Enregistrement de Saccade Horizontal Performances avec précision chez les Patients neurologiques Electro-oculogram
Summary
L’article décrit une méthode pratique pour l’enregistrement des mouvements oculaires horizontale avec une grande précision par electro-oculogram chez les patients neurologiques, utilisant une électrode de coupe Ag-AgCl avec une frange large en plastique. Mesure stable requiert choix approprié et la fixation des électrodes, prendre suffisamment de temps pour l’adaptation de lumière se produise et ré-étalonnage selon les besoins.
Abstract
Electro-oculogram (EOG) a été largement utilisé pour le mouvement des yeux clinique enregistrement, en particulier les saccades horizontales, bien que la vidéo-oculographie (VOG) a largement pris la place de celui-ci de nos jours en raison de sa précision spatiale plus élevée. Cependant, il existe des situations dans lesquelles EOG présente des avantages évidents sur VOG, par exemple, les sujets avec des fentes oculaires étroites ou avoir lentilles cataracte et les patients atteints de troubles de la motricité. Le présent article montre que, si correctement implémenté, EOG peut atteindre une précision presque aussi bonne que VOG avec stabilité substantielle pour l’enregistrement, tandis que contourner les problèmes liés à l’enregistrement VOG. Le présent document décrit une méthode pratique pour l’enregistrement des saccades horizontales à l’aide de paradigmes oculomoteurs avec grande précision et stabilité par EOG chez les patients neurologiques. Les mesures nécessaires sont à utiliser une électrode Ag-AgCl avec une frange large en plastique capable de réduire le bruit et d’attendre pour l’adaptation de lumière suffisante de se produire. Cette période d’attente permet également d’abaisser l’impédance entre les électrodes et la peau, assurant ainsi stable signal enregistré comme le temps passe. En outre, ré-étalonnage est effectuée si nécessaire pendant l’exécution de la tâche. En utilisant cette méthode, l’expérimentateur peut éviter les dérives des signaux, ainsi que la contamination des artefacts ou le bruit de l’électromyogramme et l’électroencéphalogramme et peut recueillir suffisamment de données pour l’évaluation clinique des saccades. Ainsi, en cas d’implémentation, EOG peut encore être une méthode de praticabilité élevée qui peut être largement appliquée aux patients neurologiques, mais peut être efficace également pour les études chez des sujets normaux.
Introduction
Il y a trois principales façons d’enregistrer les mouvements oculaires, l’EOG conventionnel, le VOG enregistrée par la base vidéo oculométrique système et la méthode de bobine (SSC) scleral Rechercher. Parmi eux, EOG a été fréquemment utilisé pour l’enregistrement des mouvements oculaires chez les patients depuis les années 1970 en raison de sa simplicité. Largement applicable à la population clinique, cette méthode a été largement utilisée pour le diagnostic des patients neurologiques et a fourni des informations utiles sur la physiopathologie qui sous-tendent les troubles1,,2, 3,4,5. En outre, il est encore la seule technique qui peut être facilement utilisée pour l’enregistrement des mouvements des yeux pendant le sommeil (mouvements oculaires rapides durant le sommeil paradoxal et autres formes de mouvements des yeux).
Étant donné que le globe oculaire est chargé positivement dans son aspect antérieur, y compris la cornée par rapport à sa face postérieure, il y a une différence de tension entre les aspects antérieurs et postérieurs des yeux appelées le potentiel Cornéo-rétinienne. En raison de la présence de ce potentiel, l’électrode de droite deviendra plus positive que la gauche lorsque les sujets se tourne son regard vers la droite et deviennent négatif lorsqu’ils tournent leur regard vers la gauche. Étant donné que la différence de tension entre les électrodes de gauche et de droite est corrélée significativement avec l’angle de rotation des globes oculaires pour les saccades horizontales, il peut être utilisé pour mesurer les mouvements des yeux horizontaux. Toutefois, cette corrélation n’est pas titulaire pour la direction verticale, bien que toujours EOG vertical peut être utilisé pour mesurer les mouvements d’oeil6. En revanche, certaines études utilisent principalement EOG verticale de contrôle clignote.
Récemment, cependant, VOG a largement pris la place de l’EOG en raison de sa précision spatiale plus élevée atteignant jusqu’à 0,25 – 0,5 degrés et est devenue la méthode standard pour saccade enregistrement en milieu clinique. Pendant ce temps, EOG est venue à considérer plutôt désuète, étant donné que l’exactitude des informations spatiales, au maximum 0,5 degrés, sont inférieure à celle de VOG.
Cependant, VOG a aussi ses propres inconvénients si utilisé en milieu clinique. Il y a des cas dans lesquels VOG n’est pas faisable ; par exemple, oculométrique devient inexacte chez les sujets avec un œil étroit fendue tels que lorsque la zone supérieure de la cornée est obstruée par les paupières. Chez les patients avec des lentilles cataracte, réflexion aberrante de la lumière infrarouge entrave enregistrement fiable de la direction du regard. En outre, EOG peut offrir des avantages pour certaines personnes pour qui leur trouble du mouvement rend VOG enregistrement difficile. En outre, le système VOG est plus cher par rapport à la configuration de l’EOG, qui rend souvent le premier pas disponible dans les établissements médicaux ordinaires.
En revanche, la méthode de la SSC est considérée comme l’étalon-or pour mesurer les mouvements des yeux. Comparativement au VOG et EOG, cette méthode fournit la plus grande précision spatiale, jusqu’à 0,1 degrés et est particulièrement utile lorsque l’enregistrement implique des mouvements de la tête haute fréquence6. Toutefois, cette méthode est potentiellement envahissante, c.-à-d., douloureux et très irritant pour les yeux et permet d’enregistrer pendant une courte période seulement, environ sous 30 min ou plus courte7,8,9,10 . Cette brièveté rend une méthode inadapté pour nombreuses applications cliniques, bien qu’il a été utilisé avec succès dans certains établissements spécialisés11.
Basé sur des études antérieures, enregistrant plus de 250 patients neurologiques et 480 sujets normaux par le même groupe12,13,14,15,16,17, 18,19, la présente étude montre que EOG peut être suffisamment précis pour servir une technique standard d’enregistrement des mouvements oculaires et largement applicable à la population clinique, tout en contournant les divers inconvénients de VOG et SSC. Le présent article décrit un EOG stable enregistrement méthode, en utilisant une électrode avec une frange large pour permettre un contact large et stable avec la peau, semblable à celle d’une électrode EEG solidement fixé sur le cuir chevelu de collodion pour une longue période de temps d’enregistrement. L’impédance de l’électrode tombe en panne et l’enregistrement devienne stable avec le temps, réduisant ainsi efficacement les artefacts de l’électroencéphalographie et muscles faciaux. Cette méthode est comparée à VOG enregistré simultanément. Bien préparé et mis en œuvre, EOG est aussi bon que le VOG en termes de précision pour enregistrement saccades chez les patients neurologiques et EOG peut même être plus propice à la saccade enregistrement chez des sujets normaux.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bien que de nos jours, la méthode qui prévaut pour l’enregistrement des saccades est devenu le VOG, la présente étude a montré que EOG peut atteindre une précision presque comparable à celle de VOG si correctement mis en œuvre (Figure 2). La présente méthode EOG s’est avérée d’atteindre une bonne corrélation avec VOG lors de l’enregistrement des saccades horizontales et a été utilisé avec succès dans plusieurs études antérieures par le même groupe<sup class="xref"…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
M. Terao a été appuyée par une subvention de projet de recherche pour la recherche scientifique depuis le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie du Japon [16K 09709, 16H 01497]. YU a été appuyée par une subvention de projet de recherche pour la recherche scientifique depuis le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie du Japon [No.25293206, no 22390181, 15H 05881, 16H 05322] ; par des subventions de la Commission de recherche sur les meilleurs TMC traitement de Parkinson maladie depuis le ministère de la santé et bien-être du Japon ; et par le Comité de recherche sur la dystonie du ministère de la santé et du bien-être du Japon.
Materials
| Electrode | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | NS111-115 | cup electrode |
| Electrode paste | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | Gelaid Z-101BA | gel electrode paste to fill in the cup electrode |
| Adhesive tape | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | H261 | double-stick tape for fixating the electrode |
| DC-amplifier | Nihon-Kohden (Tokyo, Japan) | AN-601G | amplifier for EOG |
| video-based eye tracking system | SR research (Mississauga, Ontario, Canada) | Eyelink II | eye tracking system for recording VOG |
| Filter | NF corporation | MS-521 | filter for the EOG signal |
References
- Braun, D., Weber, H., Mergner, T., Schulte-Mönting, J. Saccadic reaction times in patients with frontal and parietal lesions. Brain. 115, 1359-1386 (1992).
- Sweeney, J. A., Levy, D., Harris, M. S. Commentary: eye movement research with clinical populations. Prog Brain Res. 140, 507-522 (2002).
- Leigh, R. J., Kennard, C. Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences. Brain. 127, 460-477 (2004).
- Ramat, S., Leigh, R. J., Zee, D. S., Optican, L. M. What clinical disorders tell us about the neural control of saccadic eye movements). Brain. 130, 10-35 (2007).
- Terao, Y., et al. Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson’s disease – changes in three major drives converging on the superior colliculus. Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).
- Kennard, D. W., Smyth, G. L. The causes of downward eyelid movement with changes of gaze, and a study of the physical factors concerned. J Physiol. 166, 178-190 (1963).
- Houben, M. M., Goumans, J., van der Steen, J. Recording three-dimensional eye movements: scleral search coils versus video oculography. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (1), 179-187 (2006).
- Eggert, T. Eye movement recordings: methods. Dev Ophthalmol. 40, 15-34 (2007).
- Frens, M. A., van der Geest, J. N. Scleral search coils influence saccade dynamics. J Neurophysiol. 88 (2), 692-698 (2002).
- Lappe-Osthege, M., Talamo, S., Helmchen, C., Sprenger, A. Overestimation of saccadic peak velocity recorded by electro-oculography compared to video-oculography and scleral search coil. Clin Neurophysiol. 121 (10), 1786-1787 (2010).
- Bhidayasiri, R., Riley, D. E., Somers, J. T., Lerner, A. J., Büttner-Ennever, J. A., Leigh, R. J. Pathophysiology of slow vertical saccades in progressive supranuclear palsy. Neurology. 57 (11), 2070-2077 (2001).
- Terao, Y., et al. Visualization of the information through human oculomotor cortical regions by transcranial magnetic stimulation. J Neurophysiol. 80 (2), 936-946 (1998).
- Terao, Y., Okano, T., Furubayashi, T., Yugeta, A., Inomata-Terada, S., Ugawa, Y. Effects of thirty-minute mobile phone use on saccades. Clin Neurophysiol. 118 (7), 1545-1556 (2007).
- Terao, Y., et al. Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson’s disease – changes in three major drives converging on the superior colliculus. Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).
- Terao, Y., et al. Frontal cortical regions controlling small and large amplitude saccades: a TMS study. Basal Ganglia. 1 (4), 221-229 (2011).
- Terao, Y., et al. Deterioration of horizontal saccades in progressive supranuclear palsy. Clin Neurophysiol. 124 (2), 354-363 (2013).
- Terao, Y., et al. Saccade abnormalities associated with focal cerebral lesions -How cortical and basal ganglia commands shape saccades in humans. Clin Neurophsyiol. 127 (8), 2953-2967 (2016).
- Terao, Y., et al. 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. Clin Neurophysiol. 127 (2), 1491-1502 (2016).
- Terao, Y., et al. Distinguishing spinocerebellar ataxia with pure cerebellar manifestation from multiple system atrophy (MSA-C) through saccade profiles. Clin Neurophysiol. 128 (1), 31-43 (2016).
- Kato, M., Hikosaka, O. Saccade related responses of external pallidal neurons in monkey. Neurosci Res. , 218 (1992).
- Hikosaka, O., Fukuda, H., Kato, M., Uetake, K., Nomura, Y., Segawa, M., Segawa, M. Deficits in saccadic eye movements in hereditary progressive dystonia with marked diurnal fluctuation. Hereditary Progressive Dystonia With Marked Diurnal Fluctuation. , 159-177 (1993).
- Fukuda, H., et al. Development of saccade recording system in humans: simultaneous measurment of electro-oculography and video-oculography. 38th Annual Meeting of Japanese Society of Clinical Neurophysiology. , (2008).
- Constable, P. A., Bach, M., Frishman, L. J., Jeffrey, B. G., Robson, A. G. International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. ISCEV Standard for clinical electro-oculography (2017 update). Doc Ophthalmol. 134 (1), 134 (2017).
- Behrens, F., Weiss, L. R. An automated and modified technique for testing the retinal function (Arden test) by use of the electro-oculogram (EOG) for clinical and research use. Doc Ophthalmol. 96 (4), 283-292 (1999).
- Kikawada, N. Variations in the corneo-retinal standing potential of the vertebrate eye during light and dark adaptations. Jpn J Physiol. 18 (6), 687-702 (1968).
- Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades. Neuron. 58 (3), 429-441 (2008).
