تسجيل كفاءة التنسيق العين واليد إلى الطيف إينكوردينيشن

Summary

يمكن أن تلحق الضرر الضرر الدماغي أنظمة المحركات العين والجسدية على حد سواء. توصيف للتحكم في المحركات بعد إصابة تتيح المؤشرات الحيوية التي تساعد في الكشف عن المرض والرصد والتنبؤ. نقوم بمراجعة طريقة لقياس مراقبة حركة العين واليد في الصحة وفي إينكوردينيشن باثولوجي، مع نظرة والوصول إلى نماذج لتقييم التنسيق بين العين واليد.

Abstract

تحليل موضوعي لحركات العين له تاريخ كبير وقد ثبت منذ وقت طويل أن تكون أداة هامة لبحث في الإعداد لإصابة في الدماغ. تسجيلات كمي لها قدرة قوية على الشاشة دياجنوستيكالي. الامتحانات المتزامنة للعين وحركات أطرافهم العليا الموجهة نحو تحقيق الأهداف الفنية المشتركة (مثلاً، التنسيق بين العين واليد) بمثابة مسار العلامات البيولوجية لادن قوية إضافية لاعتقال واستجواب الإصابة العصبية، بما في ذلك إصابات الدماغ المكتسبة (أبي ). في حين تحمل كمية التسجيلات المزدوجة-المستجيب ثلاثي الأبعاد فرصاً واسعة داخل العين-دليل التحقيقات موتور في الإعداد لأبي، يمثل تحديا جدوى مثل هذه التسجيلات المزدوجة لكل من العين واليد في إعدادات المرضية، لا سيما عندما اقترب مع دقة البحث-الصف. هنا يصف لنا دمج العين تتبع النظام مع حركة تتبع نظام يهدف أساسا أطرافهم مراقبة البحوث لدراسة سلوك طبيعي. ويتيح البروتوكول تحقيق مهام التنسيق غير المقيد، وثلاثي الأبعاد (3D) العين واليد. وبشكل أكثر تحديداً، نستعرض أسلوب لتقييم التنسيق العين واليد في المهام saccade الوصول بصريا المصحوبة بمرشدين في المواضيع مع الشريان الدماغي الأوسط المزمنة (MCA) السكتة الدماغية ومقارنتها بضوابط صحية. هو إيلاء اهتمام خاص إلى خصائص نظام تعقب العين واطرافهم محددة بغية الحصول على بيانات عالية الدقة من المشاركين بعد الإصابة. معدل أخذ العينات، والدقة، النطاق المسموح بها رئيس الحركة نظراً للتسامح المتوقعة وجدوى استخدام كانت العديد من خصائص الهامة في الاعتبار عند اختيار تعقب عين ونهج. Tracker أطرافهم تم تحديده استناداً عنوان مماثل ولكن تشمل الحاجة إلى التسجيل، والتفاعل الدينامي وبصمة مادية المنمنمة ثلاثي الأبعاد. البيانات الكمية المقدمة بهذا الأسلوب ومجمل النهج عند تنفيذ بشكل صحيح له إمكانات هائلة لزيادة تحسين فهمنا آليا لمراقبة العين واليد والاهتداء بها في التدخلات التشخيصية والواقعية الممكنة داخل الممارسة العصبية وإعادة التأهيل.

Introduction

عنصرا حاسما في وظيفة الجهاز العصبي هو التنسيق بين العين واليد أو تكامل أنظمة المحركات العين ودليل لتخطيط وتنفيذ الدالة مجتمعة نحو هدف مشترك، وعلى سبيل المثال، التوصل إلى نظرة، والاستيلاء على التلفزيون بعد. العديد من مهام هادفة تعتمد على الإجراءات الإرشادية بصريا، مثل التوصل إلى استيعاب ومعالجة كائن وأداة تستخدم، التي تتوقف على حركات العين واليد المتباعدة زمنياً ومكانيا. إصابات الدماغ المكتسبة (أبي) تسبب الخلل في أطرافهم ليس فقط، بل أيضا الخلل في العين؛ في الآونة الأخيرة، وهناك أيضا أدلة تشير إلى اختلال وظيفي للعين واليد التنسيق¹. برامج التحكم في المحركات منسقة العين واليد عرضه للإهانة في الإصابات العصبية من مسببات الأوعية الدموية، والصدمة، والأمراض التنكسية. قد تتسبب هذه الإهانات تفصيل بين أي من العلاقات لا غنى عنها اللازمة للتحكم في المحركات المتكاملة والسريعة^2،3،4،،من⁵⁶. قد أنجزت العديد من الدراسات على وظيفة المحرك اليدوي وقد الاستدانة من التوجيه البصرية كدعامة أساسية للنموذج دون أسلوب أو بروتوكول لتحليل حركات العين في نفس الوقت.

في أبي، غالباً ما يتم الكشف عن العجز الحركي واضحا أثناء الفحص السريري السرير. بيد قد تكون تحت اﻻكلينيكي المتزامنة الإعاقات الحركية بصري والعاهات المعقدة التي تنطوي على تكامل النظم الحسية والحركية وتستلزم تسجيل هدف أن تكون حددت^7،،من^{89، 10،11،،}من^1213،14،،من¹⁵¹⁶. العين--دليل السيارات التنسيق يعتمد على شبكة دماغية كبيرة ومترابطة، وتسليط الضوء على الحاجة إلى إجراء دراسة مفصلة. تقييم تنسيق عين ويد مع تسجيلات الهدف المزدوج يوفر فرصة للاعتداء على وظيفة كل المعرفية والحركية في السكان متعددة، بما في ذلك ضوابط صحية والمواضيع مع تاريخ إصابة في الدماغ، وبالتالي توفير نظرة ثاقبة الدماغي الدوائر والدالة³.

في حين ساككاديس البالستية الحركات التي يمكن أن تختلف في السعة تبعاً للمهمة بحاجة إلى، وقد أظهرت الدراسات التبعيات بين حركة ساككادي واليد أثناء العمل الموجهة بصريا^17،،من^{1819، 20}-وفي الواقع، أظهرت التجارب الأخيرة أن أنظمة التحكم لكل الحركات حصة تخطيط الموارد^21،22. المحرك التخطيط مركزا للتنسيق بين العين واليد يكمن في القشرة الجدارية الخلفية. في المخ، وهناك عجز معروفة في التحكم في المحركات؛ أظهرت هيميباريتيك المرضى لتوليد توقعات غير دقيقة نظراً لمجموعة من الأوامر العصبية، عندما يطلب منها القيام بحركات اليد الموجهة بصريا، باستخدام أما أكثر المتضررين (كونترالاتيرال) أو أقل تأثرا ^{أطرافهم (عن)23 ،24،25،،}من^2627،،من²⁸²⁹. وعلاوة على ذلك، التنسيق بين العين واليد وبرامج التحكم في المحركات ذات الصلة عرضه لإهانة بعد الإصابات العصبية، فصل العلاقات، زمنياً ومكانيا، بين المستجيبة³⁰. تسجيلات موضوعية لمراقبة العين واليد لها أهمية قصوى لتميز إينكوردينيشن أو درجة ضعف التنسيق ويحسن الفهم العلمي للعين واليد التحكم في المحركات الآلية في إطار وظيفي.

على الرغم من أن هناك العديد من الدراسات للتنسيق بين العين واليد في ضوابط صحية^17،،من^3132،،من³³³⁴، لدينا مجموعة متقدمة الحقل لدينا إعداد من الإصابة العصبية، سبيل المثال أثناء تقييم الدوائر السكتة الدماغية، وحققت المنظمة المكانية والزمانية لحركات اليد، في كثير من الأحيان استجابة للأهداف المكانية المعروضة بصريا. ركزت دراسات التي توسعت وصف موضوعي للعين واليد حصرا تقريبا على قدرة الأداء لسجل ما بعد السكتة الدماغية كلا المستجيبة أو في إعدادات مرضية؛ يتيح البروتوكول وصف توصيف قوية العين ودليل مراقبة السيارات في الحركات الطبيعية وغير مقيد. هنا يصف لنا هذا الأسلوب في قيق تحركات saccade الوصول الموجهة بشكل مرئي في المواضيع مع السكتة الدماغية المزمنة الشريان الدماغي الأوسط (MCA) بالنسبة لضوابط صحية. لتسجيل ساككادي والوصول المتزامن، نحن نوظف العين المتزامنة وتتبع حركة اليد.

Protocol

1-مشارك

1. تعيين التحكم المشتركين تزيد أعمارهم عن 18 سنة، دون تاريخ من الخلل في الجهاز العصبي، جرح في عينة كبيرة، الكساد الكبير، والعجز الشديد و/أو يزرع الكهربائية.
2. البحث عن مساهمين السكتة الدماغية من كبار السن من 18 سنة، مع تاريخ إصابة في الدماغ في توزيع الشريان الدماغي الأوسط (MCA)، لديها القدرة على إكمال الجدول فوجل-ماير، الحفاظ على مجموعة كاملة من حركات العين^35،36، وقد القدرة على أداء لافتاً المهام، ودون تاريخ خلل عصبية إضافية، الاعتلال الصحي العين كبيرة، الكساد الكبير، العجز الرئيسية و/أو يزرع الكهربائية.
3. أطلب من المشاركين بالتوقيع على استمارة موافقة وافقت المؤسسية استعراض المجلس لنيويورك في كلية الطب في جامعة.
4. فحص المشاركين (لمعايير الاستبعاد مفصلة الرجاء انظر ريزو et al³⁷)
   1. يأخذ التاريخ وإجراء الفحوص السريرية كما هو مبين أدناه.
      1. تقييم الحالة المعرفية للمشاركين مع دراسة حالة ميني العقلية (MMSE)³⁸.
      2. إجراء فحص الجهاز العصبي.
      3. دراسة extraocular العضلات وحركات العين.
         1. أطلب من المشاركين أن تتبع الإصبع للباحث بعيونهم مع إبقاء رؤوسهم في موضع واحد. رسم حرف ح وهمي أمامهم وتأكد من أن التحركات الإصبع الخاصة بك بما فيه الكفاية، وأعلى/لأسفل، تقييم مركز، أعلى، أسفل، يسار، يمين، أسفل/يسار وأسفل/يمين، أعلى/يمين، وأعلى/يمين.
         2. أطلب من المشاركين لتتبع والحفاظ على غض البصر عن كائن يتحرك ببطء من خلال مجال visual لتقييم متابعة سلسة. تغطي مسافة حوالي 24 بوصة واستخدام قلم رصاص كهدف، اكتساح جيئة وذهابا ببطء في الاتجاهين الأفقي والرأسي، وتكرار كل ثلاث مرات.
         3. أطلب من المشاركين أن ننظر في أسرع وقت ممكن بين 2 الأهداف التي توضع 24 بوصة وبصرف النظر إلى تقييم ساككاديس. استخدم القلم رصاص وقلم كأهداف والمباشرة نظرات للأهداف في العودة وإيابا طريقة ثلاث مرات أفقياً وعمودياً.
         4. أطلب من المشاركين ثبت على كائن ما، وهو يتحرك ببطء نحو لعيونهم لتقييم التقارب، توسيط الهدف، قلم رصاص، على جسر الآنف. بعد هذا الإجراء، كرر الاختبار بتحقيق نفس الهدف من الآنف مرة أخرى إلى موضع البداية (الاختلاف).
         5. أطلب من المريض لتغطية عين واحدة وننظر في الآنف للباحث. تحريك اليد خارج المجال البصري للمريض ثم جعله في هز الإصبع ببطء وأطلب من المريض للسماح للباحث تعرف عندما يأتي ناحية العودة إلى طريقة العرض، كرر هذا الإجراء لأعلى اليسار واليسار العلوي الأيمن، وانخفاض، والمربعين الأيمن السفلي.
            ملاحظة: عندما يغطي المريض العين اليمنى، تغطية العين اليسرى، والعكس بالعكس.
      4. تقييم الإعاقة البصرية باختبار تكامل البصرية والحركية.
      5. تقييم البصر بمخطط سنيلين^39،40.
      6. تقييم المجال البصري بالمواجهة وإذا كان في المسألة، أداء غولدمان أو همفري المجال البصري الاختبار^41،42.
      7. تقييم الإهمال هيمي المكانية عن طريق اختبار التنصيف الخط وإلغاء رسالة واحدة اختبار⁴³.
      8. تقدير مدى الإعاقة عبر 25-البند "الوطني العين معهد البصرية عمل الاستبيان" (نيي-ففق-25) والدراسة استقصائية ملحق 10-البند⁴⁴.

2-الإعداد للتجربة والتكوين البدني للمعدات

1. المعدات:
   1. اختر تعقب العين
      1. اختر تعقب عين غير قادرة على استخدام محمولة على الرأس (لتجنب التداخل مع الحركات المستندة إلى مكتب الوصول) عالية الدقة المكانية (≤0.1^س)، وعالية الدقة الزمنية (250 هرتز).
      2. تسجيل حركة العين مجهر مع تعقب العين بمعدل أخذ عينات من 250 هرتز (أخذ العينات العين موقف كل ms 4) تتبع التلميذ وانعكاس القرنية.
   2. اختر لتعقب أطرافهم
      1. اختيار تعقب أطرافهم التي يمكن تعيين الحركة في x، y، z الموقف، ³ 0.08 سم الدقة، الكمون ³ 3.5 مللي ثانية.
   3. اختيار جهاز كمبيوتر محمول قادر على تشغيل برنامج نصي مخصص عناصر هذا التكامل في الوقت الحقيقي من البيانات المكتسبة من نظامين وشارك تسجيل الإشارات في الوقت الحقيقي (جدول المواد).
   4. اختر شاشة عرض قادرة على الاندماج مع جهاز الكمبيوتر المحمول الذي تم اختياره، والتي كبيرة بما يكفي لدعم المراسلات رأس برأس بين العرض ومساحة تصل منضدية
   5. تعريف مستطيل مماثلة في حجمها لشاشة العرض على سطح جدول بين المشارك وجهاز العرض، لاستخدامه كمساحة تصل إلى وظيفية للعمل التجريبي.
2. إعداد إعداد:
   1. قم بإعداد جدول مع كرسي قابل للتعديل الارتفاع.
   2. مكان جهاز عرض 40 سم من الحافة الآن من الجدول (جدول المواد).
   3. ضع لوحة منضدية (الوصول إلى السطح) مع البعد نسبة 1-1 مع جهاز العرض.
   4. إعداد tracker أطرافهم بتركيب مصدر الكهرومغناطيسي تحت الجدول (جدول المواد).
   5. إعداد تعقب العين، واستضافة جهاز الكمبيوتر (جدول المواد).
      1. إرفاق أربع من الأشعة تحت الحمراء (IR) الأضواء على الزوايا الأربعة للشاشة باستخدام الأشرطة.
      2. تعيين تكوينات تعقب العين من شاشة خيارات الإعداد تعقب العين.
         1. حدد 13 نقطة المعايرة من قبل مجموعة تكوين تعقب العين.
         2. تحديد حساسية عالية ساككادي للكشف عن ساككادي الصغيرة.
         3. حدد وضع التلميذ-CR لتسجيل التلاميذ والقرنية.
         4. حدد معدل أخذ عينات في 250 هرتز.
3. الإعداد البدني مشارك
   1. المشاركون مقعد على كرسي قابل لضبط ارتفاع في الجدول مع عرض الكمبيوتر.
   2. موقف مشارك 60 سم بعيداً عن شاشة العرض (جدول المواد).
   3. إصلاح جهاز استشعار الحركة (جدول المواد) بجانب القاصي من سبابة اليد لتختبر الذراع (الأسلحة المهيمنة للضوابط، وكل الأسلحة في المشاركين مع السكتة الدماغية)
   4. ضع تعقب العين في عقال المشتركين وضبط عقال وكاميرات (جدول المواد).
      1. ومن المناسب عقال
         1. ضبط ضيق والموقف من عقال (باستخدام المقابض عقال) حيث تكون لوحة الجبهة في وسط جبهته والوسادات الجانبية أعلاه آذان المشارك.
         2. تأكد من أن الكاميرا عقال في وسط جبهته وعلى جسر الآنف.
         3. اسأل المشاركين رفع حاجبيه، وإذا كان يتحرك عقال، التجديد هو أعلى أو أقل على الجبين.
      2. اضبط الكاميرا وموقف إضاءة القرنية. أطلب من المشاركين لإلقاء نظرة على شاشة العرض.
         1. من شاشة الكاميرا، حدد صورة الكاميرا الرأس، تحقق من أن تظهر أربع بقع كبيرة من علامات الأشعة تحت الحمراء التي يتم وضعها في مركز الصورة الكاميرا الرأس. إذا لم تكن في المركز، ضبط وفقا لذلك.
         2. من شاشة إعداد الكاميرا، حدد عين واحدة في الوقت. ضبط العين اثنين التعامل مع الكاميرات بخفض ورفع الكاميرا العين حتى تلميذ العين في وسط الصورة الكاميرا
         3. وتركز الكاميرا العين عن طريق تناوب صاحب العدسة.
         4. تعيين العتبة التلميذ بالضغط على زر "عتبة السيارات" على شاشة إعداد الكاميرا.
         5. إجراء التعديل نفسه للعين الأخرى.
4. معايرة
   1. معايرة tracker أطرافهم الإخراج إلى الوصول إلى السطح باستخدام معايرة 9-نقطة، أطلب من المشاركين وضع إصبع استشعار المرفقة على الوصول إلى مواقع (منضدية) السطحية كما هو معروض على الشاشة.
   2. معايرة tracker العين، أطلب من المشاركين أن ننظر إلى الهدف المعايرة التي تظهر كنقطة زرقاء والحفاظ على التثبيت حتى النقطة التالية يظهر على الشاشة
      ملاحظة: تظهر الأهداف المعايرة في 13 مواقع مختارة بشكل عشوائي على الشاشة
   3. معايرة tracker العين على الأقل مرتين في كل دورة، أول واحد في بداية التجربة، وفي النقطة في منتصف الطريق.

3-التجربة

1. اسأل المشاركين للتحرك الإصبع على موضع البداية، تغطي الدائرة ابدأ على الشاشة باستخدام الإصبع-مؤشر نقطة (النقطة الحمراء)، بينما فيكساتينج (العين) موضع البدء على الشاشة.
   ملاحظة: موضع بدء موقع مراسل من يعرض التثبيت نقطة (النقطة الزرقاء) في وسط الشاشة (الشكل 1a). ويمثل موقف الإصبع كنقطة الشعاع الأحمر 4 مم على الشاشة.
2. تطلب من المشاركين للحفاظ على وضعه الإصبع على الدائرة ابدأ لمرض التصلب العصبي المتعدد 150 حتى يظهر الرقم المستهدف.
3. التأكد من أن المشاركين ثبت موضع البدء حتى يسمعون صوت تنبيه ("تنبيه الذهاب"). (الشكل 1)
   ملاحظة: المدة بين الهدف المظهر وإشارة الذهاب هو العشوائية بين 250 إلى 750 مللي ثانية لمنع استباقا لإشارة الذهاب.
4. إرشاد المشاركين تحريك العينين والإصبع على حد سواء بسرعة ودقة إلى الهدف المعين كما يسمعون صوت تنبيه (الشكل 1)
   1. الهدف المعين يظهر دائرة بيضاء في دائرة نصف قطرها 1 سم
5. إرشاد المشاركين تلمس موقع منضدية في موضع الهدف الظاهري كما هو معروض على الشاشة برفع اليد والإصبع وإعادة ربط الإصبع والطاولة
   1. التأكد من جعل المشاركين حركة تأشير برفع اليد والإصبع بدلاً من سحب اليد والإصبع على الطاولة.
   2. عرض موقع الوصول إلى نهاية كنقطة حمراء، عقب التوصل إلى الإنجاز.
   3. تحديد الوصول إلى الإنجاز بمزيج من السرعة المنخفضة (< الذروة 5%)، وعتبة z-الطائرة 3 مم.
6. أطلب من المشاركين إجراء سلسلة من التجارب التعريف قبل البدء في الحصول على البيانات.
7. بدء الحصول على البيانات بعد تطرق المشاركون 5 أهداف آخر 10 بنجاح.
8. أطلب من المشاركين للقيام بسلسلة من نظرة والتوصل إلى المحاكمات كما أنها صدرت خلال محاكمات إطلاعية.
   1. أن المشاركين في تنفيذ ما مجموعة 76 المحاكمات.
9. وقد تحكم المشاركين القيام بالتجربة مع اليد المسيطرة.
10. كلما كان ذلك ممكناً، أن المشاركين بالسكتة الدماغية إجراء التجربة مع كلتا اليدين، أكثر المتأثرين والمتضررين من أقل.
11. يقوم المشاركون بإكمال التجربة كاملة مع جهة واحدة على الأقل.

رقم 1. عرض تخطيطي للإعداد والتجربة. (أ) التمثيل التخطيطي لجهاز العرض، والوصول إلى السطح خلال محاكمة. (ب) تسلسل من الإجراءات في متناول الموجهة بشكل مرئي. يظهر التثبيت الأولى (و). الهدف (T) يظهر بعد مدة زمنية عشوائية. يحدث إشارة 'اذهب' كتنبيه سمعي الصوت (يعني بشريط عمودي رمادية خفيفة) بعد التالي الفاصل زمني (الإزاحة المتزامنة و) وقت لا يمكن التنبؤ بها بمظهر المستهدفة. (ح) من ناحية وحركات العين (ه) اتباع الذهاب--إشارة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

النتائج

وشارك ثلاثون مشتركاً في الدراسة البحثية. كان هناك 17 مشاركاً في الفوج التحكم، و 13 مشاركاً في الفوج السكتة الدماغية. اثنين من المشاركين لم أستطع إنهاء التجربة كاملة، حيث تم استبعاد البيانات الخاصة بهم من التحليل.

التركيبة السكانية وتق?...

Discussion

تسجيل ظهور العين واليد نظم تتبع كالأدوات المتاحة تسارعت موضوعيا استكشاف خصائص نظم المحركات العين-دليل الدراسات البحثية، تمكن دقة النهج لمهمة أساسية في الأنشطة اليومية – التنسيق بين العين واليد. بصريا وتسترشد العديد من المهام المعتمدة على العمل الطبيعي وتعتمد على الرؤية كأحد مدخلات حسي?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
27.0" Dell LED-Lit monitor	Dell	S2716DG	QHD resolution (2560 x 1440)
ASUS ROG G750JM 17-Inch	AsusTek Computer Inc
Eye Link II	SR-Research	500 Hz binocular eye monitoring 0.01 º RMS resolutions
Matlab	MathWorks
Polhemus MicroSensor 1.8	Polhemus		240 Hz, 0.08 cm accuracy