديدة لجمع البيانات

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

كان الهدف هو تصميم وبناء وتجريب مهمة واقع افتراضي جديدة للكشف عن الإهمال المكاني من جانب واحد وتوصيفه ، وهي متلازمة تؤثر على 23-46٪ من الناجين من السكتة الدماغية الحادة ، وتوسيع دور الواقع الافتراضي في دراسة وإدارة الأمراض العصبية.

Abstract

الإهمال المكاني الأحادي الجانب (USN) هو متلازمة تتميز بعدم الانتباه أو التقاعس عن العمل في جانب واحد من الفضاء وتؤثر على ما بين 23-46٪ من الناجين من السكتة الدماغية الحادة. يمكن أن يكون تشخيص وتوصيف هذه الأعراض في المرضى الفرديين أمرا صعبا وغالبا ما يتطلب موظفين سريريين مهرة. يقدم الواقع الافتراضي (VR) فرصة لتطوير أدوات تقييم جديدة للمرضى الذين يعانون من USN.

كنا نهدف إلى تصميم وبناء أداة VR للكشف عن أعراض USN الدقيقة وتوصيفها ، واختبار الأداة على الأشخاص الذين عولجوا بالتحفيز المغناطيسي المتكرر المثبط عبر الجمجمة (TMS) للمناطق القشرية المرتبطة ب USN.

لقد أنشأنا ثلاثة شروط تجريبية من خلال تطبيق TMS على منطقتين متميزتين من القشرة المرتبطة بالمعالجة البصرية المكانية - التلفيف الصدغي العلوي (STG) والتلفيف فوق الهامشي (SMG) - وطبقنا TMS الوهمي كعنصر تحكم. ثم وضعنا الأشخاص في بيئة الواقع الافتراضي حيث طلب منهم تحديد الزهور ذات التباينات الجانبية للزهور الموزعة عبر الشجيرات في كلا الفضاءين النصفيين ، مع تعديل الصعوبة الديناميكية بناء على أداء كل موضوع.

وجدنا اختلافات كبيرة في متوسط انحراف الرأس بين الأشخاص الذين تم تحفيزهم في STG وأولئك الذين تم تحفيزهم في SMG وتأثيرات هامشية في متوسط المحور البصري.

أصبحت تقنية الواقع الافتراضي أكثر سهولة وبأسعار معقولة وقوية ، مما يوفر فرصة مثيرة لإنشاء أدوات مفيدة وجديدة تشبه الألعاب. بالاقتران مع TMS ، يمكن استخدام هذه الأدوات لدراسة العجز العصبي الاصطناعي المحدد والمعزول في الأشخاص الأصحاء ، مما يساعد على إنشاء أدوات تشخيصية قائمة على الواقع الافتراضي للمرضى الذين يعانون من عجز بسبب إصابات الدماغ المكتسبة. هذه الدراسة هي الأولى على حد علمنا التي تم فيها تقييم أعراض USN المتولدة بشكل مصطنع مع مهمة VR.

Introduction

الإهمال المكاني الأحادي الجانب (USN) هو متلازمة تتميز بعدم الانتباه أو التقاعس عن العمل في جانب واحد من الفضاء تؤثر على ما بين 23-46٪ من الناجين من السكتة الدماغية الحادة ، والأكثر شيوعا ينطوي على إصابة في نصف الكرة المخية الأيمن ويؤدي إلى الميل إلى تجاهل الجانب الأيسر من الفضاء و / أو جسم الناجي1,2. على الرغم من أن غالبية المرضى الذين يعانون من USN يعانون من انتعاش كبير على المدى القصير ، إلا أن أعراض USN الخفية غالبا ما تستمر3. يمكن أن تزيد USN من خطر سقوط المرضى وتعيق أنشطة الحياة اليومية2,4 وقد ثبت أيضا أنها تؤثر سلبا على كل من النتائج الوظيفية الحركية والعالمية5,6.

يمكن تصور العجز في USN على أنه موجود عبر أبعاد متعددة ، مثل ما إذا كان الشخص يتجاهل جانبا واحدا من الفضاء فيما يتعلق بجسده (الأناني) أو فيما يتعلق بحافز خارجي (allocentric)7,8,9 ، أو ما إذا كان الشخص غير قادر على توجيه انتباهه (الانتباه) أو الأفعال (المتعمدة) نحو جانب واحد من الفضاء10 . غالبا ما يظهر المرضى كوكبة معقدة من الأعراض التي يمكن تمييزها على طول أكثر من واحد من هذه الأبعاد. ويعتقد أن هذا التباين في متلازمات USN ينتج عن درجات متفاوتة من الإصابة في هياكل تشريحية عصبية محددة وشبكات عصبية، وهي معقدة11. ارتبط الإهمال المتمركز حول المحور بآفات التلفيف الزاوي (AG) والتلفيف الصدغي العلوي (STG) ، في حين أن القشرة الجدارية الخلفية (PPC) بما في ذلك التلفيف فوق الهامشي (SMG) قد تورطت في المعالجة الأنانية 12،13،14،15. يعتقد أن الإهمال الانتباهي ينطوي على آفات في IPL16 الأيمن، في حين يعتقد أن الإهمال المتعمد ثانوي لتلف الفص الجبهي الأيمن17 أو العقد القاعدية18.

يعتمد التقييم السريري ل USN حاليا على أدوات علم النفس العصبي بالقلم والورق. قد تكون أدوات التقييم التقليدية هذه أقل حساسية من الأدوات الأكثر تطورا من الناحية التكنولوجية ، مما يؤدي إلى التشخيص الخاطئ أو التشخيص الناقص لبعض المرضى الذين يعانون من USN19. ومن شأن تحسين توصيف العجز المتبقي أن ييسر تقديم العلاج للمرضى الذين يعانون من اعتدالا في الولايات المتحدة الأمريكية، ومن المحتمل أن يحسن تعافيهم بشكل عام، ولكن مثل هذا التوصيف يتطلب أدوات تشخيصية حساسة للغاية. تفرض USN تحديات مماثلة في بيئة المختبر ، حيث قد يكون من الصعب العزل عن الإعاقات الحركية والبصرية التي تصاحب USN عادة بين مرضى السكتة الدماغية.

يقدم الواقع الافتراضي (VR) فرصة فريدة لتطوير أدوات جديدة لتشخيص وتوصيف USN. VR هي بيئة ثلاثية الأبعاد متعددة الحواس مقدمة في الشخص الأول مع تفاعلات في الوقت الفعلي حيث يكون الأفراد قادرين على أداء المهام التي تنطوي على كائنات صالحة بيئيا20. إنها أداة واعدة لتقييم USN. تسمح القدرة على التحكم بدقة في ما يراه المستخدم ويسمعه للمطورين بتقديم مجموعة واسعة من المهام الافتراضية للمستخدم. بالإضافة إلى ذلك، تسمح حزم الأجهزة والبرامج المتطورة المتاحة حاليا بجمع ثروة من البيانات في الوقت الفعلي حول تصرفات المستخدم، بما في ذلك حركات العين والرأس والأطراف، وهو ما يتجاوز بكثير المقاييس التي توفرها الاختبارات التشخيصية التقليدية21. تتوفر تدفقات البيانات هذه على الفور ، مما يفتح إمكانية تعديل المهام التشخيصية في الوقت الفعلي بناء على أداء المستخدم (على سبيل المثال استهداف مستوى الصعوبة المثالي لمهمة معينة). يمكن لهذه الميزة تسهيل تكييف المهام مع مجموعة واسعة من الشدة التي شوهدت في USN ، والتي تعتبر أولوية في تطوير أدوات تشخيصية جديدة ل USN22. بالإضافة إلى ذلك ، قد تفرض مهام الواقع الافتراضي الغامرة عبئا متزايدا على موارد انتباه المرضى23,24 ، مما يؤدي إلى زيادة الأخطاء التي يمكن أن تسهل الكشف عن أعراض الإهمال ؛ في الواقع ، ثبت أن بعض مهام الواقع الافتراضي قد زادت من الحساسية عند مقارنتها بالتدابير التقليدية للورق والقلم الرصاص من USN24,25.

في هذه الدراسة ، كان الهدف هو إنشاء أداة تقييم لا تتطلب أي خبرة في علم الأعصاب للعمل ويمكنها اكتشاف وتوصيف الحالات الدقيقة من USN بشكل موثوق. لقد بنينا مهمة قائمة على الواقع الافتراضي تشبه اللعبة. ثم قمنا بتحريض متلازمة تشبه USN في الأشخاص الأصحاء مع التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) ، وهي تقنية تحفيز دماغية غير جراحية تستخدم النبضات الكهرومغناطيسية المنبعثة من ملف التحفيز المحمول باليد ، والتي تمر عبر فروة الرأس والجمجمة للموضوع وتحفز التيارات الكهربائية في دماغ الشخص الذي يحفز الخلايا العصبية26,27. تم استخدام هذه التقنية في دراسة USN من قبل الآخرين13،17،28،29،30 ، على الرغم من أننا على حد علمنا لم يتم ذلك أبدا بالاقتران مع أداة تقييم قائمة على الواقع الافتراضي.

يعمل العديد من الباحثين بالفعل على التطبيقات التشخيصية والعلاجية لأنظمة الواقع الافتراضي. استكشفت المراجعات الأخيرة31,32 عددا من المشاريع التي تهدف إلى تقييم USN باستخدام التقنيات القائمة على الواقع الافتراضي ، وتم نشر عدد من الدراسات الأخرى التي تهدف إلى تحقيق هذا الهدف33,34,35,36,37,38,39,40,41 . لا تستخدم غالبية هذه الدراسات المجموعة الكاملة من تقنية الواقع الافتراضي المتاحة حاليا للسوق الاستهلاكية (على سبيل المثال ، شاشة مثبتة على الرأس (HMD) وإدراج تتبع العين) ، مما يحد من مجموعات البيانات الخاصة بهم إلى عدد أقل من المقاييس القابلة للقياس الكمي بسهولة. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء جميع هذه الدراسات على المرضى الذين يعانون من إصابات دماغية مكتسبة تؤدي إلى USN ، مما يتطلب طرق فحص للتأكد من أن المرضى يمكنهم على الأقل المشاركة في مهام التقييم (على سبيل المثال ، باستثناء المرضى الذين يعانون من عجز كبير في المجال البصري أو ضعف إدراكي). من الممكن أن يكون العجز المعرفي أو الحركي أو البصري الأكثر دقة قد مر تحت عتبة طرق الفحص هذه ، مما قد يربك نتائج هذه الدراسات. من الممكن أيضا أن يكون هذا الفحص منحازا لعينات المشاركين في هذه الدراسات نحو نوع فرعي معين من USN.

لتجنب تحيزات الفحص في الدراسات السابقة ، قمنا بتجنيد أشخاص أصحاء ومحاكاة أعراض USN بشكل مصطنع باستخدام بروتوكول TMS قياسي تم وصفه جيدا في مخطوطة حديثة15 ، بهدف تحفيز أعراض تشبه USN المتمركزة حول الولايات المتحدة من خلال استهداف STG والأعراض الأنانية الشبيهة ب USN من خلال استهداف SMG. لقد صممنا المهمة لضبط تجربة الصعوبة الخاصة بها بنشاط إلى تجربة والتمييز بين الأنواع الفرعية المختلفة من USN ، وتحديدا الأعراض المتمركزة حول الألوسنت مقابل الأعراض الأنانية. استخدمنا أيضا تقييمات الورق والقلم الرصاص القياسية ل USN لإثبات رسميا أن العجز الذي أحدثناه مع rTMS يشبه USN. نعتقد أن هذه الطريقة ستكون مفيدة للباحثين الآخرين الذين يرغبون في اختبار أدوات VR جديدة لتقييم وإعادة تأهيل USN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية المحلي وتفي بجميع المعايير المنصوص عليها في إرشادات الممارسة السريرية الجيدة. قدم جميع المشاركين موافقة مستنيرة قبل بدء أي إجراءات للدراسة. وكان من المتوقع أن يشارك المشاركون في الدراسة في ثلاث جلسات منفصلة (مبينة في الجدول 1). يتم وصف عناصر التجربة بطريقة تدريجية أدناه. تم ترتيب الجلسة عشوائيا.

الجلسة أ مهمة ما قبل rTMA VR استريح المحرك Threshhold* rTMR في STG أو SMG المهمة السلوكية لما بعد rTMS VR
5/10 نبضات تثير MEP o ارتعاش الإصبع (*الجلسة الأولى فقط) 110٪ من RMT لمدة 20 دقيقة عند 1 هرتز (إجمالي 1200 نبضة)
15 دقيقة 60 دقيقة 20 دقيقة 15 دقيقة
الجلسة باء مهمة ما قبل rTMA VR استريح المحرك Threshhold* rTMR في فيرتكس المهمة السلوكية لما بعد rTMS VR
5/10 نبضات تثير MEP o ارتعاش الإصبع (*الجلسة الأولى فقط) 110٪ من RMT لمدة 20 دقيقة عند 1 هرتز (إجمالي 1200 نبضة)
15 دقيقة 60 دقيقة 20 دقيقة 15 دقيقة
الجلسة جيم قبل rTMS ورقة وقلم رصاص المهمة السلوكية استريح المحرك Threshhold* rTMR في STG أو SMG مهمة سلوكية بعد rTMS ورقة وقلم رصاص
اختبار بيل. إلغاء دائرة أوتا؛ إلغاء الإقامة؛ مهمة تقسيم الخط 5/10 نبضات تثير MEP o ارتعاش الإصبع (*الجلسة الأولى فقط) 110٪ من RMT لمدة 20 دقيقة عند 1 هرتز (إجمالي 1200 نبضة) اختبار بيل. إلغاء دائرة أوتا؛ إلغاء الإقامة؛ مهمة تقسيم الخط
10 دقائق 60 دقيقة 20 دقيقة 10 دقائق

الجدول 1. هيكل لكل جلسة دراسية. تم ترتيب الجلسة عشوائيا. الوقت المقدر لكل عنصر بخط مائل. MEP = إمكانات المحرك المستحثة. rTMS = التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة ؛ P & P = اختبارات تشخيص السكتة الدماغية الورقية والقلمية ؛ RMT = عتبة المحرك الراحة

1. المهام السلوكية ورقة وقلم رصاص

  1. اطلب من الموضوع إكمال مهمة تقسيم السطر (LBT).
    1. اجعل الشخص يجلس على طاولة مباشرة مقابل المختبر. تزويد الموضوع بأواني الكتابة. زود الموضوع بورقة التحفيز (الشكل 1) ، مما يضمن وضعها مباشرة أمام الموضوع.
      ملاحظة: على الرغم من عدم إجراء هذه التجربة ، سيكون من المثالي تقديم كل سطر ليتم تقسيمه بشكل فردي على أوراق منفصلة لتجنب تحيز الموضوع بسياق إضافي (انظر Ricci and Chatterjee ، 200142).
    2. قم بتوجيه الموضوع إلى قسمين (قسم إلى نصفين) كل سطر مطبوع على ورقة التحفيز واقترب من الوسط قدر الإمكان.
    3. اطلب من الشخص أن يبقي رأسه وكتفيه متمركزين بأفضل شكل ممكن ، لإكمال المهمة بأسرع وقت ممكن وبأكبر قدر ممكن من الدقة ، وإخطار المختبر عند الانتهاء. راقب الشخص للتأكد من أنه لا يميل أو يميل رأسه بشكل مفرط.
    4. اجمع الورقة من الموضوع عندما يقول الأشخاص إنهم انتهوا.
  2. اطلب من الموضوع إكمال اختبار الجرس.
    1. زود الشخص بورقة محفزات اختبار بيل (الشكل 2).
    2. اطلب من الشخص وضع دائرة أو شطب جميع الأجراس الموجودة على ورقة التحفيز ، للقيام بذلك بأسرع وقت ممكن وبأكبر قدر ممكن من الدقة ، للحفاظ على رؤوسهم وكتفيهم في التمركز قدر الإمكان ، وإخطار المختبر عند الانتهاء.
    3. راقب الشخص للتأكد من أنه لا يميل أو يميل رأسه بشكل مفرط. عندما يقول الموضوع إنه قد انتهى ، اسأل الموضوع عما إذا كان متأكدا ، واسمح له بالتحقق مرة أخرى من عمله.
    4. اجمع الورقة من الموضوع عندما يقول الأشخاص إنهم انتهوا مرة ثانية.
  3. اطلب من الموضوع إكمال مهمة إلغاء النجمة.
    1. قدم للموضوع ورقة التحفيز (الشكل 3) ، مع التأكد من أنه أمامهم مباشرة.
    2. اطلب من الشخص وضع دائرة أو شطب جميع النجوم الموجودة على ورقة التحفيز ، للقيام بذلك بأسرع وقت ممكن وبأكبر قدر ممكن من الدقة ، للحفاظ على رؤوسهم وكتفيهم في التمركز قدر الإمكان ، وإخطار المختبر عند الانتهاء.
    3. راقب الشخص للتأكد من أنه لا يميل أو يميل رأسه بشكل مفرط.
    4. اجمع الورقة من الموضوع عندما يقول الأشخاص إنهم انتهوا.
  4. اطلب من الموضوع إكمال مهمة إلغاء دائرة Ota.
    1. زود الشخص المعني بورقة تحفيز إلغاء دائرة أوتا (الشكل 4) ، مما يضمن وضعه مباشرة أمام الموضوع.
    2. اطلب من الشخص شطب أو وضع دائرة حول جميع الدوائر المفتوحة / غير المكتملة ، للقيام بذلك بأسرع وقت ممكن وبأكبر قدر ممكن من الدقة ، للحفاظ على أكتافهم متمركزة قدر الإمكان ، وإخطار المختبر عند الانتهاء.
    3. راقب الشخص للتأكد من أنه لا يميل أو يميل رأسه بشكل مفرط.
    4. اجمع الورقة من الموضوع عندما يقول الأشخاص إنهم انتهوا.
    5. كرر هذه المهمة (الخطوات من 1.4.1 إلى 1.4.4) مع نسخة أخرى من ورقة التحفيز ، ولكن هذه المرة يجب تدوير ورقة التحفيز 180 درجة من الاتجاه الذي تم تقديمه في الأصل.

2. إجراءات TMS

  1. قم بإنشاء نموذج للملاحة العصبية قبل الجلسة الأولى.
    1. احصل على فحص التصوير بالرنين المغناطيسي 3T T1 الخاص بالموضوع في نوع ملف NIFTI أو dicom.
    2. قم بتحميل هذا التصوير بالرنين المغناطيسي في برنامج الملاحة العصبية لإنشاء تمثيل 3D لدماغ الموضوع.
      1. حدد مشروع فارغ جديد داخل البرنامج. اسحب التصوير بالرنين المغناطيسي للموضوع إلى الحقل المسمى "ملف:".
      2. انتقل إلى علامة التبويب إعادة الإعمار .
      3. حدد جلد جديد وعلى الشاشة التالية، اسحب خطوط الحدود الخضراء لتشمل صورة الدماغ بأكملها. حدد حساب الجلد. اضبط عتبة الجلد / الهواء وفقا لذلك للحصول على إعادة بناء مثالية.
      4. ارجع إلى علامة التبويب إعادة البناء وحدد جديد كامل الدماغ منحني واسحب خطوط الحدود الخضراء لتشمل الصورة الكاملة للدماغ. اضبط تباعد الشرائح على 1 مم واضبط عمق النهاية على 18 مم. حدد حساب منحني.
      5. انتقل إلى علامة التبويب المعالم وحدد تكوين المعالم. حدد جديد لإنشاء معلم بارز في إعادة الإعمار. ضع المعالم على طرف الأنف ، وجسر الأنف ، و tragus الأيسر ، و tragus الأيمن.
      6. انتقل إلى علامة التبويب الأهداف وحدد تكوين الأهداف. حدد طريقة عرض الدماغ والأهداف المنحنية . باستخدام المفتش ، قشر على عمق 5-7 ملم.
      7. اتبع إرشادات Shah-Basak et al. (2018)14 و Neggers et al. (2006)11 و Oliveri and Vallar (2009)39 لتحديد موقع التلفيف الصدغي العلوي أو التلفيف فوق الهامشي ، ووضع علامة في تلك المواقع.
      8. ضع علامة حيث تلتقي الكبريتتان المركزيتان على طول الشق الطولي المتوسط للتحفيز الزائف عند القمة.
  2. خلال الجلسة الأولى ، ابحث عن عتبة محرك الراحة للموضوع (قد تكتمل قبل أو بعد المهمة السلوكية).
    1. اجعل الهدف جالسا أمام كاميرا تتبع بصرية وضع جهاز تعقب على الهدف باستخدام عصابة رأس أو نظارات.
    2. قم بتوصيل ثلاثة أقطاب كهربائية يمكن التخلص منها على اليد اليمنى والمعصم للشخص.
      1. قم بتوصيل قطب قرص واحد بأول عظمي ظهري للموضوع. قم بتوصيل قطب قرص ثان بالمفصل الثاني للموضوع على إصبع المؤشر الأيمن. قم بتوصيل قطب كهربائي أرضي بمعصم الشخص الأيمن.
    3. قم بتوصيل هذه الأقطاب الكهربائية بمحول القطب الكهربائي ، والذي يتم إدخاله في برنامج تتبع MEP.
    4. افتح مشروع الموضوع داخل برنامج الملاحة العصبية عن طريق تحديد جلسة جديدة عبر الإنترنت.
    5. حدد الأهداف التي سيتم تحفيزها في هذه الجلسة (Vertex، SMG، STG).
    6. انتقل إلى علامة التبويب Polaris وتأكد من أن متعقب الهدف على مرأى من الكاميرا.
    7. انتقل إلى علامة التبويب التسجيل .
    8. باستخدام مؤشر مسجل في برنامج الملاحة العصبية، المس وجه الأشخاص في نفس المواقع التي وضعت فيها المعالم في الخطوة 2.1.2.5.
      1. انقر فوق نموذج وانتقل إلى المعلم التالي عندما يتم وضع المؤشر بشكل صحيح على رأس الهدف لكل معلم.
    9. انتقل إلى علامة التبويب التحقق من الصحة .
    10. باستخدام المؤشر، المس الهدف في بقع مختلفة على رأسه وتأكد من أن الشعيرات المتقاطعة على الشاشة تصطف مع البقعة التي يتم الإشارة إليها على الهدف.
      1. إذا لم يصطفوا ، فأعد الخطوة 2.2.8 وتأكد من وضع المؤشر بأكبر قدر ممكن من الدقة على المعالم.
    11. انتقل إلى علامة التبويب تنفيذ وتأكد من تحديد طريقة العرض المنحنية الكاملة للدماغ حتى يتمكن المجرب من تحديد مناطق الدماغ بدقة لاستهدافها.
    12. تعيين برنامج التشغيل ليكون ملف TMS الذي سيتم استخدامه.
    13. قم بتوصيل ملف TMS المحمول باليد في آلة TMS.
    14. قم بتشغيل جهاز TMS واضبطه على نبضة واحدة. تعيين شدة التحفيز بشكل مناسب. في هذه التجربة ، تم استخدام 65٪ من إخراج الماكينة كنقطة بداية.
    15. ضع ملف TMS المحمول باليد على الجانب الأيسر من رأس الشخص وقم بالتحفيز داخل القشرة الحركية باستخدام نبضات مفردة من TMS لتحديد الموقع الذي يحفز الاستثمار الأجنبي المباشر. قد يكون من المفيد أن يكون لديك مساعد لمشاهدة إصبع الشخص لتحديد متى ترتعش عضلات الاستثمار الأجنبي المباشر بسبب التحفيز.
    16. قم بتغيير شدة التحفيز حتى يثير التحفيز MEP لا يقل عن 50 mV بالضبط 5/10 مرات ، وستكون هذه هي العتبة الحركية للراحة (rMT).
  3. التحفيز بين المهام
    1. كرر الخطوات من 2.2.1 إلى 2.2.13 ، مع استبدال ملف TMS المبرد بالهواء بالملف المحمول باليد.
    2. اضبط معلمات التحفيز على TMS المتكرر بمعدل 1 هرتز لمدة 20 دقيقة (إجمالي 1200 نبضة) بكثافة 110٪ من rMT وفقا للمعلمات التي وضعها Shah-Basak et al. (2018)15.
    3. ضع ملف TMS مبرد بالهواء مع نظام تبريد مدمج على رأس الهدف يستهدف SMG أو STG للجلسات النشطة أو Vertex للجلسات الصورية (الشكل 5).
    4. المضي قدما في التحفيز.

3. مهمة سلوكية VR

  1. تثبيت البرامج الداعمة.
    1. قم بتنزيل البرنامج الأساسي للتلاميذ وتثبيته من موقع Pupil Labs على الويب.
    2. قم بتنزيل وتثبيت Unity 3D 2018.3 من موقع Unity على الويب.
    3. قم بتنزيل وتثبيت أداة OpenVR من خلال Unity Asset Store أو من خلال Steam.
  2. قم بإعداد أجهزة الواقع الافتراضي (على سبيل المثال، HTC Vive Pro).
    1. ضع المحطات الأساسية على الجانبين المتقابلين من الغرفة، مما يضمن وجود خط رؤية واضح، وقم بتوصيلها.
    2. اضغط على زر القناة/الوضع الموجود في الجزء الخلفي من كل مستشعر للتنقل عبر القنوات حتى يتم تعيين إحداها على القناة " b" ويتم تعيين واحدة على " c." يجب أن يكون كلا مؤشري LED للحالة أبيض.
    3. قم بتثبيت إدراج منظار Pupil Labs في HTC Vive Pro. قم بتوصيل صندوق الارتباط بالكمبيوتر (الطاقة وUSB-A وHDMI أو Mini DisplayPort).
    4. قم بتوصيل سماعة الرأس بصندوق الارتباط. اضبط الأشرطة العلوية والجانبية على سماعة الرأس. اضبط مسافة العدسة.
  3. قم بتشغيل SteamVR.
    1. قم بتشغيل SteamVR بالنقر فوق رمز VR في الزاوية العلوية اليمنى من Steam.
      1. قم بتشغيل وحدات التحكم باستخدام زر الطاقة.
      2. على SteamVR، انقر فوق إعدادات | قم بإقران جهاز جديد لإقران كل وحدة تحكم باتباع الإرشادات التي تظهر على الشاشة.
      3. انقر فوق إعداد الغرفة من قائمة SteamVR واتبع التعليمات التي تظهر على الشاشة.
  4. قم بتشغيل برنامج Pupil Core.
  5. ضع سماعة الرأس على رأس الشخص الجالس وامنحه كلتا وحدتي التحكم. تأكد من أن الأشرطة ضيقة ولكنها مريحة. تأكد من أن كلتا العينين مرئيتان من خلال التأكد بصريا من أنهما متمركزتان في خلاصات كاميرا برنامج Pupil Core.
  6. افتح مهمة VR في محرر الوحدة واضغط على زر تشغيل .
  7. قم بتشغيل التجربة.
    1. اطلب من الهدف أن ينظر إلى الأمام مباشرة وانقر فوق الزر "الكاميرا الفارغة " على الشاشة.
    2. انقر فوق الزر "بدء البرنامج التعليمي " وانتظر حتى يكمل الموضوع البرنامج التعليمي. يتكون البرنامج التعليمي من تعليمات صوتية حول تشغيل وحدة تحكم نظام VR ، وأوصاف وأمثلة على الزهور المتماثلة (decoy) وغير المتماثلة (الهدف) ، وجلسة تدريب مدتها 1 دقيقة مع عدد صغير من الزهور الخادعة والهدف. يستمر البرنامج التعليمي من 75 إلى 100 ثانية ولا يتم جمع بيانات أداء البرنامج التعليمي.
    3. عند الانتهاء من الموضوع، انقر فوق الزر معايرة تتبع العين .
      1. إذا نجحت المعايرة، فسيبدأ الموضوع المهمة تلقائيا. وإلا، كرر الخطوة 3.7.3.
    4. ابدأ الإصدار التجريبي الأول بالنقر فوق الزر الإصدار التجريبي التالي .
      ملاحظة: أثناء مهمة VR، يتم وضع الموضوعات في غابة افتراضية (الشكل 6). شكلت ثلاثة تحوطات صندوقية منحنية نصف دائرة ضمن مسافة الوصول أمام الهدف. تألفت كل تجربة من عدد متفاوت من الزهور، لكل منها 16 بتلة، موزعة بين التحوطات عند خط رؤية مباشر (الشكل 7). تم توجيه الأشخاص إلى "اختيار" (عقد وحدة التحكم الخاصة بهم فوق زهرة حتى تسلط الزهرة الضوء ، ثم الضغط على زر الزناد بإصبع السبابة) جميع الزهور "المستهدفة" غير المتماثلة وترك جميع الزهور "المخادعة" المتماثلة وحدها. ستنتهي كل تجربة عندما يختار الموضوع بنجاح جميع الزهور المستهدفة غير المتماثلة ، ولكنها ستنتهي أيضا إذا نفد الوقت من الموضوع (حد زمني مدته 2 دقيقة) أو إذا اختار الموضوع عن غير قصد كل زهرة الخداع المتماثلة. في جميع هذه الحالات ، سيتم إزالة الزهور المتبقية على الشجيرات ، وسيطلب من المجرب بدء التجربة التالية.
    5. انتظر حتى يتوقف الموضوع عن إكمال تجربة بشكل نشط ثم كرر الخطوة 3.7.4 ما لم يتم إكمال 12 تجربة على الأقل.
    6. انقر فوق الزر تشغيل مرة أخرى لإنهاء المهمة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تم جمع البيانات من الأفراد الأصحاء باستخدام البروتوكول الموضح أعلاه لتوضيح كيف يمكن تحليل المتغيرات المختلفة التي يمكن استخراجها من مهمة الواقع الافتراضي للكشف عن الاختلافات الدقيقة بين المجموعات.

في هذه الدراسة ، خضع 7 أفراد (2 من الذكور) بمتوسط عمر 25.6 ومتوسط 16.8 سنة من التعليم لثلاث جلسات منفصلة من TMS. تم تقسيم هذه الموضوعات إلى مجموعتين: تلقى أربعة مشاركين TMS متكررا في التلفيف فوق الهامشي (SMG) ، بينما تلقى ثلاثة مشاركين آخرين تحفيز TMS في التلفيف الصدغي العلوي (STG). تلقى جميع المشاركين TMS صوري خلال جلسة منفصلة ، والتي تم استخدامها كمتغير مشترك في التحليلات لحساب التباين الفردي استجابة ل TMS. خلال كل جلسة ، تم إعطاء المشاركين مهمة الواقع الافتراضي قبل وبعد تحفيز TMS لفحص التغيير في الأداء.

أولا، تم فحص متوسط زاوية الرأس (الشكل 8) لتحديد ما إذا كانت مهمة الواقع الافتراضي حساسة بما يكفي لتحديد الفرق بين مجموعتي SMG و STG. تم حساب درجات تغيير زاوية الرأس عن طريق طرح درجات ما قبل TMS من درجات ما بعد TMS. تم تشغيل ANCOVA لتحديد ما إذا كان هناك فرق بين المجموعات في زاوية الرأس بعد تحفيز TMS. تم استخدام درجات تغيير زاوية رأس الشام TMS كمتغير مشترك لحساب الفروق الفردية. مع الأخذ في الاعتبار أن التحليلات أجريت باستخدام عينة تجريبية صغيرة ، فقد وجد اختلاف كبير في درجات تغيير زاوية الرأس بين المجموعتين ، F (1,4) = 10.25 ، p = 0.03 ، حيث كان لدى مجموعة SMG متوسط درجة تغيير موجهة أكثر نحو الجانب الأيمن من الفضاء مقارنة بمجموعة STG (الشكل 9).

تم العثور على نمط مماثل باستخدام اختبار التقسيم الثنائي للخط ، حيث وضعت مجموعة SMG الخط بشكل أكبر بكثير نحو اليمين في إدارة ما بعد TMS مقارنة بما قبل TMS ، t(4) = 2.78 ، p = 0.04. لم يتم العثور على هذه النتيجة في مجموعة STG ، t(3) = 3.18 ، p = 0.56. في حين لم يكن هناك اختلاف كبير في زاوية الرأس قبل وبعد TMS في مهمة الواقع الافتراضي في مجموعات SMG أو STG ، فإن النتيجة القائلة بأن مجموعة SMG لديها متوسط درجة تغيير زاوية الرأس موجهة بشكل أكبر بكثير إلى اليمين مقارنة بمجموعة STG توضح نتيجة مماثلة. وتتفق هذه النتيجة من مهمة الواقع الافتراضي مع نتائج مهمة الورق والقلم الرصاص التقليدية، حيث أظهر كلاهما نمطا ربما تكون فيه مجموعة SMG قد تعرضت لإهمال خفي ونظرت أكثر نحو اليمين مقارنة بمجموعة STG. يمكن تصور البيانات التي تم جمعها من مهمة الواقع الافتراضي على مستوى مشارك فردي لفحص الأداء قبل وبعد تحفيز TMS ، كما هو موضح في الشكل 9.

بعد ذلك ، تم فصل الزهور عن أي جانب من الزهرة يحتوي على بتلة الزهرة المعيبة (أي بتلة اليمنى مقابل البتلة اليسرى ، انظر الشكل 10) لتقييم علامات الإهمال المتمركزة على وجه التحديد على المستوى المستهدف الفردي. في حين لم يكن هناك فرق في درجات تغيير زاوية الرأس بين المجموعتين للزهور ذات بتلات أقصر على الجانب الأيسر ، F (1,4) = 0.09 ، p = 0.78 ، كان هناك اختلاف كبير في درجات تغيير زاوية الرأس بين المجموعتين للزهور ذات بتلة أصغر على الجانب الأيمن ، F (1,4) = 9.52 ، p = 0.04. على وجه التحديد ، كان لدى المشاركين في مجموعة SMG ميل إلى النظر إلى اليمين (زاوية أعلى من الزهرة إلى الرأس ، انظر الشكل 11) عند البحث عن بتلة قصيرة على الجانب الأيمن من الزهرة. زاوية رأس الشخص فيما يتعلق بالأدغال (زاوية الأدغال ، انظر الشكل 12) متاحة أيضا للتحليل ، مما يسمح بالكشف عن الإهمال المتمركز حول الأدغال. توضح هذه التحليلات كيف يمكن جعل المتغيرات أكثر تحديدا لالتقاط جوانب دقيقة ومحددة من الإهمال.

هناك عدد من الطرق الأخرى التي يمكن من خلالها تحليل البيانات. فحصنا متوسط عدد الثواني التي نظر فيها المشاركون إلى كل زهرة لتحديد ما إذا كانت مجموعة واحدة تواجه صعوبة أكبر في تحديد الزهور المعيبة (كما تتميز بالمزيد من الثواني التي يقضيها المشاركون في النظر إلى الزهرة). في هذا المثال ، تم استخراج البيانات من الزهور التي تحتوي على بتلة معيبة كانت بحجم 95٪ من حجم بقية بتلات ، حيث تم افتراض أن هذا المقياس هو الأكثر حساسية. تم تشغيل ANCOVA مختلطة لمقارنة المجموعة (SMG مقابل STG) والمجال البصري للزهور (اليمين مقابل اليسار). تم حساب درجات تغيير TMS قبل وبعد استخدامها كمتغير نتيجة لفحص ما إذا كانت أي من المجموعتين قد أظهرت زيادة في الوقت الذي تقضيه في النظر إلى الزهور بعد TMS. تم استخدام حالة TMS الزائفة لكل من الزهور اليسرى واليمنى مرة أخرى كمتغيرات مشتركة لحساب التباين الفردي. في حين لم يكن هناك فرق كبير بين المجموعات، F(1,3) = 0.12، p = 0.76، كان هناك فرق هامشي في المجال البصري للزهور، F(1,3) = 5.62، p = 0.098 (الشكل 13). ولا يصل الأثر إلى دلالة إحصائية؛ وينبغي تقييم المزيد من المواضيع للمضي قدما. على الرغم من ذلك ، فإن هذه البيانات بمثابة مثال على كيفية قصر البيانات على أنواع معينة من الزهور والمجال المرئي داخل بيئة الواقع الافتراضي. وكما تظهر هذه التحليلات، فإن مقارنة أداء المشاركين يمكن أن توفر للباحثين طريقة حساسة وديناميكية لقياس آثار TMS أو الإهمال بشكل أعم اعتمادا على سؤال البحث المحدد للفاحصين.

Figure 1
الشكل 1: ورقة تحفيز مهمة تقسيم الخط يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 2
الشكل 2: ورقة تحفيز اختبار بيل يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 3
الشكل 3: ورقة تحفيز اختبار إلغاء النجوم يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: ورقة تحفيز إلغاء دائرة أوتا يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: تحفيز TMS المتكرر ؛ برنامج الملاحة العصبية (يسار) ، وحدة التحفيز المغناطيسي (في الوسط) ، ولفائف تبريد الهواء في موضعها فوق المؤلف CH (يمين). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 6
الشكل 6: بيئة الغابات الافتراضية التي يراها الموضوع أثناء مهمة VR يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 7
الشكل 7: تخطيط ثلاثة تحوطات منحنية مع الزهور المستهدفة والشرك الموزعة عبر يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 8
الشكل 8: زاوية الرأس - الزاوية بين المحور الأمامي للرأس والجذع يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 9
الشكل 9. يوضح هذا الشكل تحليلين باستخدام زاوية الرأس أثناء أداء المهمة:
(يسار) SMG مقابل STG درجات تغيير زاوية رأس المجموعة. على هذا المقياس ، تشير درجة 0 إلى أنهم نظروا إلى مركز كل زهرة ، بينما تشير الدرجات الإيجابية إلى أنهم نظروا نحو اليمين ، وتشير الدرجات السلبية إلى أنهم نظروا نحو اليسار. حصلت مجموعة SMG على درجات إيجابية ، مما يشير إلى أنها نظرت أكثر إلى اليمين في المتوسط بعد التحفيز ، في حين أن مجموعة STG كانت لديها درجات سلبية ، مما يشير إلى أنها نظرت أكثر إلى اليسار بعد التحفيز. كان لدى مجموعة SMG و STG درجات تغيير زاوية رأس مختلفة بشكل كبير. (يمين). متوسط زاوية الرأس المرسومة لكل مشارك قبل TMS وبعد TMS. لم تظهر مجموعة STG اختلافات قوية قبل وبعد تحفيز TMS ، على عكس المشاركين في SMG الذين بدا أنهم ينظرون أكثر نحو المجال البصري الصحيح بعد التحفيز (كما هو موضح بأرقام إيجابية). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 10
الشكل 10: الزهور المستهدفة غير المتماثلة ، مع بتلات أصغر على اليسار (يسار) وبتلات أصغر على اليمين (يمين). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 11
الشكل 11: زاوية من زهرة إلى رأس - زاوية فرعية بالمحور الأمامي للرأس والزهرة من الرأس في اللحظة التي تم فيها اختيار / تحديد الزهرة يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 12
الشكل 12: زاوية بوش - الزاوية التي تترجمها الزهرة ومركز شجيرة الزهرة من الرأس في اللحظة التي تم فيها اختيار / تحديد الزهرة يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 13
الشكل 13. متوسط درجة التغيير للثواني التي تقضيها في النظر إلى كل زهرة قبل وبعد TMS. تشير الدرجات السلبية إلى أن المشاركين قضوا وقتا أقل في النظر إلى الزهور في إدارة ما بعد TMS مقارنة بإدارة ما قبل TMS ، في حين تشير الأرقام الإيجابية إلى المزيد من الوقت الذي يقضونه في النظر إلى الزهور بعد TMS. يتم فصل البيانات حسب ما إذا كانت الزهور موجودة في المجال البصري الأيسر مقابل الأيمن داخل البيئة الافتراضية. كما تم فصل البيانات حسب المجموعة (SMG مقابل STG). اقتصرت الزهور على تلك التي تحتوي على بتلة معيبة على مقياس 0.95. على الرغم من أنه ليس ذا دلالة إحصائية ، إلا أنه كان هناك تأثير هامشي للمجال البصري للزهور. من الناحية النوعية ، يبدو أن هناك تباينا أكبر للزهور في المجال البصري الأيسر مقارنة باليمين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

لقد نجحنا في تحفيز وقياس أعراض USN باستخدام TMS و VR ، على التوالي. على الرغم من أننا لم نحصل على نتائج مهمة عند مقارنتها بالتجارب الصورية ، إلا أننا تمكنا من مقارنة مقاييس متعددة للإهمال الأناني (متوسط زاوية الرأس ، والوقت المستغرق في النظر إلى الزهور في أي من نصف الفضاء) والإهمال المتمركز حول الألوسنتريك (الأداء في اختيار الزهور ذات بتلات غير متماثلة على الجانب الأيسر مقابل الجانب الأيمن) بين المجموعات التجريبية المختلفة ، ووجدنا اختلافات كبيرة في متوسط زاوية الرأس بين الأشخاص الذين تم تحفيزهم في STG وأولئك الذين تم تحفيزهم في SMG وتأثيرات هامشية في المحور البصري المتوسط. ومما يثير الاهتمام، أنه لا يزال هناك نقاش بشأن المساهمة النسبية للمساهمة الزمنية (STG) والجدارية (PPC) في المعالجة المكانية ذات الصلة ب USN12,43، وقد توفر زيادة زاوية الرأس اليمنى التي اكتشفناها في المجموعة التي تحفز SMG بعض الدعم لتأثير PPC على التنوع الأناني ل USN.

كانت هناك عدة خطوات حاسمة في هذا البروتوكول. هذه الطريقة محدودة بالتأثيرات السريرية الدقيقة التي تحققت مع rTMS ، لذلك تعد معلمات التحفيز المناسبة واستهداف المنطقة القشرية أمرا بالغ الأهمية - يجب أن تستند كثافة تحفيز TMS دائما إلى rMT ويجب دائما تحديد استهداف ملف TMS بدقة باستخدام صور التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة وبرامج الاستهداف المناسبة مثل Brainsight. هذه الطريقة محدودة أيضا بسبب المدة القصيرة نسبيا للتأثير المثبط الناتج عن تحفيز rTMS (~ 20 دقيقة ، أو تقريبا مدة التحفيز26) ، لذا فإن الانتقال السريع من تحفيز rTMS مرة أخرى إلى مهام VR أو الورق والقلم الرصاص له أهمية قصوى للكشف عن هذا التأثير. يساعد التأكد من إعداد معدات الواقع الافتراضي ومعايرة البرنامج بشكل صحيح خلال جلسات ما قبل TMS VR على زيادة نسبة وقت ما بعد التحفيز الذي يقضيه في جمع البيانات.

وكما هو مذكور في المقدمة، طور عدد من المجموعات أدوات جديدة قائمة على الواقع الافتراضي لتقييم USN. تستخدم العديد من هذه الأنظمة أيضا مزايا القياس المتميزة للمهام المحوسبة ، وقد حاولت بعض المجموعات التمييز بين الأنواع الفرعية المختلفة من USN بما في ذلك أعراض الإهمال خارج الشخصية مقابل أعراض الإهمال حول الشخصية والأعراض الأنانية مقابل الأعراض المتمركزة حول الألوسنتريك37,40. ونعتقد أن هذه الطريقة تضيف مساهمتين جديدتين إلى هذا العمل القائم. أولا ، نحن نقدم مجموعة أوسع من مجموعات البيانات (موضع الرأس ، وتتبع العين ، وما إلى ذلك) التي يمكن تحليلها لاكتشاف وتوصيف حتى الحالات الدقيقة من USN. ثانيا ، قمنا بتحفيز أعراض USN في المتطوعين الأصحاء باستخدام TMS ، مما ساعد على ضمان أن أداة التشخيص القائمة على VR كانت تعزل أعراض USN المستحثة وتجنب الآثار المربكة المحتملة للأمراض المصاحبة البصرية والحركية والمعرفية التي شوهدت في مرضى إصابات الدماغ المكتسبة. بالإضافة إلى ذلك ، تتناقض المهمة مع اتجاه في الدراسات الحديثة يركز على مهام التنقل. نحن نؤكد أن المهمة التي تتطلب التفاعل مع عدد من الكائنات الموزعة عبر كل من المساحات النصفية اليسرى واليمنى من المحتمل أن تكون أكثر تطلبا وقد تزيد من حساسية مهمة VR كأداة تشخيصية. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح هذا التنسيق بالمزيد من المهام الشبيهة باللعبة مع تجارب متعددة ، مما يسمح بدوره بمعايرة مستوى صعوبة المهمة من جولة إلى أخرى. يساعد هذا النوع من المعايرة بالتحليل الحجمي المهمة على تجنب تأثيرات السقف والأرضية (أي أن المهمة صعبة للغاية بالنسبة لأولئك الذين يعانون من عجز كبير أو سهلة للغاية بالنسبة لأولئك الذين يعانون من عجز خفي).

هناك العديد من التطبيقات المستقبلية المحتملة لهذه الطريقة. فيما يتعلق بدراسة USN ، نعتقد أن إضافة بيانات تتبع العين ستمكن مهام VR من التمييز بين الأعراض الانتباهية والمتعمدة عن طريق فصل البيانات التي تقيس عدم تناسق نمط البحث عن بيانات قياس عدم تناسق الحركة الحركية. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام TMS لعزل عجز عصبي محدد خارج USN ، مما يخلق وسيلة يمكن للمحققين من خلالها تصميم والتحقق من صحة مجموعة واسعة من أدوات VR الجديدة للمساعدة في تشخيص وتوصيف هذا العجز في المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ المكتسبة. على الرغم من أن هذه التقنية تنطوي على مشاركين أصحاء وعجز عصبي اصطناعي في محاولة لعزل وتوصيف USN بشكل موثوق به على وجه التحديد ، إلا أننا نعتقد أن أدوات الواقع الافتراضي التي يتم التحقق من صحتها بواسطة الطريقة يمكن تطبيقها بعد ذلك على مجموعات المرضى الذين يعانون من عجز عصبي مختلط (حركي ، بصري ، إلخ) عن طريق ابتكارات واجهة المستخدم مثل واجهات الدماغ والكمبيوتر القائمة على EEG أو EMG44 ، 45. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضا تعديل المهام القائمة على الواقع الافتراضي مثل تلك التي نقدمها هنا لتكون بمثابة أدوات إعادة التأهيل المعرفي ، وهو مجال متنام للبحث والتطوير31,46.

واجهنا عددا من المشكلات المحبطة في الاختبار. أصبح تتبع العين غير معاير عند حدوث تحولات صغيرة في موضع HMD وفشل البرنامج في بعض الأحيان. احتاج التطبيق إلى مزيد من التطوير وعانى من مشكلات قابلة للتصحيح مثل موضع بدء الموضوع ونطاق وضع الزهرة (تم وضع بعض الزهور خارج مجال رؤية الموضوع وأبطلت بعض التجارب). كان لدينا عدد قليل جدا من المواضيع. ومع ذلك ، كنا لا نزال قادرين على اكتشاف الاضطرابات الدقيقة لشبكتين عصبيتين مرتبطتين ب USN باستخدام أداة VR الجديدة. في حين أن التجربة الطموحة أسفرت عن نتائج هامشية ، نعتقد أن العديد من التحديات التي واجهتها سيتم تخفيفها مع استمرار التكنولوجيا في التحسن. نحن نجادل بأن وعد النتائج ، بالاقتران مع الاتجاهات المشجعة الأخرى في هذا المجال ، يدعم فكرة أن أنظمة VR هي ركيزة ممتازة لتطوير أدوات تشخيصية جديدة ل USN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgments

تم دعم هذا العمل من قبل صندوق أبحاث الجامعة (URF) من جامعة بنسلفانيا ، والمنح الدراسية للطلاب التابعة لجمعية القلب الأمريكية في الأمراض الدماغية الوعائية والسكتة الدماغية. شكر خاص للباحثين والأطباء وموظفي مختبر الإدراك والتحفيز العصبي على دعمهم المستمر.

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

الطب، العدد 169، الواقع الافتراضي، الإهمال، التشخيص، التكنولوجيا، السكتة الدماغية، علم الأعصاب
أدوات الواقع الافتراضي لتقييم الإهمال المكاني من جانب واحد: فرصة جديدة لجمع البيانات
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