Cerebral skade kan skade både okulær og somatiske motor systemer. Karakterisering af motorisk kontrol efter skade giver biomarkører, der kan hjælpe med sygdom afsløring, overvågning og prognosticering. Vi gennemgår en metode til at måle øje-hånd bevægelseskontrol i sundhed og patologiske isammenhæng med kig-og-nå paradigmer at vurdere koordinationen mellem øje og hånd.
Den objektive analyse af øjenbevægelser har en betydelig historie og har været længe vist sig for at være et vigtigt søgeredskab i fastsættelsen af hjerneskade. Kvantitative optagelser har en stærk kapacitet til at screene diagnostisk. Samtidige undersøgelser af øjne og øvre lemmer bevægelser rettet mod fælles funktionelle mål (fx øje-hånd koordination) tjene som en ekstra robust biomarkør-laden stien til fange og afhøre neurale skade, herunder erhvervet hjerneskade (ABI ). Mens kvantitative dual-effektor optagelser i 3D råd til rige muligheder inden for okulær-manual motor undersøgelser i indstillingen af ABI, gennemførligheden af sådanne dual optagelser for både øje og hånd udfordrende i patologisk indstillinger, især da nærmede sig med forsknings-grade stringens. Her beskriver vi integrationen af en eye tracking system med en bevægelsessporing system primært tiltænkt lemmer kontrol forskning til at studere en naturlig adfærd. Protokollen giver mulighed for undersøgelse af ubegrænset, tre-dimensionelle (3D) øje-hånd koordination opgaver. Mere specifikt, gennemgår vi en metode til at vurdere øje-hånd koordination i visuelt guidede saccade at nå opgaver hos patienter med kronisk midterste cerebral arterien (MCA) slagtilfælde og sammenligne dem med raske kontrolpersoner. Særlig opmærksomhed er betalt til specifikke øje – og lemmer-tracking system ejendomme for at opnå high fidelity data fra deltagere efter skade. Sampling-hastighed, nøjagtighed, tilladte hoved bevægelsesområde givet forventede tolerance og gennemførligheden af anvendelsen var flere af de kritiske egenskaber i betragtning, når du vælger en øje tracker og en tilgang. Lemmer tracker blev udvalgt på grundlag af en lignende rubrikken men medtaget behovet for 3D optagelse, dynamiske samspil og en minituariseret fysiske fodaftryk. De kvantitative data forudsat ved denne metode og samlet tilgang, når udført korrekt har enormt potentiale til yderligere forfine vores mekanistiske forståelse af øje-hånd kontrol og hjælpe med at informere mulige diagnostiske og pragmatisk interventioner inden for den neurologiske og rehabiliterende praksis.
Et vigtigt element i den neurologiske funktion er øje-hånd koordination eller integration af okulær og manuel motor systemer til planlægning og udførelse af kombinerede funktion mod et fælles mål, for eksempel, et kig, nå og snuppe på TV-fjernbetjeningen. Mange målrettede opgaver afhænger visuelt guidede handlinger, såsom at nå, gribe, objektmanipulation og værktøj bruger, hvilke hængsel på tidsmæssigt og rumligt koblede øje og hånd bevægelser. Erhvervede hjerneskader (ABI) forårsage ikke kun lemmer dysfunktion, men også okulær dysfunktion; for nylig, er der også beviser peger på dysfunktion af øje-hånd koordination1. Koordineret øje-hånd motorisk kontrolprogrammer er modtagelige for fornærmelse i Neurologiske skader fra kar, traumatisk og degenerative etiologies. Disse fornærmelser kan forårsage en opdeling mellem et af de uundværlige forhold behov for integrerede og hurtige motorisk kontrol2,3,4,5,6. Mange undersøgelser på den manuelle motorik er afsluttet og har gearede visuel vejledning som en kerne søjle af paradigme uden en metode eller protokol til at analysere øjenbevægelser samtidigt.
I ABI, er iøjnefaldende motor underskud ofte fundet under den sengelamper kliniske undersøgelse. Men samtidige okulær motoriske funktionsnedsættelser og komplekse funktionsnedsættelse involverer integration af sensoriske og motoriske systemer kan være subklinisk og nødvendiggøre objektive optagelse for at være identificeret7,8,9, 10,11,12,13,14,15,16. Okulær-manual motor koordinering afhænger af et stort og sammenkoblede cerebral netværk, fremhæve behovet for en detaljeret undersøgelse. En øje-hånd koordination evaluering med dobbelt objektive optagelser giver mulighed for analyse både kognitive og motoriske funktion i flere befolkningsgrupper, herunder raske kontrolpersoner og patienter med en historie af hjerneskade, hvilket giver indsigt i cerebral kredsløb og funktion3.
Mens saccades er ballistiske bevægelser, der kan variere i amplitude afhængigt af opgaven behøver, undersøgelser har vist afhængigheder mellem saccade og hånd bevægelse under visuelt guidede aktion17,18,19, 20. I virkeligheden, seneste eksperimenter har vist, at kontrolsystemer for begge bevægelser del planlægning ressourcer21,22. Motor planlægning hub for øje-hånd koordination ligger i den bageste parietal cortex. I et strøg er der velkendte underskud i motorisk kontrol; hemiparetic patienter har vist sig at generere unøjagtige forudsigelser givet et sæt af neurale kommandoer, når bedt om at udføre visuelt guidede håndbevægelser, ved hjælp af enten mere påvirket (kontralaterale) eller mindre påvirket (ipsilaterale) lemmer23 ,24,25,26,27,28,29. Derudover er øje-hånd koordination og relaterede motorisk kontrolprogrammer modtagelige for fornærmelse efter Neurologiske skader, afkobling relationer, tidsmæssigt og rumligt, mellem effektorer30. Objektive optagelser af øje og hånd kontrol er altafgørende at karakterisere isammenhæng eller graden af koordinering værdiforringelse og forbedrer den videnskabelige forståelse af øje-hånd motor kontrolmekanisme i en funktionel sammenhæng.
Selvom der er mange undersøgelser af øje-hånd koordination i raske kontrolpersoner17,31,32,33,34, har vores gruppe avanceret feltet af vores indstilling af neurologisk skade, for instans under slagtilfælde kredsløb vurdering, har undersøgt den rumlige og tidsmæssige tilrettelæggelse af håndbevægelser, ofte i forbindelse med visuelt viste rumlige mål. Undersøgelser, der har udvidet den objektive karakterisering til øje og hånd har næsten udelukkende fokuseret på performance kapacitet til at optage både effektorer efter slagtilfælde eller patologiske indstillinger; den beskrevne protokol giver mulighed for robust karakterisering af okulær og manuel motorisk kontrol i uhindret og naturlige bevægelser. Her beskriver vi teknik i en undersøgelse af visuelt guidede saccade at nå bevægelser hos patienter med kronisk midterste cerebral arterien (MCA) slagtilfælde i forhold til raske kontrolpersoner. Til simultan optagelse af saccade og reach anvender vi samtidige øje og hånd motion tracking.
Fremkomsten af øje og hånd sporingssystemer som tilgængelige værktøjer for objektivt at udforske Karakteristik af okulære-manual motor systemer har fremskyndet forskningsundersøgelser, muliggør en nuanceret optagelse tilgang for en væsentlig opgave i daglige aktiviteter – øje-hånd koordination. Mange naturlige action-afhængige opgaver styres visuelt og afhænge af vision som en primære sensoriske input. Blik er programmeret gennem okulær motoriske kommandoer, som punkt centrale syn på centrale rumlige m?…
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gerne takke Dr. Tamara Bushnik og NYULMC Rusk Research Team for deres tanker, forslag og bidrag. Denne forskning blev støttet af 5K 12 HD001097 (til J-RR, MSL og PR).
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 |