Verimli bir şekilde göz-el koordinasyonu Incoordination spektrum için kayıt

Nörolojik işlevi önemli bir unsuru göz-el koordinasyonu veya planlama için oküler ve manuel motor sistemleri entegrasyonu ve kombine işlevi, örneğin, paylaşılan bir hedef doğrultusunda yürütülmesini bir görünüm ulaşmak ve televizyon uzak tut. Ulaşan, açgözlü, nesne manipülasyon ve aracı kullanmak geçici ve dağınık şekilde eşleşmiş göz ve el hareketleri hangi menteşe gibi pek çok maksatlı görevler görsel destekli eylemler üzerinde bağlıdır. Alınan beyin yaralanması (ABI) sadece da oküler işlev bozukluğu uzuv disfonksiyon neden; Son zamanlarda, Ayrıca el-göz koordinasyon¹fonksiyon bozukluğu gösteren kanıtlar var. Koordine göz-el motor kontrol programları vasküler, travmatik ve dejeneratif etiologies nörolojik yaralanmaları hakaret etmek yatkındır. Bu hakaret için entegre ve hızlı motor kontrol^2,3,4,5,6gerekli vazgeçilmez ilişkiler arasındaki bir arıza neden olabilir. Manuel motor fonksiyonları üzerine birçok çalışma tamamlanmıştır ve paradigma bir yöntemi veya protokolü yerine göz hareketleri aynı anda analiz için olmadan bir çekirdek ayağı olarak görsel rehberlik kaldıraçlı.

İçinde ABI, göze çarpan motor açıkları kez başucu klinik muayene sırasında tespit edilir. Ancak, eş zamanlı oküler motor bozuklukları ve duyusal ve motor sistemleri entegrasyonu içeren karmaşık bozuklukları subklinik olabilir ve belirlenen^{7,8,9olmak objektif kayıt gerektiren, 10,11,12,13,14,15,16}. Ayrıntılı bir çalışma ihtiyacını vurgulayarak bir ağdaki büyük ve birbirine bağlı beyin, göz-el motor koordinasyon bağlıdır. Bir el-göz koordinasyonu değerlendirme çift objektif kayýtlarý içeren bilişsel ve motor fonksiyonu sağlıklı kontrol ve beyin hasarı, öyküsü olan konular böylece içgörü sağlamak da dahil olmak üzere birden fazla nüfus tahlil için bir fırsat sağlar Serebral devresi ve işlev³.

Saccades balistik olmakla birlikte genlik göreve bağlı olarak değişebilir taşımaları gerekir, çalışmalar sırasında görsel destekli eylem^17,18,19, saccade ve el hareketi arasındaki bağımlılıkları göstermiştir ²⁰. aslında, son deneyler kontrol sistemleri her iki hareketleri için planlama kaynakları^21,22paylaşmak göstermiştir. Göz-el koordinasyonu için merkezi planlama motorlu posterior parietal korteks içinde yatıyor. Bir darbede motor kontrolü iyi bilinen açıkları vardır; Hemiparezi Hastalarında verilen sinirsel komutları bir dizi görsel destekli el hareketleri yapmak istedi, (kontralateral) ya da daha fazla kullanarak etkilenen veya daha az (Ipsilateral) Ekstremite^{23 etkilenen yanlış predictions oluşturmak gösterilmiştir ,24,25,26,27,28,29}. Ayrıca, göz-el koordinasyonu ve ilgili motor kontrol programları nörolojik yaralanmaları, ilişkiler, geçici ve dağınık şekilde, effectors³⁰ayırımı takip hakaret yatkındır. Göz ve el denetimin objektif kayıtları incoordination veya derece koordinasyon bozukluğu karakterize için olağanüstü vardır ve göz-el motor kontrol mekanizması işlevsel bir bağlamda bilimsel anlayış geliştirir.

Olmasına rağmen birçok çalışma el-göz koordinasyon sağlıklı kontrol^{17,31,32,33,34}, bizim grup alanını nörolojik yaralanma, bizim ayarı tarafından için gelişmiş bir Kontur devresi değerlendirme sırasında örneği, el hareketleri, kez görsel olarak görüntülenen kayma hedefleri doğrultusunda zamansal ve mekansal organizasyonu araştırdık. Objektif karakterizasyonu göz ve el genişletmiştir çalışmaları neredeyse sadece performans kapasitesi her iki effectors sonrası inme kayıt veya patolojik ayarlarında odaklı olması; açıklanan Protokolü güçlü karakterizasyonu oküler ve manuel motor kontrol Kısıtlamasız ve doğal hareketleri sağlar. Burada biz bir soruşturma görsel olarak güdümlü ulaşmak için saccade hareketlerin kronik orta serebral arter (MCA) kontur sağlıklı kontrol göre olan bireylerde tekniğini tanımlamak. Ulaşmak ve saccade aynı anda kayıt için eş zamanlı göz ve el hareket takibi istihdam.

1. katılımcı

1. Denetim katılımcılar nörolojik disfonksiyon, önemli göz yaralanması, önemli depresyon, büyük sakatlık ve/veya elektrik implantlar bir geçmişi olmayan 18 yaşından büyük işe.
2. Beyin hasarı orta serebral arter (MCA) dağıtım öyküsü olan 18 yaşındaki Fugl-Meyer ölçeği tamamlamak, bir dizi göz hareketleri^35,36korumak, sahip yeteneği daha inme katılımcıların büyük işe yeteneği işaret gerçekleştirmek için görevler ve sakatlık ek nörolojik disfonksiyon, önemli göz sağlık ektanı, önemli depresyon, bilgileri olmadan büyük ve/veya elektrik implantları.
3. Kurumsal inceleme kurulu, New York Üniversitesi Tıp Fakültesi tarafından onaylanmış bir onay formu imzalamak için katılımcılar sor.
4. (Detaylı dışlama kriterleri lütfen Rizzo ve ark³⁷için bkz:) katılımcı Eleme
   1. Geçmiş almak ve aşağıda anlatıldığı gibi klinik muayene gerçekleştirmek.
      1. Mini Mental durum muayenesi (MMSE)³⁸katılımcılarıyla bilişsel durumunu değerlendirmek.
      2. Nörolojik muayene gerçekleştirin.
      3. Ekstraoküler kaslar ve göz hareketleri inceleyin.
         1. Katılımcılar bir pozisyonda kafa tutarken araştırmacı parmak gözleri ile takip etmek istiyoruz. Hayali bir H harfi önlerinde çizmek ve yeteri kadar dışarı ve yukarı/aşağı, senin parmak hareket Merkezi, değerlendirilmesi, aşağı, sol, sağ, aşağı/sol olduğunu emin olun, aşağı /, yukarı/sol, sağ ve yukarı/sağ.
         2. Katılımcıların izleyin ve yavaş yavaş düzgün takip değerlendirmek için onların görme alanı taşındı bir nesne üzerinde bakışları korumak için sor. Yaklaşık 24 inç mesafeyi kat ve bir kalem bir hedef olarak kullanarak, ileri geri yavaş yavaş süpürme her üç kez yinelenen yatay ve düşey yönde.
         3. 24 inç ayrı saccades değerlendirmek için yerleştirilir 2 hedefler arasında mümkün olduğunca hızlı bakmak için katılımcılar sor. Hedefler ve yolu tarif etmek hedeflere bir geri ve ileri şekilde üç kez yatay ve dikey olarak gibi bakışları bir kalem ve bir kalem kullanın.
         4. Yavaş yavaş doğru gözlerini yakınsama, hedef, bir kurşun kalem, onların burun köprüsü üzerinde merkezleme değerlendirmek için hareket ederken bir nesnede bağlayacaktın katılımcılara sor. Aşağıdaki yordamı, tekrar başlangıç pozisyonuna (sapma) burun aynı hedef getirerek test geri.
         5. Hasta bir gözünü kapat ve araştırmacı buruna bak sor. Hastanın görme alanı elinden geçin ve sonra dedikodu, parmak yavaşça ve hastanın el görünümüne, geri geldiğinde biliyorum araştırmacı izin isteyin bu sol üst, sağ, alt sol üst ve alt sağ tarafta.
            Not: ne zaman hasta sağ göz kapakları, sol gözünü kapat ve ahlak bozukluğu çok yönlü.
      4. Görme bozukluğu bir görsel-motor entegrasyon testi ile değerlendirmek.
      5. Görme keskinliği Snellen grafik^39,40tarafından değerlendirmek.
      6. Çatışma ile görme alanı değerlendirmek ve söz konusu olursa, Goldman veya Humphrey görme alanı test^41,42gerçekleştirin.
      7. Çizgi bisection testi ve tek harf iptal test⁴³üzerinden Hemi kayma ihmal değerlendirmek.
      8. Sakatlık 25 maddelik Ulusal göz Enstitüsü görsel işleyen soru formu (NEI-VFQ-25) ve 10 maddelik ek anket⁴⁴üzerinden kapsamını ölçmek.

2. deney ve ekipman fiziksel yapılandırma hazırlık

1. Ekipman:
   1. Bir göz izci seçin
      1. Başa takılan kullanım (Resepsiyon tabanlı ulaşmak hareketleri girişimi engellemek için) yeteneğine sahip bir göz izci seçmek yüksek Uzaysal çözünürlük (≤0.1^o) ve yüksek zamansal çözünürlük (≥250 Hz).
      2. 250 Hz (örnekleme göz pozisyon her 4 ms) örnekleme hızında göz izci ile dürbün göz hareketi kaydetmek öğrenci ve kornea yansıma izleme.
   2. Bir bacak izci seçin
      1. X, y, z konum, ³ 0,08 cm doğruluğu, 3,5 ms gecikme süresi ³ hareketinde eşleyebilirsiniz uzuv İzleyicisi'ni seçin.
   3. Özelleştirilmiş bir komut dosyası bu denetimleri veri gerçek zamanlı entegrasyon elde iki sistemlerini çalıştıran ve gerçek zamanlı (Tablo reçetesi) sinyalleri ortak kayıt yeteneğine sahip bir dizüstü bilgisayar seçin.
   4. Seçilen laptop ile tümleştirme yeteneğine sahip bir ekran monitör seçmek ve bu monitör ve masaüstü erişim alanı arasında bire bir ilişkiyi destekleyecek büyüklükte
   5. Bir masa yüzeyi arasında katılımcı ve ekran monitör deneysel çalışma için bir işlev ulaşan alan olarak kullanmak için ekran monitör için bir dikdörtgen boyutu aynı tanımlayın.
2. Hazırlık kadar ayarlayın:
   1. Yüksekliği ayarlanabilir sandalye içeren bir tablo oluşturun.
   2. Bir ekran monitör 40 cm kadar tablo (Tablo reçetesi) kenarına yerleştirin.
   3. Ekran monitör ile 1-1 oran boyut ile bir masa üstü kurulu (yüzey ulaşan) yerleştirin.
   4. Bacak izci kadar elektromanyetik kaynak tablo (Tablo reçetesi) altında monte ederek ayarlayın.
   5. Göz izci kadar ayarla, PC (Tablo reçetesi) ana.
      1. Dört kızılötesi (IR) aydınlatıcılar monitörü askıları kullanarak dört köşesine iliştirin.
      2. Göz izci yapılandırmaları göz izci kurulum seçenekleri ekranından ayarlayın.
         1. 13-nokta kalibrasyon göz izci önceden ayarlanmış yapılandırmasından seçin.
         2. Küçük saccade algılamak için yüksek saccade duyarlılık seçin.
         3. Öğrenciler ve kornea kaydetmek için öğrenci-CR modunu seçin.
         4. 250 Hz değerinde bir örnekleme hızı seçin.
3. Katılımcı fiziksel hazırlık
   1. Katılımcılar bilgisayar ekran masada yüksekliği ayarlanabilir bir sandalyede koltuk.
   2. Katılımcı 60 cm uzakta ekran monitör (malzemeler tablo) konumlandırın.
   3. El işaret parmağı distal durumuyla hareket sensörü (tablo-in maddi) tamir test edilecek kol (denetimler için baskın silah ve her iki kontur katılımcılarıyla kollarında)
   4. Göz izleyici katılımcıların kafa bandı yerleştirin ve kafa bandı ve Kameralar (Tablo reçetesi) ayarlayın.
      1. Montaj bandı
         1. Alın ve yan yastıkları katılımcının kulakları yukarıda Merkezi açık noktasıdır gerginlik ve kafa bandı (kafa bandı düğmeleri kullanarak) konumunu ayarlayın.
         2. Kafa bantlı kamera Center'da alın ve burun köprüsü üzerinde olduğundan emin olun.
         3. Katılımcıların kendi kaşlarını kaldırmak için sormak ve kafa bandı hareket ederse, o daha yüksek veya düşük alında yeniden donatılması.
      2. Kamera ve kornea ışığı konumunu ayarlayın. Görüntü ekrana bakmak için katılımcılar sor.
         1. Fotoğraf makinesi ekranında, baş kamera görüntüyü seçin, bu'kafa kamera görüntüsünün ortasına yerleştirilir IR veri işaretleyicilerini dört büyük noktalardan gösterir doğrulayın. Ortada yoksa, buna göre ayarlayın.
         2. Kamera Kurulum ekranında, bir gözü birer seçin. Öğrenci göz kamera görüntüsü ortasına kadar düşürerek ve göz fotoğraf makinesi yükselterek tarafından kameralar işlemek iki göz ayarlamak
         3. Göz kamera ve lens tutacağı döndürerek odaklan.
         4. Öğrenci eşik kamera kurulumu ekranında otomatik eşik düğmesine basarak ayarlayın.
         5. Aynı ayar diğer göz için gerçekleştirin.
4. Kalibrasyon
   1. 9-nokta kalibrasyon kullanarak yüzey ulaşmak için çıkış uzuv izci kalibre monitör ekranında görüntülendiği gibi yüzey (Masa üstü) konumları ulaşan sensör ekli parmak yerleştirmek için Katılımcı sormak.
   2. Göz izci kalibre, katılımcılar mavi bir nokta görünür kalibrasyon hedefi bakmak için sormak ve bir sonraki nokta ekranda görünene kadar fiksasyon korumak
      Not: Kalibrasyon hedefi 13 rasgele seçilen pozisyonlar ekranda görünür
   3. Oturum, ilk bir denemenin başlangıcında ve yarıya kadar noktasında başına en az iki kez göz izci kalibre.

3. deney

1. Onların parmak parmak-gösterge dot (kırmızı nokta), ile ekrandaki başlangıç daire kapsayan başlangıç konumu üzerine taşımak için katılımcılar sabitliyor (göz) üstünde belgili tanımlık perde başlangıç konumu sor.
   Not: Başlangıç konumu fiksasyon noktası (mavi nokta) görüntüler ekranın (Şekil 1a) ortasına bir muhabir konumudur. Parmak konumunu ekranda 4 mm RADIUS kırmızı nokta olarak temsil edilir.
2. Hedef görüntüleninceye kadar 150 ms için başlangıç çember üzerindeki parmak konumunu korumak katılımcılar gerektirir.
3. Onlar ("git bip") bir bip sesi duyana kadar katılımcılar başlangıç konumu bağlayacaktın emin olun. (Şekil 1)
   Not: Hedef arasındaki süre görünüm ve git sinyal randomize 250-750 git sinyal beklentisiyle önlemek için ms arasında.
4. Katılımcılar (şekil 1) bip sesi duymak gibi onların gözleri ve parmak ucu hızlı ve doğru belirlenen hedefe taşımak için talimat
   1. Belirlenen hedef 1 cm RADIUS beyaz daire görünür
5. El ve parmak kaldırma ve parmak ucu ve masa üstü yeniden bağlanma ekranda görüntülendiği gibi sanal hedefinin konumu masa üstü konumda dokunmak katılımcılar talimat
   1. El ve parmak kaldırma yerine el ve parmak masa üzerinde sürükleyerek bir işaretleme hareket katılımcıların yapmak emin olun.
   2. Son konumu ulaşabileceği bir kırmızı nokta olarak görüntülemek, aşağıdaki tamamlanma ulaşmak.
   3. Düşük hız birleşimi tarafından ulaşmak tamamlama belirler (< % 5 tepe) ve 3 mm z-uçak eşik.
6. Veri toplama başlamadan önce deneme deneme bir dizi gerçekleştirmek için katılımcılar sor.
7. Katılımcılar 5 son 10 hedeflerin başarıyla dokunduktan sonra veri toplama başlatın.
8. Bak bir dizi yapmak ve alışma denemeler sırasında Direktifiniz denemeler ulaşmak için katılımcılar sor.
   1. Katılımcılar Toplam 76 denemeler yapmak var.
9. Onların dominant el ile deneme gerçekleştirmek denetim katılımcılar var.
10. Mümkün olduğunda, iki elle, daha fazla etkilenen ve daha az etkilenen deney gerçekleştirmek katılımcıların kontura sahip olması.
11. Katılımcılar, en az bir el ile tüm deneme tamamlayın.

Şekil 1. Şematik yapısı ve deney. (a) ekran monitör ve yüzey bir duruşma sırasında ulaşan şematik gösterimi. (b) ulaşabileceğiniz görsel destekli eylemlerden sıralanıyor. İlk fiksasyon (F) görünür. Hedef (T) randomize bir süre sonra görünür. 'Git' sinyali olarak işitsel bip ses (aleladelik dikey çubuk tarafından gösterilen) bir öngörülemeyen zaman aralığı (F eşzamanlı uzaklığı) sonra hedef görünüm tarafından şunlar. El (H) ve göz (E) hareketleri git sinyali izle. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Otuz katılımcıların araştırma çalışmada katıldı. Denetim kohort 17 katılımcılar ve kontur kohort 13 katılımcılar vardı. Onların veri çözümleme dışı bırakıldı böylece iki katılımcı bütün deneyin bitiremedim.

Demografi ve soru formu Değerlendirmeler

Tablo 1 temsilcisi kontur kohort klinik ve demografik özellikleri gösterir.

Demek unweighted VFQ puanları vardı 91.33 ± 13,01 kontur katılımcılar, sağlıklı kontrol 94.87 ± 4,87 karşı (p = 0,203, ns). 10 maddelik ek puanları 96.27 ± 6,64 sağlıklı kontrol karşı vuruş katılımcılar içinde 95 ± 11.57 alınmıştınız (p = 0.375, ns). Kompozit ve 10 maddelik ek puanları 95.12 ± 4,65 sağlıklı kontrol karşı vuruş katılımcılar içinde 92.36 ± 12.18 alınmıştınız (p = 0,244, ns). Kontur katılımcıların 55.54 ± 13.33, ortalama Fugl-Meyer Puan 30-66 bir dizi vardı.

Göz ve el hareketleri süreleri ve gecikme süreleri

Şekil 2 ' de saccade ve reach gecikmeleri, git sinyal ve hareket başlangıçlı, arasındaki süre olarak ölçülen çizilir. İnme ilk (birincil) saccades önemli ölçüde daha önce daha az etkilenen hem de yer ve daha fazla etkilenen taraf, katılımcılar sağlıklı kontrol katılımcılara karşılaştırma (p <.05) (daha fazla etkilenen el: 0.082 s, CI: [0,052 0.112]; daha az etkilenen el: 0.106 s, CI: [0,08 0.132]; saccade testis kontrol: 0.529 s, CI: [0.514 0.543]). Denetimine karşılaştırmak, ama orada olduğunu kontrol arasında önemli bir fark yoktur hedeflemek için kontur yapılan katılımcılar oldukça erken ilk saccade testis ulaşmak ve daha az etkilenen veya daha fazla etkilenen testis kontur katılımcılar içinde ulaşmak (daha az etkilenen el: 0.545 s, CI: [0.521 0.568]; daha fazla etkilenen el: 0.60 lar, CI: [0.567 0.632]; Denetim ulaşmak testis: 0.556 s, CI: [0.544 0.568]). İlk saccade ve zamansal bir kontur katılımcılar ayırımı temsil eder, ulaşmak başlangıçlı arasındaki gecikme süresi daha her iki daha fazla etkilenen ve daha az etkilenen elinde, 519 ms (CI: [476 562]) ve 439 ms (CI: [404 474]) ayırma sırasıyla içinde inme, en az bir ayrılık 27 MS karşı (CI: [8,5 45]) denetimlerindeki (tüm p <.05 gerektiğini Katılımcılar sadece yapılan en uzun süre ulaşır (hareket başlangıcı ve sona erdirilmesi arasındaki fark olarak hesaplanır) ile daha fazla etkilenen yan inme (604 ms, CI: [587 622]) ama aynı zamanda artmış ortalama ulaşmak daha az etkilenen yan (546 ms, zamanında CI: [537 555] vs 352 ms, CI: [348 356]) (tüm p <.05 gerektiğini

Göz hareketleri frekans

Biz ilk saccade başlangıcı arasındaki süreyi inceledi ve sağlıklı kontrol içinde en az ve daha az - ve daha fazla etkilenen tarafı felç katılımcılar içinde önemli ölçüde uzun başlangıçlı ulaşmak. Bu dönemde yapılan saccades sayısı farklılıkları fark ettik. Ne olursa olsun onlar kullanılmış, bacak kontur katılımcılar tarafından üretilen saccades sayısı daha fazla sağlıklı kontrol oldu. Çubuk grafikler (şekil 3) katılımcılar tarafından yapılan ikincil saccades sayısı çizilen. Onlar ulaşmak sona kadar sağlıklı kontrol çalışmalarda % 90 bir tek saccade ve sürekli fiksasyon hedef haline getirdi. Tezat, bu desen denemelerin % 50 oluşturuldu (z 32,2, p = <.05) Bu kontur ve geri kalanı ile yapılan birden çok saccades. (Şekil 3). Şekil 4 böyle saccade izleri bir örneği gösterilir.

Kayma hataları göz ve el hareketleri

Hedef Merkezi (hareket hata) ile ilgili olarak genlik hareketi bitiş noktası üzerinden ulaşmak hataları sağlıklı kontrol göre hem daha az ve daha fazla etkilenen elinde kontur katılımcılar artmıştı (Denetim: 9.3 mm, CI: [9.0 9.5]; daha az etkilenen kol: 19.2 mm, CI: [ 18,4 20.0]; daha fazla etkilenen kol: 21.4 mm, CI: [20,5 21,4]) (şekil 5; tüm p <.05 gerektiğini Erişim hataları artış ile birlikte, büyük ölçüde olarak gösterildiği şekil 5 saccade son nokta hataları arttı (Denetim: 18.3 mm, CI: [17.9 18,7]; daha az etkilenen kol: 36,4 mm, CI: [35.2 37,6]; daha fazla etkilenen kol: 41.6 mm, CI: [40,3 43,0]; tüm p <.05 gerektiğini

Motor bozukluğu ve göz-el gecikme korelasyon ayırımı donat

Fugl-Meyer puanı kol motor bozukluğu değerlendirmek için kullanıldı. Bu geçici felç katılımcılar ayırımı kol motor bozukluk şiddeti ile ilişkilendirmek, ama bizim sonuçlar için daha az istatistiksel olarak önemsiz olduğunu gösterdi bekleniyordu (r-0.64, ns =) ve daha fazla etkilenen (r =-0.34, ns) silah.

Tablo 1 . İnme klinik özellikleri.
bir "H/H" el kullanımı = / hemiparezi: (Edinburgh stok ile değerlendirilen) el kullanımı / hemiparezi Laterality

b "Kontur özellikleri": katılımcı ve/veya yeni bir tarihçi olarak; hizmet veren aile üyeleri ile tıbbi geçmişini elde lezyon konumu Bölge ve laterality muayene bulguları ile tutarlılık için çapraz doğrulanmış
c "Fugl-Meyer skor": üst ekstremite inme sonrası motor bozukluğu kapsamını yansıtan puanı [Toplam olası 66], bir toplamı.

Şekil 2. Saccade ve ulaşmak gecikmeleri var mı Saccade testis (mavi daireler tarafından gösterilen) meydana önemli ölçüde daha önce kontur katılanlar, oradayken Hayır önemli denetim arasındaki farklar (yeşil daireler tarafından gösterilen) testis ulaşmak ve inme (yeşil daireler tarafından gösterilen) katılımcılar (ile küçük bir gecikme daha fazla etkilenen tarafta). İlk saccade ve ulaşmak başlangıçlı arasındaki gecikme süresi olan ışık gri çubuk belirtilir. (testis: circles, sonlandırma: kareler) (hata çubuğu: % 95 güven aralığı) Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3. Saccades birincil saccade yanı sıra numarasını histogramlar.

Yazarlar araştırma potansiyel bir çatışması olarak yorumlanamaz herhangi bir ticari veya mali ilişkileri yokluğunda yapılmıştır bildirin.