Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Amaç, akut inme kurtulanlarının% 23-46'sını etkileyen bir sendrom olan tek taraflı mekansal ihmali tespit etmek ve karakterize etmek için yeni bir sanal gerçeklik görevi tasarlamak, inşa etmek ve pilot olarak tasarlamak ve pilot oluşturmak, nörolojik hastalığın çalışmasında ve yönetiminde sanal gerçekliğin rolünü genişletmekti.
Tek taraflı mekansal ihmal (USN), uzayın bir tarafında dikkatsizlik veya eylemsizlik ile karakterize bir sendromdur ve akut inmeden kurtulanların% 23-46'sını etkiler. Bireysel hastalarda bu semptomların tanısı ve karakterizasyonu zor olabilir ve genellikle yetenekli klinik personel gerektirir. Sanal gerçeklik (VR), USN'li hastalar için yeni değerlendirme araçları geliştirme fırsatı sunar.
İnce USN semptomlarını tespit etmek ve karakterize etmek için bir VR aracı tasarlamayı ve oluşturmayı ve aracı USN ile ilişkili kortikal bölgelerin inhibitör tekrarlayan transkraniyal manyetik stimülasyonu (TMS) ile tedavi edilen denekler üzerinde test etmeyi amaçladık.
TMS'yi visuospatial işleme ile ilişkili korteksin iki farklı bölgesine uygulayarak üç deneysel koşul yarattık- üstün temporal girus (STG) ve supramarginal girus (SMG) - ve kontrol olarak sham TMS uyguladık. Daha sonra denekleri, her iki hemiy alanında çalılara dağıtılan çiçeklerin yanal asimetrileri ile tanımlamalarının istendiği sanal gerçeklik ortamına yerleştirdik ve her konunun performansına göre dinamik zorluk ayarı yaptık.
STG'de uyarılan denekler ile SMG'de uyarılanlar arasında ortalama kafa esnemesinde önemli farklılıklar ve ortalama görsel eksende marjinal olarak önemli etkiler bulduk.
VR teknolojisi daha erişilebilir, uygun fiyatlı ve sağlam hale geliyor ve kullanışlı ve yeni oyun benzeri araçlar oluşturmak için heyecan verici bir fırsat sunuyor. TMS ile birlikte, bu araçlar sağlıklı konulardaki spesifik, izole, yapay nörolojik açıkları incelemek için kullanılabilir ve edinilmiş beyin hasarı nedeniyle eksikliği olan hastalar için VR tabanlı tanı araçlarının oluşturulmasını bildirir. Bu çalışma, yapay olarak oluşturulan USN semptomlarının bir VR göreviyle değerlendirildiği bilgimizin ilkidir.
Tek taraflı mekansal ihmal (USN), akut inme kurtulanlarının% 23-46'sını etkileyen, en sık sağ serebral yarımkürede yaralanma içeren ve uzayın sol tarafını ve / veya kurtulanın vücudunu göz ardı etme eğilimine neden olan uzayın bir tarafındaki dikkatsizlik veya eylemsizlik ile karakterize bir sendromdur1,2. USN'li hastaların çoğunluğu kısa vadede önemli iyileşme yaşasa da, ince USN semptomları sıklıkla devam eder3. USN, düşmeler için hasta riskini artırabilir ve günlük yaşam aktivitelerini etkileyebilir2,4 Ayrıca hem motor hem de küresel fonksiyonel sonuçları olumsuz etkilediği gösterilmiştir5,6.
USN'deki açıklar, bir kişinin kendi bedenine (benmerkezci) veya dış uyaran (allocentric)7,8,9 ile ilgili olarak alanın bir tarafını göz ardı edip etmediği veya bir kişinin dikkatini (dikkat çekici) veya eylemlerini (kasıtlı) uzayın bir tarafına yönlendirip yönlendiremediği gibi birden fazla boyutta mevcut olarak kavramsallaştırılabilir10 . Hastalar genellikle bu boyutlardan birden fazlası boyunca karakterize edilebilen karmaşık bir semptom takımyıldızı sergilerler. USN sendromlarının bu değişkenliğinin, karmaşık olan spesifik nöroanatomik yapıların ve nöronal ağların çeşitli derecelerde yaralanmasından kaynaklandığı düşünülmektedir11. Allosentrik ihmal açısal girus (AG) ve üstün temporal girus (STG) lezyonları ile ilişkiliyken, supramarginal girus (SMG) dahil posterior parietal korteks (PPC) benmerkezci işlemeye dahil edilmiştir12,13,14,15. Dikkat ihmalinin sağ IPL16'da lezyonları içerdiği düşünülürken, kasıtlı ihmalin sağ frontal lob17 veya bazal gangliyon18 hasarına ikincil olduğu düşünülmektedir.
USN'nin klinik değerlendirmesi şu anda kalem ve kağıt nöropsikolojik aletlere dayanmaktadır. Bu geleneksel değerlendirme araçları, teknolojik olarak daha karmaşık araçlardan daha az hassas olabilir, bu da usn19'a sahip bazı hastalara yanlış tanı koyma veya eksik teşhis koyma ile sonuçlanabilir. Kalıntı açıklarının daha iyi karakterizasyonu, daha hafif USN'li hastalara tedavinin verilmesini kolaylaştırabilir ve potansiyel olarak genel iyileşmelerini artırabilir, ancak bu tür bir karakterizasyon çok hassas tanı araçları gerektirecektir. USN, inme hastaları arasında USN'ye yaygın olarak eşlik eden motor ve görme bozukluklarından izole etmenin zor olabileceği laboratuvar ortamında da benzer zorluklar ortaya koymaktadır.
Sanal gerçeklik (VR), USN'nin teşhisi ve karakterizasyonu için yeni araçlar geliştirmek için eşsiz bir fırsat sunar. VR, bireylerin ekolojik olarak geçerli nesneleri içeren görevleri yerine getirebildiği gerçek zamanlı etkileşimlerle ilk kişide sunulan çok duyarlı bir 3D ortamdır20. USN'yi değerlendirmek için umut verici bir araçtır; kullanıcının gördüklerini ve duyduklarını tam olarak kontrol etme yeteneği, geliştiricilerin kullanıcıya çok çeşitli sanal görevler sunmasını sağlar. Buna ek olarak, şu anda mevcut olan gelişmiş donanım ve yazılım paketleri, geleneksel tanılama testlerinin sunduğu ölçümleri çok aşan göz, kafa ve uzuv hareketleri de dahil olmak üzere kullanıcının eylemleri hakkında çok sayıda verinin gerçek zamanlı olarak toplanmasına izin verir21. Bu veri akışları anında kullanılabilir ve kullanıcı performansına göre tanılama görevlerinin gerçek zamanlı olarak ayarlanma olasılığını açar (örneğin, belirli bir görev için ideal zorluk düzeyini hedefleme). Bu özellik, USN22 için yeni tanılama araçlarının geliştirilmesinde öncelik olarak kabul edilen USN'de görülen geniş önem aralığına görev adaptasyonunu kolaylaştırabilir. Buna ek olarak, sürükleyici VR görevleri hastaların dikkat kaynaklarına daha fazla yük getirebilir23,24, ihmal semptomlarının tespitini kolaylaştırabilecek hataların artmasına neden olabilir; gerçekten de, bazı VR görevlerinin USN24,25'in geleneksel kağıt ve kalem ölçülerine kıyasla duyarlılığı artırdığı gösterilmiştir.
Bu çalışmada amaç, nörolojide hiçbir uzmanlık gerektirmeyen ve USN'nin ince vakalarını bile güvenilir bir şekilde tespit edebilecek ve karakterize edebilecek bir değerlendirme aracı oluşturmaktı. Sanal gerçeklik tabanlı, oyun benzeri bir görev inşa ettik. Daha sonra, el tipi stimülasyon bobininden yayılan elektromanyetik darbeleri kullanan, konunun kafa derisinden ve kafatasından geçen ve konunun beyninde nöronları uyaran elektrik akımlarını indükleyen bir noninvaziv beyin stimülasyon tekniği olan transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS) ile sağlıklı deneklerde USN benzeri bir sendroma indükledik26,27. Bu teknik, USN'nin başkaları tarafından incelenmesinde 13,17,28,29,30 kullanılmıştır, ancak bilgimize göre vr tabanlı bir değerlendirme aracı ile asla birlikte değildir.
Birçok araştırmacı zaten VR sistemlerinin tanısal ve terapötik uygulamaları üzerinde çalışıyor. Son incelemeler31,32, USN'nin VR tabanlı tekniklerle değerlendirilmesini amaçlayan bir dizi projeyi inceledi ve bu amaçla bir dizi başka çalışma yayınlandı33,34,35,36,37,38,39,40,41 . Bu çalışmaların çoğu, şu anda tüketici pazarına sunulan VR teknolojisinin tam tamamlayıcısını kullanmaz (örneğin, kafaya monte ekran (HMD) ve göz izleme uçları), veri kümelerini daha az sayıda kolayca ölçülebilir ölçümle sınırlar. Ek olarak, tüm bu çalışmalar USN'ye yol açan edinilmiş beyin hasarı olan hastalar üzerinde yapıldı ve hastaların en azından değerlendirme görevlerine katılabilmelerini sağlamak için tarama yöntemleri gerektirdi (örneğin, büyük görme alanı eksikliği veya bilişsel bozukluğu olan hastalar hariç). Daha ince bilişsel, motor veya görsel açıkların bu tarama yöntemlerinin eşiğinin altından geçmesi ve muhtemelen bu çalışmaların sonuçlarını şaşırtması mümkündür. Bu tür bir taramanın, bu çalışmalardaki katılımcıların örneklerini USN'nin belirli bir alt türüne doğru önyargılı hale getiren de mümkündür.
Önceki çalışmaların tarama önyargılarını önlemek için, SMG'yi hedef alarak STG ve benmerkezci USN benzeri semptomları hedefleyerek allocentric USN benzeri semptomları teşvik etmek amacıyla, yakın tarihli bir elyazmasında iyi açıklanan standart bir TMS protokolü ile sağlıklı denekler ve yapay olarak simüle edilmiş USN semptomlarını işe aldık. Görevi, zorluk denemesini denemeye aktif olarak ayarlamak ve USN'nin farklı alt tiplerini, özellikle allocentric ve benmerkezci semptomları ayırt etmek için tasarladık. Ayrıca, rTMS ile indüklediğimiz açıkların USN benzeri olduğunu resmi olarak göstermek için USN'nin standart kağıt ve kalem değerlendirmelerini kullandık. Yöntemin, USN'nin değerlendirilmesi ve rehabilitasyonu için yeni VR araçlarını test etmek isteyen diğer araştırmacılar için yararlı olacağına inanıyoruz.
Bu çalışma yerel Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanmıştır ve İyi Klinik Uygulama Kılavuzları tarafından belirlenen tüm kriterleri karşılamamaktadır. Tüm katılımcılar, herhangi bir çalışma prosedürü başlamadan önce bilgilendirilmiş onay verdi. Çalışma katılımcılarının üç ayrı oturuma katılmaları bekleniyordu (Tablo 1'de özetlenmiştir). Deneyin öğeleri aşağıda adım adım açıklanmıştır. Oturum sırası rastgele yapıldı.
Oturum A | rTMA Öncesi VR Görevi | Dinlenme Motoru Harmanı* | STG veya SMG'de rTMR | rTMS Sonrası VR Davranışsal Görevi |
5/10 darbeler MEP o parmak seğirmesini ortaya çıkarır (*Yalnızca ilk seans) | 1 Hz'de 20 dakika RMT'nin %110'u (toplam 1200 darbe) | |||
15 dk | 60 dk | 20 dk | 15 dk | |
Oturum B | rTMA Öncesi VR Görevi | Dinlenme Motoru Harmanı* | Vertex'te rTMR | rTMS Sonrası VR Davranışsal Görevi |
5/10 darbeler MEP o parmak seğirmesini ortaya çıkarır (*Yalnızca ilk seans) | 1 Hz'de 20 dakika RMT'nin %110'u (toplam 1200 darbe) | |||
15 dk | 60 dk | 20 dk | 15 dk | |
Oturum C | rTMS Öncesi Kağıt ve Kalem DavranışSal Görevi | Dinlenme Motoru Harmanı* | STG veya SMG'de rTMR | rTMS Sonrası Kağıt ve Kalem DavranışSal Görevi |
Bell'in testi; Ota'nın daire iptali; konaklama iptali; satır iki bölüm görevi | 5/10 darbeler MEP o parmak seğirmesini ortaya çıkarır (*Yalnızca ilk seans) | 1 Hz'de 20 dakika RMT'nin %110'u (toplam 1200 darbe) | Bell'in testi; Ota'nın daire iptali; konaklama iptali; satır iki bölüm görevi | |
10 dk | 60 dk | 20 dk | 10 dk |
Tablo 1. Her çalışma oturumu için yapı. Oturum sırası rastgele yapıldı. Her öğe için tahmini süre italiktir. MEP=motor potansiyeli çağrıştırdı; rTMS=Tekrarlayan Transkraniyal Manyetik Stimülasyon; P&P=Kağıt ve Kalem Strok Tanı Testleri; RMT=Dinlenme Motoru Eşiği
1. Kağıt ve kalem davranışsal görevleri
2. TMS prosedürleri
3. VR davranışsal görevi
Veriler, sanal gerçeklik görevinden çıkarılabilen farklı değişkenlerin gruplar arasındaki ince farklılıkları tespit etmek için nasıl analiz edilebileceğini göstermek için yukarıda özetlenen protokol kullanılarak sağlıklı bireylerden toplanmıştır.
Bu çalışmada yaş ortalaması 25,6 olan 7 birey (2 erkek) ve ortalama 16,8 yıllık eğitim her biri üç ayrı TMS seansı geçirmiştir. Bu konular iki gr...
USN semptomlarını sırasıyla TMS ve VR ile başarıyla indükledik ve ölçtük. Sahte denemelerle karşılaştırıldığında önemli sonuçlar elde etmesek de, farklı deney grupları arasında benmerkezci ihmal (ortalama kafa açısı, her iki hemiypatide çiçeklere bakmak için harcanan zaman) ve allosentrik ihmal (solda asimetrik yaprakları olan çiçeklerin seçilmesindeki performans) ile farklı deney grupları arasında karşılaştırabildik ve STG'de uyarılan denekler ile SMG'de uyarılanlar arasında or...
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma Pennsylvania Üniversitesi'nden Üniversite Araştırma Fonu (URF) ve Amerikan Kalp Derneği'nin Serebrovasküler Hastalık ve İnme Öğrenci Bursları tarafından desteklendi. Araştırmacılara, klinisyenlere ve Biliş ve Sinir Stimülasyonu Laboratuvarı personeline devam eden destekleri için özel teşekkürler.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AirFilm Coil (AFC) Rapid Version | Magstim | N/A | Air-cooled TMS coil |
Alienware 17 R4 Laptop | Dell | N/A | NVIDIA GeForce GTX 1060 (full specs at https://topics-cdn.dell.com/pdf/alienware-17-laptop_users-guide_en-us.pdf) |
BrainSight 2.0 TMS Neuronavigation Software | Rogue Research Inc | N/A | TMS neural targeting software |
CED 1902 Isolated pre-amplifier | Cambridge Electronic Design Limted | N/A | EMG pre-amplifier |
CED Micro 401 mkII | Cambridge Electronic Design Limted | N/A | Multi-channel waveform data acquisition unit |
CED Signal 5 | Cambridge Electronic Design Limted | N/A | Sweep-based data acquisition and analysis software. Used to measure TMS evoked motor responses. |
HTC Vive Binocular Add-on | Pupil Labs | N/A | HTC Vive, Vive Pro, or Vive Cosmos eye tracking add-on with 2 x 200Hz eye cameras. |
Magstim D70 Remote Coil | Magstim | N/A | Hand-held TMS coil |
Magstim Super Rapid 2 plus 1 | Magstim | N/A | Transcranial Magnetic Stimulation Unit |
Unity 2018 | Unity | N/A | cross-platform VR game engine |
Vive Pro | HTC Vive | N/A | VR hardware system with external motion sensors; 1440x1600 pixels per eye, 90 Hz refresh rate, 110° FoV |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır