Vurdering af statisk graviceptive perception i Roll-Plane ved hjælp af subjektive Visuelle Lodret Paradigm
Summary
Opfattelsen af tyngdekraften bestemmes almindeligvis af den subjektive visuelle lodrette i hovedet oprejst position. Den yderligere vurdering ved hovedhældninger på ± 15° og ± 30° i rulleplanet sikrer øget informationsindhold til påvisning af nedsat graviceptiv opfattelse.
Abstract
Vestibulære lidelser er blandt de mest almindelige syndromer i medicin. I de senere år er der indført nye vestibulære diagnosesystemer, der gør det muligt at undersøge alle halvrunde kanaler i den kliniske indstilling. Vurderingsmetoderne for det otolitiske system, som er ansvarlige for opfattelsen af lineær acceleration og opfattelse af tyngdekraften, er langt mindre i klinisk brug. Der er flere eksperimentelle tilgange til måling af opfattelsen af tyngdekraften. Den hyppigst anvendte metode er bestemmelsen af den subjektive visuelle lodrette. Dette måles normalt med hovedet i opretstående stilling. Vi præsenterer her en vurderingsmetode til test af otolith-funktionen i rulleplanet. Den subjektive visuelle lodrette måles i hovedets opretstående stilling samt med en hældning på ± 15° og ± 30° i rulleplanet. Dette udvidede funktionelle paradigme er en klinisk test af otolith-funktionen, der er nem at udføre, og sikrer øget informationsindhold til påvisning af nedsat graviceptiv opfattelse.
Introduction
Nedskrivning af otolith-funktionen kan være forårsaget af perifere såvel som centrale vestibulære forhold1. Perifere vestibulære årsager omfatter Menieres sygdom, labyrint infarkt, samt overlegen eller ringere vestibulær neuritis. Central otolith dysfunktion kan forekomme i læsioner af centrale otolitiske veje fra hjernestammen via thalamus2 til den vestibulære cortex3. Desuden er formindsket otolith reflekser findes også i cerebellar lidelser4. Mens en række standardiserede metoder, såsom kalorietest eller video-head impulstest, er tilgængelige for vurdering af halvcirkelformet kanalfunktion, findes der ingen standardiseret klinisk målemetode til tyngdekraftestimering og vertikalitetsopfattelse5.
Da otolitterne er ansvarlige for opfattelsen af lineær acceleration, kan otolith-funktionen i princippet måles ved lineær acceleration ved at registrere den såkaldte translationelle vestibulo-okulære refleks (t-VOR). Dette kræver dog brug af specielt og komplekst udstyr såsom et parallelt sving eller lineær elæder4,6. Til vurdering af ensidig saccular og utricular funktion er der udviklet en specifik centrifugeringstest uden for centrum, som kan anvendes klinisk i balancelaboratorier med et specifikt rotationsstolssystem7. Når hovedet fortrænges med 3,5-4 cm fra rotationsaksen, stimuleres den excentrisk placerede utricle ensidigt af en resulterende centrifugalkraft. I dette paradigme otolith funktion kan bestemmes enten ved at måle den resulterende øjentorsion eller den subjektive visuelle lodret (SVV). Denne procedure kræver imidlertid også avanceret udstyr, og metoden udviser stadig begrænsede følsomheder for både SVV og øjenskildpaddevurdering7. Otolith funktion kan yderligere kvantificeres gennem øjenbevægelser optagelser. Vurdering kan ske i vandret eller lineær acceleration, men også under hoved- eller kropshældning i rulleplanet med anvendelse af 3D-videooculografi. Sidstnævnte gør det muligt at bestemme okulær torsion. Den kliniske anvendelse af denne metode er også begrænset på grund af dens lave følsomhed8. Opfattelsen af kroppens vertikalitet (dvs. den fornemmelse, at jeg føler min krop på linje med den sande lodrette) kan vurderes ved hjælp af den såkaldte subjektive postural lodret. I denne eksperimentelle opgave, er patienterne sidder i en stol i en motoriseret kardan og bedt om at angive, hvornår de kom ind og ud af opretstående position, samtidig med at vippes 15 ° i banen eller rulle plan. Ulempen ved denne teknik er ikke kun dens omfattende eksperimentelle tilgang, men også, at den måler både otolith og krop proprioceptive signaler9. Hvorvidt vestibulære fremkaldte myogene potentialer (VEMPs) er nyttige kliniske screening værktøjer til otolith funktion i forskellige kliniske lidelser er stadigkontroversiel10,11.
Visuelle opgaver er i øjeblikket de hyppigst anvendte kliniske metoder til måling af graviceptive funktion, som kan vurderes ved måling af den subjektive visuelle lodret (SVV)12. Set ud fra et præcist fysiologisk perspektiv er SVV ikke en direkte test af otolith-funktionen alene, da SVV er resultatet af en vægtning mellem flere informationskilder (tyngdekraft, proprioceptive og også visuel, når de er tilgængelige). Til hurtig klinisk brug er der imidlertid udviklet en nem anvendelse af denne SVV-opgave, den såkaldte skovspandstest,13 specielt til nødindstilling, hvilket muliggør øjeblikkelig påvisning af akutte forstyrrelser af graviceptive opfattelser. Den mere præcise og standardiserede procedure består i at lade en observatør tilpasse en lysstang eller stang med den anslåede lodrette. Testet i mørke hos raske personer i opretstående stilling, afvigelser er begrænset til ± 2 ° fra jorden lodret14. Ved hjælp af SVV opgave, graviceptive funktion er hidtil blevet vurderet i en række neurologiske tilstande såsom slagtilfælde15,,16 eller Parkinsons sygdom17. Desuden er der også rapporteret om nedsat SVV-opfattelse i ensidige18,19 eller bilaterale vestibulære læsioner20, samt hos patienter med godartet paroxysmal positionel nystagmus21.
Vi præsenterer her en modificeret SVV-vurderingsmetode, som måler SVV-estimater ikke kun i head-upright position, men også ved ± 15° og ± 30° hovedhældninger i rulleplanet. Dette paradigme øger informationsindholdet til påvisning af graviceptive underskud og for systematiske hældninger af SVV.
Protocol
Representative Results
Discussion
SVV er en metode til at sikre følelsen af vertikalitet. Det er resultatet af integrationen af flere oplysninger. Det vestibulære system er af afgørende betydning i denne opfattelse, har det vist sig, at en læsion på ethvert niveau af vestibulære informationsvej fører til SVV fejl.
Målingen af SVV i hovedet oprejst position betragtes nu som den kliniske standardmetode til registrering af otolith-funktionen. Denne metode hæmmes imidlertid af lav følsomhed, da SVV-afvigelser i mørke ho…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne har ingen anerkendelser.
Materials
| Adjustable plastic goniometer board 7,87" x 7,87", (marked tilt angles of 0°, 15° and 30° ) | self-produced | 6 | for fixation at the backrest and for adjustment of neckrest along the given tilt angles (0°,15°,30°) |
| Elastic head band with adjustable screw on the back | Micromedical Technologies Inc | 4 | modified with attached adhesive strap |
| HD LCD display, 1366 x 768p resolution, 19" | Philips | 5 | for monitoring SVV-adjustments outside the cabin (infrared camera recording) |
| Subjective Visual Vertical Set including infrared video camera (black/white, resolution 0,25°) | Micromedical Technologies Inc | 2 | |
| Sytem 2000 (Rotational Vestibular Chair System with Centrifuge) | Micromedical Technologies Inc., 10 Kemp Dr., Chatham, IL 62629-9769 United States | 1 | |
| Tiltable headrest | Micromedical Technologies Inc | 3 | modified with attached adhesive strap |
References
- Dieterich, M., Brandt, T. Perception of Verticality and Vestibular Disorders of Balance and Falls. Frontiers in Neurology. 10, 172 (2019).
- Elwischger, K., Rommer, P., Prayer, D., Mueller, C., Auff, E., Wiest, G. Thalamic astasia from isolated centromedian thalamic infarction. Neurology. 78 (2), 146-147 (2012).
- Wiest, G., Zimprich, F., Prayer, D., Czech, T., Serles, W., Baumgartner, C. Vestibular processing in human paramedian precuneus as shown by electrical cortical stimulation. Neurology. 62 (3), 473-475 (2004).
- Wiest, G., Tian, J. R., Baloh, R. W., Crane, B. T., Demer, J. L. Otolith function in cerebellar ataxia due to mutations in the calcium channel gene CACNA1A. Brain. 124, 2407-2416 (2001).
- Dakin, C. J., Rosenberg, A. Gravity estimation and verticality perception. Handbook of Clinical Neurology. 159, 43-59 (2018).
- Demer, J. L., Crane, B. T., Tian, J. R., Wiest, G. New tests of vestibular function. Annals of the New Yorc Academy of Science. 942, 428-445 (2001).
- Clarke, A. H., Schonfeld, U., Helling, K. Unilateral examination of utricle and saccule function. Journal of Vestibular Research. 13 (4-6), 215-225 (2003).
- Kingma, H. Clinical testing of the statolith-ocular reflex. ORL Journal for Otorhinolaryngology and its Related Specialties. 59 (4), 198-208 (1997).
- Bisdorff, A. R., Wolsley, C. J., Anastasopoulus, D., Bronstein, A. M., Gresty, M. A. The perception of body verticality (subjective postural vertical) in peripheral and central vestibulardisorders. Brain. 199 (5), 1523-1534 (1996).
- Welgampola, M. S., Colebatch, J. G. Characteristics and clinical applications of vestibular-evoked myogenic potentials. Neurology. 64 (10), 1682-1688 (2005).
- Kingma, H. Function tests of the otolith or statolith system. Current Opinion in Neurology. 19 (1), 21-25 (2006).
- Kheradmand, A., Winnick, A. Perception of Upright: Multisensory Convergence and the Role of Temporo-Parietal Cortex. Frontiers in Neurology. 8, 552 (2017).
- Zwergal, A., Rettinger, N., Frenzel, C., Dieterich, M., Brandt, T., Strupp, M. A bucket of static vestibular function. Neurology. 72 (19), 1689-1692 (2009).
- Bronstein, A. M. The Interaction of Otolith and Proprioceptive Information in the Perception of Verticality: The Effects of Labyrinthine and CNS Disease. Annals of the New York Academy of Science. 871, 324-333 (1999).
- Saeys, W., Herssens, N., Verwulgen, S., Truijen, S. Sensory information and the perception of verticality in post-stroke patients. Another point of view in sensory reweighting strategies. PLOS ONE. 13 (6), 0199098 (2018).
- Baier, B., Thömke, F., Wilting, J., Heinze, C., Geber, C., Dieterich, M. A pathway in the brainstem for roll-tilt of the subjective visual vertical: evidence from a lesion-behavior mapping study. Journal of Neuroscience. 32 (43), 14854-14858 (2012).
- Huh, Y. E., Kim, K., Chung, W., Youn, J., Kim, S., Cho, J. W. Pisa Syndrome in Parkinson’s Disease: Pathogenic Roles of Verticality Perception Deficits. Science Reports. 8 (1), 1804 (2018).
- Ogawa, Y., Otsuka, K., Shimizu, S., Inagaki, T., Kondo, T., Suzuki, M. Subjective visual vertical perception in patients with vestibular neuritis and sudden sensorineural hearing loss. Journal of Vestibular Research. 22 (4), 205-211 (2012).
- Toupet, M., Van Nechel, C., Bozorg, A., Grayeli, Influence of body laterality on recovery from subjective visual vertical tilt after vestibular neuritis. Audiology and Neurootology. 19 (4), 248-255 (2014).
- Lopez, C., Lacour, M., Ahmadi, A. E., Magnan, J., Borel, L. Changes of visual vertical perception: a long-term sign of unilateral and bilateral vestibular loss. Neuropsychologia. 45 (9), 2025-2037 (2007).
- Kitahara, T., et al. Idiopathic benign paroxysmal positional vertigo with persistent vertigo/dizziness sensation is associated with latent canal paresis, endolymphatic hydrops, and osteoporosis. Auris Nasus Larynx. 46 (1), 27-33 (2019).
- Platho-Elwischger, K., et al. Plasticity of static graviceptive function in patients with cervical dystonia. Journal of the Neurological Sciences. 373, 230-235 (2017).
- Aranda-Moreno, C., Jáuregui-Renaud, K. The subjective visual vertical in vestibular disease. Revista de Investigación Clínica. 57 (1), 22-27 (2005).
- Guerraz, M., Luyat, M., Poquin, D., Ohlmann, T. The role of neck afferents in subjective orientation in the visual and tactile sensory modalities. Acta Otolaryngologica. 120 (6), 735-738 (2000).
- Luyat, M., Noël, M., Thery, V., Gentaz, E. Gender and line size factors modulate the deviations of the subjective visual vertical induced by head tilt. BMC Neuroscience. 13, 28 (2012).
- Fraser, L. E., Makooie, B., Harris, L. R. The Subjective Visual Vertical and the Subjective Haptic Vertical Access Different Gravity Estimates. PLOS ONE. 10 (12), 0145528 (2015).
- Otero-Millan, J., Kheradmand, A. Upright Perception and Ocular Torsion Change Independently during Head Tilt. Frontiers in Human Neuroscience. 10, 573 (2016).
- Kim, S. H., Kim, J. S. Effects of Head Position on Perception of Gravity in Vestibular Neuritis and Lateral Medullary Infarction. Frontiers in Neurology. 9, 60 (2018).
- Funk, J., Finke, K., Müller, H. J., Utz, K. S., Kerkhoff, G. Effects of lateral head inclination on multimodal spatial orientation judgments in neglect: Evidence for impaired spatial orientation constancy. Neuropsychologia. 48 (6), 1616-1627 (2010).
- Winnick, A., Sadeghpour, S., Otero-Millan, J., Chang, T. P., Kheradmand, A. Errors of Upright Perception in Patients With Vestibular Migraine. Frontiers in Neurololgy. 9, 892 (2018).
- Deriu, F., Ginatempo, F., Manca, A. Enhancing research quality of studies on VEMP in central neurological disorders: a scoping review. Journal of Neurophysiology. 122 (3), 1186-1206 (2019).
- Rosengren, S. M., Colebatch, J. G., Young, A. S., Govender, S., Welgampola, M. S. Vestibular evoked myogenic potentials in practice: Methods, pitfalls and clinical applications. Clinical Neurophysiology Practice. 4, 47-68 (2019).
