Name: recording horizontal saccade performances accurately in neurological patients using electro-oculogram
Uploaded: 2018-03-13T12:30:00
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Dr. Terao è stata sostenuta da una sovvenzione del progetto di ricerca per la ricerca scientifica dal Ministero della pubblica istruzione, cultura, sport, scienza e tecnologia del Giappone [16K 09709, 16H 01497]. YU è stata sostenuta da una sovvenzione del progetto di ricerca per la ricerca scientifica dal Ministero della pubblica istruzione, cultura, sport, scienza e tecnologia del Giappone [No.25293206, n. 22390181, 15H 05881, 16H 05322]; di sovvenzioni da parte della Commissione di ricerca per il miglior rTMS trattamento del Parkinson malattia dal Ministero della salute e Welfare del Giappone; e dal comitato di ricerca sulla distonia del Ministero della salute ed il benessere del Giappone.

Tutte le procedure sperimentali in questo studio sono state approvate e condotto secondo le direttive del Comitato di etica di ricerca umana dell'istituzione dopo aver ottenuto il consenso informato.
1. preparare il soggetto e la camera per la ricodifica
<ol><li>Eseguire la registrazione in una stanza con scarsa illuminazione ambientale, per consentire l'adattamento alla luce sufficiente.</li>
	<li>Hanno soggetti sedersi davanti a un nero, concavo a forma di cupola schermo misura 90-cm di di...

<ol>
	<li>Braun, D., Weber, H., Mergner, T., Schulte-M&#246;nting, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccadic+reaction+times+in+patients+with+frontal+and+parietal+lesions.">Saccadic reaction times in patients with frontal and parietal lesions.</a> Brain. 115, 1359-1386 (1992).</li><li>Sweeney, J. A., Levy, D., Harris, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commentary:+eye+movement+research+with+clinical+populations.">Commentary: eye movement research with clinical populations.</a> Prog Brain Res. 140, 507-522 (2002).</li><li>Leigh, R. J., Kennard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+saccades+as+a+research+tool+in+the+clinical+neurosciences.">Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences.</a> Brain. 127, 460-477 (2004).</li><li>Ramat, S., Leigh, R. J., Zee, D. S., Optican, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+clinical+disorders+tell+us+about+the+neural+control+of+saccadic+eye+movements).">What clinical disorders tell us about the neural control of saccadic eye movements).</a> Brain. 130, 10-35 (2007).</li><li>Terao, Y., 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=Initiation+and+inhibitory+control+of+saccades+with+the+progression+of+Parkinson's+disease+-+changes+in+three+major+drives+converging+on+the+superior+colliculus.">Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus.</a> Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).</li><li>Kennard, D. W., Smyth, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+causes+of+downward+eyelid+movement+with+changes+of+gaze,+and+a+study+of+the+physical+factors+concerned.">The causes of downward eyelid movement with changes of gaze, and a study of the physical factors concerned.</a> J Physiol. 166, 178-190 (1963).</li><li>Houben, M. M., Goumans, 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=Recording+three-dimensional+eye+movements:+scleral+search+coils+versus+video+oculography.">Recording three-dimensional eye movements: scleral search coils versus video oculography.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (1), 179-187 (2006).</li><li>Eggert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+movement+recordings:+methods.">Eye movement recordings: methods.</a> Dev Ophthalmol. 40, 15-34 (2007).</li><li>Frens, M. A., van der Geest, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scleral+search+coils+influence+saccade+dynamics.">Scleral search coils influence saccade dynamics.</a> J Neurophysiol. 88 (2), 692-698 (2002).</li><li>Lappe-Osthege, M., Talamo, S., Helmchen, C., Sprenger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overestimation+of+saccadic+peak+velocity+recorded+by+electro-oculography+compared+to+video-oculography+and+scleral+search+coil.">Overestimation of saccadic peak velocity recorded by electro-oculography compared to video-oculography and scleral search coil.</a> Clin Neurophysiol. 121 (10), 1786-1787 (2010).</li><li>Bhidayasiri, R., Riley, D. E., Somers, J. T., Lerner, A. J., B&#252;ttner-Ennever, J. A., 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=Pathophysiology+of+slow+vertical+saccades+in+progressive+supranuclear+palsy.">Pathophysiology of slow vertical saccades in progressive supranuclear palsy.</a> Neurology. 57 (11), 2070-2077 (2001).</li><li>Terao, Y., 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=Visualization+of+the+information+through+human+oculomotor+cortical+regions+by+transcranial+magnetic+stimulation.">Visualization of the information through human oculomotor cortical regions by transcranial magnetic stimulation.</a> J Neurophysiol. 80 (2), 936-946 (1998).</li><li>Terao, Y., Okano, T., Furubayashi, T., Yugeta, A., Inomata-Terada, S., Ugawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+thirty-minute+mobile+phone+use+on+saccades.">Effects of thirty-minute mobile phone use on saccades.</a> Clin Neurophysiol. 118 (7), 1545-1556 (2007).</li><li>Terao, Y., 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=Initiation+and+inhibitory+control+of+saccades+with+the+progression+of+Parkinson's+disease+-+changes+in+three+major+drives+converging+on+the+superior+colliculus.">Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus.</a> Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).</li><li>Terao, Y., 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=Frontal+cortical+regions+controlling+small+and+large+amplitude+saccades:+a+TMS+study.">Frontal cortical regions controlling small and large amplitude saccades: a TMS study.</a> Basal Ganglia. 1 (4), 221-229 (2011).</li><li>Terao, Y., 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=Deterioration+of+horizontal+saccades+in+progressive+supranuclear+palsy.">Deterioration of horizontal saccades in progressive supranuclear palsy.</a> Clin Neurophysiol. 124 (2), 354-363 (2013).</li><li>Terao, Y., 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=Saccade+abnormalities+associated+with+focal+cerebral+lesions+-How+cortical+and+basal+ganglia+commands+shape+saccades+in+humans.">Saccade abnormalities associated with focal cerebral lesions -How cortical and basal ganglia commands shape saccades in humans.</a> Clin Neurophsyiol. 127 (8), 2953-2967 (2016).</li><li>Terao, Y., 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=Is+multiple+system+atrophy+with+cerebellar+ataxia+(MSA-C)+like+spinocerebellar+ataxia+and+multiple+system+atrophy+with+parkinsonism+(MSA-P)+like+Parkinson's+disease?+-A+saccade+study+on+pathophysiology.">Is multiple system atrophy with cerebellar ataxia (MSA-C) like spinocerebellar ataxia and multiple system atrophy with parkinsonism (MSA-P) like Parkinson's disease? -A saccade study on pathophysiology.</a> Clin Neurophysiol. 127 (2), 1491-1502 (2016).</li><li>Terao, Y., 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=Distinguishing+spinocerebellar+ataxia+with+pure+cerebellar+manifestation+from+multiple+system+atrophy+(MSA-C)+through+saccade+profiles.">Distinguishing spinocerebellar ataxia with pure cerebellar manifestation from multiple system atrophy (MSA-C) through saccade profiles.</a> Clin Neurophysiol. 128 (1), 31-43 (2016).</li><li>Kato, M., Hikosaka, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccade+related+responses+of+external+pallidal+neurons+in+monkey.">Saccade related responses of external pallidal neurons in monkey.</a> Neurosci Res. , 218 (1992).</li><li>Hikosaka, O., Fukuda, H., Kato, M., Uetake, K., Nomura, Y., Segawa, M., Segawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficits+in+saccadic+eye+movements+in+hereditary+progressive+dystonia+with+marked+diurnal+fluctuation.">Deficits in saccadic eye movements in hereditary progressive dystonia with marked diurnal fluctuation.</a> Hereditary Progressive Dystonia With Marked Diurnal Fluctuation. , 159-177 (1993).</li><li>Fukuda, H., 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=Development+of+saccade+recording+system+in+humans:+simultaneous+measurment+of+electro-oculography+and+video-oculography.">Development of saccade recording system in humans: simultaneous measurment of electro-oculography and video-oculography.</a> 38th Annual Meeting of Japanese Society of Clinical Neurophysiology. , (2008).</li><li>Constable, P. A., Bach, M., Frishman, L. J., Jeffrey, B. G., Robson, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=International+Society+for+Clinical+Electrophysiology+of+Vision.+ISCEV+Standard+for+clinical+electro-oculography+(2017+update).">International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. ISCEV Standard for clinical electro-oculography (2017 update).</a> Doc Ophthalmol. 134 (1), 134 (2017).</li><li>Behrens, F., Weiss, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+and+modified+technique+for+testing+the+retinal+function+(Arden+test)+by+use+of+the+electro-oculogram+(EOG)+for+clinical+and+research+use.">An automated and modified technique for testing the retinal function (Arden test) by use of the electro-oculogram (EOG) for clinical and research use.</a> Doc Ophthalmol. 96 (4), 283-292 (1999).</li><li>Kikawada, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variations+in+the+corneo-retinal+standing+potential+of+the+vertebrate+eye+during+light+and+dark+adaptations.">Variations in the corneo-retinal standing potential of the vertebrate eye during light and dark adaptations.</a> Jpn J Physiol. 18 (6), 687-702 (1968).</li><li>Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+induced+gamma-band+response+in+EEG+as+a+manifestation+of+miniature+saccades.">Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades.</a> Neuron. 58 (3), 429-441 (2008).</li></ol>

Anche se al giorno d'oggi, il metodo prevalente per la registrazione delle saccadi è diventato la VOG, il presente studio ha mostrato che EOG può raggiungere una precisione quasi paragonabile a quella di VOG se attuate correttamente (Figura 2). Il presente metodo EOG ha dimostrato di raggiungere una buona correlazione con VOG durante la registrazione di saccades orizzontali ed è stato usato con successo in molti studi precedenti per lo stesso gruppo12,<s...

Ci sono tre modi principali per registrare i movimenti di occhio, EOG convenzionale, la VOG registrata dall'occhio basati su video tracking system e il metodo di ricerca scleral coil (SSC). Fra loro, EOG è stato spesso utilizzato per la registrazione di movimenti oculari in pazienti dal 1970 per la sua semplicità. Ampiamente applicabile alla popolazione clinica, questo metodo è stato ampiamente utilizzato per la diagnosi di pazienti neurologici e ha fornito utili informazioni circa la fisiopatologia sottostante i disordini1,2, 3,4,5. Inoltre, è ancora l'unica tecnica che può essere concretamente utilizzato per la registrazione di movimenti degli occhi durante il sonno (movimento rapido degli occhi durante il sonno REM e altre forme di movimenti oculari).
Poiché il bulbo oculare è caricato positivamente nel suo aspetto anteriore compreso la cornea rispetto al suo aspetto posteriore, c'è una differenza di tensione tra gli aspetti anteriori e posteriori degli occhi definiti il potenziale corneo-retinico. A causa della presenza di questo potenziale, l'elettrodo giusto diventerà più positivo di sinistra quando i soggetti si trasforma lo sguardo verso destra e diventare negativo quando essi volgere lo sguardo a sinistra. Poiché la differenza di tensione tra gli elettrodi di destra e sinistra correla significativamente con l'angolo di rotazione dei bulbi oculari per saccades orizzontali, può essere utilizzato per misurare i movimenti oculari orizzontali. Tuttavia, questa correlazione non vale per la direzione verticale, anche se EOG verticale può ancora essere utilizzato per misurare i movimenti di occhio6. D'altra parte, alcuni studi usano principalmente verticale EOG per monitoraggio lampeggia.
Recentemente, tuttavia, VOG in gran parte ha preso il posto di EOG a causa sua maggiore precisione spaziale, raggiungendo fino a 0,25 - 0,5 gradi e ora è diventato il metodo standard per la registrazione nella regolazione clinica delle saccadi. Nel frattempo, EOG è venuto a essere considerato piuttosto obsoleto, poiché la sua precisione spaziale, al massimo 0,5 gradi, è inferiore a quella di VOG.
Tuttavia, VOG ha anche un proprio inconvenienti se utilizzato in ambito clinico. Ci sono casi in cui la VOG non è fattibile; ad esempio, eye-tracking diventa impreciso in soggetti con un occhio stretto schisi ad esempio quando l'area maggiore della cornea è occlusi dalle palpebre. In pazienti con lenti di cataratta, aberrante riflessione della luce infrarossa ostacola registrazione affidabile della direzione dello sguardo. EOG è inoltre in grado di offrire vantaggi per alcune persone per le quali il loro disordine di movimento rende VOG registrazione difficile. Inoltre, il sistema VOG è più costoso rispetto all'impostazione di EOG, che spesso rende l'ex disponibile nelle strutture mediche ordinarie.
D'altra parte, il metodo SSC è considerato come il gold standard per la misurazione di movimenti oculari. Confrontato con VOG ed EOG, questo metodo fornisce la massima precisione spaziale, fino a 0,1 gradi ed è particolarmente utile quando la registrazione comporta il movimento della testa ad alta frequenza6. Tuttavia, questo metodo è potenzialmente invasivo, cioè, doloroso e molto irritante per gli occhi e permette la registrazione solo per un breve periodo, circa sotto 30 min o più breve7,8,9,10 . Questa breve durata lo rende un metodo inadatto per l'ampia applicazione clinica, anche se è stato utilizzato con successo in alcune strutture specializzate11.
Sulla base di studi precedenti, registrando più di 250 pazienti neurologici e 480 oggetti normali di stesso gruppo12,13,14,15,16,17, 18,19, lo studio presente indica che EOG può essere sufficientemente accurata per servire come una tecnica standard di registrazione del movimento di occhio e ampiamente applicabile alla popolazione clinica, aggirano i vari inconvenienti di VOG e SSC. Il presente articolo descrive una stabile EOG metodo di registrazione, con un elettrodo con una frangia larga per consentire ampio e stabile contatto con la pelle, simile a quella di un elettrodo di EEG correttamente fissato sul cuoio capelluto di collodio per un lungo periodo di tempo di registrazione. L'impedenza dell'elettrodo va giù e la registrazione diventa stabile con il tempo, quindi efficacemente ridurre gli artefatti da elettroencefalografia e muscoli facciali. Questo metodo viene confrontato con VOG contemporaneamente registrate. Adeguatamente preparato e attuato, EOG è buono come VOG in termini di precisione per registrazione saccadi in pazienti neurologici ed EOG può anche essere più suscettibili di saccade registrazione negli oggetti normali.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:927px;" width="926">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Electrode</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">NS111-115</td>
			<td style="width:235px;">cup electrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Electrode paste</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">Gelaid Z-101BA</td>
			<td>gel electrode paste to fill in the cup electrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Adhesive tape&#160;</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">H261</td>
			<td>double-stick tape for fixating the electrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">DC-amplifier</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">AN-601G</td>
			<td>amplifier for EOG</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">video-based eye tracking system</td>
			<td style="width:276px;">SR research (Mississauga, Ontario, Canada)</td>
			<td style="width:119px;">Eyelink II</td>
			<td>eye tracking system for recording VOG</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Filter</td>
			<td style="width:276px;">NF corporation</td>
			<td style="width:119px;">MS-521</td>
			<td>filter for the EOG signal</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording horizontal saccade performances accurately in neurological patients using electro-oculogram

Electro-oculogram (EOG) è stato ampiamente utilizzato per il movimento di occhio clinico registrazione, specialmente saccades orizzontali, anche se il video-oculography (VOG) in gran parte ha preso il posto di esso al giorno d'oggi a causa di sua maggiore precisione spaziale. Tuttavia, esistono situazioni in cui EOG presenta chiari vantaggi rispetto VOG, ad esempio, soggetti con i clefts occhio stretto o avere lenti di cataratta e pazienti con disordini del movimento. Il presente articolo viene illustrato che se correttamente implementato, EOG può raggiungere una precisione quasi buona come VOG con sostanziale stabilità per la registrazione, mentre eludere i problemi associati con registrazione VOG. Il presente documento descrive un metodo pratico per la registrazione di saccades orizzontali utilizzando paradigmi oculomotori con elevata precisione e stabilità di EOG in pazienti neurologici. Le misure necessarie sono di utilizzare un elettrodo Ag-AgCl con frange larghe in plastica in grado di ridurre il rumore e aspettare per adattamento alla luce sufficiente a verificarsi. Questo periodo di attesa anche aiuta ad per abbassare l'impedenza tra gli elettrodi e la pelle, garantendo in tal modo stabile segnale registrato col passare del tempo. Inoltre, ri-calibrazione viene eseguita secondo le necessità durante l'esecuzione di attività. Utilizzando questo metodo, lo sperimentatore può evitare derive di segnali, così come la contaminazione di manufatti o rumore proveniente dall'elettromiogramma e l'elettroencefalogramma e può raccogliere dati sufficienti per la valutazione clinica delle saccadi. Così, quando implementato, EOG può ancora essere un metodo di alta percorribilità che può essere ampiamente applicato a pazienti neurologici, ma può essere efficace anche per gli studi in soggetti normali.

La figura 2 Mostra record rappresentante simultaneo di EOG e VOG in un soggetto normale. 8 prove di VGS si sovrappongono per EOG (curve di grigio) e VOG (curve rosse; Figura 2 A). calibrato dal presente metodo, EOG e VOG dati sono noti per essere lineare in un range di 5-30 gradi, e la precisione spaziale dei dati è di 0,5 gradi.
I record ottenuti con ...

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Recording Horizontal Saccade Performances Accurately in Neurological Patients Using Electro-oculogram

Registrare le performance delle saccadi orizzontali con precisione in pazienti neurologici con Electro-oculogram

L'articolo descrive un metodo pratico per la registrazione di movimenti oculari orizzontali con alta esattezza di electro-oculogram in pazienti neurologici, utilizzando un elettrodo di Coppa Ag-AgCl con frange larghe in plastica. Misura stabile richiede una selezione corretta e la fissazione degli elettrodi, prendendo tempo sufficiente per adattamento alla luce si verificano e ri-calibrazione secondo le necessità.

Electro-oculogram (EOG) has been widely used for clinical eye movement recording, especially horizontal saccades, although the video-oculography (VOG) has ...

Research

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Behavior

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