Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Estimering av vestibulære perseptuelle terskler ved hjelp av en bevegelsesplattform på seks frihetsgrader

Published: August 4, 2022 doi: 10.3791/63909
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Institute of Psychology, University of Bern

Summary

I denne artikkelen beskriver vi metodene, prosedyrene og teknologiene som kreves for å estimere vestibulære perseptuelle terskler ved hjelp av en bevegelsesplattform på seks frihetsgrader.

Abstract

Vestibulære perseptuelle terskler refererer til bevegelsesintensiteten som kreves for å gjøre det mulig for en deltaker å oppdage eller diskriminere en bevegelse basert på vestibulær inngang. Ved hjelp av passive bevegelsesprofiler levert av seks graders bevegelsesplattformer, kan vestibulære perseptuelle terskler estimeres for enhver form for bevegelse og derved målrette mot hver av underkomponentene i det vestibulære endeorganet. Vurderinger av vestibulære terskler er klinisk relevante da de utfyller diagnostiske verktøy som kalori irrigasjon, hodeimpulstest (HIT) eller vestibulære fremkalte myogene potensialer (VEMPs), som bare gir informasjon om underkomponenter i vestibulærsystemet, men ingen av dem tillater vurdering av alle komponenter. Det finnes flere metoder med forskjellige fordeler og ulemper for å estimere vestibulære perseptuelle terskler. I denne artikkelen presenterer vi en protokoll ved hjelp av en adaptiv trappealgoritme og sinusformede bevegelsesprofiler for en effektiv estimeringsprosedyre. Adaptive trappalgoritmer vurderer responshistorikken for å bestemme topphastigheten til de neste stimuliene og er de mest brukte algoritmene i det vestibulære domenet. Vi diskuterer videre virkningen av bevegelsesfrekvens på vestibulære perseptuelle terskler.

Introduction

Det menneskelige vestibulære endeorganet består av fem komponenter, hver optimalisert for å oppdage en bestemt komponent i det naturlige bevegelsesspekteret. De tre halvcirkelformede kanalene er orientert omtrent ortogonale mot hverandre, noe som gjør at de kan oppdage hoderotasjoner rundt tre akser. Kanalene er ledsaget av to makulaorganer for registrering av translasjonelle akselerasjoner langs den vertikale aksen eller i horisontalplanet1. En funksjonell nedgang eller tap i hver av de fem komponentene kan føre til alvorlige symptomer som svimmelhet, svimmelhet, ubalanse og økt risiko for å falle2. Objektivt å vurdere funksjonen til alle komponenter separat er imidlertid en arbeidskrevende oppgave og krever flere vurderinger3. For eksempel vurderes tilstanden til den horisontale kanalen vanligvis gjennom kalori vanning og hodeimpulstesten (HIT). Dagens gullstandard for vurdering av makulaorganene er vestibulære fremkalte myogene potensialer (VEMPs). Ved å kombinere flere utredninger kommer klinikere frem til et mer komplett bilde av den vestibulære tilstanden de kan utlede diagnose- og behandlingsalternativer fra.

En lovende tilnærming for kvantifisering av vestibulær ytelse er vestibulære perseptuelle terskler, som gir et objektivt, kvantitativt mål på den laveste selvbevegelsesintensiteten som pålitelig kan oppdages eller diskrimineres av en deltaker. Selv om perseptuelle terskelprosedyrer er godt etablert i noen kliniske disipliner (f.eks. Audiologi), er perseptuelle vestibulære terskler ennå ikke brukt til diagnostiske formål i vestibulært domene4. En grunn til dette er manglende tilgjengelighet av bevegelsesplattformer og brukervennlig programvare. I prinsippet kan bevegelsesplattformer og roterende stoler brukes til terskelestimering. Imidlertid, mens seks frihetsgrader (6DOF) bevegelsesplattformer er egnet for å estimere terskler for forskjellige bevegelsesprofiler, noe som muliggjør undersøkelse av alle fem underkomponentene i det vestibulære organet, kan roterende stoler bare brukes til å få tilgang til rotasjoner i det horisontale (yaw) planet 1,4.

Vestibulære terskler estimeres vanligvis for oversettelser langs de tre hovedaksene (naso-occipital, inter-aural, head-vertical) og for rotasjoner rundt dem (yaw, pitch, roll), som visualisert i figur 1. Vestibulære perseptuelle terskler avhenger også av stimulusfrekvensen5. For å gjøre rede for dette brukes bevegelsesprofiler med en sinusformet akselerasjonsprofil, bestående av en enkelt frekvens, oftest for terskelestimering, men andre profiler 6,7,8 har også blitt brukt tidligere.

Vestibulære perseptuelle terskler gir et verktøy for å studere samspillet mellom vestibulær følelse og høyere kognitive prosesser. Terskler supplerer derfor kliniske vurderinger som HIT, kalorivanning og vestibulære fremkalte potensialer, som er avhengige av mekanismer (refleksbuer) som omgår cortex. I tillegg vurderer vestibulære perseptuelle terskler estimert på en bevegelsesplattform vestibulær funksjon i en økologisk gyldig innstilling9, i stedet for å bruke kunstig stimulering, som introduserer multisensoriske konflikter1.

På grunn av den toveis karakteren av vestibulære stimuli10, er det vanlig å estimere vestibulær diskriminering i stedet for deteksjonsterskler4. Under en diskrimineringsoppgave oppfatter deltakeren en stimulus og må bestemme hvilken kategori den tilhører. For eksempel må deltakerne bestemme i hvilken retning de skal flyttes (f.eks. venstre / høyre). Det teoretiske rammeverket for terskelestimering er signaldeteksjonsteori10,11. Diskrimineringsterskler kan estimeres ved hjelp av ulike tilnærminger, men i det vestibulære domenet er adaptive trappeprosedyrer standarden. I en adaptiv trappeprosedyre avhenger intensiteten, vanligvis topphastigheten, av den påfølgende bevegelsen av deltakernes respons (riktig / feil) til den siste stimulansen / stimuli. Adaptive trappeprosedyrer kan implementeres på mange måter12, men den mest brukte algoritmen i vestibulær forskning er x-down / y-up prosedyrer med faste trinnstørrelser. I en tre-ned/en-opp-trapp reduseres for eksempel stimulusintensiteten etter at deltakeren har gitt riktige svar i tre påfølgende studier, men intensiteten økes når feil svar er gitt (figur 2). Det nøyaktige utvalget av x og y i en trapp med x-ned/y-up gjør at man kan målrette mot ulike terskelverdier (prosentandel av riktige svar)13. En tre-ned/en-opp trapp retter seg mot intensiteten der deltakerne svarer riktig i 79.4% av forsøkene. I tillegg til adaptive trappeprosedyrer har andre studier14 brukt forhåndsdefinerte, faste intensiteter for terskelestimering. Ved å bruke faste intensiteter kan man estimere hele den psykometriske funksjonen, som inneholder mye mer informasjon enn en enkelt terskelverdi. Prosedyrer for fast intensitet er imidlertid tidkrevende og mindre effektive når bare en bestemt terskelverdi er av interesse.

Denne artikkelen beskriver en protokoll for estimering av terskler for vestibulær gjenkjenning ved hjelp av en 6DOF-bevegelsesplattform og en adaptiv trappprosedyre.

Protocol

Alle data som ble brukt til dette manuskriptet ble registrert etter at deltakerne ga sitt informerte samtykke og i tråd med etisk godkjenning fra Det humanistiske fakultet ved Universitetet i Bern [2020-04-00004].

1. Materialer

  1. For å estimere terskler for vestibulær oppfatning, sørg for at det er tilgang til en bevegelsesplattform eller en roterende stol.
  2. Forsikre deg om at en kontrollprogramvare for programmering av bevegelsesprofilene og grensesnitt mot bevegelsesplattformen er til stede.
    MERK: PlatformCommander15,16, en åpen kildekode-programvarepakke for å grensesnitt bevegelsesplattformen, ble brukt i denne studien. PlatformCommander gjør det mulig å definere sinusformede akselerasjonsprofiler, som ofte brukes til å estimere vestibulære terskler.
  3. Forsikre deg om at en responsenhet, for eksempel en spillkontroller, er til stede for å registrere deltakernes svar.
  4. Bevegelsesplattformer produserer støy korrelert med bevegelsesintensiteten. Deltakerne kan bruke denne hørselsstøyen som en ekstra, utilsiktet informasjonskilde under estimering av vestibulære oppfatningsterskler. For å maskere lyden av plattformen, presentere deltakerne med hvit støy via støyreduserende hodetelefoner under hver prøve.
  5. Bind for øynene deltakerne for å eliminere påvirkning av visuelle bevegelsessignaler.
  6. Bestem hvilken estimeringsalgoritme som skal brukes og definer de respektive parametrene. Hvis en trappeinnflyging brukes, definerer du utgangspunktet, trinnstørrelsen, oppdaterings- og oppsigelsesreglene. Hvis brukeren ikke vet hvilke verdier som skal velges, utfør pilotmålinger eller se litteraturen. Standarder angis av eksempelskriptene som er tilgjengelige online (https://gitlab.com/dr_e/2022-jovedemo).
    MERK: Utgangspunktet definerer topphastigheten til plattformen i det første forsøket. Bestem passende starthastigheter ved pilottesting eller ved å konsultere terskellitteraturen (for yaw-terskler, se Grabherr et al.5). Trinnstørrelsen beskriver hvor mye intensiteten endres mellom forsøkene. Up-date-regelen beskriver om og hvordan stimuleringsintensiteten endres basert på deltakernes svar. I det vestibulære domenet er en tre-ned/en-opp trappeprosedyre vanlig. Dette betyr at intensiteten reduseres etter tre påfølgende riktige svar, men økes etter hvert feil svar. Termineringskriteriene defineres vanligvis av enten et fast antall forsøk eller antall intensitetsreverseringer. Intensitetsreverseringer er forsøk der responsen forårsaker en intensitetsøkning etter at en eller flere intensitetsreduksjoner eller omvendt. Det angitte skriptet holder styr på reverseringene, avslutter prosedyren og beregner automatisk den endelige terskelverdien.
  7. Bestem for hvilken frekvens terskelen skal estimeres. I demonstrasjonen ble 1 Hz brukt.
    MERK: Vestibulære terskler undersøkes vanligvis for frekvenser mellom 0,1 og 5 Hz, og terskler er kjent for å reduseres når stimuleringsfrekvensen øker3.
  8. Bestem for hvilken type bevegelse terskelen må estimeres. I demonstrasjonen utføres yaw-rotasjoner.
    MERK: Terskler kan estimeres for oversettelser og rotasjoner. Terskler estimeres oftest for de tre hovedaksene (naso-occipital, inter-aural, hodevertikal) og rotasjonene rundt dem (rulle, tonehøyde, yaw). Det angitte skriptet estimerer bare en definert bevegelse (retning, frekvens) om gangen. For å estimere flere terskler kan skriptet imidlertid kjøres på nytt med samme eller forskjellige bevegelsesparametere (retning, frekvens, rotasjonsakser).
  9. Start hver terskelestimeringsprosedyre med trening, slik at deltakeren kan gjøre seg kjent med oppgaven. Bruk skriptet "threshold-training.jl" tilgjengelig på nettet (se trinn 1.6) for dette formålet.
    MERK: Treningsskriptet presenterer en rekke supra-terskel bevegelsesstimuli. Testskriptet styrer automatisk estimeringsprosedyren, håndterer oppdateringen av trappealgoritmen, stimulusintensiteten, presentasjonen av bevegelsesstimuleringen, presentasjonen av auditiv hvit støy under hver bevegelsesstimulus, samt logging av alle relevante data. Under opplæringen, sørg for at deltakeren forstår oppgaven og gi veiledning i tilfelle usikkerheter.

2. Instruksjoner

  1. Forklar den eksperimentelle prosedyren til deltakeren og få informert samtykke.
  2. Sett deltakeren på stolen montert på bevegelsesplattformen.
  3. Sikre deltakeren ved hjelp av sikkerhetsbelter.
  4. Gi svarknappene til deltakeren og forklar hvordan tastene er tilordnet svarene.
  5. Bind for øynene på deltakeren. Plasser hodetelefonene på deltakerens hode.
  6. Påfør en riktig hodefiksering.
  7. Slå på bevegelsesplattformen ved hjelp av hoved-, batteri- og kontrollerbryteren.
  8. Sørg for at området rundt plattformen er oversiktlig og at ingen personer kan nærme seg den bevegelige plattformen under testen.
  9. Start skriptet for opplæringsprosedyren ved å skrive julia threshold-training.jl i kommandolinjen.
  10. Informer deltakeren om engasjementet til bevegelsesplattformen.
  11. Sikre en vellykket initialisering av økten ved å sjekke statusen som vises i GUI for serverprogramvaren (PlatformCommander). Når den er initialisert, bytter statusvisningen fra Økt ikke i gang til Kort sekvens. Det vil også vise IP-adressen til den tilkoblede klienten og tidspunktet da økten ble initialisert. Hvis økten ikke er initialisert etter noen sekunder, kontrollerer du nettverkstilkoblingen mellom klienten og serveren. Kontroller at bevegelsesplattformen er slått på og at kontrolleren er koblet til.
  12. Forsikre deg om at deltakeren forstår oppgaven, påpeke feil fra deltakerens side (f.eks. når de trykker på feil knapper), og svare på potensielle spørsmål deltakeren måtte ha.
  13. Informer deltakeren om at opplæringsprosedyren er ferdig, og estimeringsprosedyren er i ferd med å starte.
  14. Start estimeringsprosedyreskriptet ved å skrive julia threshold-test.jl i kommandolinjen.
  15. Overvåke den helautomatiske estimeringsprosedyren til oppsigelseskriteriene er nådd.
  16. Avhengig av utformingen, gjenta prosedyren som starter i trinn 2.13 ved hjelp av forskjellige stimuli eller avslutt prosedyren.
  17. Parker bevegelsesplattformen.
  18. Fjern hodefiksering, hodetelefoner, skylapper og knapper, og slipp deltakeren ned.
  19. Debrief deltakeren om prosedyren og spør dem om deres erfaring for å forbedre videre eksperimenter.
    MERK: Prosedyren kan settes på pause og deretter startes på nytt når som helst, helst ikke under terskelestimeringsfasen (trinn 2.15-2.17).

Representative Results

Resultatet av den beskrevne prosedyren er en graf som viser de brukte stimulusintensitetene over forsøk (figur 2). Intensitetene skal konvergere mot en konstant verdi (figur 2, stiplet linje). Den adaptive trappprosedyren knytter en akselerasjonsintensitet til bevegelsesoppfattelsen til deltakeren. Terskelen beregnes vanligvis av testskriptet (f.eks. terskel-test.jl) som gjennomsnittsverdien for alle eller et delsett av intensitetene som presenteres ved reverseringsforsøk. Ingen videre behandling av den oppnådde verdien er nødvendig. Avhengig av den brukte oppdateringsregelen, kan forskjellige punkter på den psykometriske funksjonen målrettes. Ved å bruke tre-ned/en-opp-regelen estimeres intensiteten der deltakeren gir riktig respons i 79,4% av forsøkene.

Figur 3 visualiserer en mislykket terskelestimering. I eksemplet ble termineringskriteriene satt til 30 forsøk i stedet for et tilstrekkelig antall reverseringer. På grunn av den tidlige feilen (forsøk 11) resulterte estimeringsprosedyrene i en dårlig terskelestimering, noe som kan gjenkjennes ved at trappen ikke konvergerte mot en verdi, men holdt en monoton reduksjon til slutten.

Figure 1
Figur 1: Visualisering av hovedaksene og planene. De visualiserte aksene og planene brukes vanligvis til å beskrive bevegelser relatert til hodebevegelser. Vestibulære perseptuelle terskler estimeres oftest for naso-occipital (NO), inter-aural (IA) og hode-vertikale (HV) akser, og for rotasjoner rundt dem som refereres til som yaw, pitch eller roll rotasjoner. Figuren ble opprettet ved hjelp av en fritt tilgjengelig 3D-hodemodell17. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: Visualisering av en tre-ned/en-opp trapp prosedyre. Intensitetsreverseringer visualiseres i rødt. Trekanter som peker opp representerer forsøk med riktige svar, og trekanter som peker ned representerer forsøk med feil svar. Den stiplede linjen representerer den estimerte terskelen, som ble beregnet som middelverdien for alle åtte reverseringsintensitetene. I begynnelsen følger oppdateringsregelen et en-ned-mønster frem til første reversering (forsøk 6). Dette gir mulighet for en mer effektiv terskelestimering, spesielt i tilfeller der startintensiteten er stor sammenlignet med den ukjente terskelen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: Visualisering av en mislykket terskelestimering. På grunn av avslutningskriteriene (30 studier) og en selektert startintensitet relativt langt unna den sanne terskelen, konvergerte ikke trappefunksjonen. En raskere konvergens mot den sanne terskelen hindres av en tidlig, falsk respons (studie 11). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Den presenterte protokollen muliggjør en pålitelig og effektiv estimering av vestibulære perseptuelle terskler. Protokollen er egnet for terskelestimering langs og rundt vilkårlige akser og kan brukes for alle relevante stimulusfrekvenser (f.eks. 0,1-5 Hz). Selv om vi presenterer data ved hjelp av en standard tre-ned/en-opp adaptiv trappeprosedyre, kan protokollen også brukes til andre, mer effektive estimeringsprosedyrer12, inkludert fast intensitet, transformert/vektet opp/ned, eller bayesianske (f.eks. Quest18) tilnærminger. En uttømmende diskusjon av de tilgjengelige algoritmene er utenfor omfanget av det presenterte manuskriptet, men en utmerket sammenligning av teori, simuleringer og faktiske data finnes andre steder19. Effektive estimeringsprosedyrer er av stor relevans i klinisk sammenheng, der tiden er begrenset, og det forskes for tiden på raskere vurderinger19,20.

Et lovende forskningsfelt er identifisering av bestemte bevegelsesprofiler og andre klinisk relevante parametere som balanse 2,21. Denne forskningen er viktig fordi den gir veiledning om hvilke akser og frekvenser som er mest forutsigbare for klinisk relevant atferd og hendelser, for eksempel risikoen for å falle, og dermed redusere søkerommet i en klinisk sammenheng.

Når utstyret og programvaren er tilgjengelig og fungerer etter hensikten, er to faktorer avgjørende for pålitelig terskelestimering. Først må eksperimentøren sørge for at deltakeren forstår oppgaven og forblir årvåken gjennom hele prosedyren. For de fleste stimuli (f.eks. alle oversettelser) er instruksjonene klare og enkle å følge. For tonehøyde- og rullerotasjoner kan imidlertid instruksjonen om å svare med venstre eller høyre være tvetydig, spesielt når rotasjonsaksen er plassert på hodenivå. I disse tilfellene roterer kroppsdelene over rotasjonsaksene (f.eks. hode) i motsatt retning enn kroppsdelene under rotasjonsaksene (f.eks. føtter). Begrepene venstre/høyre kan være tvetydige, og det kan være nyttig å be deltakerne klassifisere bevegelser som med eller mot klokken. Det er viktig å forklare og øve på hvordan deltakeren forventes å bedømme bevegelsesstimuliene. Et tilstrekkelig antall teststudier er spesielt viktig når pasienter eller eldre voksne undersøkes.

For det andre er det viktig å velge et tilstrekkelig antall forsøk rundt terskelen. Vi anbefaler et adaptivt avslutningskriterium som antall intensitetsreverseringer, i stedet for et fast antall forsøk som har blitt brukt av andre 7,22. I tillegg kan bruk av et forhåndsdefinert antall forsøk bli ineffektivt og medfører risiko for at trappen ikke konvergerer når startintensiteten er for langt unna terskelen. Generelt er det nødvendig med piloteksperimenter for å velge rimelige startintensiteter og termineringskriterier.

Trappealgoritmer tar sikte på å estimere et enkelt punkt på den psykometriske funksjonen23,24. Derfor gir de begrenset informasjon fordi responsforstyrrelser og helningen til den psykometriske funksjonen ikke kan utledes fra den estimerte terskelen. Hvis slike parametere er av interesse, kan faste intensiteter brukes til å prøve over et større intervall, slik at de passer til den psykometriske funksjonen. Selv om en slik prosedyre er mer tidkrevende, åpner den for mer sofistikerte analyser som kan gi verdifull innsikt14,25. Alternativt kan adaptive slope-estimeringsalgoritmer brukes13.

Et viktig aspekt ved estimering av vestibulære persepsjonsterskler er minimering av signaler fra andre sensoriske systemer. For å oppnå dette blir støyen som genereres av plattformen vanligvis maskert av hvit støy. Minimering av proprioceptive eller taktile signaler er mer utfordrende1, og kan bare delvis oppnås fordi akselerasjon krever en kraft som virker på kroppen, noe som uunngåelig vil indusere ekstra-vestibulær stimulering. Imidlertid brukes puter ofte til å redusere taktile og proprioceptive signaler. På samme måte er hodefiksering nødvendig for å sikre en konstant orientering av vestibulære organer i forhold til bevegelsen og for å sikre at bevegelsesprofilen som utføres av hodet er den samme som den ved plattformen, uten filtrering av kroppen som oppstår under ubegrensede bevegelsesforhold26.

På dette tidspunktet brukes vestibulære perseptuelle terskler hovedsakelig i grunnforskning. Studier viste at vestibulære terskler øker med alderen 27,28, og de avhenger av retning 20,28 og bevegelsesfrekvensen 5,29. Mer nylig ble perseptuelle terskler brukt til å dokumentere det første beviset på perseptuell læring i det vestibulære domenet14.

Studier som sammenlignet pasienter med vestibulære lidelser med friske kontroller, viste endrede vestibulære perseptuelle terskler i tråd med deres patologi. For eksempel ble tersklene økt hos pasienter med vestibulær svikt 29,30,31, og en tendens til redusert terskler eller til og med overfølsomhet ble vist hos pasienter med vestibulær migrene31,32. Disse studiene antyder potensialet for kliniske anvendelser, og en nylig gjennomgang4 diskuterte anvendeligheten og nytten av vestibulære perseptuelle terskler i en klinisk diagnose. Et viktig aspekt er at perseptuelle terskler gir unike egenskaper til legens verktøykasse. Standardprosedyrene (HIT, VEMP, kalori vanning) bruker direkte veier fra vestibulære endeorganer til muskler i øynene eller livmorhalsen. Dermed tilbyr de ikke muligheten til å undersøke informasjonskjeden til neo-cortex. Estimeringen av vestibulære perseptuelle terskler inkluderer derimot kognitive prosesser som gjør det mulig å teste det vestibulære systemet fra en annen vinkel, noe som kan være spesielt interessant i sammenheng med vedvarende postural-perceptuell svimmelhet (PPPD). En mangel ved den presenterte prosedyren er dens manglende evne til å oppdage retningsasymmetrier, som har blitt rapportert av andre33.

Vestibulære perseptuelle terskler er også av interesse for evaluering og overvåking av (terapeutiske) intervensjoner. Mange studier bruker risikoen for å falle som et endepunkt i evalueringen av behandlingseffektivitet. Siden det imidlertid er påvist en sammenheng mellom vestibulære terskler om rulleaksen og risiko for å falle2 og ytelse under balanseoppgaver34 , kan terskler brukes som en mer pålitelig avhengig variabel, for eksempel for å vurdere utfallet35 eller optimal konfigurasjon av vestibulære implantater.

Disclosures

Forfatterne har ingen konkurrerende interesser.

Acknowledgments

Vi er takknemlige for støtten fra Carlo Prelz fra teknologiplattformen til fakultetet for humaniora. Vi takker Noel Strahm for hans bidrag til trappeimplementeringen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
6-DOF Motion Platform MOOG Models 170E122 or 170E131; Nov 12, 1999
Headphones Sony WH-100XM3
PlatformCommander University of Bern does not apply Open Source control software: https://gitlab.com/KWM-PSY/platform-commander
Response Buttons Logitech G F310

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ertl, M., Boegle, R. Investigating the vestibular system using modern imaging techniques-A review on the available stimulation and imaging methods. Journal of Neuroscience Methods. 326, 108363 (2019).
  2. Beylergil, S. B., Karmali, F., Wang, W., Bermúdez Rey, M. C., Merfeld, D. M. Vestibular roll tilt thresholds partially mediate age-related effects on balance. Progress in Brain Research. 248, 249-267 (2019).
  3. Brandt, T., Dieterich, M., Strupp, M. Vertigo and Dizziness. , Springer. London. (2013).
  4. Kobel, M. J., Wagner, A. R., Merfeld, D. M., Mattingly, J. K. Vestibular thresholds: A review of advances and challenges in clinical applications. Frontiers in Neurology. 12, 643634 (2021).
  5. Grabherr, L., Nicoucar, K., Mast, F. W., Merfeld, D. M. Vestibular thresholds for yaw rotation about an earth-vertical axis as a function of frequency. Experimental Brain Research. 186 (4), 677-681 (2008).
  6. Seemungal, B. M., Gunaratne, I. A., Fleming, I. O., Gresty, M. A., Bronstein, A. M. Perceptual and nystagmic thresholds of vestibular function in yaw. Journal of Vestibular Research: Equilibrium and Orientation. 14 (6), 461-466 (2004).
  7. Gianna, C., Heimbrand, S., Gresty, M. Thresholds for detection of motion direction during passive lateral whole-body acceleration in normal subjects and patients with bilateral loss of labyrinthine function. Brain Research Bulletin. 40 (5-6), 443-447 (1996).
  8. Soyka, F., Robuffo Giordano, P., Beykirch, K., Bülthoff, H. H. Predicting direction detection thresholds for arbitrary translational acceleration profiles in the horizontal plane. Experimental Brain Research. 209 (1), 95-107 (2011).
  9. Ertl, M., et al. The cortical spatiotemporal correlate of otolith stimulation: Vestibular evoked potentials by body translations. NeuroImage. 155, 50-59 (2017).
  10. Merfeld, D. M. Signal detection theory and vestibular thresholds: I. Basic theory and practical considerations. Experimental Brain Research. 210 (3), 389-405 (2011).
  11. Kay, S. M. Fundamentals of Statistical Signal Processing: Detection Theory. , Prentice-Hall PTR. (1998).
  12. Kingdom, F. A. A., Prins, N. Psychophysics: A Practical Introduction. , Academic Press. (2016).
  13. Leek, M. R. Adaptive procedures in psychophysical research. Perception & Psychophysics. 63 (8), 1279-1292 (2001).
  14. Klaus, M. P., et al. Roll tilt self-motion direction discrimination training: First evidence for perceptual learning. Attention, Perception & Psychophysics. 82 (4), 1987-1999 (2020).
  15. Ertl, M., Prelz, C., Fitze, D. C., Wyssen, G., Mast, F. W. PlatformCommander-An open source software for an easy integration of motion platforms in research laboratories. SoftwareX. 17, 100945 (2022).
  16. Ertl, M., Prelz, C., Fitze, D. C., Wyssen, G., Mast, F. W. Manual PlatformCommander Version 0.9. , (2021).
  17. Rihs, M., Fitze, D. C., Ertl, M., Wyssen, G., Mast, F. W. 3D Models of 6dof motion. , Available from: https://zenodo.org/record/6035612 (2022).
  18. Watson, A. B., Pelli, D. G. QUEST: A general multidimensional Bayesian adaptive psychometric method. Perception & Psychophysics. 33 (2), 113-120 (1983).
  19. Karmali, F., Chaudhuri, S. E., Yi, Y., Merfeld, D. M. Determining thresholds using adaptive procedures and psychometric fits: evaluating efficiency using theory, simulations, and human experiments. Experimental Brain Research. 234 (3), 773-789 (2016).
  20. Dupuits, B., et al. A new and faster test to assess vestibular perception. Frontiers in Neurology. 10, 707 (2019).
  21. Karmali, F., Rey, M. C. B., Clark, T. K., Wang, W., Merfeld, D. M. Multivariate analyses of balance test performance,vestibular thresholds, and age. Frontiers in Neurology. 8, 578 (2017).
  22. Keywan, A., Wuehr, M., Pradhan, C., Jahn, K. Noisy galvanic stimulation improves roll-tilt vestibular perception in healthy subjects. Frontiers in Neurology. 9, 83 (2018).
  23. Wichmann, F. A., Hill, N. J. The psychometric function: I. Fitting, sampling, and goodness of fit. Perception & Psychophysics. 63 (8), 1293-1313 (2001).
  24. Wichmann, F. A., Hill, N. J. The psychometric function: II. Bootstrap-based confidence intervals and sampling. Perception & Psychophysics. 63 (8), 1314-1329 (2001).
  25. Zupan, L. H., Merfeld, D. M. Interaural self-motion linear velocity thresholds are shifted by roll vection. Experimental Brain Research. 191 (4), 505-511 (2008).
  26. Carriot, J., Jamali, M., Cullen, K. E., Chacron, M. J. Envelope statistics of self-motion signals experienced by human subjects during everyday activities: Implications for vestibular processing. PLoS ONE. 12 (6), 0178664 (2017).
  27. Agrawal, Y., et al. Decline in semicircular canal and otolith function with age. Otology & Neurotology. 33 (5), 832-839 (2012).
  28. Rey, M. C. B., et al. Vestibular perceptual thresholds increase above the age of 40. Frontiers in Neurology. 7, 162 (2016).
  29. Lim, K., Karmali, F., Nicoucar, K., Merfeld, D. M. Perceptual precision of passive body tilt is consistent with statistically optimal cue integration. Journal of Neurophysiology. 117 (5), 2037-2052 (2017).
  30. Agrawal, Y., Bremova, T., Kremmyda, O., Strupp, M. Semicircular canal, saccular and utricular function in patients with bilateral vestibulopathy: analysis based on etiology. Journal of Neurology. 260 (3), 876-883 (2013).
  31. Bremova, T., et al. Comparison of linear motion perception thresholds in vestibular migraine and Menière's disease. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 273 (10), 2931-2939 (2016).
  32. King, S., et al. Self-motion perception is sensitized in vestibular migraine: pathophysiologic and clinical implications. Scientific Reports. 9 (1), 1-12 (2019).
  33. Roditi, R. E., Crane, B. T. Directional asymmetries and age effects in human self-motion perception. Journal of the Association for Research in Otolaryngology. 13 (3), 381-401 (2012).
  34. Kobel, M. J., Wagner, A. R., Merfeld, D. M. Impact of gravity on the perception of linear motion. Journal of Neurophysiology. 126 (3), 875-887 (2021).
  35. Chow, M. R., et al. Posture, gait, quality of life, and hearing with a vestibular implant. New England Journal of Medicine. 384 (6), 521-532 (2021).

Tags

Virkemåte utgave 186
Estimering av vestibulære perseptuelle terskler ved hjelp av en bevegelsesplattform på seks frihetsgrader
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ertl, M., Fitze, D. C., Wyssen, G.,… More

Ertl, M., Fitze, D. C., Wyssen, G., Mast, F. W. Estimating Vestibular Perceptual Thresholds Using a Six-Degree-Of-Freedom Motion Platform. J. Vis. Exp. (186), e63909, doi:10.3791/63909 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter