Aufnahme horizontaler Saccade Performances genau bei neurologischen Patienten mit Elektro-oculogram
Summary
Der Artikel beschreibt eine praktische Methode zur Erfassung von horizontalen Augenbewegungen mit hoher Genauigkeit durch Elektro-Oculogram bei neurologischen Patienten, mit einer Tasse Ag-AgCl-Elektrode mit einer breiten Kunststoff Franse. Stabile Messung erfordert eine korrekte Auswahl und Fixierung der Elektroden, ausreichend Zeit für Licht Anpassung auftreten und Re-Kalibrierung je nach Bedarf nehmen.
Abstract
Elektro-Oculogram (EOG) hat seit klinische Augenbewegungen aufnehmen, vor allem horizontale Sakkaden verbreitet obwohl Video-Oculography (VOG) weitgehend die es heutzutage aufgrund der höheren räumliche Genauigkeit stattgefunden hat. Es gibt jedoch Situationen, in denen EOG hat klare Vorteile gegenüber VOG, z. B. Patienten mit schmalen Augen Spalten oder Katarakt Objektive, und Patienten mit Bewegungsstörungen. Der vorliegende Artikel zeigt, dass bei ordnungsgemäßer Umsetzung EOG eine Genauigkeit fast so gut wie VOG mit beträchtlichen Stabilität für die Aufnahme, erreichen kann während Umgehung von Problemen im Zusammenhang mit VOG Aufnahme. Der vorliegende Beitrag beschreibt eine praktische Methode zur Erfassung der horizontalen Sakkaden okulomotorischen Paradigmen mit hoher Genauigkeit und Stabilität von EOG bei neurologischen Patienten. Die erforderlichen Maßnahmen sind zu eine Ag-AgCl-Elektrode mit einer breiten Kunststoff Franse in der Lage, Reduzierung von Lärm zu verwenden und zu warten, bis genügend Licht Anpassung auftreten. Diese Wartezeit hilft auch, um die Impedanz zwischen den Elektroden und der Haut zu senken, und damit stabiles Signal aufgezeichnet, wie die Zeit vergeht. Darüber hinaus wird Re-Kalibrierung durchgeführt, wie während der Aufgabenwahrnehmung erforderlich. Mit dieser Methode der Experimentator Abweichungen der Signale sowie Verschmutzung der Artefakte oder Lärm aus dem Elektromyogramm und Elektroenzephalogramm vermeiden und ausreichende Daten für klinische Auswertung der Sakkaden sammeln kann. Also wenn implementiert, EOG kann eine Methode der hohen Praktikabilität, die weithin für neurologische Patienten angewendet werden kann, aber auch für Studien an gesunden Probanden wirksam sein kann.
Introduction
Es gibt drei große Möglichkeiten, Augenbewegungen, die konventionelle EOG der VOG, aufgenommen von der Video-basierte Eye-tracking-System und der skleralen Suchmethode Spule (SSC) aufzuzeichnen. Unter anderem wurde EOG häufig verwendet für die Aufzeichnung von Augenbewegungen bei Patienten seit den 1970er Jahren wegen seiner Einfachheit. Überall anwendbar, die klinische Bevölkerung, diese Methode ausgiebig für die Diagnose von neurologischen Patienten verwendet worden und hat nützliche Angaben über die Pathophysiologie, die zugrunde liegenden Erkrankungen1,2, 3,4,5. Darüber hinaus ist es nach wie vor die einzige Technik, die praktisch für die Aufzeichnung von Augenbewegungen während des Schlafes (Rapid Eye Movement während der REM-Schlaf und andere Formen der Augenbewegungen) verwendet werden kann.
Da der Augapfel in seinem vorderen Aspekt einschließlich der Hornhaut im Verhältnis zu seiner hinteren Seite positiv geladen ist, gibt es eine Spannungsdifferenz zwischen den vorderen und hinteren Aspekten der Augen bezeichnet das Corneo Retinal-Potenzial. Aufgrund des Vorhandenseins von diesem Potenzial die richtige Elektrode werden positiver als die linke, wenn die Themen dreht ihren Blick nach rechts, und negativ werden, wenn sie ihren Blick nach links drehen. Da die Spannungsdifferenz zwischen den linken und rechten Elektroden deutlich mit dem Drehwinkel der Augäpfel für horizontale Sakkaden korreliert, kann es zur horizontalen Augenbewegungen messen. Allerdings hält diese Korrelation nicht für die vertikale Richtung, obwohl vertikale EOG noch verwendet werden kann, um Auge Bewegungen6zu messen. Auf der anderen Seite, verwenden einige Studien vor allem vertikale EOG zur Überwachung blinkt.
Vor kurzem jedoch VOG hat weitgehend an die Stelle der EOG aufgrund der höheren räumliche Genauigkeit bis zu 0,25 – 0,5 Grad und ist inzwischen die Standardmethode für die Aufnahme in der klinischen Einstellung Saccade. Unterdessen kommt EOG eher veraltet betrachtet werden, da seine räumliche Genauigkeit, höchstens 0,5 Grad niedriger als die der VOG ist.
VOG hat jedoch auch ihre Nachteile, wenn in der klinischen Einstellung verwendet. Es gibt Fälle, in denen VOG nicht durchführbar ist; zum Beispiel wird Eye-tracking ungenau in Fächern mit einem schmalen Auge Spalt wie wenn der Großraum der Hornhaut durch die Augenlider verschlossen ist. Bei Patienten mit Katarakt-Objektive behindert aberranten Reflexion des Infrarotlichts zuverlässige Aufzeichnung von der Blickrichtung. Darüber hinaus bieten EOG Vorteile für einige, die Menschen, für die ihre Bewegungsstörung VOG Aufnahme erschwert. Darüber hinaus ist die VOG System teurer im Vergleich zu der Einrichtung der EOG, wodurch oft der ehemaligen in gewöhnlichen medizinischen Einrichtungen nicht verfügbar.
Auf der anderen Seite gilt die SSC-Methode als der Goldstandard für die Messung der Augenbewegungen. Verglichen mit VOG und EOG, diese Methode bietet die höchste räumliche Genauigkeit bis zu 0,1 Grad und ist besonders nützlich, wenn die Aufnahme hoher Frequenz Kopfbewegung6beinhaltet. Diese Methode ist jedoch potentiell invasiv, d. h., schmerzhaft und sehr irritierend für die Augen, und ermöglicht die Aufnahme nur für eine kurze Zeit, etwa unter 30 min oder kürzere7,8,9,10 . Diese kurze Dauer macht es eine Methode ungeeignet für umfangreiche klinische Anwendung, obwohl es in einigen spezialisierten Einrichtungen11erfolgreich benutzt worden ist.
Basierend auf früheren Studien, die Aufnahme von mehr als 250 neurologischen Patienten und 480 Normalpersonen von der gleichen Gruppe12,13,14,15,16,17, 18,19, die vorliegende Studie zeigt, dass EOG ist genau genug, um als Standardtechnik der Auge Bewegung Aufnahme dienen, und vielseitig einsetzbar für die klinische Bevölkerung unter Umgehung verschiedene Nachteile der VOG und SSC. Der vorliegende Artikel beschreibt eine stabile EOG Aufnahme Methode, mit einer Elektrode mit einem breiten Rand damit breite und stabile Kontakt mit der Haut, ähnlich wie ein EEG-Elektrode mit Kollodium für die Aufnahme eines langen Zeitraums sicher auf der Kopfhaut befestigt. Die Impedanz der Elektrode ausfällt und die Aufnahme wird mit der Zeit stabil die Artefakte von Gesichtsmuskeln und Elektroenzephalographie dadurch effektiv zu reduzieren. Diese Methode wird mit gleichzeitig aufgezeichnete VOG verglichen. Wenn Sie richtig vorbereitet und umgesetzt, EOG ist so gut wie VOG in Bezug auf Genauigkeit für Aufnahme Sakkaden bei neurologischen Patienten und EOG möglicherweise sogar besser geeignet, um Saccade Aufnahme bei normalen Probanden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Obwohl heute die vorherrschende Methode zur Erfassung von Sakkaden der VOG geworden ist, zeigte die vorliegende Studie, dass EOG eine Genauigkeit fast vergleichbar mit der VOG bei ordnungsgemäßer Umsetzung (Abbildung 2) erreichen kann. Das vorliegende EOG-Verfahren hat gezeigt, dass eine gute Korrelation mit VOG zu erreichen, bei der Aufnahme von horizontalen Sakkaden und hat erfolgreich eingesetzt in vielen früheren Studien von der gleichen Gruppe12,<su…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dr. Terao wurde durch ein Forschung Projekt Beihilfe für die wissenschaftliche Forschung vom Bundesministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie in Japan [16 K 09709, 16 H 01497] unterstützt. YU wurde unterstützt durch ein Forschung Projekt Beihilfe für wissenschaftliche Forschung vom Bundesministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie in Japan [No.25293206, Nr. 22390181, 15 H 05881, 16 H 05322]; durch Zuschüsse aus Research Committee on die besten rTMS Behandlung der Parkinson Krankheit aus dem Ministerium für Gesundheit und Wohlergehen von Japan; und durch Research Committee on Dystonie des Ministeriums für Gesundheit und das Wohlergehen von Japan.
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).
