ביעילות הקלטה תיאום עין-יד לקשת חוסר קואורדינציה

Summary

פגיעה מוחית עלולה לגרום נזק עינית וגופניות מערכות רכב. אפיון המוטורי לאחר פציעה מעניק סמנים ביולוגיים לסייע גילוי מחלות, ניטור, ואת הפרוגנוזה. אנו בודקים שיטה למדידת בקרת תנועה עין-יד בבריאות, חוסר קואורדינציה פיפטות, עם המראה-ועל-יד פרדיגמות להעריך תיאום בין העין והיד.

Abstract

ניתוח אובייקטיבי של תנועות עיניים יש היסטוריה משמעותית, הוכח זמן כדי להיות כלי מחקר חשוב בסביבה של פגיעה מוחית. הקלטות כמותיים יש יכולת חזקה למסך אבחונית. בדיקות בו-זמניות של העין, תנועות גפיים מופנה כלפי המטרות המשותפות פונקציונלי (למשל, תיאום עין-יד) לשמש נוספים חזקים עמוסי סמן נתיב כדי לתפוס ולחקור פגיעה עצבית, לרבות פגיעה מוחית נרכשת (ABI ). בזמן הקלטות כפולה-אפקטור כמותיים בתלת-ממד להרשות שפע הזדמנויות בתוך חקירות מנוע העינים-מדריך ההגדרה של גליה, הכדאיות של הקלטות כאלו כפול עבור העין והיד הוא מאתגר בהגדרות פתולוגי, במיוחד כאשר ניגש עם הקשיחות מחקר-כיתה. כאן נתאר השילוב של עין מערכת מעקב עם תנועה מיועד בעיקר עבור האיבר שליטה מחקר התנהגות טבעית של מערכת המעקב. הפרוטוקול מאפשר החקירה של משימות קואורדינציה בלתי מוגבלת, תלת מימדי (3D) עין-יד. ליתר דיוק, אנו בודקים בשיטה כדי להעריך תיאום עין-יד במשימות saccade להגיע באופן חזותי מודרכים בנושאים עם קו עורק המוח התיכון כרונית (MCA) ולהשוות אותם לפקדים בריא. תשומת לב מיוחדת למאפייני מערכת ספציפית, האיבר-עקיבה כדי להשיג דיוק גבוה נתונים של המשתתפים לאחר פציעה. קצב הדגימה, דיוק, טווח התנועה ראש מותר בהתחשב סובלנות הצפוי ואת הכדאיות של שימוש היו כמה מן המאפיינים הקריטיים בחשבון בעת בחירת גשש העין, גישה... המעקב האיבר נבחר בהתבסס על טבלת עזר להערכת הישגים דומים אך כללו את הצורך תלת-ממד, הקלטה, אינטראקציה דינמית, טביעת הפיזי ולמחקר. הנתונים הכמותיים שסופקו על ידי שיטה זו, הכולל גישה בעת הפעלתו בצורה נכונה יש פוטנציאל עצום נוספת לחדד להבנתנו מכניסטית השליטה עין-יד, ליידע התערבויות אבחון ופרגמטית ריאלי בתוך המרפאה הנוירולוגית ושיקומיים.

Introduction

רכיב חיוני של הפונקציה נוירולוגיות תיאום עין-יד או השילוב של עינית ידני מנוע ומערכות לתכנון, ביצוע של פונקציה משולבת לעבר מטרה משותפת, לדוגמה, מבט, התקרב ותפוס של הטלויזיה מרחוק. משימות תכליתי רבות תלויות פעולות מודרכים באופן חזותי, כגון להגיע, אוחז, אובייקט מניפולציה, כלי להשתמש, אילו ציר על תנועות העין והיד חנותם והמרגשים בשילוב. פציעות מוח הנרכש (גליה) לגרום לא רק בתפקוד האיבר, אלא גם בתפקוד עינית; לאחרונה, יש גם הראיות מצביע תפקוד של תיאום עין-יד¹. בתיאום עין-יד השליטה המוטורית תוכניות רגישים להעליב ב ניורולוגיות קשות של כלי הדם, טראומטי, ניווניות אטיולוגיה. העלבונות הללו עלולה לגרום התמוטטות בין כל קשרי הגומלין הכרחית לצורך בקרת מנוע משולב ומהירה^2,3,4,5,6. מחקרים רבים בנושא בתפקוד המוטורי ידנית הושלמו, יש ממונף הנחיה חזותית כאחד מעמודי התווך הליבה של הפרדיגמה ללא שיטה או פרוטוקול במקום לנתח תנועות עיניים במקביל.

ב ABI, גירעונות מנוע בולט מאותרים לעתים קרובות במהלך בדיקה קלינית שליד המיטה. עם זאת, בו-זמנית עינית ליקויי מוטוריות, ליקויים מורכבים המערבים האינטגרציה של מערכות ורפלקסי עשוי להיות תת-קליני ומצריכות הקלטה אובייקטיבית להיות מזוהה^{7,8,9, 10,11,12,13,14,15,16}. העינים-מדריך קואורדינציה תלויה גדולה ובעלת רשת מוחית, המדגיש את הצורך מחקר מפורט. הערכה תיאום עין-יד עם הקלטות אובייקטיבית כפול מספקת הזדמנות assay פונקציה קוגניטיבית והן מוטורי באוכלוסיות מרובות, לרבות פקדים בריא, נושאים עם היסטוריה של פגיעה מוחית, ובכך לספק תובנה מוחי המעגלים ותפקוד³.

אמנם saccades בליסטי תנועות שעשוי להשתנות משרעת בהתאם לפעילות צריך, מחקרים הראו קשרים בין התנועה saccade, היד במהלך פעולה חזותית מודרכים^{17,18,19, 20}. למעשה, ניסויים אחרונים הראו כי מערכות שליטה בשתי תנועות לשתף משאבים התכנון^21,22. המנוע תכנון רכזת תיאום עין-יד טמון קליפת הקודקודית האחורי. שבץ, ישנם חסרונות ידועים בשליטה מוטורית; hemiparetic חולים הוכחו ליצור תחזיות לא מדויק לקבל ערכת פקודות עצביות, כאשר ביקש לבצע תנועות ידיים מודרכים באופן חזותי, שימוש או יותר מושפעים (contralateral) או מושפעים פחות האיבר (חולשת)^{23 ,24,25,26,27,28,29}. יתר על כן, תיאום עין-יד ותוכניות הקשורות המוטורי רגישים להעליב בעקבות פגיעות נוירולוגיות, decoupling הגומלין, חנותם והמרגשים, בין effectors³⁰. הקלטות אובייקטיבית של העין והיד פקד בעל חשיבות עליונה כדי אפיון של חוסר קואורדינציה או מידת ליקויי קואורדינציה, משפר את ההבנה המדעית של עין-יד מנגנון השליטה המוטורית בהקשר פונקציונלי.

למרות שיש מחקרים רבים של תיאום עין-יד בפקדים בריא^{17,31,32,33,34}, הקבוצה שלנו כולל מתקדמת השדה שלנו מהגדרה של פגיעה נוירולוגית, עבור למשל במהלך הערכת המעגלים שבץ, חקרו הארגון יכולות של תנועות היד, לעיתים קרובות בתגובה מטרות המרחבי המוצג באופן חזותי. מחקרים הורחב האפיון אובייקטיבית העין והיד התמקדו באופן כמעט בלעדי קיבולת ביצועים לרשומה ש-effectors שני שלאחר שבץ או בהגדרות פיפטות; הפרוטוקול המתואר מאפשרת אפיון חזקים של השליטה המוטורית עינית וידני בתנועות ולמשחקי וטבעית. כאן נתאר את הטכניקה בחקירה של תנועות saccade להגיע מונחה באופן חזותי במקצועות עורק המוח התיכון כרונית (MCA) קו ביחס פקדים בריא. עבור ההקלטה סימולטני של saccade ולהגיע, אנו מעסיקים מעקב תנועה יד ועין בו-זמניות.

Protocol

1. משתתף

1. גייס משתתפים שליטה שגילן עולה על 18 שנים, ללא היסטוריה של תפקוד נוירולוגי, פגיעת עין משמעותית, דיכאון משמעותי, נכות העיקריים ו/או שתלים חשמל.
2. גייס משתתפים שבץ בוגרים מאשר 18 שנים, עם היסטוריה של פגיעה מוחית בהפצה עורק המוח התיכון (MCA), יש את היכולת להשלים את הסולם Fugl-מאייר, לשמור על מגוון רחב של העין תנועות^35,36, יש לי היכולת לבצע הצבעה פעילויות, בלי ההיסטוריה של נוספים תפקוד נוירולוגי, תחלואה נלווית של בריאות העין משמעותית, דיכאון משמעותי, רס ן נכות ו/או שתלים חשמל.
3. בקש למשתתפים לחתום על טופס הסכמה שאושרו על-ידי בית הספר לרפואה מוסדיים סקירה המנהלים של אוניברסיטת ניו יורק של.
4. הקרנת המשתתף (עבור ההשתלה מפורט ראו ריזו ואח³⁷)
   1. לקחת היסטוריה ולבצע בדיקות קליניות כפי שמתואר להלן.
      1. להעריך את מצב קוגניטיבי של המשתתפים עם מיני הנפשי מצב בדיקה (MMSE)³⁸.
      2. לבצע בדיקה נוירולוגית.
      3. בחן extraocular השרירים תנועות עיניים.
         1. בקש למשתתפים תעקוב אחרי האצבע של החוקר עיניהם תוך שמירה על הראש שלהם בתנוחה אחת. לצייר אות H דמיוני לפניהם לוודא כי המהלכים האצבע שלך מספיק רחוק החוצה, למעלה/למטה, הערכת מרכז, למעלה, למטה, שמאלה, ימינה, למטה/שמאל, למטה/שמאל, למעלה ושמאלה, ו למעלה/ימין.
         2. שאלו את המשתתפים לעקוב ולשמור את המבט על אובייקט עבר באיטיות דרך שדה הראיה שלהם כדי להעריך חלקה רדיפה. מכסה מרחק של 24 ס מ, באמצעות עיפרון כמטרה, לטאטא ואחורה לאט בכיוונים אופקי ואנכי, חוזר על כל שלוש פעמים.
         3. מבקשים המשתתפים להסתכל מהר ככל האפשר בין 2 מטרות ממוקמות 24 סנטימטרים אחד מהשני כדי להעריך saccades. השתמש עיפרון ועט מטרות וישיר להביט על מטרות ב גב הלוך באופן שלוש פעמים אופקית ואנכית.
         4. שאלו את המשתתפים להתקבע על אובייקט, כפי שהוא נע באיטיות לכיוון העיניים שלהם כדי להעריך את ההתכנסות, מרכוז המטרה, עיפרון, על גשר האף שלהם. הליך זה, לחזור על הבדיקה על ידי הבאת לאותו היעד של האף בחזרה לנקודת ההתחלה (סטייה).
         5. בקש מהמטופל לכסות את עין אחת ולהסתכל על האף של החוקר. הזיזו את היד מחוץ שדה הראיה של החולה קדימה, לליצן את האצבע לאט ואז לשאול את המטופלת לתת החוקר יודע מתי היד חוזרת לתוך תצוגה, חזור על הפעולה עבור השמאלית העליונה השמאלית העליונה בסדר, נמוך יותר, נמוך הגזרות נכון.
            הערה: כאשר המטופל מכסה את העין הימנית שלהם, לכסות את עין שמאל, ולהיפך.
      4. להעריך את ויזואלי באמצעות בדיקת אינטגרציה חזותי-מוטורי.
      5. להעריך את חדות הראייה על ידי תרשים Snellen^39,40.
      6. להעריך את שדה הראיה עם עימות ולבצע במקרה של שאלה, גולדמן או האמפרי שדה ראייה ובדיקות^41,42.
      7. להעריך הזנחה המי-מרחבית באמצעות קו חוצה זווית הבדיקה ובדוק ביטול אות בודדת⁴³.
      8. לכמת את מידת הנכות via 25-פריט הלאומי עין המכון חזותי תפקוד שאלונים (NEI-VFQ-25), סקר תוספת 10-פריט⁴⁴.

2. הכנה הניסוי ותצורת הפיזי של ציוד

1. ציוד:
   1. לבחור גשש העין
      1. לבחור גשש עין כי הוא מסוגל להשתמש נישאת על הראש (כדי למנוע הפרעה בתנועות יד מבוססי שולחן) רזולוציה מרחבית גבוהה (≤ 0.1^o), רזולוציה טמפורלית גבוהה (≥250 Hz).
      2. להקליט את תנועת העין המשקפת עם הגשש העין בקצב דגימה של 250 הרץ (מיקום העין הדגימה כל ms 4) מעקב הן לתלמיד והן השתקפות הקרנית.
   2. לבחור של גשש האיבר
      1. לבחור גשש איבר זה ניתן למפות את תנועת ה-x, y, z עמדה, ³ ס מ 0.08 דיוק, חביון ³ של 3.5 ms.
   3. לבחור מחשב נייד המסוגל הפעלת קובץ script מותאם אישית את פקדי אינטגרציה בזמן אמת של נתוני רכשה משתי מערכות ורישום במשותף את אותות בזמן אמת (טבלה של חומרים).
   4. בחר צג התצוגה מסוגל שילוב עם הנייד שבחרת וזה גדולה מספיק כדי לתמוך ליחיד התכתבות בין צג ומרחב יד השולחן
   5. להגדיר מלבן זהים בגודלם לצג התצוגה על משטח השולחן בין המשתתף הצג תצוגה, לשימוש כמרחב להשיג ופונקציונלי עבור עבודה ניסויית.
2. הגדרת אופן ההכנה:
   1. בצע כיוונון טבלה עם הכיסא מתכוונן לגובה.
   2. במקום תצוגה לפקח על 40 ס מ מהקצה הרחוק של הטבלה (טבלה של חומרים).
   3. מקם את לוח שולחן (להגיע לפני השטח) עם הממד יחס 1-1 עם תצוגת הצג.
   4. להגדיר את האיבר המעקב על ידי הרכבה המקור אלקטרומגנטית מתחת לשולחן (טבלה של חומרים).
   5. להגדיר את הגשש העין, לארח PC (טבלה של חומרים).
      1. לצרף ארבעה illuminators אינפרא-אדום (IR) בארבעת הפינות של המסך באמצעות רצועות.
      2. הגדר את תצורות המעקב עין עין המעקב הגדרת אפשרויות במסך.
         1. בחר כיול 13 נקודות מתוך תצורת מוגדר מראש של הגשש העין.
         2. בחר את רגישות גבוהה saccade לאתר saccade קטן.
         3. בחר במצב תלמידו-CR להקליט גם את תלמידי וגם את הקרנית.
         4. בחר קצב הדגימה-250 הרץ.
3. הכנה פיזית משתתפת
   1. המשתתפים לשבת על כיסא גובהו בשולחן עם צג המחשב.
   2. מקם את המשתתף 60 ס מ מהצג התצוגה (טבלה של חומרים).
   3. לתקן את חיישן תנועה (טבלה של חומר) ההיבט דיסטלי של האצבע המורה. של היד להיבדק הזרוע (הזרועות הדומיננטי עבור פקדים, ואת שתי הזרועות משתתפים עם שבץ)
   4. במקום המעקב עין על בגימור המשתתפים ולהתאים את סרט לשיער עם מצלמות (טבלה של חומרים).
      1. מתאים את הבנדנה
         1. להתאים את אטימות ואת המיקום של הסרט (באמצעות ידיות בגימור) כך בלוח הקדמי הוא במרכז המצח, הידיות בצד מעל האוזניים של המשתתף.
         2. ודא שהמצלמה בגימור נמצאת במרכז המצח, מעל גשר האף.
         3. לבקש להעלות את הגבות שלהם, אם הסרט על הראש זז, refit זה גבוה או נמוך על המצח.
      2. להתאים את המצלמה והמיקום המאייר הקרנית. שאלו את המשתתפים להסתכל על הצג תצוגה.
         1. במסך המצלמה, בחר את התמונה מצלמת ראש, לוודא כי זה מראה ארבעה כתמים גדולים של הסמנים IR הממוקמים במרכז התמונה מצלמת ראש. אם הם נמצאים במרכז, משתנות בהתאם.
         2. במסך הגדרת המצלמה, בחר עין אחת באותו הזמן. התאם את העין שתי מצלמות מאת להורדת והעלאת עין המצלמה לטפל עד התלמיד של העין הוא במרכז התמונה במצלמה
         3. למקד את המצלמה עין על ידי סיבוב בעל עדשה.
         4. הגדר את הסף התלמיד על-ידי לחיצה על הלחצן סף אוטומטי מסך תוכנית ההתקנה של המצלמה.
         5. לבצע את ההתאמה אותה על העין השנייה.
4. כיול
   1. לכייל את הגשש האיבר פלט להגיע לפני השטח באמצעות כיול של 9 נקודות, בקש המשתתף למקם אצבע מחובר חיישן להגיע משטח מיקומים (שולחן) כפי שהוא מוצג במסך הצג.
   2. לכייל את הגשש העין, לשאול המשתתפים מסתכל למטרה כיול שמופיע בתור נקודה כחולה ולשמור על קיבוע עד הנקודה הבאה תופיע על המסך
      הערה: כיול מטרות מופיעים במיקומים שנבחרו באקראי 13 על המסך
   3. כיילו המעקב עין לפחות פעמיים בכל הפעלה, הראשון בתחילת הניסוי, בנקודה באמצע הדרך.

3. ניסוי

1. שאל המשתתפים כדי להזיז את האצבע שלהם אל נקודת ההתחלה, המכסים את המעגל התחל במסך עם הנקודה אצבע-מחוון (נקודה אדומה), בעוד קיבעון (עין) את מיקום ההתחלה על המסך.
   הערה: מיקום ההתחלה הוא מיקום כתב הצגים פוינט (נקודה כחולה) קיבעון על המרכז של המסך (איור 1 א'). המיקום של האצבע מיוצג כ- 4 מ מ רדיוס אדום נקודה על המסך.
2. דרוש ממשתתפים לשמור על מיקום האצבע על העיגול התחלה עבור 150 מילישניות עד להופעת היעד.
3. ודא כי המשתתפים שמלמדות את מיקום ההתחלה עד שהם שומעים צליל צפצוף ("ביפ ללכת"). (איור 1)
   הערה: משך הזמן בין היעד המראה ואת הסימן להתחיל הוא אקראי בין 250-750 ms כדי למנוע בציפייה הסימן להתחיל.
4. להנחות את המשתתפים לעבור גם את העיניים וגם את קצה האצבע במהירות ובדייקנות המטרה הם שומעים את צליל צפצוף (איור 1)
   1. המטרה מופיע מעגל הרדיוס לבן 1 ס מ
5. להנחות את המשתתפים לגעת המיקום שולחן במיקום של המטרה וירטואלית כפי שהוא מוצג על המסך על-ידי הרמת את היד והאצבע וחיבור מחדש את קצה האצבע ולאירוח
   1. ודא המשתתפים לבצע תנועה הצבעה על-ידי הרמת את היד והאצבע במקום לגרור את היד ואת האצבע על פלטת שולחן.
   2. הצגת מיקום קצה להישג נקודה אדומה, הבאים להגיע השלמה.
   3. לקבוע יד השלמה על ידי שילוב של מהירות נמוכה (< שיא 5%) ו- 3 מ מ z-המטוס הסף.
6. בקש למשתתפים לבצע סדרה של ניסויים להכרות לפני הפעלת חדרי קירור והקפאה.
7. התחל קירור והקפאה אחרי המשתתפים נגע 5 של המטרות אחרונה 10 בהצלחה.
8. מבקשים המשתתפים לבצע סדרה של המבט ולהגיע ניסויים כמו הם קיבלו הוראה במהלך ניסויים להכרות.
   1. יש המשתתפים לבצע סך של ניסויים 76.
9. יש שליטה המשתתפים לבצע את הניסוי עם היד הדומיננטית שלהם.
10. במידת האפשר, יש משתתפים עם קו לבצע את הניסוי עם שתי הידיים, מושפעות יותר, פחות מושפע.
11. המשתתפים להשלים את הניסוי כולו ביד אחת לפחות.

איור 1. הצג סכימתי של הניסוי וההתקנה. (א) ייצוג סכמטי של השטח והצג ופנייה במהלך משפט. (b) רצף של פעולות בהישג מונחה באופן חזותי. קיבוע הראשון (נ) מופיע. המטרה (T) מופיע לאחר אורך זמן אקראי. האות 'לעבור' מתרחשת כמו הצליל השמיעה צפצוף (המסומן באמצעות הפס האנכי אפור-בהיר) לאחר הבאים מרווח (בו-זמניות היסט של F) זמן לא צפוי על ידי מראה היעד. יד (H) ותנועות העין (E) לעקוב אחר. הסימן קדימה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

תוצאות

שלושים משתתפים השתתפו במחקר המחקר. היו 17 המשתתפים במדגם שליטה, 13 המשתתפים במדגם שבץ. שני המשתתפים לא יכולתי לסיים את הניסוי כולו, אז הנתונים שלהם לא נכללו בניתוח.

דמוגרפיה והערכות שאלון

טבלה 1...

Discussion

כניסתו של העין והיד מערכות מעקב ככלים זמינים עבור אובייקטיבית לחקור את המאפיינים של מערכות רכב העינים-מדריך הואץ מחקרים, המאפשר את הניואנסים הקלטה בגישה עבור משימה חיונית בפעילויות היומיום – תיאום עין-יד. משימות רבות תלויות-פעולה טבעית מונחות באופן חזותי ותלויות חזון כמו קלט חושי העיקרי...

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