Yöntem makalesi

Rulo düzleminde subkortikal hareket işlemede görsel ve vestibüler girdinin göreceli önemini değerlendirmek için göz izlemeyi kullanma

DOI:

10.3791/68289

⸱

22 Ağustos 2025

 , 
1Marianne Bernadotte Centrum, Department for Clinical Neuroscience, Karolinska Institutet, 2St Erik Eye Hospital

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Metodoloji, optokinetik ve tüm vücut rotasyonları sırasında bakış stabilizasyonuna görsel ve vestibüler katkıları araştırdı. Stimülasyonlar görsel, vestibüler ve görselovestibüler denemelerle gerçekleştirildi. Burulmalı göz hareketi kazancı ve nistagmus frekansları, her deneme için duyusal spesifik hareket bilgisinin refleksif beyin sapı yanıtına doğru subkortikal iletimi için göstergeler olarak görev yaptı.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mevcut protokol, optokinetik, vestibüler ve kombine görselovestibüler stimülasyonlar kullanarak rulo düzlemi rotasyonları sırasında görsel ve vestibüler girdilerin nispi etkisini değerlendirir. Deneklere izole görsel rotasyonlar, karanlıkta tüm vücut vestibüler rotasyonları ve statik görsel sahneleri kafa rotasyonlarıyla birleştiren görselovestibüler stimülasyonlar uygulandı. Dinamik ve statik göz hareketi kazanımları, mutlak genlikler, hızlar ve ivmeler algısal tepkilerle birlikte ölçüldü. Denemeler, okülomotor fiksasyonu stabilize etmek için hareketten önce ve sonra bir başlangıç dinlenme periyodu içeriyordu. Üç translasyonel ve üç rotasyonel boyutta oküler torsiyon ve kafa hareketlerini kaydeden Chronos Göz İzleme Cihazı (C-ETD) kullanılarak hassas göz ve kafa takibi elde edildi. Göz hareketleri, yavaş faz hızları ve nistagmus frekansı için analiz edildi ve veri kalitesi, her iki gözden alınan burulma çıktılarının ortalaması alınarak ve artefakt içeren çerçeveler hariç tutularak sağlandı. Gerçek zamanlı bakış hizalama izleme, gerektiğinde deneme tekrarına izin verdi ve post-hoc analiz, kafa karıştırıcı hareketleri dışladı. Optokinetik stimülasyon, bir fiksasyon noktası etrafında dönen öngörülen görsel unsurları içerirken, vestibüler denemeler karanlıkta motorize tüm vücut rotasyonlarını kullandı. Visuovestibüler denemeler her iki uyaranı birleştirerek göreceli retinal hareket yarattı. Göz ve kafa izleyicileri arasındaki veri senkronizasyonu, 100 Hz'de kaydedilen kare kare analizin doğru olmasını sağladı. Bakış stabilizasyonuna duyusal spesifik katkılar, deneme türleri arasında yavaş faz hızları karşılaştırılarak ölçüldü. Duyusal spesifik kazanımlar, görsel ve vestibüler yanıtların görselovestibüler sonuçlara bölünmesiyle indekslendi ve toplanan bireysel yanıtlarla karşılaştırmalar yoluyla doğrulandı. Sonuçlar, görsel ve vestibüler girdilerin nispi katkılarının niceliksel olarak ölçülmesiyle sağlam duyusal entegrasyon ortaya çıkardı. Bu protokol, rulo düzlemi dönüşleri sırasında çoklu duyusal entegrasyonu değerlendirmek için ayrıntılı bir çerçeve sunar. Bu nedenle protokol, hareket işlemedeki duyusal eksiklikleri aydınlatmanın yanı sıra yeni okülomotor biyobelirteçler sunmaya da hizmet edebilir. Daha önce görsel dağınıklık ve hareket hızlanmalarının hareket işlemeyi nasıl etkilediğini değerlendirmek için kullanılmış ve beyin sarsıntısı geçiren hastalarda görsel girdiye artan bir bağımlılığın altını çizmiştir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hareket işleme, temel ve sürekli bir sinirsel süreçtir. İnsanlarda, öncelikle dış ve öz hareketi yansıtan görsel ve vestibüler duyu sistemlerimiz aracılığıyla bilgi alırız. Bu iki sistem, alt ve üst sinir bölgelerinde karmaşık sinir ağları kullanır, ancak en temel düzeyde, iyi postüral kontrol ve bakış stabilitesine izin veren refleksif tepkiler üretmek için temel subkortikal yollara güvenir 1,2. Propriosepsiyon, iyi postüral kontrole üçüncü duyusal katkıda bulunan olarak hizmet eder ve somatosensation'ın bakış dengeleyici davranışlara rehberlik edebileceği gösterilmiş olsa da, farklı göz hareketleri üretmedeki rolü sınırlıdır 1,3.

Bakış stabilizasyonu genellikle gözün hareketli bir görsel öğeyi takip etmesine yol açan optokinetik refleks (OKR) ve gözlerin başın ters yönünde hareket etmesine neden olarak görme keskinliğini destekleyen vestibülo-oküler refleks (VOR) olmak üzere iki ayrı refleks ile sağlanır1. Farklı varlıklar olsa da, bu refleksif yaylar aynı zamanda birkaç nöral yolu paylaşır ve alışılmış durumumuzda, hareket4 izlenimi yaratmak için doğal olarak görsel ve vestibüler girdiyi birleştiririz.

Bu temel sensorimotor entegrasyon sırasında görme ve vestibüler girdinin nasıl işlendiğini değerlendirmek için çeşitli yöntemler vardır. Birçoğu, farklı yinelemelerde görsel ve vestibüler girdiyi birleştiren denge testlerinesahiptir 5,6,7, diğerleri ise bakış dengeleyici tepkiyi değerlendirmek için göz izlemeyikullanır 8,9. Bu iki çok farklı motor tepki, temel nöral yolları paylaşır ve son çalışmalarda, bakış stabilizasyonu ile postüral kontrol arasında sağlam korelasyonlar belirledik10,11. Göz izlemenin giderek daha erişilebilir hale gelmesi ve tamamen istemsiz motor komutlara dayanmasıyla, bunların denge tepkisinden daha doğuştan gelen bir sensorimotor entegrasyonu yansıttığı konusunda bir tartışma yapılabilir.

Çalışmaların çoğu, göz hareketi tepkisini değerlendirirken dikey veya yatay bakış stabilizasyonundan yararlanır12,13. Mevcut protokol bunun yerine, bakış stabilizasyonu için ana gösterge olarak gözün görsel ekseni etrafında dönmesi olan oküler torsiyonu uygular. Oküler burulma, sapma veya eğim dönüşlerinin veya öteleme hareketlerinin neden olduğu bakış stabilizasyonundan daha dinamik bir kazanç sergiler14. Daha fazla değişkenlik ile birleştiğinde, bu, burulmanın görsel dağınıklık veya hızlanma veya tıbbi durumlar gibi hareket parametrelerinden veya tıbbi durumlardan daha kolay etkilendiği anlamına gelir 15,16,17,18. Burulma, istemli okülomotor kontrolün görev alanı dışında olduğundan, aynı zamanda temel sensorimotor entegrasyonun daha doğrudan bir göstergesidir, çünkü bir denek, amaçlanan herhangi bir motor komuttan ziyade yalnızca dikkatleri aracılığıyla yanıtı etkileyebilir19. Oküler torsiyon, rulo düzleminde20,21 hem görsel hem de vestibüler rotasyonlarla tetiklenebilir. Bu nedenle torsiyonel OKR ve VOR, sensorimotor entegrasyon sırasında görsel ve vestibüler hareket bilgisinin en temel düzeyde nasıl ele alındığını değerlendirmek için kullanılabilir. İzole görsel ve vestibüler stimülasyonlar yayınlayarak ve daha sonra yanıtları kombine görselovestibüler denemeler sırasında gözlemlenenlerle karşılaştırarak, her bir duyusal sistemin göz hareketi tepkisini nasıl etkilediği ve sonuç olarak beynin herhangi bir ortamda dış ve öz hareketi nasıl işlediği çıkarılabilir. Subjektif hareket işleme eksiklikleri içeren çeşitli tıbbi durumların bu temel visuovestibüler entegrasyon kapasitesini nasıl etkilediği de araştırılabilir. Bakış stabilitesinin, büyük ölçüde aynı temel nöral yolları22 paylaşan postüral stabilite10,11 ile doğrudan ilişkili olduğu gösterildiğinden, göz hareketi tepkisi, baskı plakası ölçümleri gerektirmeden bir bireyin çeşitli koşullara karşı postüral stabilitesini de gösterebilir. Bu, beyin sarsıntısı sonrası sendrom18'de gözlemlendiği gibi duyusal yeniden ağırlıklandırması olan hastaları değerlendirirken özellikle ilgi çekici olabilir.

Mevcut protokol, burulma OKR ve VOR tepkilerini tetiklemek için optokinetik ve tüm vücut yuvarlanma düzlemi rotasyonlarının kombinasyonlarını kullanmak için bir metodolojinin ana hatlarını çizmektedir. Oküler torsiyonu ve vestibüler girişi izlemek için göz ve kafa izlemeyi kullanarak, elde edilen veriler daha sonra her bir duyusal modalitenin birbiriyle ilişkili olarak nasıl karşılaştırıldığını çıkarmak için kullanılabilir. Protokolün amacı, insanlarda ve duyusal yeniden tartılmadan muzdarip bireylerde bakış stabilizasyonu ve duyusal yeniden tartılmadan muzdarip bireylerde duyusal motor entegrasyon için temel kapasite üzerindeki duyusal etkileri değerlendirmek için sağlam bir metodoloji sunmaktı.

Bu çalışma, rulo düzlemi dönüşleri sırasında görsel ve vestibüler hareket işlemeye göreceli katkıyı değerlendirdi. Deneklerin izole optokinetik rotasyonlara, karanlıkta izole vestibüler tüm vücut rotasyonlarına ve statik bir görsel sahneyi izlerken deneklerin döndürüldüğü kombine görselovestibüler hareket stimülasyonlarına maruz bırakılmasını içeriyordu (bkz. Şekil 1). Bu, bir sarsıntıyı takiben görsel harekete karşı öznel bir aşırı duyarlılık ile gösterildiği gibi, sağlıklı kontroller ve duyusal yeniden tartılmadan muzdarip bireylerle yapıldı. Ana sonuç parametreleri, her stimülasyon sırasında dinamik ve statik göz hareketi kazanımlarının yanı sıra mutlak göz hareketi genlikleri, hızları ve ivmelerini içeriyordu. Bu protokoldeki her deneme, deneğin veya görsel sahnenin 20 saniyesinin dönme hareketinin başlamasından önce dinlenme halinde tutulmasıyla başladı. Önceden belirlenmiş genliğe ulaştıktan sonra, sahne veya denek, deneme sonlandırılmadan önce 20 saniye daha bu dönme genliğinde tutuldu; Stabil okülomotor fiksasyona izin vermek ve bir taban çizgisi oluşturmak için minimum gereksinimleri karşılamak için stimülasyonun her dönme hareketinden önce ve sonra en az 10 saniye dinlenmesi önerilir. Mevcut protokol tüm stimülasyonları saat yönünün tersine verirken, yönlülüğün burulma tepkisi15 üzerinde hiçbir etkisi olmadığının gösterildiğine dikkat edin. Sonuç değişkenlerinin refleksif doğası nedeniyle herhangi bir eğitim veya iklimlendirme gerekli görülmemiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm katılımcılar katılımdan önce bilgilendirilmiş yazılı onay verdiler. Çalışma, bölgesel etik inceleme kurulu (2018/1768-31/1) tarafından onaylanmış ve Helsinki Bildirgesi'nde belirtilen ilkelere uygun olarak yürütülmüştür. Protokol STROBE yönergelerini takip etti.

1. Katılımcı seçimi

  1. Tüm katılımcıları bir tıp doktoru ve bir nöropsikolog tarafından kapsamlı bir klinik değerlendirmeye tabi tutun.
  2. Aşağıdaki dışlama kriterlerini kullanın: oküler motor veya bakış disfonksiyonu, vestibüler veya somatosensoriyel eksiklikler, yakın zamanda merkezi etkili ilaç tedavisine başlanması (3 ay içinde) veya beyin sarsıntısı sonrası sendrom (PCS) dışındaki herhangi bir nörolojik veya duyusal bozukluk.
  3. Oküler motiliteyi ve stereoskopik görüşü (TNO ≤ 60 ark saniyesi) değerlendirin ve deney düzeneğinde görsel uyaranları kaynaştırabilecek tüm katılımcıları seçin.
  4. Tüm kanal düzlemlerinde kafa impuls testlerini kullanarak periferik vestibüler fonksiyonu değerlendirin; Eğrilik sapması için ekran merkezi işlevi. Gözler kapalıyken köpük bazlı bir Romberg testi kullanarak dengelemek için somatosensoriyel girişi test edin. Bir hasta kötü binoküler görme nedeniyle, bir hasta karanlıkta latent nistagmus nedeniyle çalışma dışı bırakıldı.

2. Göz ve kafa takibi

NOT: Mevcut protokol, sırasıyla optokinetik ve vestibüler hareket parametrelerini yansıtan tüm vücut rotasyonları sırasında hassas göz ve kafa takibi gerektirir. Bu nedenle, başa takılan bir göz izleme cihazı gereklidir ve mevcut protokol Chronos Göz İzleme Cihazını (C-ETD) uygulamıştır.

  1. Göz izleme kurulumu
    NOT: Görsel ve vestibüler uyaranların etkilerini değerlendirmek için kullanılan göz hareketi parametreleri, oküler torsiyondaki dinamik değişikliklere odaklanır. Göz izleme cihazları burulma hareketlerini kaydetmeli ve hataları en aza indirmek için hem nazal hem de temporal göz bebeği tarafından veriler toplanmalı ve ortalaması alınmalıdır. Maskenin gözlere göre hareket etmesi nedeniyle kameraların konumunun değiştiği yanlış burulma veya maske kayması gibi sorunları belirlemek için binoküler göz hareketleri izlenmelidir. Burulma analizi daha sonra bir gözden alınan verileri kullanabilir. Analiz, okülomotor kazancı ve hızlı faz dağılımlarını değerlendirmek için yavaş faz hızlarını ve nistagmus atım frekansını içerir. Güvenilir yavaş faz analizi için minimum olarak 100 Hz örnekleme hızı önerilir.
    1. Denek hazırlığı: Deneğin tüm denemeler için belirlenen sandalyeye güvenli bir şekilde oturduğundan emin olun. İstenmeyen baş hareketleri veya maske kaymaları riskini en aza indirmek için oturma pozisyonunu denge ve rahatlık için ayarlayın.
    2. Göz izleyici yerleşimi: Başa takılan göz izleyiciyi öznenin kafasına yerleştirin. Kafa hareketini en aza indirmek için cırt cırtlı kayışlar veya eşdeğer bir yöntem kullanarak başı ve göz izleyiciyi sabitleyin.
    3. Kamera hizalama ve kalibrasyon: Kameraların tüm hareketler boyunca gözleri engelsiz bir şekilde gördüğünü onaylayın. Aktif baş hareketleri sırasında gözle görülür bir maske kayması olmadığından emin olun. Nesneyi sandalyeye bağlayın ve göz izleyici kalibrasyonunu gerçekleştirin. Kalibrasyondan sonra göz izleyici konumunu ayarlamayın.
  2. Kafa izleme kurulumu
    NOT: Araştırmacı iki nedenden dolayı uygun kafa pozisyonunu sağlamalıdır: optokinetik denemeler sırasında hareketsizliği korumak ve vestibüler ve görselivestibüler denemeler sırasında baş ve göz rotasyonları arasındaki kazancı hesaplamak. C-ETD kafa montajı, yuvarlanma düzleminde ve yatay ötelemelerde kafa konumunu, hızını ve ivmesini ölçmek için minimum gereksinimle altı boyutta kafa hareketini izleyen ivmeölçerlere sahiptir. Baş eğiklikleri burulma göz hareketini değiştirebilir, bu nedenle eğilme olmadığından emin olmak için yatay boyuttaki baş konumu izlenmelidir. İvmeölçer, öznenin kendi hareketini değil, kafa hareketini takip etmeli ve kafa montajı güvenli bir şekilde sabitlenmelidir. Kafa izleyici frekansı, göz izleyici ile senkronize edilmeli ve baş izleyici hızı göz izleyicininkinin altına düşmemelidir.
    1. Dönme noktasının belirlenmesi: Mekanik kızağın dönüş noktasını ayarlayarak tüm vücut dönüşünün gerçekleşeceği dönüş noktasını ayarlayın. Yükseklik farklarını ayarlamak için bu noktanın öznenin gözleri arasına yerleştirildiğinden emin olun.
    2. Başa takılan izleyici kurulumu: Başa takılan izleyiciyi öznenin kafasına sıkıca sabitleyin.
    3. Kablo yönetimi ve senkronizasyonu: Göz izleyici ile kafa izleyici arasındaki bağlantı kablosunun dolaşmayı önleyecek şekilde konumlandırıldığından emin olun. Stimülasyon sırasında kablonun deneğin kafasına herhangi bir kuvvet uygulamadığını doğrulayın.

3. Optokinetik stimülasyon

NOT: Optokinetik stimülasyon sırasında, denek istirahatte vestibüler denemeler sırasında olduğu gibi aynı pozisyonda oturur. Konu, hem yatay hem de dikey boyutlarda öne bakan bakış sağlayacak şekilde, görüş hattı birincil bakış konumuna hizalanacak şekilde ekranın önünde ortalanmalıdır. Bir daire olan merkezi sabitleme noktası, aktif stimülasyon fazı sırasında yönlü hareket ipuçları sağlar. Küçük daireler gibi optokinetik elemanlar, ekran boyunca eşit olarak dağıtılır ve net bir kontrast sunar. Görsel öğeler, önceden belirlenmiş hızlarda veya ivmelerde sabitleme noktası etrafında dönerek belirli bir genliğe ulaşır.

  1. Görsel uyarımın seçilmesi: Bir sabitleme noktası etrafında ortalanmış dağınık çizgiler veya noktalar içeren yüksek kontrastlı bir görsel sahne seçin. Sabitleme noktasını hem dikey hem de yatay boyutlarda doğrudan öznenin gözlerinin önüne yerleştirin. Dönme merkezi daha sonra öznenin görsel ekseni ile hizalanacaktır.
  2. Ortamın hazırlanması: Görsel sahnenin tek aydınlatma olmasını sağlamak için dikkat dağıtıcı ışık kaynaklarını ortadan kaldırın. Nesnenin görsel alanının mümkün olduğunca büyük bir kısmını kapsayacak kadar büyük bir ekran kullanın.
  3. Denek talimatları: Deneğe deneme boyunca merkezi noktada sabitlemeyi sürdürmesi talimatını verin. Herhangi bir kayda başlamadan önce deneğe denemenin başladığını bildirin.
  4. Deneme yürütme: Göz ve kafa izleme yazılımını başlatın. Hareketi başlatmadan önce 10 saniye boyunca statik görsel sahneyi sunun.
  5. Hareket stimülasyonu: Hareket başlamadan 1-2 saniye önce, deneğe gözlerini açık tutmasını söyleyin. Sahneyi önceden belirlenmiş bir ivmeyle sabit bir genliğe döndürerek görsel hareketi başlatın. Mevcut protokolde, optokinetik sahne saat yönünün tersine 7°/s², 14°/s² ve 28°/s²'de maksimum 28° genliğe döndürüldü; Bu parametreler, göz hareketi yanıtına görsel ve vestibüler girdinin nüanslı bir dağılımını sunmak için seçildi13,14.
  6. Stimülasyon sonrası değerlendirme: Statik göz konumunu değerlendiriyorsanız, statik sahneyi bitiş noktasında 10 saniye boyunca koruyun. Aksi takdirde, önergenin durdurulmasından hemen sonra denemeyi sonlandırın.

4. Vestibüler stimülasyon

NOT: Vestibüler denemeler, görsel ve propriyoseptif girdiyi en aza indirirken yuvarlanma düzlemindeki kafa dönüşlerini izole etmek için tamamen karanlıkta tüm vücut rotasyonlarını içeriyordu. Protokol, her biri bir AC fırçasız servo motor (400 V) tarafından tahrik edilen ve hareket üzerinde hassas kontrol sağlayan iki bağımsız kayışla çalışan özel olarak tasarlanmış motorlu bir kızak kullandı. Dönme merkezi, yükseklik farklılıklarını karşılamak için glabella ile hizalandı. Katılımcılara, istenmeyen hareketleri en aza indirmek için kafaları sabitlenirken, önlerindeki hayali bir referans noktasına sabitlenmeleri talimatı verildi. C-ETD sisteminden alınan ivmeölçer verileri, kafa stabilitesini izlemek ve hareket parametrelerinin protokole bağlı kalmasını sağlamak için kullanıldı.

  1. Ortamın ve konunun hazırlanması: Görsel yön ipuçlarını ortadan kaldırmak için odanın tamamen karanlık olduğundan emin olun. İstenmeyen baş veya vücut hareketleri riskini en aza indirerek nesneyi mekanize kızağa sabitleyin. Yükseklik farklılıklarına uyum sağlamak için dönme merkezini öznenin glabellası ile hizalayın.
  2. Denek talimatları: Deneğe merkezi bir sabitleme noktasını görselleştirmesini ve deneme boyunca bakışlarını üzerinde tutmasını söyleyin. Küçük sapmaların ortadan kaldırılması zor olsa da, bu, hareket sırasında bakış stabilitesini artırmaya yardımcı olacaktır.
  3. Deneme yürütme: Deneğe duruşmanın başlamak üzere olduğunu bildirin. Göz ve kafa izleme yazılımını başlatın ve harekete başlamadan önce 10 saniye geçmesine izin verin.
  4. Hareket stimülasyonu: Hareket başlamadan 1-2 saniye önce, deneğe gözlerini açık tutması talimatını verin. Adım 3.5'teki optokinetik hareketin genliği ve ivmesi ile eşleşen bir kafa dönüşü elde etmek için mekanik kızağı etkinleştirin. Her hareketten önce ve sonra ivmeölçer verilerini kullanarak kafa stabilitesini doğrulayın. Ani kafa sarsıntıları, etkilenen zaman noktalarında okülomotor kayıtları tehlikeye atacaktır
  5. Stimülasyon sonrası değerlendirme: Statik göz pozisyonunu değerlendiriyorsanız, konuyu 10 saniye boyunca son döndürülmüş pozisyonda tutun. Aksi takdirde, önergenin durdurulmasından hemen sonra denemeyi sonlandırın.

5. Görselovestibüler stimülasyon

NOT: Visuovestibüler stimülasyon, vestibüler denemeler için tarif edildiği gibi tüm vücut rotasyonlarını optokinetik çalışmalardan elde edilen statik görsel görüntü ile birleştirdi. Bu, retina üzerindeki görme alanının vücut rotasyonunun tersi yönde göreceli bir dönüşünü yarattı ve hem optokinetik hem de vestibüler hareket girdilerini tek bir uyumlu stimülasyona entegre etti.

  1. Kombine stimülasyon kurulumu: Nesneyi mekanik kızağa oturtun ve 3.1-3.3 adımlarını izleyerek görsel sahneyi sunun. Kombine uyaran, vestibüler ve görsel girdiler arasında bağıl hareket yaratmalıdır.
  2. Deneme yürütme: Denek statik görsel sahneyi izlerken tüm vücut dönüşünü etkinleştirmek için 4.3-4.5 adımlarını tekrarlayın. Görsel uyaranın uzayda sabit olduğundan ve nesnenin dönüş yönünün tersi yönde hareket ettiğinden emin olun. Optokinetik ve vestibüler stimülasyon arasındaki senkronizasyon, doğru veri toplama için gereklidir.

6. Veri analizi

NOT: Oküler torsiyon, yalnızca sinyal kalitesi 0,5'in üzerinde olan veriler dahil olmak üzere, C-ETD yazılımı ile iris özelliği takibi kullanılarak değerlendirilmiştir. Her göz için göz bebeğinin her iki tarafında iki izleme çizgisi seçildi ve sinyal kalitesinde 0,5'in üzerinde en yüksek kare sayısına sahip gözden gelen verilerin ortalaması alındı. Veriler, nistagmus ve kafa hareketi artefaktları hariç olmak üzere OriginPro 2017 kullanılarak analiz edildi ve katılımcılardan göz kırpma artefaktlarını en aza indirmek için stimülasyondan bir saniye önce gözlerini açık tutmaları istendi.

  1. Veri toplama ve hazırlama
    1. Göz izleme videolarını analiz etmek ve burulma, dikey ve yatay göz hareketlerini çıkarmak için göz izleme yazılımı (ör. C-ETD) kullanın.
    2. Göz bebeği takibini göz izleme sisteminin yönergelerine göre yapılandırın ve kalibre edin. Özellik izleme ile burulma tepkilerini değerlendirirken, her iki göz için göz bebeğinin her iki yanında iki referans noktası seçin. Bu referans noktaları, şablon eşleştirme için kullanılabilecek farklı topografik özelliklere sahip olmalıdır. Zaman içinde konumsal veriler oluşturmak için göz izleme analiz programını çalıştırın ve tüm göz hareketi verilerini ayrı bir dosyaya aktarın.
    3. Dışa aktarılan dosyada, yazılım tarafından sağlanan sinyal kalitesi indeksini kullanarak verileri filtreleyin. C-ETD için, yalnızca sinyal kalitesi 0,5'> veya diğer sistemler için eşdeğer bir kalite eşiğine sahip verileri saklayın.
    4. Sinyal kalitesinde 0,5'> puan alan en yüksek kare sayısına sahip gözü seçin. Seçilen göz için en kaliteli izleme çizgileri boyunca ortalama burulma verileri, göz bebeğinin her iki tarafından da temsil edilmesini sağlar.
  2. Veri görselleştirme ve kalite kontrol
    1. Göz izleme sisteminden gelen giriş verilerini (göz hareketleri, baş pozisyonu ve sandalye hareketi) analiz yazılımına aktarmadan önce sayısallaştırın ve senkronize edin.
    2. Her deneme sırasında stabil bir taban çizgisi ve beklenen hareket tepkilerini doğrulamak için zaman içindeki burulma, dikey ve yatay göz konumlarının yanı sıra yuvarlanma düzlemindeki baş konumu da dahil olmak üzere verileri görsel olarak inceleyin (temsili göz hareketi yanıtları için Şekil 1'e bakın). Yatay veya dikey yönde kafa karıştırıcı göz hareketlerini tanımlayın.
  3. Veri kalitesini ve sabitleme tutarlılığını korumak için beklenmeyen göz veya baş hareketleriyle çakışan yavaş aşamaları hariç tutun. Aktif hareket stimülasyonu sırasında bu tür hareketler meydana geldiyse, verileri kaldırın ve denemeyi tekrarlamayı düşünün.
    1. Yavaş fazları analiz etmek için, kafa karıştırıcı verileri dışlamak için her burulma yavaş fazını manuel olarak izleyin. Yavaş faz hızını, genlikteki değişimin süreye bölünmesiyle hesaplayın. Zamansal dağılımı analiz etmek için nistagmus atımlarının zamanlamasını (hızlı fazların başlangıcı) değerlendirin. Deneme başına toplam nistagmus atım sayısını kaydedin. Bu, her deneme ve denek için kaydedilen hızlı aşamaların sayısını sayarak yapılabilir.
    2. Güvenilir, temsili veriler sağlamak ve istatistiksel gücü artırmak için her denemeden ve katılımcıdan gelen tüm yavaş faz izlerini dahil edin.
  4. Duyusal katkıların ölçülmesi
    1. Görsel, vestibüler ve görsel-vestibüler denemeler için yavaş faz hızlarını listeleyen bir elektronik tablo oluşturun.
    2. Her bir yavaş faz ivmesini karşılık gelen uyaran ivmesi ile karşılaştırarak, her deneme için burulma ivmesini optokinetik veya kafa dönüş ivmesine bölerek göz uyaranı kazancını belirleyin.
    3. Bir indeks hesaplamak için görsel ve vestibüler çalışmalardan elde edilen ortalama yavaş faz kazancını görsel-vestibüler çalışmalardan elde edilen kazancı bölerek duyusal spesifik katkıları değerlendirin. Bunu, her bir konu ve hızlanma koşulu için ortalama veriler üzerinde gerçekleştirin. Örneğin, görsel ve vestibüler denemeler sırasıyla 3 derece/s2 ve 7 derece/s2 burulma ivmeleri veriyorsa ve görsel-vestibüler denemeler 10 derece/s2 üretiyorsa, görsel ve vestibüler katkılar sırasıyla %30 ve %70 olacaktır.
    4. Denekler ve denemeler arasında görsel-vestibüler yavaş faz kazancını görsel ve vestibüler yavaş faz kazancının toplamı ile karşılaştırarak bu yöntemi doğrulayın. Örneğin, optokinetik denemeler ortalama 3 derece/sn2 burulma hızı ve vestibüler denemeler 7 derece/sn2 veriyorsa, görsel-vestibüler denemeler yaklaşık 10 derece/sn2 olmalıdır.
    5. Görsel ve vestibüler kazanımların toplamını gözlenen görsel-vestibüler kazançla karşılaştırmak için bir t-testi kullanın; Sağlam bir entegrasyon önemli bir fark göstermemelidir.
    6. Son veri kümesini yavaş faz ivmesi, burulma kazancı, nistagmus frekansı, tek tek nistagmus atımları için zaman damgaları ve göreceli görsel ve vestibüler katkıların indekslenmiş değerlerini içeren bir tablo halinde düzenleyin. Verileri konuya, deneme türüne (görsel, vestibüler veya görsel-vestibüler düzeyde) ve hareket ivmesine göre yapılandırın.
    7. Değişkenleri yavaş faz ivmesi, nistagmus frekansı, zaman içindeki nistagmus dağılımı ve duyusal katkı indekslerine ayırarak istatistiksel analizler yapın. Konu, modalite ve hızlanma gibi faktörleri göz önünde bulundurun. Veri dağılımına bağlı olarak ANOVA gibi çok faktörlü bir analiz yönteminin kullanılması önerilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm katılımcılara üç hızlanma seviyesinde görsel, vestibüler ve kombine görsel-vestibüler stimülasyonların uygulandığı toplam 171 çalışma yapılmıştır. Ortaya çıkan tüm nistagmus yavaş fazları üzerinde göz izleme değerlendirmeleri yapıldı (dokuz kontrol katılımcısı (yedi kadın) için n = 223; 10 hasta (üç kadın) için n = 331). İstatistiksel analizler, her katılımcı için elde edilen ortalama değerlere (n = 19) dayanıyordu ve denemeler boyunca verilerin ortalaması alındı. Sağlıklı kontroller ve hastalar yaş açısından eşleşti...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mevcut protokol, beyin sapı devrelerinin aracılık ettiği bir refleks olan burulma bakış stabilizasyonu yoluyla subkortikal hareket işlemeyi değerlendirmek için doğrulanmış bir metodoloji sunmaktadır23. Yöntem, görsel ve vestibüler stimülasyonu birleştirerek, oküler torsiyon yanıtları yoluyla çoklu duyusal entegrasyonun değerlendirilmesini sağlar. Önceki uygulamalar, sarsıntılı hastalarda ivmeye bağlı vestibüler katkılara16, görsel bilgi yoğ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların bildirecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma Promobilia Vakfı tarafından desteklenmiştir (TW'ye A23126 araştırma hibesi).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
AC Fırçasız Servo Motorlar / Baldor BSM90C, 400 VBB Motors ve Mekanik, Fort Smith, AK, ABDUPC 781568378342Mekanize kızak için kullanıldı
Chronos Göz İzleme Cihazı (C-ETD)Chronos Vision GmbH, Berlin, AlmanyaArtık mevcut değilŞirketten daha yüksek kayıt oranları sunan daha yeni modeller de sunulmaktadır.
OriginProOriginLab, Northampton, MA, ABDOriginPro 17Göz, baş ve sandalye izlerini görselleştirmek ve analiz etmek için kullanılır.
SPSS İstatistikleriIBM, Chicago, IL, ABDSPSS İstatistikleri 28İstatistiksel analizler için kullanıldı

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Land, M. Eye movements in man and other animals. Vision Res. 162, 1-7 (2019).
  2. Wibble, T., Pansell, T., Grillner, S., Pérez-Fernández, J. Conserved subcortical processing in visuo-vestibular gaze control. NatComm. 13 (1), 4699(2022).
  3. Wibble, T., Pansell, T. Human proprioceptive gaze stabilization during passive body rotations underneath a fixed head. Sci Rep. 14, 17355(2024).
  4. Cullen, K. E. The vestibular system: multimodal integration and encoding of self-motion for motor control. Trends Neurosci. 35 (3), 185-196 (2012).
  5. Guerraz, M., Bronstein, A. M. Mechanisms underlying visually induced body sway. Neurosci Lett. 443 (1), 12-16 (2008).
  6. Pavlou, M., et al. The effect of repeated visual motion stimuli on visual dependence and postural control in normal subjects. Gait Posture. 33 (1), 113-118 (2011).
  7. Wollseifen, T. Different methods of calculating body sway area. Pharmac Prog. 4, 91-106 (2011).
  8. Morrow, M. J., Sharpe, J. A. The effects of head and trunk position on torsional vestibular and optokinetic eye movements in humans. Exp Brain Res. 95 (1), 144-150 (1993).
  9. Pansell, T., Schworm, H. D., Ygge, J. Torsional and vertical eye movements during head tilt dynamic characteristics. Invest Ophthalmol Vis Sci. 44 (7), 2986-2990 (2003).
  10. Wibble, T., Sodergard, U., Traisk, F., Pansell, T. Intensified visual clutter induces increased sympathetic signalling, poorer postural control, and faster torsional eye movements during visual rotation. PLoS One. 15 (1), e0227370(2020).
  11. Sukkar, M., Khatirnamani, A., Wibble, T. Visually induced vertical vergence as a motion processing biomarker associated with postural instability. Neuroscience. 555, 106-115 (2024).
  12. Meldrum, D., Jahn, K. Gaze stabilisation exercises in vestibular rehabilitation: review of the evidence and recent clinical advances. J Neurol. 266 (Suppl 1), 11-18 (2019).
  13. Reynders, M., Van der Sypt, L., Bos, J., Cools, W., Topsakal, V. Systematic review and meta-analysis of the diagnostic value of optokinetic after-nystagmus in vestibular disorders. Front Neurol. 15, 1367735(2024).
  14. Guyton, D. L. Ocular torsion: sensorimotor principles. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 226 (3), 241-245 (1988).
  15. Wibble, T., Pansell, T. Vestibular Eye Movements Are Heavily Impacted by Visual Motion and Are Sensitive to Changes in Visual Intensities. Invest Ophthalmol Vis Sci. 60 (4), 1021-1027 (2019).
  16. Wibble, T., Engström, J., Pansell, T. Visual and Vestibular Integration Express Summative Eye Movement Responses and Reveal Higher Visual Acceleration Sensitivity than Previously Described. Invest Ophthalmol Vis Sci. 61 (5), 4(2020).
  17. Wibble, T., Frattini, D., Benassi, M., Bolzani, R., Pansell, T. Concussed patients with visually induced dizziness exhibit increased ocular torsion and vertical vergence during optokinetic gaze-stabilization. Sci Rep. 13 (1), 3690(2023).
  18. Frattini, D., Rosén, N., Wibble, T. A proposed mechanism for visual vertigo: post-concussion patients have higher gain from visual input into subcortical gaze stabilization. Invest Ophthalmol Vis Sci. 65 (4), 26(2024).
  19. Frattini, D., Wibble, T. Alertness and Visual Attention Impact Different Aspects of the Optokinetic Reflex. Invest Ophthalmol Vis Sci. 62 (13), 16(2021).
  20. Goodenough, D. R., Sigman, E., Oltman, P. K., Rosso, J., Mertz, H. Eye torsion in response to a tilted visual stimulus. Vision Res. 19 (10), 1177-1179 (1979).
  21. Cheung, B. S., Howard, I. P. Optokinetic torsion: dynamics and relation to circularvection. Vision Res. 31 (7-8), 1327-1335 (1991).
  22. Cullen, K. E. Vestibular processing during natural self-motion: implications for perception and action. Nat Rev Neurosci. 20, 346-363 (2019).
  23. Vilis, T., Hepp, K., Schwarz, U., Henn, V. On the generation of vertical and torsional rapid eye movements in the monkey. Exp Brain Res. 77 (1), 1-11 (1989).
  24. Wibble, T., Engström, J., Verrecchia, L., Pansell, T. The effects of meclizine on motion sickness revisited. Br J Clin Pharmacol. 86 (8), 1510-1518 (2020).
  25. Reason, J. T. Motion sickness adaptation: a neural mismatch model. J R Soc Med. 71 (11), 819-829 (1978).
  26. Dichgans, J., Brandt, T. Visual-Vestibular Interaction: Effects on Self-Motion Perception and Postural Control. Handbook Sens Physiol. 8, 755-804 (1978).
  27. Cousins, S., et al. Visual dependency and dizziness after vestibular neuritis. PLoS One. 9 (9), e0105426(2014).
  28. Brandt, T., Dieterich, M. Vestibular syndromes in the roll plane: topographic diagnosis from brainstem to cortex. Ann Neurol. 36 (3), 337-347 (1994).
  29. Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings. Exp Brain Res. 59 (1), 185-196 (1985).
  30. Miller, E. F. Evaluation of otolith organ function by means of ocular counter-rolling measurements. , 69N30986 (1969).
  31. Diamond, S. G., Markham, C. H. Ocular counterrolling as an indicator of vestibular otolith function. Neurology. 33 (11), 1460-1469 (1983).
  32. Vieville, T., Masse, D. Ocular counter-rolling during active head tilting in humans. Acta Otolaryngol. 103 (3-4), 280-290 (1987).
  33. Kassner, M., Patera, W., Bulling, A. Pupil: an open source platform for pervasive eye tracking and mobile gaze-based interaction. Proc 2014 ACM Int Joint Conf Pervasive Ubiquitous Computing. , 1151-1160 (2014).
  34. Pansell, T., Sverkersten, U., Ygge, J. Visual spatial clues enhance ocular torsion response during visual tilt. Exp Brain Res. 175 (3), 567-574 (2006).
  35. Zemblys, R., Niehorster, D. C., Komogortsev, O., Holmqvist, K. Using machine learning to detect events in eye-tracking data. Behav Res. 50, 160-181 (2018).
  36. Otero-Millan, J., Roberts, D. C., Lasker, A., Zee, D. S., Kheradmand, A. Knowing what the brain is seeing in three dimensions: A novel, noninvasive, sensitive, accurate, and low-noise technique for measuring ocular torsion. J Vis. 15 (14), 11(2015).
  37. Sadeghi, R., Ressmeyer, R., Yates, J., Otero-Millan, J. Open Iris - An Open Source Framework for Video-Based Eye-Tracking Research and Development. bioRxiv. , (2024).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

G rsel GirdiRoll D zlemi RotasyonlarOptokinetik Stim lasyonVisuovestib ler Stim lasyonOk lomotor Biyobelirte lerNistagmus FrekansDuyusal Entegrasyon

İlgili makaleler