<p class="jove_content"&gt; Gefördert durch niederländischen NWO / ZonMW Zuschüsse 912-03-037 und 911-02-004.</p

1. 6DF Bewegung Platform Vestibuläre Stimuli wurden mit einer Motion-Plattform (siehe Abbildung 1) in der Lage ist eckig und translationale Reize an insgesamt sechs Freiheitsgrade (FCS-Moog, Nieuw-Vennep, Niederlande) geliefert. Die Plattform wird von sechs elektromechanischen Aktuatoren mit einem Personal-Computer mit dedizierter Steuersoftware bewegt. Es erzeugt präzise Bewegungen mit sechs Freiheitsgraden. Sensoren in die Aktoren platziert kontinuierlich überwacht die Plattform Bewegungsprofil. Das Gerät verfügt über &lt;0,5 mm Genauigkeit für lineare und &lt;0,05 ° für eckige Bewegungen. Vibrationen während der Stimulation waren 0,02 °. Die Resonanzfrequenz der Vorrichtung betrug&gt; 75 Hz. Platform Bewegungsprofil wurde aus dem Sensor-Informationen in der Aktoren mit inverse Dynamik rekonstruiert und an die Datenerhebung Computer. Um Plattform-und Augenbewegung Daten zu synchronisieren, wurde ein Laserstrahl auf die Rückseite des pla montiertTForm und projiziert auf eine kleine Lichtschranke (1 mm, Reaktionszeit 10 us). Die Ausgangsspannung der Photozelle mit einer Rate von 1 kHz liegt und die Augenbewegung Daten abgetastet und lieferte eine Echtzeit-Anzeige der Bewegung Beginn mit 1 ms Genauigkeit. Im Offline-Analyse mit Matlab (Matchworks, Natick, MA), die rekonstruierte Bewegungsprofil der Plattform, auf der Sensorinformation der Aktoren in der Plattform wurde exakt mit dem Beginn der Bewegung Plattform ausgerichtet ist. 2. Themen A. Seating Die Motive werden auf einem Stuhl in der Mitte der Plattform (Abbildung 2) montiert sitzt. Der Körper des Patienten wurde mit einem Vier-Punkt-Sicherheitsgurt zurückgehalten als in Rennwagen eingesetzt. Die Gurte sind an der Basis der beweglichen Plattform verankert ist. Der Stuhl wurde von einer kubischen PVC-Rahmen umgeben und diente als Träger für die Feldspulen. Die Feldspule System war in der Höhe verstellbar, so dass das Sachgebietect Augen waren in der Mitte des magnetischen Feldes. B.-Fixierung Der Kopf ist mit einem immobilisierten individuell geformter dentaler-Eindruck biteboard, die der kubischen Gerüstes über eine starre Stange befestigt war. Ein Vakuum-Kissen um den Hals gefaltet und einen Kreisring an dem Stuhl weitere Fixierung des Gegenstandes (1) gewährleistet. Darüber hinaus, um störende Bewegungen des Kopfes während der Stimulation zu überwachen, legten wir zwei 3D-Sensoren (Analog Devices Inc, Norwood, MA) direkt auf den Biss Bord, eine für Winkel-und eine für lineare Beschleunigungen. 3. Koordinatensystem Eye Rotationen sind in einem Kopf-fixierten Rechtshänder Koordinatensystem (Abbildung 3). In diesem System wird vom Subjekt Sicht eine Linksdrehung um die Z-Achse (gieren), eine nach unten gerichtete Drehung um die Y-Achse (pitch) und rechts eine Drehung um die X-Achse (Rollen) als positi definiertve. Die Ebenen orthogonal zu der X-, Y-und Z Drehachsen jeweils die Roll-, Nick-und Gier-Ebene (Fig. 3). 4. Eye Movement Recordings Augenbewegungen beider Augen wurden mit 3D skleralen Suchspulen (Skalar, Delft, Niederlande) 4 mit einem Standard 25 kHz zwei Feldspule System auf die Amplitude Nachweisverfahren Robinson (Modell EMP3020, Skalar Medical, Delft, Niederlande) aufgezeichnet 5. Die Spule Signale wurden durch ein analoges Tiefpass-Filter mit Grenzfrequenz von 500 Hz abgetastet geführt und on-line und gespeichert auf der Festplatte bei einer Frequenz von 1 kHz mit 16 Bit-Genauigkeit (CED System mit Spike2 v6, Cambridge Electronic Design , Cambridge). 5. Suche Coil Kalibrierung Vor den Experimenten wurde die Empfindlichkeit und Nichtorthogonalität Richtung und Torsion Spulen in-vitro durch die Montage der Spule auf einen Fick gi verifiziertMBAL Systems angeordnet in der Mitte des magnetischen Feldes. Durch Drehen des Kardansystem über alle Hauptachsen wir überprüft, dass alle Spulen in den Experimenten verwendeten symmetrischen für alle Richtungen innerhalb von 2% waren. In vivo wurden die horizontalen und vertikalen Signale der beiden Spulen einzeln durch Anweisen der Gegenstand nacheinander zu fixieren eine Reihe von fünf Scheiben (zentrale Ziel und ein Ziel mit 10 Grad nach links, rechts, oben und unten) für jeweils fünf Sekunden kalibriert. Kalibrierung Ziele wurden auf einem durchscheinenden Schirm bei 186 cm Abstand projiziert. Beitrag Experiment Analyse der Kalibrierdaten führte Empfindlichkeit und Offset-Werte für die jeweils Suchspulen. Diese Werte wurden dann in der Analyse-Verfahren in Matlab 3 geschrieben werden. 6 Stimulation A. Sinusoidal Stimulation Die Plattform geliefert Ganzkörper-sinusförmige Rotationen (1 Hz, A = 4 °) über die drei cardinal Achsen: rostralen-kaudalen oder vertikale Achse (gieren), der interauralen Achse (Tonhöhe) und die Nasen-okzipitalen Achse (Rollen) und etwa mittleren horizontalen Achse in Schritten von 22,5 ° zwischen Rollen und Nicken inkrementiert. Sinus Stimuli wurden in Licht und Finsternis. In dem Licht, Themen auf Dauerlicht visuellen Ziel (eine rote LED, 2 mm Durchmesser) befindet sich in 177 cm vor dem Objekt auf Augenhöhe (1C links) fixiert. Kopf wurde so positioniert, dass Reid Linie Basis (die imaginäre Linie, die den Gehörgang externa mit dem unteren Orbital cantus) war innerhalb von 6 Grad von der Erde-horizontal) war. Während sinusförmigen Anregung im Dunkeln wurde das visuelle Zielobjekt kurz vorgestellt (2 sec), wenn die Plattform war während jedes Intervalls zwischen zwei aufeinander folgenden Stimuli stationär. Um spontanen Augenbewegungen während der Stimulation zu vermeiden, wurden die Probanden angewiesen, den imaginären Lage des Raumes festes Ziel während Sinuskurve fixierenal Stimulation nach dem Ziel war, einfach nur vor Beginn Bewegung eingeschaltet. Wir konnten nachweisen, dass die Art des Unterrichts vor allem reduziert die Augenbewegungen in der Dunkelheit gemacht, und hatte nur eine geringe Wirkung auf den Gewinn (&lt;10%). Diese Variabilität aufgetreten in allen Komponenten (horizontal, vertikal und Torsion) gleichzeitig. B. Impulse Stimulation Kurze Dauer ganzen Körper Impulse wurden in einer schwach beleuchteten Umgebung abgegeben. Der einzige sichtbare Impulse für das Thema war eine visuelle Ziel bei 177 cm vor dem Thema auf Augenhöhe befindet. Jeder Impuls wurde sechsmal wiederholt und lieferte in zufälliger Reihenfolge und mit zufälligen Zeitpunkt der Bewegung Einsetzen (Intervalle zwischen 2,5 und 3,5 sec variiert). Das Profil der Impulse wurde eine konstante Beschleunigung von 100 ° -2 sec während der ersten 100 ms des Impulses durch eine allmähliche lineare Abnahme der Beschleunigung folgt. Dieser Stimulus führte zu einer linearen Erhöhung der Geschwindigkeit Erreichen einer Geschwinkeit von 10 ° sec -1 nach 100 ms. Aberrant Kopfbewegungen während vestibulärer Stimulation durch die Winkelgeschwindigkeit und lineare Beschleunigung Geräten gemessen wurden, waren weniger als 4% der Reizamplitude. Spitzengeschwindigkeit der Augenbewegungen in Reaktion auf diese Impulse 100 Mal über dem Rauschpegel der Spule Signale. 7. Data Analysis Coil-Signale wurden in Fick Winkeln umgewandelt und dann ausgedrückt als Drehvektoren 6,7. Aus den Daten Fixierung des Targets geradeaus bestimmten wir die Fehlausrichtung der Spule des Auges relativ zu den orthogonalen primäre magnetische Feldspulen. Die Signale wurden für diese Achsversatzes durch dreidimensionale Gegenläufer korrigiert. Es wurde auch bestätigt, dass keine Spule Schlupf hatte während des Experiments durch die Überprüfung der Position Ausgang während der Fixierung des Ziels vor jeder Bewegung Ausbruch aufgetreten. Um 3D Augenbewegungen in der Geschwindigkeit Domain auszudrücken,wir umgewandelt Drehvektor Daten wieder in Winkelgeschwindigkeit. Vor der Umsetzung des Drehvektor zur Winkelgeschwindigkeit, geglättet wir die Daten durch Null-Phase mit einer Vorwärts-und Rückwärts digitales Filter mit einer 20-Punkt-Gauß-Fenster (Länge 20 ms). 8. Sinus Antworten Eine Verstärkung. Die Verstärkung der einzelnen Komponenten und 3D Auge Gain wurde, indem eine Sinuskurve mit einer Frequenz gleich der Frequenz der Plattform durch die horizontale, vertikale und Torsion Winkelgeschwindigkeitskomponenten berechnet. Die Verstärkung für jede Komponente als das Verhältnis zwischen Auge Komponente Spitzengeschwindigkeit und Plattform Spitzengeschwindigkeit definiert wurde separat für jedes Auge berechnet. B Versatz. Der Versatz zwischen der 3D-Auge Geschwindigkeitsachse und Kopfgeschwindigkeit Achse wurde nach dem Ansatz von Aw und Kollegen 8,9. Aus dem Skalarprodukt zweier Vektoren der Versatz wurde als ins berechnettantaneous Winkel in drei Dimensionen zwischen dem Kehrwert des Auges Geschwindigkeit Achse und der Kopfgeschwindigkeit Achse. Die 3D-Winkelgeschwindigkeit Verstärkung und Versatz für jede azimutale Ausrichtung wurden die Verstärkung und Versatz von Vektorsumme der 0 °-(Rollen) und 90 ° (pitch) Azimut Komponenten 10 vorhergesagt verglichen. Von diesem Vektorsumme folgt daraus, dass, wenn Geschwindigkeit Gewinne für Roll-und gleich sind, die Orientierung des Auges Drehachse mit dem Kopf Drehachse ausrichtet, wenn die beiden verschieden sind, wird die maximale Abweichung zwischen Reiz und Auge Drehachse bei 45 erwartet ° Azimut. 9. Impulse Responses Linke und rechte Auge Datenspuren von sechs Präsentationen für jede Bewegungsrichtung wurden separat analysiert. Da linke und rechte Auge Werte nahezu identisch waren, wurden die Daten linke und rechte Auge gemittelt, um die Verstärkung des Auges Geschwindigkeit in Reaktion auf Impulse Stimulation zu bestimmen. Alle Spuren wareneinzeln auf dem Bildschirm überprüfen. Wenn das Motiv einen blink oder saccade während der Impuls, Spur manuell wurde verworfen. Winkelgeschwindigkeitskomponenten (N = 5 bis 6) während der ersten 100 ms nach Beginn der Bewegung wurden in Zeitintervallen von 20 ms (eine wirksame Tiefpassfilterung) gemittelt und als Funktion der Plattform Geschwindigkeit 11,12.

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	<li>Houben, M. M. J., Goumans, J., Dejongste, A. H., Van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angular+and+linear+vestibulo-ocular+responses+in+humans.">Angular and linear vestibulo-ocular responses in humans.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1039, 68-80 (2005).</li><li>Collewijn, H., Van der Steen, J., Ferman, L., Jansen, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+ocular+counterroll:+assessment+of+static+and+dynamic+properties+from+electromagnetic+scleral+coil+recordings.">Human ocular counterroll: assessment of static and dynamic properties from electromagnetic scleral coil recordings.</a> Exp. Brain Res. 59, 185-196 (1985).</li><li>Goumans, J., Houben, M. M., Dits, J., Van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peaks+and+troughs+of+three-dimensional+vestibulo-ocular+reflex+in+humans.">Peaks and troughs of three-dimensional vestibulo-ocular reflex in humans.</a> J. Assoc. Res. Otolaryngol. 11, 383-393 (2010).</li><li>Ferman, L., Collewijn, H., Jansen, T. C., Vanden Berg, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+gaze+stability+in+the+horizontal,+vertical+and+torsional+direction+during+voluntary+head+movements,+evaluated+with+a+three-dimensional+scleral+induction+coil+technique.">Human gaze stability in the horizontal, vertical and torsional direction during voluntary head movements, evaluated with a three-dimensional scleral induction coil technique.</a> Vision Res. 27, 811-828 (1987).</li><li>Robinson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Method+of+Measuring+Eye+Movement+Using+a+Scleral+Search+Coil+in+a+Magnetic+Field.">A Method of Measuring Eye Movement Using a Scleral Search Coil in a Magnetic Field.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 10, 137-145 (1963).</li><li>Haustein, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Considerations+on+Listing's+Law+and+the+primary+position+by+means+of+a+matrix+description+of+eye+position+control.">Considerations on Listing's Law and the primary position by means of a matrix description of eye position control.</a> Biol. Cybern. 60, 411-420 (1989).</li><li>Haslwanter, T., Moore, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+theoretical+analysis+of+three-dimensional+eye+position+measurement+using+polar+cross-correlation.">A theoretical analysis of three-dimensional eye position measurement using polar cross-correlation.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 42, 1053-1061 (1995).</li><li>Aw, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+vector+analysis+of+the+human+vestibuloocular+reflex+in+response+to+high-acceleration+head+rotations.+II.+responses+in+subjects+with+unilateral+vestibular+loss+and+selective+semicircular+canal+occlusion.">Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. II. responses in subjects with unilateral vestibular loss and selective semicircular canal occlusion.</a> J. Neurophysiol. 76, 4021-4030 (1996).</li><li>Aw, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+vector+analysis+of+the+human+vestibuloocular+reflex+in+response+to+high-acceleration+head+rotations.+I.+Responses+in+normal+subjects.">Three-dimensional vector analysis of the human vestibuloocular reflex in response to high-acceleration head rotations. I. Responses in normal subjects.</a> J. Neurophysiol. 76, 4009-4020 (1996).</li><li>Crawford, J. D., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axes+of+eye+rotation+and+Listing's+law+during+rotations+of+the+head.">Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head.</a> J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).</li><li>Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deviation+of+the+subjective+vertical+in+long-standing+unilateral+vestibular+loss.">Deviation of the subjective vertical in long-standing unilateral vestibular loss.</a> Acta. Otolaryngol. 117, 1-6 (1997).</li><li>Tabak, S., Collewijn, H., Boumans, L. J., Van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gain+and+delay+of+human+vestibulo-ocular+reflexes+to+oscillation+and+steps+of+the+head+by+a+reactive+torque+helmet.+II.+Vestibular-deficient+subjects.">Gain and delay of human vestibulo-ocular reflexes to oscillation and steps of the head by a reactive torque helmet. II. Vestibular-deficient subjects.</a> Acta. Otolaryngol. 117, 796-809 (1997).</li><li>Van der Steen, J., Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ocular+stability+in+the+horizontal,+frontal+and+sagittal+planes+in+the+rabbit.">Ocular stability in the horizontal, frontal and sagittal planes in the rabbit.</a> Exp. Brain Res. 56, 263-274 (1984).</li><li>Seidman, S. H., Leigh, R. J., Tomsak, R. L., Grant, M. P., Dell'Osso, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+properties+of+the+human+vestibulo-ocular+reflex+during+head+rotations+in+roll.">Dynamic properties of the human vestibulo-ocular reflex during head rotations in roll.</a> Vision Res. 35, 679-689 (1995).</li><li>Seidman, S. H., Leigh, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+torsional+vestibulo-ocular+reflex+during+rotation+about+an+earth-vertical+axis.">The human torsional vestibulo-ocular reflex during rotation about an earth-vertical axis.</a> Brain Res. 504, 264-268 (1989).</li><li>Tweed, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rotational+kinematics+of+the+human+vestibuloocular+reflex.+I.+Gain+matrices.">Rotational kinematics of the human vestibuloocular reflex. I. Gain matrices.</a> J. Neurophysiol. 72, 2467-2479 (1994).</li><li>Tabak, S., Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+vestibulo-ocular+responses+to+rapid,+helmet-driven+head+movements.">Human vestibulo-ocular responses to rapid, helmet-driven head movements.</a> Exp. Brain Res. 102, 367-378 (1994).</li><li>Paige, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+vestibulo-ocular+reflex+(LVOR)+and+modulation+by+vergence.">Linear vestibulo-ocular reflex (LVOR) and modulation by vergence.</a> Acta. Otolaryngol. Suppl. 481, 282-286 (1991).</li><li>Halmagyi, G. M., Aw, S. T., Cremer, P. D., Curthoys, I. S., Todd, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impulsive+testing+of+individual+semicircular+canal+function.">Impulsive testing of individual semicircular canal function.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 942, 192-200 (2001).</li><li>Tabak, S., Collewijn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+human+vestibulo-ocular+reflex+at+high+frequencies+with+a+helmet,+driven+by+reactive+torque.">Evaluation of the human vestibulo-ocular reflex at high frequencies with a helmet, driven by reactive torque.</a> Acta. Otolaryngol. Suppl. 520 Pt. 1, 4-8 (1995).</li><li>Crawford, J. D., Vilis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axes+of+eye+rotation+and+Listing's+law+during+rotations+of+the+head.">Axes of eye rotation and Listing's law during rotations of the head.</a> J. Neurophysiol. 65, 407-423 (1991).</li><li>Migliaccio, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+three-dimensional+vestibulo-ocular+reflex+evoked+by+high-acceleration+rotations+in+the+squirrel+monkey.">The three-dimensional vestibulo-ocular reflex evoked by high-acceleration rotations in the squirrel monkey.</a> Exp. Brain Res. 159, 433-446 (2004).</li></ol>

Wir haben nichts zu offenbaren.

Dieses Papier beschreibt eine Methode, um genau zu messen 3D eckig VOR in Reaktion auf Ganzkörper Rotationen in den Menschen. Der Vorteil des Verfahrens ist, dass es quantitative Informationen zu gewinnen und Verlagerung der 3D-Winkelstellung VOR in allen drei Dimensionen ermöglicht. Das Verfahren ist für die Grundlagenforschung und hat auch potenzielle klinische Wert zB zum Testen Patienten mit vertikalen Kanal Probleme oder Patienten mit schlecht verstandenen zentralen vestibulären Probleme. Ein weiterer ...

<table border="1">
 <tbody>
		<tr>
			<td>Electric Motion Base MB-E-6DOF/24/1800KG * (Formerly E-CUE 624-1800)</td>
			<td>FCS-MOOG, Nieuw-Vennep, The Netherlands</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic field with detector, Model EMP3020</td>
			<td>Skalar Medical, Delft, The Netherlands</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CED power 1401, running Spike2 v6</td>
			<td>Cambridge Electronic Design, Cambridge</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electromagnetic search coils</td>
			<td>Chronos Vision, Berlin, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
 </tbody>
	</table>

three dimensional vestibular ocular reflex testing using a six degrees of freedom motion platform

Das Gleichgewichtsorgan ist ein Sensor, eckig und Linearbeschleunigungen misst mit sechs Freiheitsgraden (6DF). Eine vollständige oder teilweise Mängel der Vestibularorgan Ergebnisse in leichten bis schweren Gleichgewicht Probleme wie Schwindel, Oszillopsien, Gangunsicherheit Übelkeit und / oder Erbrechen. Eine gute und häufig genutzte Maßnahme zur Stabilisierung Blick quantifizieren ist die Verstärkung, die als die Größe des kompensatorischen Augenbewegungen gegenüber auferlegten Kopfbewegungen definiert ist. Um vestibulären Funktion zu testen genauer muss man erkennen, dass 3D VOR erzeugt idealerweise kompensatorische Okular Rotationen nicht nur mit einer Magnitude (Gewinn) gleich und entgegengesetzt der Drehung des Kopfes, sondern auch um eine Achse, die co-linear mit dem Kopf Drehachse (Ausrichtung ). Abnormal vestibulären Funktion führt also zu Veränderungen in der Verstärkung und Veränderungen in der Ausrichtung der 3D VOR Antwort. Hier beschreiben wir eine Methode, um 3D VOR messen mit Ganzkörper-Drehung auf einem 6DF motiauf der Plattform. Obwohl die Methode ermöglicht es auch testen Übersetzung VOR Antworten 1, beschränken wir uns auf eine Diskussion über die Methode, um 3D-eckig VOR messen. Außerdem beschränken wir uns hier auf die Beschreibung von Daten bei gesunden Probanden als Reaktion gesammelt, um sinusförmige Impuls und Stimulation eckig. Themen sind aufrecht sitzen und erhalten Ganzkörper-kleiner Amplitude sinusförmig und konstante Beschleunigung Impulse. Sinusförmige Impulse (f = 1 Hz, A = 4 °) wurden um die vertikale Achse und um die Achsen in der horizontalen Ebene, die zwischen Rollen und Nicken in Schritten von 22,5 ° in Azimut geliefert. Impulse wurden in Gier-, Roll-und Nick-und in den vertikalen Kanal gelieferten Flugzeuge. Augenbewegungen wurden unter Verwendung der Lederhaut Suchspule Technik 2. Suchspule Signale bei einer Frequenz von 1 kHz abgetastet. Die Input-Output-Verhältnis (Gain) und Versatz (Co-Linearität) des 3D VOR wurden fro berechnetm das Auge Spule 3 signalisiert. Verstärkungs-und Co-Linearität 3D VOR abhängig von der Orientierung des Stimulus Achse. Systematische Abweichungen wurden insbesondere während der horizontalen Achse Stimulation gefunden. Im Licht das Auge Drehachse wurde ordnungsgemäß mit dem Stimulus Achse Orientierungen 0 ° und 90 ° Azimut ausgerichtet, aber allmählich abgewichen mehr und mehr in Richtung 45 ° Azimut. Die systematischen Abweichungen in Fehlausrichtung für mittlere Achsen kann durch eine niedrige Verstärkung für Torsion (X-Achse oder Rollachse Drehung) und einer hohen Verstärkung für vertikale Augenbewegungen (Y-Achse bzw. Nick Drehung (siehe Abb. 2) erklärt werden. Weil mittlere Achse Stimulation führt eine kompensatorische Reaktion auf Vektor-Summierung der einzelnen Augendrehpunkt Komponenten basiert, wird die Netto-Reaktion Achse abweichen, weil die Verstärkung für X-und Y-Achse unterschiedlich sind. In der Dunkelheit der Gewinn aller Augendrehpunkt Komponenten hatten niedrigeer-Werte. Das Ergebnis war, dass der Versatz in Dunkelheit und für Impulse verschiedenen Höhen und Tiefen als in dem Licht hatte: seinen minimalen Wert wurde für die Pitch-Achse und seine maximale Stimulation für Roll-Achse Stimulation erreicht. Fallbericht Neun Probanden nahmen an dem Experiment. Alle Probanden gaben ihre Einwilligung. Das experimentelle Verfahren wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Erasmus University Medical Center genehmigt und an die Deklaration von Helsinki zur Forschung am Menschen. Sechs Probanden dienten als Kontrollen. Drei Probanden hatten eine einseitige Vestibularisschädigung aufgrund einer Vestibularisschwannom. Das Alter der Probanden (sechs Männer und drei Frauen) reichten 22 bis 55 Years. Keine der Kontrollen hatte visuellen oder vestibulären Beschwerden aufgrund neurologischer, Herz-Kreislauf-und Augenerkrankungen. Das Alter der Patienten mit schwannoma variiert zwischen 44 und 64 Jahre (zwei Männchen und ein Weibchen). Alle Probanden waren Schwannom unter ärztlicher Beobachtung und / oder Behandlung erhalten hatten, durch ein multidisziplinäres Team, bestehend aus einem othorhinolaryngologist und einem Neurochirurgen des Erasmus University Medical Center. Geprüfte Patienten hatten alle eine rechte Seite Vestibularisschwannom und unterzog sich einer Politik warten und beobachten (Tabelle 1; Themen N1-N3), nachdem er mit Vestibularisschwannom diagnostiziert. Die Tumoren waren stabil über 8-10 Jahre auf Kernspintomographie.

Sinus Stimulationslicht Abbildung 4 (oben) zeigt bei der Kontrollgruppe die durchschnittliche Zunahme der horizontalen, vertikalen und Torsion Winkelgeschwindigkeitskomponenten für alle getesteten sinusförmige Stimulationen in der horizontalen Ebene in dem Licht. Torsion war bei 0 ° Azimut maximal, während vertikale hatte ihr Maximum bei 90 °. Abbildung 5 zeigt die 3D Auge Gain im Licht. Zwischen 0,99 ± 0,12 (Pitch) und 0,54 ± 0,16 (Rolle) variiert zu ge...

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Three Dimensional Vestibular Ocular Reflex Testing Using a Six Degrees of Freedom Motion Platform

Es wird ein Verfahren beschrieben, um dreidimensionale vestibulo okulären Reflexe (3D VOR) beim Menschen mit Hilfe eines sechs Freiheitsgraden (6DF) Bewegungssimulator messen. Die Verstärkung und Versatz des 3D-Winkelstellung VOR stellen ein direktes Maß für die Qualität der Vestibularfunktion. Repräsentative Daten auf gesunden Probanden vorgesehen

Dreidimensional Vestibuläre Ocular Reflex-Test mit Six Degrees of Freedom Bewegung Platform

The vestibular organ is a sensor that measures angular and linear accelerations with six degrees of freedom (6DF). Complete or partial defects in the ...

three-dimensional-vestibular-ocular-reflex-testing-using-six-degrees

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.8K Aufrufe.  Erasmus MC. Es wird ein Verfahren beschrieben, um dreidimensionale vestibulo okulären Reflexe (3D VOR) beim Menschen mit Hilfe eines sechs Freiheitsgraden (6DF) Bewegungssimulator messen. Die Verstärkung und Versatz des 3D-Winkelstellung VOR stellen ein direktes Maß für die Qualität der Vestibularfunktion. Repräsentative Daten auf gesunden Probanden vorgesehen

Serie: Three Dimensional Vestibular Ocular Reflex Testing Using a Six Degrees of Freedom Motion Platform

MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. Humans can do path integration based exclusively on visual 2-3, auditory 4, or inertial cues 5. However, with multiple cues present, inertial cues - particularly kinaesthetic - seem to dominate 6-7. In the absence of vision, humans tend to overestimate short distances (&lt;5 m) and turning angles (&lt;30&deg;), but underestimate longer ones 5. Movement through physical space therefore does not seem to be accurately represented by the brain.
Extensive work has been done on evaluating path integration in the horizontal plane, but little is known about vertical movement (see 3 for virtual movement from vision alone). One reason for this is that traditional motion simulators have a small range of motion restricted mainly to the horizontal plane. Here we take advantage of a motion simulator 8-9 with a large range of motion to assess whether path integration is similar between horizontal and vertical planes. The relative contributions of inertial and visual cues for path navigation were also assessed.
16 observers sat upright in a seat mounted to the flange of a modified KUKA anthropomorphic robot arm. Sensory information was manipulated by providing visual (optic flow, limited lifetime star field), vestibular-kinaesthetic (passive self motion with eyes closed), or visual and vestibular-kinaesthetic motion cues. Movement trajectories in the horizontal, sagittal and frontal planes consisted of two segment lengths (1st: 0.4 m, 2nd: 1 m; &plusmn;0.24 m/s2 peak acceleration). The angle of the two segments was either 45&deg; or 90&deg;. Observers pointed back to their origin by moving an arrow that was superimposed on an avatar presented on the screen.
Observers were more likely to underestimate angle size for movement in the horizontal plane compared to the vertical planes. In the frontal plane observers were more likely to overestimate angle size while there was no such bias in the sagittal plane. Finally, observers responded slower when answering based on vestibular-kinaesthetic information alone. Human path integration based on vestibular-kinaesthetic information alone thus takes longer than when visual information is present. That pointing is consistent with underestimating and overestimating the angle one has moved through in the horizontal and vertical planes respectively, suggests that the neural representation of self-motion through space is non-symmetrical which may relate to the fact that humans experience movement mostly within the horizontal plane.

An efficient way to gain insight into how humans navigate themselves in three dimensions is described. The method takes advantage of a motion simulator capable of moving observers in ways unattainable by traditional simulators. Results confirm that movement in the horizontal plane is underestimated, while vertical movement is overestimated.

MPI CyberMotion Simulator: Implementierung eines neuartigen Motion Simulator zu Multisensorische Pfadintegration in drei Dimensionen erforschen

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

Forschung

Neurowissenschaften

Protocol for Three-dimensional Confocal Morphometric Analysis of Astrocytes

As glial cells in the brain, astrocytes have diverse functional roles in the central nervous system. In the presence of harmful stimuli, astrocytes modify their functional and structural properties, a condition called reactive astrogliosis. Here, a protocol for assessment of the morphological properties of astrocytes is presented. This protocol includes quantification of 12 different parameters i.e. the surface area and volume of the tissue covered by an astrocyte (astrocyte territory), the entire astrocyte including branches, cell body, and nucleus, as well as total length and number of branches, the intensity of fluorescence immunoreactivity of antibodies used for astrocyte detection, and astrocyte density (number/1,000 &#181;m2). For this purpose three-dimensional (3D) confocal microscopic images were created, and 3D image analysis software such as Volocity 6.3 was used for measurements. Rat brain tissue exposed to amyloid beta1-40 (A&#946;1-40) with or without a therapeutic&#160;intervention was used to present the method. This protocol can also be used for 3D morphometric analysis of other cells from either in vivo or in vitro conditions.

Astrocytes in the CNS change their functional and structural properties in response to harmful stimuli. This report presents a protocol for assessment of three-dimensional astrocyte morphology in diseased conditions or after therapeutic interventions.

Protokoll zur dreidimensionalen konfokalen morphometrische Analyse der Astrozyten

As glial cells in the brain, astrocytes have diverse functional roles in the central nervous system. In the presence of harmful stimuli, astrocytes modify ...

A Rat Model of Central Fatigue Using a Modified Multiple Platform Method

In this article, we introduced a rat model of central fatigue using the modified multiple platform method (MMPM). The Multiple Platform box was designed as a water tank with narrow platforms on the bottom. The model rats were put into the tank and stood on the platforms for 14 h (18:00 - 8:00) per day for a consecutive 21 days, with a blank control group set for contrast. At the end of modeling, rats in the model group showed an obvious fatigued appearance. To assess the model, we performed several behavioral tests, including the open field test (OFT), the elevated plus maze (EPM) test, and the exhaustive swimming (ES) test. The results showed that anxiety, spatial cognition impairment, poor muscle performance, and declined voluntary activity presented in model rats confirm the diagnosis of&#160;central fatigue. Changes of the central neurotransmitters also verified the result. In conclusion, the model successfully simulated central fatigue, and future study with the model may help reveal the pathological mechanism of the disease.

Here, we present a protocol to introduce a rat model of central fatigue using the modified multiple platform method (MMPM).

Eine Ratte Modell der zentralen Ermüdung mit einem modifizierten mehrere Plattform-Methode

In this article, we introduced a rat model of central fatigue using the modified multiple platform method (MMPM). The Multiple Platform box was designed ...

Large-scale Three-dimensional Imaging of Cellular Organization in the Mouse Neocortex

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical properties, synaptic connections, and in vivo functions, but their basic functional and anatomical organization from cellular to network scale is poorly understood. Here we describe a method for the three-dimensional imaging of fluorescently-labeled neurons across large areas of the brain for the investigation of the cortical cellular organization. Specific types of neurons are labeled by the injection of fluorescent retrograde neuronal tracers or expression of fluorescent proteins in transgenic mice. Block brain samples, e.g., a hemisphere, are prepared after fixation, made transparent with tissue clearing methods, and subjected to fluorescent immunolabeling of the specific cell types. Large areas are scanned using confocal or two-photon microscopes equipped with large working distance objectives and motorized stages. This method can resolve the periodic organization of the cell type-specific microcolumn functional modules in the mouse neocortex. The procedure can be useful for the study of three-dimensional cellular architecture in the diverse brain areas and other complex tissues.

Here we describe a procedure for tissue clearing, fluorescent labeling, and large-scale imaging of mouse brain tissue which, thereby, enables visualization of the three-dimensional organization of cell types in the neocortex.

Groß angelegte dreidimensionale Bildgebung der zelluläre Organisation in der Maus Neocortex

The mammalian neocortex is composed of many types of excitatory and inhibitory neurons, each with specific electrophysiological and biochemical ...

Three-Dimensional Shape Modeling and Analysis of Brain Structures

Statistical shape analysis of brain structures has been used to investigate the association between their structural changes and pathological processes. We have developed a software package for accurate and robust shape modeling and group-wise analysis. Here, we introduce an pipeline for the shape analysis, from individual 3D shape modeling to quantitative group shape analysis. We also describe the pre-processing and segmentation steps using open software packages. This practical guide would help researchers save time and effort in 3D shape analysis on brain structures.

We introduce a semi-automatic protocol for shape analysis on brain structures, including image segmentation using open software, and further group-wise shape analysis using an automated modeling package. Here, we demonstrate each step of the 3D shape analysis protocol with hippocampal segmentation from brain MR images.

Dreidimensionale Formmodellierung und Analyse von Gehirnstrukturen

Statistical shape analysis of brain structures has been used to investigate the association between their structural changes and pathological processes. ...

In Vivo Three-Dimensional Two-Photon Microscopy to Study Conducted Vascular Responses by Local ATP Ejection Using a Glass Micro-Pipette

Maintenance of normal brain function requires a sufficient and efficient supply of oxygen and nutrition by a complex network of vessels. However, the regulation of cerebral blood flow (CBF) is incompletely understood, especially at the capillary level. Two-photon microscopy is a powerful tool widely used to study CBF and its regulation. Currently, this field is limited by the lack of in vivo two-photon microscopy studies examining (1) CBF responses in three-dimensions, (2) conducted vascular responses, and (3) localized interventions within the vascular network. Here, we describe a 3D in vivo method using two-photon microscopy to study conducted vascular responses elicited by&#160;local ejection of ATP with a glass micro-pipette. Our method uses fast and repetitive hyperstack two-photon imaging providing precise diameter measurements by maximal intensity projection of the obtained images. Furthermore, we show that this method can also be used to study 3D astrocytic calcium responses. We also discuss the advantages and limitations of glass micro-pipette insertion and two-photon hyperstack imaging.

We present an optimized local ejection procedure using a glass micro-pipette and a fast two-photon hyperstack imaging method, which allows precise measurement of capillary diameter changes and investigation of its regulation in three dimensions.

In Vivo dreidimensionale zwei-photonische Mikroskopie zur Untersuchung von durchgeführten Gefäßreaktionen durch lokale ATP-Auswurf mit einer Glas-Mikropipette

Maintenance of normal brain function requires a sufficient and efficient supply of oxygen and nutrition by a complex network of vessels. However, the ...

Three-Dimensional Motor Nerve Organoid Generation

A fascicle of axons is one of the major structural motifs observed in the nervous system. Disruption of axon fascicles could cause developmental and neurodegenerative diseases. Although numerous studies of axons have been conducted, our understanding of formation and dysfunction of axon fascicles is still limited due to the lack of robust three-dimensional in vitro models. Here, we describe a step-by-step protocol for the rapid generation of a motor nerve organoid (MNO) from human induced pluripotent stem (iPS) cells in a microfluidic-based tissue culture chip. First, fabrication of chips used for the method is described. From human iPS cells, a motor neuron spheroid (MNS) is formed. Next, the differentiated MNS is transferred into the chip. Thereafter, axons spontaneously grow out of the spheroid and assemble into a fascicle within a microchannel equipped in the chip, which generates an MNO tissue carrying a bundle of axons extended from the spheroid. For the downstream analysis, MNOs can be taken out of the chip to be fixed for morphological analyses or dissected for biochemical analyses, as well as calcium imaging and multi-electrode array recordings. MNOs generated with this protocol can facilitate drug testing and screening and can contribute to understanding of mechanisms underlying development and diseases of axon fascicles.

This protocol provides a comprehensive procedure to fabricate human iPS cell-derived motor nerve organoid through spontaneous assembly of a robust bundle of axons extended from a spheroid in a tissue culture chip.

Dreidimensionale Motornerve Organoid Generation

A fascicle of axons is one of the major structural motifs observed in the nervous system. Disruption of axon fascicles could cause developmental and ...

Measuring the Influence of Magnetic Vestibular Stimulation on Nystagmus, Self-Motion Perception, and Cognitive Performance in a 7T MRT

Strong magnetic fields induce dizziness, vertigo, and nystagmus due to Lorentz forces acting on the cupula in the semi-circular canals, an effect called magnetic vestibular stimulation (MVS). In this article, we present an experimental setup in a 7T MRT scanner (MRI scanner) that allows the investigation of the influence of strong magnetic fields on nystagmus as well as perceptual and cognitive responses. The strength of MVS is manipulated by altering the head positions of the participants. The orientation of the participants&#39; semicircular canals with respect to the static magnetic field is assessed by combining a 3D magnetometer and 3D constructive interference in steady-state (3D-CISS) images. This approach allows to account for intra- and inter-individual differences in participants&#8217; responses to MVS. In the future, MVS can be useful for clinical research, for example, in the investigation of compensatory processes in vestibular disorders. Furthermore, it could foster insights into the interplay between vestibular information and cognitive processes in terms of spatial cognition and the emergence of self-motion percepts under conflicting sensory information. In fMRI studies, MVS can elicit a possible confounding effect, especially in tasks influenced by vestibular information or in studies comparing vestibular patients with healthy controls.

In this article, we describe the experimental setup, material, and procedures to assess reflexive eye movements, self-motion perception, and cognitive tasks under magnetic vestibular stimulation, as well as the anatomical orientation of the vestibular organs, in a 7 Tesla Magnetic resonance tomography (7T-MRT) scanner.

Messung des Einflusses der magnetischen vestibulären Stimulation auf Nystagmus, Selbstbewegungswahrnehmung und kognitive Leistung in einem 7T-MRT

Strong magnetic fields induce dizziness, vertigo, and nystagmus due to Lorentz forces acting on the cupula in the semi-circular canals, an effect called ...

Production of Human Neurogenin 2-Inducible Neurons in a Three-Dimensional Suspension Bioreactor

The derivation of neuronal lineage cells from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) marked a milestone in brain research. Since their first advent, protocols have been continuously optimized and are now widely used in research and drug development. However, the very long duration of these conventional differentiation and maturation protocols and the increasing demand for high-quality hiPSCs and their neural derivatives raise the need for the adoption, optimization, and standardization of these protocols to large-scale production. This work presents a fast and efficient protocol for the differentiation of genetically modified, doxycycline-inducible neurogenin 2 (iNGN2)-expressing hiPSCs into neurons using a benchtop three-dimensional (3D) suspension bioreactor.
In brief, single-cell suspensions of iNGN2-hiPSCs were allowed to form aggregates within 24 h, and neuronal lineage commitment was induced by the addition of doxycycline. Aggregates were dissociated after 2 days of induction and cells were either cryopreserved or replated for terminal maturation. The generated iNGN2 neurons expressed classical neuronal markers early on and formed complex neuritic networks within 1 week after replating, indicating an increasing maturity of neuronal cultures. In summary, a detailed step-by-step protocol for the fast generation of hiPSC-derived neurons in a 3D environment is provided that holds great potential as a starting point for disease modeling, phenotypic high-throughput drug screenings, and large-scale toxicity testing.

This article describes a protocol for the generation of human induced pluripotent stem cell-derived neurons in a benchtop 3D suspension bioreactor.

Herstellung von humanen Neurogenin 2-induzierbaren Neuronen in einem dreidimensionalen Suspensionsbioreaktor

The derivation of neuronal lineage cells from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) marked a milestone in brain research. Since their first ...

Im lebenden Organismus Ganzhirn-Bildgebung von Zebrafischlarven

In Vivo Whole-Brain Imaging of Zebrafish Larvae Using Three-Dimensional Fluorescence Microscopy

As a vertebrate model animal, larval zebrafish are widely used in neuroscience and provide a unique opportunity to monitor whole-brain activity at the cellular resolution. Here, we provide an optimized protocol for performing whole-brain imaging of larval zebrafish using three-dimensional fluorescence microscopy, including sample preparation and immobilization, sample embedding, image acquisition, and visualization after imaging. The current protocol enables in vivo imaging of the structure and neuronal activity of a larval zebrafish brain at a cellular resolution for over 1 h using confocal microscopy and custom-designed fluorescence microscopy. The critical steps in the protocol are also discussed, including sample mounting and positioning, preventing bubble formation and dust in the agarose gel, and avoiding motion in images caused by incomplete solidification of the agarose gel and paralyzation of the fish. The protocol has been validated and confirmed in multiple settings. This protocol can be easily adapted for imaging other organs of a larval zebrafish.

Autor im Rampenlicht: In vivo Ganzhirnbildgebung von Zebrafischlarven mittels dreidimensionaler Fluoreszenzmikroskopie  

Presented here is a protocol for in vivo whole-brain imaging of larval zebrafish using three-dimensional fluorescence microscopy. The experimental procedure includes sample preparation, image acquisition, and visualization.

Im lebenden Organismus Ganzhirnbildgebung von Zebrafischlarven mittels dreidimensionaler Fluoreszenzmikroskopie

As a vertebrate model animal, larval zebrafish are widely used in neuroscience and provide a unique opportunity to monitor whole-brain activity at the ...