Die Auge-Hand-Koordination, Koordinationsstörungen Spektrum aufnehmen effizient
Summary
Zerebrale Verletzungen kann okuläre und somatische Motorsysteme beschädigen. Charakterisierung der Motorsteuerung posttraumatischen bietet Biomarker, die bei Krankheit Erkennung, Überwachung und Prognose zu unterstützen. Wir überprüfen eine Methode zur Messung der Auge-Hand-Bewegungssteuerung in Gesundheit und pathologische Koordinationsstörungen, mit Blick und Reichweite Paradigmen zur Koordination zwischen Auge und Hand zu beurteilen.
Abstract
Die objektive Analyse von Augenbewegungen hat eine bedeutende Geschichte und hat lange nachweislich ein wichtiges Recherche-Tool in der Umgebung von Hirn-Trauma. Quantitative Aufnahmen haben eine starke Kapazität diagnostisch auf den Bildschirm. Gleichzeitige Untersuchung der Augen und der oberen Extremität Bewegungen richtet sich an gemeinsamen Handlungsziele (z.B. Auge-Hand-Koordination) dienen als zusätzliche stabile Biomarker-beladenen Pfad zu erfassen und zu verhören neuronalen Verletzungen, einschließlich erworbener Hirnschädigung (ABI ). Während quantitative Dual-Effektor-Aufnahmen in 3D viele Möglichkeiten im Okular-Handbuch motor Untersuchungen im Rahmen des ABI leisten, ist die Machbarkeit solcher dual Aufnahmen für Auge und Hand in pathologischen Einstellungen, eine besondere Herausforderung Wenn näherte sich mit Forschungsqualität strenge. Hier beschreiben wir die Integration einer Eye-tracking System mit einem Motion-tracking-System in erster Linie für Gliedmaßen Kontrolle Forschung, ein natürliches Verhalten zu studieren. Das Protokoll ermöglicht die Untersuchung der uneingeschränkten, dreidimensionale (3D) Auge-Hand Koordinationsaufgaben. Genauer gesagt, prüfen wir eine Methode zur Auge-Hand-Koordination in optisch geführte Saccade zu erreichende Aufgaben bei Patienten mit chronischen mittlere zerebrale Arterie (MCA) Schlaganfall zu beurteilen und im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. Besondere Aufmerksamkeit ist die spezielle Auge und Gliedmaßen-Tracking-System-Eigenschaften gewidmet, um High-Fidelity-Daten von Teilnehmern nach der Verletzung zu erhalten. Sampling-Rate, Genauigkeit, zulässige Kopfbewegung Festigkeitsklasse erwarteten Toleranz und die Machbarkeit der Verwendung mehrere wichtigen Eigenschaften, die bei der Auswahl eines Eye-Tracker und einen Ansatz in Betracht gezogen wurden. Die Gliedmaßen Tracker wurde ausgewählt, basierend auf eine ähnliche Rubrik aber enthalten die Notwendigkeit einer 3-d-Aufnahme, der dynamischen Interaktion und eine miniaturisierte Platzbedarf. Die quantitativen Daten vorausgesetzt, durch diese Methode und die allgemeine Annäherung, wenn korrekt ausgeführt hat enormes Potenzial für weitere verfeinern unser mechanistische Verständnis der Auge-Hand-Bedienung und dienen als machbare Diagnose- und pragmatische Interventionen innerhalb die neurologischen und rehabilitative Praxis.
Introduction
Ein entscheidendes Element der neurologischen Funktion ist, Auge-Hand-Koordination oder die Integration von okulären und manuelle Antriebssysteme für die Planung und Ausführung der kombinierten Funktion auf ein gemeinsames Ziel, beispielsweise ein Blick erreichen und greifen von der TV-Fernbedienung. Viele sinnvolle Aufgaben hängen visuell geführten Aktionen, wie z. B. erreichen, greifen, Objektmanipulation und Werkzeug zu verwenden, welche Scharnier auf die zeitlich und räumlich gekoppelten Auge und Hand Bewegungen. Erworbenen Hirnverletzungen (ABI) verursachen nicht nur Gliedmaßen Dysfunktion, sondern auch okuläre Dysfunktion; in jüngerer Zeit, gibt es auch Hinweise auf die Dysfunktion der Auge-Hand Koordination1. Koordinierte Auge-Hand-motor Control-Programme sind anfällig für neurologische Verletzungen von Gefäß-, traumatische und degenerative Ätiologie zu beleidigen. Diese Beleidigungen können dazu führen, dass eine Aufteilung eines der unverzichtbaren Beziehungen benötigt für die integrierte und schnelle Motorsteuerung2,3,4,5,6. Viele Studien über die manuelle Motorik sind abgeschlossen und haben visuelle Führung als zentrale Säule des Paradigmas ohne eine Methode oder ein Protokoll zu Augenbewegungen gleichzeitig analysieren genutzt.
Im ABI werden auffällige motorische Defizite oft während der Nachttisch klinische Untersuchung erkannt. Jedoch können gleichzeitiger okulärer motorischen Beeinträchtigungen und komplexen Beeinträchtigungen der Integration von sensorischen und motorischen Systemen subklinische und erfordern objektive Aufnahme zu identifizierten7,8,9, 10,11,12,13,14,15,16. Okular-Handbuch motorische Koordination hängt ein großes und vernetzten zerebralen Netzwerk, die Notwendigkeit einer detaillierten Studie. Eine Auge-Hand Koordination Bewertung mit zwei Objektiven Aufnahmen bietet die Möglichkeit, kognitive und motorische Funktion in mehrere Populationen, einschließlich gesunden Kontrollpersonen und Themen mit einer Geschichte von Hirn-Trauma, somit bietet Einblick in die Testdurchführung zerebrale Schaltung und Funktion3.
Während Sakkaden ballistischen Bewegungen, die in der Amplitude abhängig von Aufgabe variieren können, Studien Abhängigkeiten zwischen Saccade und Hand Bewegung während optisch geführte Aktion17,18,19, 20. In der Tat neue Experimente haben gezeigt, dass Steuerungssysteme für beide Bewegungen Planung Ressourcen21,22teilen. Die motorische Planung Hub für die Auge-Hand-Koordination liegt im posterioren parietalen Kortex. Bei einem Schlaganfall gibt es bekannte Defizite in Motorsteuerung; hemiparetischen Patienten haben gezeigt, dass ungenaue Prognosen angesichts einer Reihe von neuronalen Befehle, wenn aufgefordert, optisch geführte Handbewegungen auszuführen, (kontralateralen) mit entweder mehr betroffen oder weniger stark (ipsilateral) Glied23 betroffen zu generieren ,24,25,26,27,28,29. Darüber hinaus sind Auge-Hand-Koordination und verwandte Motorsteuerung Programme anfällig für Beleidigung nach neurologischen Verletzungen, Entkopplung der Beziehungen, zeitlich und räumlich zwischen Effektoren30. Objektiven Aufnahmen von Auge und Hand Kontrolle sind ausschlaggebend für die Charakterisierung der Koordinationsstörungen oder Grad der Beeinträchtigung der Koordination und verbessert das wissenschaftliche Verständnis der Auge-Hand-Motorsteuerung-Mechanismus in einem funktionalen Zusammenhang.
Obwohl es viele Studien der Auge-Hand-Koordination im gesunden Kontrollpersonen17,31,32,33,34 gibt, hat unsere Fraktion das Feld durch unsere Einstellung der neurologischen Verletzungen für fortgeschrittene bei Schlaganfall-Schaltung Bewertung beispielsweise haben die räumliche und zeitliche Organisation der Handbewegungen, oft als Reaktion auf optisch angezeigten räumliche Ziele untersucht. Studien, die die Objektive Charakterisierung für Auge und Hand erweitert haben konzentrierten sich fast ausschließlich auf die Leistungsfähigkeit, Datensatz, den beiden Effektoren Post-Schlaganfall oder in pathologischen Einstellungen; Das beschriebene Protokoll ermöglicht robuste Charakterisierung der okulären und manuelle Motorsteuerung in ungezwungenen und natürlichen Bewegungen. Hier beschreiben wir die Technik in einer Untersuchung der optisch geführte Saccade zu erreichende Bewegungen bei Patienten mit chronischen mittlere zerebrale Arterie (MCA) Schlaganfall im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. Für die gleichzeitige Aufzeichnung von Saccade und zu erreichen beschäftigen wir gleichzeitige Auge und Hand-Motion-Tracking.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Aufkommen von Auge und Hand-tracking-Systeme als verfügbare Tools für Objektiv erforschen die Merkmale der Okular-Handbuch Motorsysteme Forschungsstudien, ermöglicht eine differenzierte beschleunigt hat Aufnahme Ansatz für eine wesentliche Aufgabe im täglichen Aktivitäten – Auge-Hand-Koordination. Viele natürliche Aktion-abhängige Aufgaben visuell orientieren und Vision als einen primären sensorischen Input abhängig. Blick ist durch augenfällige motorische Befehle programmiert, die zentralen Sehens auf r…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten Dr. Tamara Bushnik und NYULMC-Zwieback-Research-Team für ihre Gedanken, Anregungen und Beiträge danken. Diese Forschung wurde von 5 K 12 HD001097 (J-RR, MSL und PR) unterstützt.
Materials
| 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 |
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