Opname van horizontale Saccade voorstellingen nauwkeurig bij neurologische patiënten met behulp van Electro-oculogram

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Het artikel beschrijft een praktische methode voor het opnemen van horizontale oogbewegingen met hoge nauwkeurigheid door electro-oculogram bij neurologische patiënten, met behulp van een beker Ag-AgCl-elektrode met een brede kunststof rand. Stabiele meting vereist goede selectie en fixatie van elektroden, met voldoende tijd voor licht aanpassing aan het optreden, en re-kalibratie zoals nodig.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Terao, Y., Fukuda, H., Sugiyama, Y., Inomata-Terada, S., Tokushige, S. i., Hamada, M., Ugawa, Y. Recording Horizontal Saccade Performances Accurately in Neurological Patients Using Electro-oculogram. J. Vis. Exp. (133), e56934, doi:10.3791/56934 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Electro-oculogram (EOG) is wijd verbeid gebruikt voor klinische oog verkeer opnemen, met name horizontale saccades, hoewel de video-oculography (VOG) heeft grotendeels de plaats van het tegenwoordig als gevolg van de hogere ruimtelijke nauwkeurigheid ingenomen. Er zijn echter situaties waarin EOG heeft duidelijke voordelen ten opzichte van de VOG, bijvoorbeeld onderwerpen met smalle oog clefts of cataract lenzen, en patiënten met bewegingsstoornissen. Dit artikel toont aan dat indien goed uitgevoerd, EOG een nauwkeurigheid die bijna zo goed als VOG met aanzienlijke stabiliteit voor opname, bereiken kan terwijl de problemen te omzeilen die zijn gekoppeld aan de VOG opname. De huidige paper beschrijft een praktische methode voor het opnemen van horizontale saccades oculomotor paradigma's met hoge nauwkeurigheid en stabiliteit door EOG in neurologische patiënten. De nodige maatregelen zijn een Ag-AgCl-elektrode met een brede kunststof pony staat voor het verminderen van ruis, en om te wachten op voldoende licht aanpassing aan het optreden. Deze wachttijd helpt ook om te lager de impedantie tussen de elektroden en de huid, waardoor stabiel signaal geregistreerd naarmate de tijd vordert. Bovendien, re-kalibratie wordt uitgevoerd zoals nodig tijdens de uitvoering van de taak. Met behulp van deze methode, de experimentator driften van signalen, alsmede verontreiniging van artefacten en ruis uit de electromyogram en electroencephalogram kunt vermijden en voldoende gegevens voor klinische evaluatie van saccades kunt verzamelen. Dus bij de uitvoering van EOG kan nog steeds een methode van hoge uitvoerbaarheid die kan algemeen worden toegepast op neurologische patiënten, maar ook voor studies in normale onderwerpen effectief kan zijn.

Introduction

Er zijn drie belangrijke manieren om te registreren van oogbewegingen, de conventionele EOG, de VOG opgenomen door de videogebaseerd eye tracking systeem, en de methode scleral search spoel (SSC). Onder hen, is EOG vaak gebruikt voor het vastleggen van de oogbewegingen in patiënten sinds de jaren 1970 vanwege zijn eenvoud. Breed inzetbaar voor de klinische bevolking, deze methode is uitgebreid gebruikt voor de diagnose van neurologische patiënten en heeft nuttige informatie over de pathofysiologie onderliggende aandoeningen1,2, 3,4,5. Bovendien, is het nog steeds de enige techniek die redelijkerwijs kan worden gebruikt voor de registratie van de oogbewegingen tijdens de slaap (rapid eye movement tijdens de REM-slaap en andere vormen van oogbewegingen).

Aangezien de oogbol positief in haar anterior aspect met inbegrip van het hoornvlies ten opzichte van haar achterste aspect geladen is, is er een spanningsverschil tussen de voorste en achterste aspecten van de ogen die het potentieel van corneo-Retina genoemd. Als gevolg van de aanwezigheid van dit potentieel, zal de juiste elektrode worden meer positieve dan links wanneer de proefpersonen hun blik naar rechts draait en worden negatieve wanneer ze hun blik naar links draaien. Aangezien het spanningsverschil tussen de linker en juiste elektroden aanzienlijk met de draaihoek van de oogbollen voor horizontale saccades correleert, kan het worden gebruikt voor het meten van horizontale oogbewegingen. Echter, deze correlatie niet houdt voor de verticale richting, hoewel verticale EOG kan nog steeds worden gebruikt voor het meten van oog bewegingen6. Sommige studies worden aan de andere kant, vooral de verticale EOG gebruiken voor controle knippert.

Onlangs, echter, VOG heeft grotendeels de plaats ingenomen van EOG toe te schrijven aan zijn hogere ruimtelijke nauwkeurigheid bereiken tot 0,25 - 0,5 graden, en is inmiddels de standaardmethode voor saccade opnemen in de klinische setting. Ondertussen is EOG gekomen om te worden beschouwd als nogal verouderde, aangezien haar ruimtelijke nauwkeurigheid, ten hoogste 0,5 graden, inferieur aan die van de VOG is.

VOG heeft echter ook zijn eigen nadelen, indien gebruikt in de klinische setting. Er zijn gevallen waarin VOG niet haalbaar is; eye tracking wordt bijvoorbeeld onjuist in vakken met een smalle oog gespleten zoals wanneer de greater area van het hoornvlies is geroteerd door de oogleden. Bij patiënten met staar lenzen belemmert aberrant weerspiegeling van het infrarood licht betrouwbare registratie van de blik richting. Bovendien is het zo dat EOG voordelen voor sommige mensen voor wie hun bewegingsstoornis bemoeilijkt VOG opname kan bieden. Bovendien, is het VOG-systeem duurder in vergelijking met de installatie van EOG, waardoor vaak de voormalige niet via een programma worden in gewone medische faciliteiten.

Aan de andere kant, wordt de SSC-methode beschouwd als de gouden standaard voor het meten van de oogbewegingen. Vergeleken met de VOG en EOG, deze methode biedt de hoogste ruimtelijke nauwkeurigheid, tot 0.1 graden, en is vooral handig wanneer de opname gaat om hoogfrequente hoofd motion6. Deze methode is echter mogelijk invasief, dat wil zeggen, pijnlijk en zeer irriterend voor de ogen, en opname zorgt voor slechts een korte periode, ongeveer 30 min of kortere7,8,9,10 . Deze korte duur maakt het een methode ongeschikt voor uitgebreide klinische toepassing, hoewel het met succes in sommige gespecialiseerde voorzieningen11 gebruikt heeft.

Gebaseerd op eerdere studies opname van meer dan 250 neurologische patiënten en 480 normale onderwerpen door de dezelfde groep12,13,14,15,16,17, 18,19, de huidige studie toont aan dat EOG kunnen nauwkeurig genoeg om te dienen als een standaard techniek van eye verkeer opname en breed toepasbaar voor de klinische bevolking, terwijl het omzeilen van diverse nadelen van VOG en WS. Dit artikel beschrijft een stabiele EOG opname methode, met behulp van een elektrode met een brede rand om breed en stabiel contact met de huid, vergelijkbaar met die van een EEG-elektrode veilig aangesloten op de hoofdhuid door Collodium voor het opnemen van een lange periode. De impedantie van de elektrode daalt en de opname wordt stabiel met tijd, waardoor effectieve vermindering van de artefacten van de gezichtsspieren en elektro-encefalografie. Deze methode wordt vergeleken met de gelijktijdig opgenomen VOG. Goed voorbereid en uitgevoerd, EOG is zo goed als VOG in termen van nauwkeurigheid voor opname saccades bij neurologische patiënten als EOG kan zelfs worden meer vatbaar voor saccade opnemen in normale onderwerpen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle experimentele procedures in deze studie werden goedgekeurd en uitgevoerd volgens de richtlijnen van de instelling menselijke onderzoek ethisch comité na het verkrijgen van de geïnformeerde toestemming.

1. Prepareer het onderwerp en de kamer voor het hercoderen

  1. Opname in een kamer met lage ambient verlichting, zodat voldoende licht aanpassing uitvoeren.
  2. Zijn onderwerpen zitten voor een zwarte, holle koepel-vormige scherm meet 90 cm in diameter met lichtgevende dioden (LEDs) ingebed in de gaatjes, die als punten van de fixatie dienen en saccade doelen gebruikt voor het oculomotor paradigma's.
    Opmerking: De LED's zijn ingedeeld in horizontale, verticale en schuine matrices in een zwarte, concave koepel-vormige scherm, dat wil zeggen, in 8 richtingen gescheiden door 45 graden van het centrum en met een interval van 5 graden van het centrum, zoals oorspronkelijk was bedacht door Kato et al.. 20 voor gedrags- en fysiologische studies, en aangepast voor menselijk gebruik door Hikosaka et al. 21
  3. Zorg voor het regelen van de oculomotor taken, elk onderwerp houden een microswitch knop aangesloten op een microcomputer, waarmee het onderwerp starten en beëindigen van een proces van de taak door het indrukken en loslaten van de knop.
    Opmerking: Taken en data-acquisitie worden gecontroleerd door een op maat gemaakt programma actief op een typische Windows-PC.
  4. Stabiliseren van de certificaathouder hoofd positie door kin en voorhoofd rust, alsmede door een hoofdband.

2. plaats de elektroden voor EOG

  1. Gebruik een Ag-AgCl cup-elektrode voor het opnemen van EOG (Figuur 1), die een diameter van 1,8 cm en een dikte van 3,5 mm heeft. De onderkant van de cup bestaat uit de Ag-AgCl-elektrode en de laterale wand is omgeven door een kunststof rand van 5 mm dikte, waardoor breed contact met de huid.
  2. Veeg de huid met een alcohol doekje.
  3. Vul de beker met elektrode plakken.
  4. Stabiel fixeren van de elektrode op de huid door het plaatsen van dubbel-stick plakband onder het plastic en bevestig de rand aan de huid.
  5. Voor het opnemen van horizontale saccades door EOG, plaatst u de elektroden aan de bilaterale canthi van de ogen, overwegende dat voor het opnemen van verticale saccades, plaats de elektroden boven en onder een oog.

3. de versterkers instellen voor opname

  1. Gebruik een gelijkstroom (DC)-versterker voor het opnemen van de EOG, met het signaal gedigitaliseerd bij 500 Hz.
  2. VOG tegelijk opnemen, met behulp van de video-based eye tracking systeem, die de positiegegevens oogbeschadigingen en/of fixatie op een sampling rate van 500-1000 Hz registreert.
  3. Voeden van de analoge uitgang van de posities van de horizontale en verticale oog en instellen van de filter van het data-acquisitiesysteem, met het signaal low-pass filter bij 20 Hz.
  4. Ook het filter instellen om te verzachten van de hoge-intermediair frequentie lawaai, zoals elektromyografie en elektro-encefalografie.
    Opmerking: Voor analyse, een verdere smoothing proces is nodig voor de berekening van saccade snelheid profielen uit het oog positiegegevens (hier, 3-punts smoothing was driemaal uitgevoerd).
  5. Indien mogelijk meten van de impedantie tussen de elektrode en de huid en houd het onder 20 kΩ.

4. wachttijd na het plaatsen van de elektroden voor de aanpassing van het licht

  1. 10-20 min wachten na het plaatsen van de elektrode EOG op de huid, totdat voldoende licht aanpassing plaatsvindt.
  2. Toestaan dat de opname te stabiliseren en de impedantie tussen de elektrode gel te verminderen.

5. het kalibreren van de EOG en VOG signalen

  1. Uitvoeren oog verkeer kalibratie voor elke testsessie doordat de onderwerpen kijken 5 vooraf opgegeven locaties.
  2. Meer in het bijzonder, maken onderwerpen bekijken van visuele doelen in het midden en die verschijnen van 20 graden naar links, rechts, naar boven en naar beneden van de fixatie komma, zowel voor EOG en VOG.
  3. De winst voor EOG zoals de onderwerpen op deze plekken fixeren, zo instellen dat voor het toezicht op de huidige positie van de ogen op het computerscherm weergegeven met behulp van de op maat gemaakte data-acquisitiesysteem overeenkomt met de positie van het doel weergegeven op het scherm.

6. opnemen Saccades met behulp van de Oculomotor van de paradigma's en kalibreren van de posities van het oog zo nodig tijdens de sessie

  1. Instrueer de onderwerpen over het oculomotor paradigma's.
    Opmerking: Twee oculomotor taken worden doorgaans gebruikt voor klinische studies, het visueel begeleide saccade (VGS) en antisaccade (AS) taken. Kort, in VGS, wanneer onderwerpen druk op de knop, een centrale plek in het midden van de koepel is verlicht, en de onderwerpen zijn eerst verplicht tot fixeren op deze plek. 1,5-2 s later een doelwit wordt gepresenteerd, willekeurig op een locatie 5, 10, 20 of 30 graden horizontaal naar links of rechts van het, op hetzelfde moment als de centrale fixatie plek is gedoofd. De onderwerpen zijn geïnstrueerd om een saccade richting van dat doel. Breng de onderwerpen eerste druk op de knop in de taak van de AS, en dan eisen dat ze te fixeren op de centrale fixatie punt zoals deze wordt weergegeven. 1,5-2 s later, het doel springt naar links of rechts van het, gelijkaardig aan hierboven. De onderwerpen zijn verplicht om een saccade naar een spiegel-symmetrische standpunt over de plek van de centrale fixatie.
  2. Hebben de onderwerpen druk op de knop en het begin van de proeven.
  3. Tijdens de zitting, de winst voor EOG tijdens de uitvoering van de taak, zo instellen dat de huidige ooghoogte weergegeven op het scherm wordt altijd uitgelijnd met de positie van het doel tegelijkertijd op hetzelfde scherm weergegeven. Zowel voor EOG en VOG, uitvoeren re-kalibratie voor aanpassing indien nodig tijdens de experimenten.
  4. Om te vergelijken van de prestaties van de twee methoden, analyseren de gefilterde en gedigitaliseerde EOG signalen te zijn van de DC-versterker en VOG door een custom-built computerprogramma en de EOG en VOG signalen samen in de dezelfde trace weergeven.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figuur 2 toont representatieve gelijktijdige records van EOG en VOG in een normale onderwerp. 8 proeven van VGS zijn bovenop voor EOG (grijze curven) en VOG (rode bochten; Figuur 2 A). gekalibreerd door de huidige methode, EOG en VOG gegevens bekend is dat ze lineaire over een bereik van 5-30 graden en de ruimtelijke nauwkeurigheid van de gegevens is 0,5 graden.

De records die zijn verkregen door de twee methoden grotendeels overlappen met elkaar. Ook zijn de saccade parameters, zoals de latentie en amplitude, bijna vergelijkbaar voor de twee methoden voor de opname, hoewel de snelheid iets kleiner voor EOG is (VGS: Figuur 2B, AS: Figuur 2C).

Voor EOG, kunnen elektromyografie en elektro-encefalografie verwarren oog verkeer records, die meestal vereist het gebruik van het low-pass filters voor opname van het goede oog. Het gebruik van het low-pass filter bij 20 Hz is gemeld aan de piek snelheid verlagen en het begin van saccades, licht te verhogen; de snelheid van saccades is kleiner met maximaal 10% voor de VGS en MGS, en de latentie gemeten door EOG is langer dan die gemeten door VOG met 2-3% (of volgorde van 8-10 ms), terwijl de amplitude van saccades grotendeels vergelijkbare22 is. Aan de andere kant, eerdere studies door andere fracties hebben gemeld grotere saccade snelheid voor EOG in vergelijking met zowel de VOG en de wetenschappelijke stuurgroep7,8,9,10, en de discrepantie tussen studies werd geacht Als gevolg van het gebruik van een smoothing procedure voor het berekenen van het saccade snelheid profiel en de low-pass filters genoemd.

Figure 1
Figuur 1: de elektrode en plakband gebruikt voor het opnemen van EOG. De elektrode heeft een diameter van 1,8 cm en een dikte van 3,5 mm, waar de bodem omvat de Ag-AgCl-elektrode en de laterale wand is omgeven door een kunststof rand van 5 mm dikte. Dit kan breed contact met de huid, zodat nauwe en stabiele fixatie, en dient om de impedantie tussen de huid en de elektrode. Hierdoor wordt de opname stabiel met tijd, waardoor effectieve vermindering van de artefacten van de gezichtsspieren en elektro-encefalografie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2 : Representatieve sporen van saccades opgenomen door EOG en VOG . (A) representatieve sporen door EOG en VOG opgenomen. 8 VGS sporen zijn bovenop, tijd-vergrendeld op het signaal het begin van saccades instrueren. Saccades verwezenlijking van doelstellingen van vier verschillende excentriciteiten (5, 10, 20 en 30 graden) naar links en rechts van de plek van de centrale fixatie zijn opgenomen. De horizontale as geeft de tijd en de verticale as geeft de ooghoogte (bovenste trace) of de snelheid (lagere sporen). De rode curven zijn voor de VOG en de grijze curven zijn voor EOG. Teken hieronder zijn gemarkeerd met een interval van 100 ms. Grijze curven zijn voor EOG gemeten door de DC-versterker, en de rode curven zijn voor VOG gemeten door de videogebaseerd eye tracking systeem. Wanneer de ogen naar het recht, de sporen afbuigen naar boven en wanneer de ogen naar links, ze naar beneden afbuigen. Opmerking de aanzienlijke overlap tussen de sporen, behalve dat de grijze sporen (EOG) iets naar rechts ten opzichte van de rode sporen (VOG) verschuiven zijn, hetgeen impliceert een iets langere latentie voor EOG ten opzichte van de VOG. (B) Comparison voor EOG en VOG sporen in de taak van de VGS. Rode curven zijn voor EOG en zwart en blauw bochten zijn voor VOG van de linker- en ogen, respectievelijk. De bovenste trace is voor ooghoogte, en het lagere cijfer is voor oog snelheid. Opmerking opnieuw de aanzienlijke overlap tussen de sporen voor EOG en VOG, maar de latentie iets langer voor EOG, en de curve van de snelheid van EOG toont een iets lagere piek snelheid dan die van de VOG. (C) Comparison voor EOG en VOG sporen in de AS-taak. Soortgelijke EOG en VOG sporen wanneer onderwerpen de AS taak uitvoeren. Merk opnieuw op de aanzienlijke overlap en dat de latentie iets langer voor EOG, en de curve van de snelheid voor EOG een iets lagere piek snelheid dan die voor de VOG toont. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Hoewel tegenwoordig de heersende methode voor het opnemen van saccades is geworden de VOG, toonde de huidige studie dat EOG een nauwkeurigheid bijna vergelijkbaar met die van de VOG bereiken kan indien naar behoren uitgevoerd (Figuur 2). De huidige EOG-methode is aangetoond dat het bereiken van een goede correlatie met VOG bij het opnemen van horizontale saccades en is met succes gebruikt in vele eerdere studies door de dezelfde groep12,13,14,15 ,16,17,18,19.

Toegegeven, VOG heeft een hogere ruimtelijke nauwkeurigheid dan EOG en is grotendeels vervangen door EOG in de klinische setting, maar de hogere nauwkeurigheid van VOG en SSC moet niet altijd worden genomen tegen nominale waarde. EOG geconstateerd in combinatie met VOG of SSC, en is gebleken prestaties vergelijkbaar met de laatste twee ondanks kleine verschillen7,8,9. Vergelijking van saccade piek snelheden gelijktijdig gemeten door EOG, VOG en SSC consequent is gebleken dat piek snelheid gemeten door EOG iets maar consequent sneller is dan de gemeten door de andere twee methoden7,8, 9. Deze snellere snelheid gemeten door EOG wordt over het algemeen toegeschreven aan de grotere geluidsniveau voor EOG opnemen, zoals verontreiniging van de Alfa en beta bands van EEG9. Aan de andere kant, piek snelheid gemeten door VOG is ook hoger dan die gelijktijdig door SSC geregistreerd7. Dit verschil wordt toegeschreven aan de belasting van de zoek spoel, beïnvloeden de saccade dynamiek; mogelijke ontsporing van de spoel over het hoornvlies, vooral tijdens knippert, kan de nauwkeurigheid van eye verkeer meting, wat leidt tot een iets grotere piek snelheid gemeten door SSC dan door VOG verminderen. In de huidige studie was de piek snelheid lager gemeten naar EOG ten opzichte van de VOG. Vermoedelijk, dit is omdat het low-pass filter gebruikt hier de neiging te verlagen van de piek snelheid. Dus, het verschil in "nauwkeurigheid" van elke methode mag niet alleen het gevolg van de storende ruis, maar ook op hoe de signalen zijn verwerkt (bijvoorbeeld low-pass filter) als goed over de inherente beperkingen van elke opnamemethode (bv., ontsporing van de zoek-spoel).

Ondertussen, EOG heeft een duidelijk voordeel ten opzichte van het andere oog verkeer methoden opnemen in bepaalde situaties van de opname, dwz., onderwerpen met smalle oog clefts en cataract lenzen. Aanpassen van de methode voor de smalle oog gespleten, experimenteurs kunnen tape op de oogleden van onderwerpen tijdens het opnemen, maar dit kan de ogen irriteren en leiden tot overmatig knipperen en tranen, die betrouwbare opname belemmert. In tegenstelling, kan EOG worden gebruikt bij patiënten met staar lenzen. Voor de VOG is het signaal verloren als gevolg van afwijkende reflectie cataract lenzen is gekoppeld. Evenzo kunnen knippert vrijwel "afkappen" de VOG records, omdat het signaal verloren tijdens knippert is. In tegenstelling, is horizontale EOG dat minder beïnvloed door blink artefacten, hoewel kleine "pieken" overeenkomt met knippert in de records kan worden gezien.

EOG vereist slechts een korte tijd voor voorbereiding, en er kan zelfs worden aan vele patiënten met bewegingsstoornissen die minder ernstig zijn. Sommige neurologische patiënten kunnen hebben moeite hun romp te stabiliseren. Dergelijke bewegingen kunnen schadelijk voor het opnemen van VOG zo goed zijn. Gezien deze aspecten toont EOG een voldoende mate van precisie voor klinische beoordeling; het is niet dat EOG inherent "onjuist" als een methode voor de registratie van de oogbewegingen.

Een praktische leidraad voor het vastleggen van de EOG in klinische toepassingen is verschenen in 201723. Het protocol hier breidt dit voorstel door het met inbegrip van enkele aanvullende procedures om te verder stabiliseren de EOG-opname. Het corneo-retinale potentieel kan fluctueren met tijd, als gevolg van factoren zoals de alertheid van onderwerpen of milieu invloeden zoals omgevingslicht. De omvang van de corneo-retinale potentiaalverschil is beïnvloed door verschillende voorwaarden en verhogingen tijdens de aanpassing van het licht, terwijl dark aanpassing een daling van de24,25 veroorzaakt. Met voldoende donker aanpassing, daarom de corneo-retinale potentieel naar verwachting stabiliseren, leidt tot verminderde drift. Ter vermindering van de schommeling verder, de winst voor EOG werd voortdurend gecontroleerd gedurende het gehele experiment, en re-kalibratie werd ook voor aanpassingen wanneer dat nodig is tijdens de experimenten uitgevoerd. Deze re-kalibratieprocedure nam slechts 10-20 s uit te voeren, zodat dit niet veel met de opname-procedures grijpen, en verminderd de fluctuatie van EOG signaal. Als de experimentator gedurende 10-20 minuten wacht na het plaatsen van de elektroden, voldoende licht aanpassing zal plaatsvinden en de impedantie tussen de elektrode en de huid zal ook dalen en geleidelijk asymptote op een laag niveau (tot 20kΩ). De wachttijd kan het opgenomen potentieel te stabiliseren dramatisch vanaf het begin van de opname en zich steeds meer stabiel met tijd.

In plaats van de gespecialiseerde koepel LEDs te embedding zoals beschreven in dit artikel, mogen een bord met LED's ingebed in een soortgelijke regeling worden gebruikt. Een alternatieve huidige (AC) versterker kan worden gebruikt in plaats van een DC-versterker zal, maar in dit geval de amplitude van opgenomen saccades niet betrouwbaar genoeg voor kwalitatieve beoordeling vanwege het verval van het signaal. Elektroden hebben een brede rand, die ook dient te handhaven sluit en breed contact met de huid, kunnen worden vervangen voor de elektrode die in dit artikel beschreven.

Enkele nadelen van EOG moeten ook worden erkend. EOG is over het algemeen slechts voldoende is voor het opnemen van horizontale oogbewegingen, zoals gesteld in de inleiding. Bovendien, het is moeilijk in te schatten betrouwbaar microsaccades door de methode EOG terwijl VOG heeft de mogelijkheid om dit te doen. Deze kwestie is vooral belangrijk vanwege de potentiële saccadic Prikker en haar vingerafdruk in de hoge frequentie bereik26. Hoewel deze aspecten problemen opleveren in een klinische context kunnen, ze zelfs met dit protocol kunnen worden opgelost en moet nog worden aangepakt in de toekomst studies. Aan de andere kant, kan het oog positie signaal opgenomen door EOG worden besmet door artefacten en ruis, zoals elektromyografie van gezichtsspieren en elektro-encefalografie. Ook wanneer een DC-versterker wordt gebruikt, kan het opgenomen signaal EOG drijven met de tijd. Deze problemen kunnen grotendeels worden opgelost met behulp van een elektrode met een kunststof rand waarmee nauwe en stabiele fixatie, evenals vermindering van de impedantie tussen de huid en de elektrode, effectieve vermindering van het omringende lawaai. Anderzijds helpt vergroten het contactoppervlak tussen de gel en de huid met behulp van een cup-elektrode zoals hierboven beschreven, bij het verlagen van de impedantie in contact met de huid. Een andere manier om te voorkomen dat de drift is te wachten voor een periode van 10-15 min na de plaatsing van de elektroden, voldoende licht aanpassing plaatsvindt. Deze wachttijd helpt ook om verdere lager de impedantie tussen de elektrode (gel) en de huid en het opgenomen signaal EOG meestal stabiliseert als de tijd verstrijkt. Kalibratie te herhalen en de winst van het signaal van de blik op de juiste wijze instellen tijdens het uitvoeren van oculomotor taken kunnen verder bijdragen tot verbetering van de kwaliteit van de opname. De drift van oog positie signaal kan een probleem vormen bij het opnemen van de goede uitoefening waarvoor opname meestal voor een langere periode gemaakt wordt. Voor het opnemen van saccades, waarvan de duur slechts enkele tientallen milliseconden duurt, is dit echter meestal niet een probleem.

Kortom, voor het bereiken van "nauwkeurige" EOG opname, is het niet de methodologie zelf dat telt, maar hoe de experimentator implementeert het. De kritieke stap is hoe om te gaan met de instabiliteit van de opname. De nodige maatregelen zijn een Ag-AgCl-elektrode met een brede kunststof pony staat effectief verminderen van ruis, en om te wachten op voldoende licht aanpassing. Deze wachttijd helpt ook om te lager de impedantie tussen de elektroden en de huid, waardoor een stabiel signaal geregistreerd. Bovendien, re-kalibratie wordt uitgevoerd zoals nodig tijdens de uitvoering van de taak. Dus geïmplementeerd, kan EOG wel een methode van hoge klinische uitvoerbaarheid, die kan algemeen worden toegepast op neurologische patiënten, vooral voor het opnemen van saccades in horizontale richting. Inderdaad, EOG kunnen een voorkeur methode wanneer alleen dit beschikbaar is om economische redenen of in praktische klinische situaties waarbij een gemakkelijk uitgevoerde methode vereist is en waar de weglating van gegevens is niet toegestaan.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te verstrekken met betrekking tot deze studie.

Acknowledgments

Dr. Terao werd gesteund door een Research Project Grant-in-Aid voor wetenschappelijkonderzoek van het ministerie van onderwijs, cultuur, sport, wetenschap en technologie van Japan [16K 09709, 16H 01497]. YU werd ondersteund door een Research Project Grant-in-Aid voor wetenschappelijkonderzoek van het ministerie van onderwijs, cultuur, sport, wetenschap en technologie van Japan [No.25293206, No. 22390181, 15H 05881, 16H 05322]; door subsidies van de Commissie onderzoek de beste rTMS behandeling van Parkinson's ziekte van het ministerie van volksgezondheid en welzijn van Japan; en door de Commissie van onderzoek op dystonie van het ministerie van volksgezondheid en het welzijn van Japan.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Electrode Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) NS111-115 cup electrode
Electrode paste Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) Gelaid Z-101BA gel electrode paste to fill in the cup electrode
Adhesive tape  Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) H261 double-stick tape for fixating the electrode
DC-amplifier Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) AN-601G amplifier for EOG
video-based eye tracking system SR research (Mississauga, Ontario, Canada) Eyelink II eye tracking system for recording VOG
Filter NF corporation MS-521 filter for the EOG signal

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Braun, D., Weber, H., Mergner, T., Schulte-Mönting, J. Saccadic reaction times in patients with frontal and parietal lesions. Brain. 115, (Pt 5) 1359-1386 (1992).
  2. Sweeney, J. A., Levy, D., Harris, M. S. Commentary: eye movement research with clinical populations. Prog Brain Res. 140, 507-522 (2002).
  3. Leigh, R. J., Kennard, C. Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences. Brain. 127, (Pt 3) 460-477 (2004).
  4. Ramat, S., Leigh, R. J., Zee, D. S., Optican, L. M. What clinical disorders tell us about the neural control of saccadic eye movements). Brain. 130, (Pt 1) 10-35 (2007).
  5. Terao, Y., et al. Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus. Neuropsychologia. 49, (7), 1794-1806 (2011).
  6. Kennard, D. W., Smyth, G. L. The causes of downward eyelid movement with changes of gaze, and a study of the physical factors concerned. J Physiol. 166, 178-190 (1963).
  7. Houben, M. M., Goumans, J., van der Steen, J. Recording three-dimensional eye movements: scleral search coils versus video oculography. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, (1), 179-187 (2006).
  8. Eggert, T. Eye movement recordings: methods. Dev Ophthalmol. 40, 15-34 (2007).
  9. Frens, M. A., van der Geest, J. N. Scleral search coils influence saccade dynamics. J Neurophysiol. 88, (2), 692-698 (2002).
  10. Lappe-Osthege, M., Talamo, S., Helmchen, C., Sprenger, A. Overestimation of saccadic peak velocity recorded by electro-oculography compared to video-oculography and scleral search coil. Clin Neurophysiol. 121, (10), 1786-1787 (2010).
  11. Bhidayasiri, R., Riley, D. E., Somers, J. T., Lerner, A. J., Büttner-Ennever, J. A., Leigh, R. J. Pathophysiology of slow vertical saccades in progressive supranuclear palsy. Neurology. 57, (11), 2070-2077 (2001).
  12. Terao, Y., et al. Visualization of the information through human oculomotor cortical regions by transcranial magnetic stimulation. J Neurophysiol. 80, (2), 936-946 (1998).
  13. Terao, Y., Okano, T., Furubayashi, T., Yugeta, A., Inomata-Terada, S., Ugawa, Y. Effects of thirty-minute mobile phone use on saccades. Clin Neurophysiol. 118, (7), 1545-1556 (2007).
  14. Terao, Y., et al. Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus. Neuropsychologia. 49, (7), 1794-1806 (2011).
  15. Terao, Y., et al. Frontal cortical regions controlling small and large amplitude saccades: a TMS study. Basal Ganglia. 1, (4), 221-229 (2011).
  16. Terao, Y., et al. Deterioration of horizontal saccades in progressive supranuclear palsy. Clin Neurophysiol. 124, (2), 354-363 (2013).
  17. Terao, Y., et al. Saccade abnormalities associated with focal cerebral lesions -How cortical and basal ganglia commands shape saccades in humans. Clin Neurophsyiol. 127, (8), 2953-2967 (2016).
  18. Terao, Y., et al. Is multiple system atrophy with cerebellar ataxia (MSA-C) like spinocerebellar ataxia and multiple system atrophy with parkinsonism (MSA-P) like Parkinson's disease? -A saccade study on pathophysiology. Clin Neurophysiol. 127, (2), 1491-1502 (2016).
  19. Terao, Y., et al. Distinguishing spinocerebellar ataxia with pure cerebellar manifestation from multiple system atrophy (MSA-C) through saccade profiles. Clin Neurophysiol. 128, (1), 31-43 (2016).
  20. Kato, M., Hikosaka, O. Saccade related responses of external pallidal neurons in monkey. Neurosci Res. Suppl. 17 [Abstract] 218 (1992).
  21. Hikosaka, O., Fukuda, H., Kato, M., Uetake, K., Nomura, Y., Segawa, M. Deficits in saccadic eye movements in hereditary progressive dystonia with marked diurnal fluctuation. Hereditary Progressive Dystonia With Marked Diurnal Fluctuation. Segawa, M. The Parthenon Publishing Group. New York. 159-177 (1993).
  22. Fukuda, H., et al. Development of saccade recording system in humans: simultaneous measurment of electro-oculography and video-oculography. 38th Annual Meeting of Japanese Society of Clinical Neurophysiology. [Japanese abstract] (2008).
  23. Constable, P. A., Bach, M., Frishman, L. J., Jeffrey, B. G., Robson, A. G. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. ISCEV Standard for clinical electro-oculography (2017 update). Doc Ophthalmol. 134, (1), 134 (2017).
  24. Behrens, F., Weiss, L. R. An automated and modified technique for testing the retinal function (Arden test) by use of the electro-oculogram (EOG) for clinical and research use. Doc Ophthalmol. 96, (4), 283-292 (1999).
  25. Kikawada, N. Variations in the corneo-retinal standing potential of the vertebrate eye during light and dark adaptations. Jpn J Physiol. 18, (6), 687-702 (1968).
  26. Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades. Neuron. 58, (3), 429-441 (2008).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics