Name: three dimensional vestibular ocular reflex testing using a six degrees of freedom motion platform
Uploaded: 2013-05-23T16:00:00
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<p class="jove_content"&gt; Financiado por holandeses AGORA / ZonMW bolsas 912-03-037 e 911-02-004.</p

1. Plataforma Movimento 6DF Estímulos vestibulares foram entregues com uma plataforma de movimento (ver Figura 1) capaz de gerar estímulos angulares e de translação em um total de seis graus de liberdade (FCS-Moog, Nieuw-Vennep, Holanda). A plataforma é movido por seis actuadores electro-mecânicos ligados a um computador pessoal com o software de controlo dedicado. Ele gera movimentos precisos, com seis graus de liberdade. Sensores colocados nos atuadores monitorados con...

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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>

Este artigo descreve um método para medir com precisão 3D VOR angular em resposta à rotação de corpo inteiro em seres humanos. A vantagem do método é que ele dá a informação quantitativa sobre o ganho e desvio de 3D VOR angular em todas as três dimensões. O método é útil para a investigação fundamental e tem também potencial clínico valor por exemplo, para testar pacientes com problemas de canal vertical, ou pacientes com mal-entendidos problemas vestibulares centrais. Outra vantagem do dispo...

<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

O órgão vestibular é um sensor que mede as acelerações lineares e angulares, com seis graus de liberdade (6DF). Defeitos totais ou parciais nos resultados órgão vestibular em leve a graves problemas de equilíbrio, como a vertigem, tontura, oscilopsia, marcha instabilidade náuseas e / ou vómitos. Uma boa medida e frequentemente utilizado para quantificar a estabilização olhar é o ganho, a qual é definida como a magnitude dos movimentos oculares compensatórios com respeito aos movimentos da cabeça impostas. Para testar a função vestibular mais plenamente um tem de perceber que o 3D VOR idealmente gera rotações oculares de compensação não só com uma magnitude (ganho) igual e oposta à rotação da cabeça, mas também sobre um eixo que é co-linear com o eixo de rotação da cabeça (alinhamento ). Função vestibular anormal resulta assim em alterações de ganho e as mudanças no alinhamento da resposta VOR 3D. Aqui nós descrevemos um método para medir 3D VOR usando a rotação do corpo inteiro em um 6DF motina plataforma. Embora o método também permite testar tradução VOR respostas 1, limitamo-nos a uma discussão sobre o método para medir 3D VOR angular. Além disso, nos restringimos aqui a descrição dos dados coletados em indivíduos saudáveis, em resposta à estimulação angular sinusoidal e impulso. Os assuntos são sentado e receber pequenas amplitude sinusoidais e constante impulsos de aceleração de corpo inteiro. Estímulos sinusoidais (f = 1 Hz, A = 4 °) foram entregues em torno do eixo vertical e em torno de eixos no plano horizontal que varia entre roll e pitch em incrementos de 22,5 ° em azimute. Impulsos foram entregues em guinada, roll e pitch e nos planos do canal verticais. Os movimentos oculares foram medidos utilizando a técnica de bobina escleral 2. Sinais de bobina de pesquisa foram coletados a uma freqüência de 1 kHz. A relação input-output (ganho) e desalinhamento (co-linearidade) do VOR 3D foram calculados from bobina o olho sinaliza 3. Ganho e co-linearidade do 3D VOR dependia da orientação do eixo de estímulo. Os desvios sistemáticos foram encontrados em particular durante a estimulação de eixo horizontal. À luz eixo de rotação do olho foi devidamente alinhado com o eixo de estímulo em orientações 0 ° e 90 ° de azimute, mas gradualmente desviado cada vez mais para 45 º azimute. Os desvios sistemáticos em desalinhamento para os eixos intermédios pode ser explicado por um ganho baixo de torção (eixo X ou do eixo de rotação do cilindro) e um alto ganho de movimentos oculares verticais (eixo Y ou rotação do eixo de inclinação (ver Figura 2). Porque a estimulação do eixo intermediário leva uma resposta compensatória baseada no vector soma dos componentes individuais de rotação do olho, o eixo resposta líquido irá desviar-se, porque o ganho para X e do eixo Y são diferentes. Na escuridão, o ganho de todos os componentes de rotação dos olhos tinham baixavalores er. O resultado foi que o desalinhamento na escuridão e por impulsos tinham diferentes picos e depressões do que à luz: o valor mínimo foi alcançado para a estimulação do eixo do campo e seu máximo para a estimulação eixo de rolamento. Apresentação do caso Nove indivíduos participaram do experimento. Todos os participantes deram o seu consentimento informado. O procedimento experimental foi aprovado pelo Comitê de Erasmus University Medical Center de Ética Médica e aderiu à Declaração de Helsinque para pesquisas envolvendo seres humanos. Seis sujeitos serviram como controlos. Três indivíduos tinham uma deficiência vestibular unilateral devido a um schwannoma vestibular. A idade dos indivíduos controle (seis machos e três fêmeas) variou de 22 a 55 anos. Nenhum dos controles apresentaram queixas visuais ou vestibular, devido a distúrbios neurológicos, cardio vascular e oftalmológico. A idade dos pacientes com schwannoma variou entre 44 e 64 anos (dois machos e uma fêmea). Todos os indivíduos Schwannoma estavam sob vigilância médica e / ou receberam tratamento por uma equipe multidisciplinar composta por um othorhinolaryngologist e um neurocirurgião do Centro Médico da Universidade Erasmus. Pacientes testados todos tinham um schwannoma vestibular lado direito e passou por uma política de esperar e observar (Tabela 1; assuntos N1-N3) após ser diagnosticado com schwannoma vestibular. Seus tumores haviam sido estável por mais de 8-10 anos de ressonância magnética.

Luz estimulação senoidal A Figura 4 (painel superior) mostra o grupo de controlo para o ganho de peso médio de cada componente da velocidade angular horizontal, vertical e de torção para todas as estimulações sinusoidais testadas em relação ao plano horizontal, à luz. Torsão foi máxima a 0 ° azimute, enquanto vertical apresentaram o seu máximo a 90 °. Figura 5 mostra a velocidade de ganho de 3D ​​olho na luz. Ganho variaram entre 0,99 ± 0,12...

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

Um método é descrito para medir tridimensionais reflexos oculares vestíbulo (3D VOR) em seres humanos, utilizando um prazo de seis graus de liberdade (6DF) simulador de movimento. O ganho e o desalinhamento da VOR angular 3D fornecer uma medida directa da qualidade da função vestibular. Os dados representativos em indivíduos saudáveis ​​são fornecidos

Tridimensional Vestibular Ocular Teste Reflex Usando um Six Degrees of Platform Movimento Liberdade

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

Research

JoVE Journal

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