This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.
The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson’s and Huntington’s can disrupt it. People with Parkinson’s disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson’s disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.
हाल के वर्षों में वहाँ तंत्रिका 1 निर्णय लेने की उच्च स्तरीय तंत्र के बारे में जानकारी पाने का एक मात्रात्मक और गैर-आक्रामक तरीके के रूप में प्रतिक्रिया समय के माप का उपयोग करने में रुचि बढ़ती गई है। प्रतिक्रिया समय का एक प्रकार है कि बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है समय के लिए एक दृश्य उत्तेजना, saccadic विलंबता के रूप में जाना की प्रस्तुति पर एक saccade आरंभ करने के लिए लिया है। Saccades तेजी से आँख आंदोलनों होती है कि जब हम तेजी से एक जगह से हमारी निगाहें बदलाव कर रहे हैं। वे आँख आंदोलनों के आम प्रकार हम बनाते हैं, आम तौर पर दो या तीन प्रति सेकंड की एक आवृत्ति पर होने वाली हैं। प्रत्येक saccade प्रभाव में एक और 2 के बजाय दृश्य दुनिया में एक क्यू को देखने के लिए एक निर्णय है।
तंत्रिका आँख आंदोलनों को नियंत्रित करने के रास्ते बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है और काफी अच्छी तरह से 3 दस्तावेज हैं। संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करना, oculomotor समारोह के पहलुओं को ठीक है और objectivel हो सकता हैY मात्रा। यह आंख आंदोलनों को खुद का विस्तृत अध्ययन की सुविधा है, लेकिन यह भी उन्हें neurophysiology और pathophysiology के अन्य क्षेत्रों की जांच करने के लिए एक उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा करने की अनुमति देता है।
नेत्र आंदोलन माप रोग राज्यों के बारे में उपयोगी जानकारी प्रदान कर सकते हैं। Saccadic आँख आंदोलनों हाल ही में, उदाहरण के लिए, ज्यादा ध्यान हंटिंगटन 4,5 और पार्किंसंस रोगों 6.7 सहित neurodegenerative विकारों में संभावित बायोमार्कर के रूप में प्राप्त हुआ है, और यह अच्छी तरह से स्थापित है कि saccadic प्रतिक्रिया समय इन परिस्थितियों में सामान्य की तुलना में धीमी हो जाते हैं। saccadic माप की क्षमता का उपयोग करता निदान और रोग ट्रैकिंग के लिए एड्स शामिल हैं। Saccadic कार्यों को सरल prosaccade से इस तरह के antisaccade (एक दृश्य उत्तेजना के विपरीत पक्ष के रूप में जल्दी संभव के रूप में देख रहे हैं) या स्मृति के रूप में और अधिक जटिल कार्यों (तलाश में एक अचानक दिखने दृश्य उत्तेजना की ओर छोड़ दिया है या सही जितनी जल्दी संभव हो) के लिए सीमा निर्देशित saccade (तलाशलक्ष्य यह है कि अब वहाँ) की याद स्थान की ओर।
गहरी मस्तिष्क उत्तेजना कई स्नायविक शर्तों के लिए एक प्रभावी उपचार है। यह सबसे अधिक कंपन, कठोरता, bradykinesia, और dyskinesia सहित पार्किंसंस रोग के लक्षण मोटर के इलाज के लिए प्रयोग किया जाता है। यह भी अन्य आंदोलन ऐसे जुनूनी बाध्यकारी विकार के रूप में dystonia और आवश्यक कंपन, और आमतौर पर कम न्यूरोपैथिक दर्द, मिर्गी, और मनोरोग की स्थिति के लिए सहित विकारों के लिए प्रयोग किया जाता है। यह केवल सेटिंग जिसमें वैज्ञानिकों विवो में मानव मस्तिष्क के गहरे संरचनाओं के लिए सीधी बिजली का उपयोग किया है और इस तरह प्रयोगात्मक तंत्रिका विज्ञान के लिए एक बहुमूल्य अवसर प्रदान करता है। लक्ष्यों की एक किस्म स्थिति के आधार पर प्रेरित कर रहे हैं बेसल गैन्ग्लिया में कई स्थानों, जिनमें से कई oculomotor रास्ते में शामिल कर रहे हैं सहित इलाज किया जा रहा है। इसका मतलब यह है कि अध्ययन की एक विस्तृत श्रृंखला उत्तेजना देने के लिए डीबीएस प्रणाली का उपयोग किया जा सकता हैदिया मस्तिष्क स्थान और एक आँख ट्रैकिंग डिवाइस के लिए रिकॉर्ड और इसके प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए। प्रयोगात्मक प्रतिमान पर निर्भर करता है, इस तरह के अध्ययन उपज हो सकती क्षेत्र के शरीर विज्ञान के बारे में जानकारी प्रेरित किया जा रहा है, रोग, या व्यवस्था है जिसके द्वारा डीबीएस कि विशेष रूप से सेटिंग में काम कर रहा है के प्रभाव। यह लेख गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन रोगियों में saccadic आँख आंदोलन का परीक्षण करने के लिए एक सामान्य दृष्टिकोण का वर्णन है।
आँख ट्रैकिंग उपकरण के कई अलग अलग प्रकार के उपलब्ध हैं। अनुसंधान इस प्रोटोकॉल में वर्णित के लिए एक पोर्टेबल saccadometer क्षैतिज saccadic आँख आंदोलनों रिकॉर्ड करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। पोर्टेबल saccadometers सिर संयम (चित्रा 1 देखें), जिसका अर्थ है कि सत्र विशेष रूप से गंभीर dyskinesias के साथ पीड़ित लोगों के लिए, पार्किंसंस रोग के साथ रोगियों के लिए और अधिक आराम कर रहे हैं की आवश्यकता नहीं का फायदा है। यहां इस्तेमाल saccadometer हल्के और लगभग 5 सेमी चौड़ा और 10 सेमी लंबा है। saccadometer measuप्रत्यक्ष अवरक्त oculography के उपयोग के द्वारा res आँख आंदोलनों: एक बुनियादी लाल स्रोत और सेंसर औसत दर्जे का नेत्रकोण उपयोग प्रकाश के सामने तैनात मिलीसेकंड अंतराल पर नेत्रगोलक की बारी-बारी से स्थिति की स्थापना करने के लिए कॉर्निया से परिलक्षित होता है। विश्लेषण के लिए अच्छी गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करने के क्रम में saccadometer कम से कम एक 12 बिट संकल्प के साथ कम से कम 1 किलो हर्ट्ज की दर से नमूना चाहिए। यहां इस्तेमाल saccadometer में दृश्य उत्तेजनाओं तीन लाल 13 सीडी एम -2 द्वारा उत्पादित प्रकाश के धब्बे थे कम शक्ति लेजर में बनाया गया, हर जगह कुछ 0.1 डिग्री subtending, और अन्य दो ± 10 डिग्री पर midline में एक स्थान के साथ (यानी सही करने के लिए और बाएं)।
चित्रा 1. Saccadometer। प्रमुख saccadometer एक इलास्टिक बैंड से जुड़ी है और नाक के पुल पर आराम कर रही मुहिम शुरू की। चार लघु लेज़रों दृश्य लक्ष्य परियोजनाएक मैट सतह, और भागीदार की आंख आंदोलनों को है पर हर आंख की नाक के पक्ष में अंतर अवरक्त reflectance ट्रांसड्यूसर से मापा जाता है। लेजर लक्ष्यों को सिर के साथ कदम के रूप में, सिर मजबूरी की आवश्यकता नहीं है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
अच्छी गुणवत्ता saccadic डेटा प्राप्त करने में सबसे महत्वपूर्ण कारक सुनिश्चित करना है कि भाग लेने के लिए दिए गए निर्देशों का स्पष्ट और सटीक हैं। उदाहरण के लिए, यदि antisaccadic कार्य के लिए दिए गए निर्देशों का पूरी त…
The authors have nothing to disclose.
Dr. Antoniades was supported by the National Institute of Health Research (NIHR) and by the Dementias and Neurodegenerative Diseases Research Network (DENDRON) and by the Wellcome Trust. Dr FitzGerald was supported by the National Institute for Health Research (NIHR) Oxford Biomedical Research Centre.
Saccadometer device ( Ober Consulting Poland) |
Computer with Windows environment |
Software, Latency Meter for downloading the raw data from the saccadometer. |