Derin Beyin Uyarım ile Saccadometry kullanarak normal ve patolojik beyin fonksiyonlarını incelemek için
14 Temmuz 2016
Bu makale, fizyoloji, patofizyoloji ve derin beyin stimülasyon mekanizmalarını incelemek için derin beynin odak alanlarının uyarılmasıyla birlikte göz hareketlerinin kantitatif ölçümünün kullanımını açıklamaktadır.
Bu prosedürün genel amacı, derin beyin stimülasyonunun sakkadik göz hareketleri üzerindeki etkilerini ölçmektir. Derin beyin stimülasyonunun sakkad ölçümü ile kombinasyonu, normal ve patolojik beyin fonksiyonlarını incelemek için bir araç sağlar. Bu yöntem, bazal gangliyonlarla ilgili hastalıkların patofizyolojisi ile ilgili temel soruların cevaplanmasına yardımcı olabilir.
Bu tekniğin temel avantajı, ince anormalliklerin doğru bir şekilde tespit edilmesine izin vererek nicel ve kesin olmasıdır. Bunlar, derin beyin stimülasyonunda kullanılan stimülatör implant türlerinden bazılarıdır. Küçük bir elektrik uyarısı oluşturmak için bir pil ve elektronik içerirler.
Uyaran darbeleri, bunun gibi bir telin ucundaki kontaklar kullanılarak beyindeki kesin hedef konumlara iletilir. Çalışmanın ayrıntılarını açıklayarak ve katılımcıya imzalaması için bir onay formu sağlayarak başlayın. Sakkadometreyi, her deneme için merkezi fiksasyon hedefi 1.0 ila 2.0 saniyelik rastgele bir süre boyunca görüntülenecek, ardından sönecek ve periferik kırmızı hedeflerden biri rastgele sağa veya sola görünecek şekilde ayarlayın.
Ardından, katılımcıdan düz mat bir ekrandan 1,5 metre uzakta oturmasını isteyin. Sakkadometreyi katılımcının kafasına, burun köprüsüne dayanacak ve elastik ayarlanabilir bir kayışla sabitleyecek şekilde yerleştirin. Uyaranların net bir şekilde görülebilmesi için ortam aydınlatmasının loş olduğundan emin olun.
Ardından, katılımcıya 40 dakikalık test oturumunun, her blok arasında bir dakikalık bir mola olacak şekilde beş bloktan oluştuğunu söyleyin. İlk bloktan önce, katılımcıya ortadan bir tarafa veya diğer tarafa atlayan kırmızı noktayı takip etmek için gözlerini mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde hareket ettirmesi talimatını verin. Bunu 60 kez yapmaları gerektiğini açıklayın.
Sakkadometreyi 60 denemelik bir dizi oluşturacak şekilde ayarlayın, ardından ilk deneme bloğunu başlatmak için cihazdaki düğmeye basın. İlk bloğun tamamlanmasından sonra, ikinci bloğa başlamadan önce bir dakika bekleyin. 40 denemelik bir dizi oluşturmak için sakkadometreyi sıfırlayın.
Bir dakikalık boşluğun sonuna doğru, katılımcıya gözlerini mümkün olduğunca çabuk kırmızı noktanın tersi yönde hareket ettirmesi talimatını verin. Bunu 40 kez yapmaları gerekeceğini onlara bildirin. Ardından, ikinci deneme bloğunu başlatın.
İkinci bloğun tamamlanmasından sonra bir dakika bekleyin, ardından üçüncü ve dördüncü bloklar için ikinci bloktaki talimatları iki kez daha tekrarlayın. Son olarak, dördüncü bloğu tamamladıktan sonra, bir dakika bekleyin, ardından katılımcılara, tıpkı ilk blokta yaptıkları gibi, ortadan bir tarafa diğer tarafa atlayan kırmızı noktayı takip etmek için gözlerini mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde hareket ettirmelerini söyleyin. 60 denemelik bir dizi oluşturmak için sakkadometreyi sıfırlayın ve son deneme bloğunu başlatın.
Derin beyin stimülatörleri veya DBS sistemleri olan katılımcılar için not: iki kez sakkadik test yapın. Bir kez DBS sistemi normal şekilde çalışırken ve ikinci kez DBS sistemi kapalıyken. Kapalı stimülasyon seansını yürütmek için, eğitimli bir klinik personelin testten 30 dakika önce DBS sistemini kapatmasını sağlayın.
Ardından, sakkadik testi tamamlayın. Oturum tamamlandıktan sonra DBS sistemini tekrar açın. Verileri analiz etmek için ham verileri sakkadometreden bir bilgisayara indirin.
Ardından, göz kırpma ve kafa hareketleriyle bozulan sakkadları dışlamak için sakkadometrenin yazılım programını kullanın. Sakkadik gecikmeler, tepe hızları ve genlikler dahil olmak üzere değişkenleri hesaplayın. Burada, bir Parkinson hastası için DBS açılıp kapatıldığında subtalamik çekirdeğin DBS'sine maruz kaldıktan sonra prosakkadik gecikme sonuçları gösterilmektedir.
Stimülatör açıldığında sakkadların dağılımı değişir, bu da uzun gecikmeli sakkadların sayısında bir azalma ve ortalama gecikmede buna karşılık gelen bir azalma gösterir. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa yaklaşık 70 dakika içinde yapılabilir. Bu prosedürü denerken, sakkadometrenin burun köprüsünün merkezinde oturduğundan ve oda ışıklarının loş olduğundan emin olmayı unutmamak önemlidir.
Bu prosedürü takiben, göz hareketlerinin bilişsel kontrolünün derin beyin stimülasyonundan nasıl etkilendiği gibi ek soruları yanıtlamak için daha gelişmiş sakkadik görevler kullanılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, derin beyin stimülatör sistemleri olan deneklerde psikodometrinin nasıl kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız. Lazerlerle çalışmanın tehlikeli olabileceğini unutmayın ve hem katılımcıların hem de deneyi yapan kişinin doğrudan lazer ışınlarına bakmamasını sağlamaya özen göstermelisiniz.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, derin beyin stimülasyonunun sakkadik göz hareketleri üzerindeki etkilerini inceleyerek hem normal hem de patolojik beyin fonksiyonlarına dair öngörüler sunmaktadır. Stimülasyonu hassas ölçüm teknikleriyle birleştiren araştırma, bazal ganglionlarla ilişkili hastalıkların anlaşılmasını geliştirmeyi amaçlamaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Elektrofizyoloji
- Patofizyoloji
Arka Plan
- Derin beyin stimülasyonu, çeşitli nörolojik bozukluklar için kullanılan terapötik bir tekniktir.
- Sakkadik göz hareketleri, görsel algı için kritik öneme sahip hızlı göz hareketleridir.
- Bu ikisi arasındaki etkileşimin anlaşılması, önemli fizyolojik içgörüler sağlayabilir.
- Bu yöntem, göz hareketlerinin kantitatif ve hassas ölçümlerine olanak tanır.
Çalışmanın Amacı
- Derin beyin stimülasyonunun sakkadik göz hareketleri üzerindeki etkilerini ölçmek.
- Bazal ganglionlarla ilişkili hastalıkların patofizyolojisini araştırmak.
- Beyin fonksiyonlarını incelemek için hassas bir araç geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Göz hareketlerinin kantitatif ölçümü.
- Derin beyindeki fokal bölgelerin stimülasyonu.
- Elektriksel stimülasyonlar üreten çeşitli stimülatör implantlarının kullanımı.
- Stimülasyon ve ölçüm tekniklerinin kombinasyonu.
Ana Sonuçlar
- Bu teknik, göz hareketlerindeki hafif anormalliklerin doğru bir şekilde tespit edilmesine olanak tanır.
- Elde edilen bulgular, normal ve patolojik beyin fonksiyonlarının anlaşılmasına yardımcı olabilir.
- Sonuçlar, derin beyin stimülasyonunun mekanizmaları hakkındaki bilgilere katkıda bulunur.
Sonuçlar
- Bu yöntem, beynin fizyolojisini ve patofizyolojisini incelemek için değerlidir.
- Bazal ganglia ile ilişkili hastalıklar üzerine yapılacak gelecekteki araştırmalar için bir çerçeve sunar.
- Kantitatif analiz, beyin fonksiyonlarının anlaşılmasını geliştirir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Sakkadik göz hareketlerinin nicel ölçümü, bazal gangliya ile ilişkili nörodejeneratif hastalıklar için translasyonel bir biyobelirteç sağlayarak hastalık progresyonunun ve terapötik müdahale etkilerinin objektif değerlendirilmesine olanak tanır. Bu yaklaşım, derin beyin stimülasyonu sonuçlarını fonksiyonel okülomotor verilerle ilişkilendirerek hedef doğrulamada mekanistik risk azaltmayı destekler ve preklinik ile erken klinik karar alma süreçlerinde öngörü güvenini artırır. Yöntem; Parkinson, Huntington ve diğer bazal gangliya bozuklukları genelinde uygulanabilen, çapraz fonksiyonel ve tekrarlanabilir bir veri sunarak portföy ilgisini geliştirir.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Bazal ganglion pertürbasyonunun sakkadik gecikme ve hızı üzerindeki etkilerini nicelleştirerek terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Hastalıkla ilişkili nöral devrelerde fonksiyonel hedef doğrulama için kesin ve nicel bir çıktı sağlar.
- Öngörücü Değer: Stimülasyon parametrelerini göz hareketi biyobelirteçleri ile ilişkilendirerek mekanistik risk azaltmayı destekler ve yolak katılımındaki belirsizliği giderir.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Analiz Hazırlığı: Bileşik veya müdahale taramaları için sakkadik gecikme, tepe hızı ve genliğine dair standartlaştırılmış, tekrarlanabilir ölçümler üretir.
- Kantitatif Çıktı: Göz hareket dağılımlarındaki hafif anomalilerin tespitini sağlayarak, erken etkinlik sinyalleri için analiz hassasiyetini destekler.
- Platform Ölçeklenebilirliği: Deneysel koşullar genelinde tutarlılık ve güvenilirliği değerlendirmek için tekrarlanan test oturumlarını (stimülasyon açık/kapalı) destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hastalıkla İlişkisi: Parkinson hastalığının artmış sakkadik gecikme gibi patofizyolojik özelliklerini, ölçülebilir bir şekilde doğrudan modeller.
- Translasyonel Süreklilik: Hayvan modellerinden insan çalışmalarına aktarılabilecek bir biyobelirteç sağlayarak, keşif aşaması ile preklinik doğrulama arasında köprü kurar.
- Riski Ayarlanmış İlerleme: Nöromodülasyon sonrası fonksiyonel iyileşmeyi veya kötüleşmeyi nicelleştirerek, devam/durdur (go/no-go) kararlarına temel oluşturur.
Süreç ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem; hedef doğrulamadan öncül bileşik tanımlamaya ve preklinik değerlendirmeye kadar uzanan keşif sürecine uyum sağlayarak, bazal gangliya devrelerinin modülasyonunu takip eden fonksiyonel bir biyobelirteç sunmaktadır.
- Keşif Biyolojisi: Derin beyin stimülasyonunun sakkadik parametreleri nasıl değiştirdiğini ölçerek hipotez testlerini destekler ve devre düzeyindeki patofizyolojiyi netleştirir.
- Tarama: Stimülasyon durumları veya genetik modeller arasında güvenilir karşılaştırmalar sağlayan, analize hazır kantitatif çıktılar (latans, hız, genlik) sunar.
- Analitikler: Sakkadik metriklerin istatistiksel dağılımlarını sağlayarak grup karşılaştırmalarını ve karar verme süreçleri için etki büyüklüğünün miktarlandırılmasını kolaylaştırır.
- Translasyonel Araştırma: Nöromodülasyon etkilerini klinik olarak ilgili okülomotor son noktalarla ilişkilendirerek biyobelirteç kalifikasyon çalışmalarını destekler.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Çok sayıda bazal ganglia hedefinde çeşitli nöromodülatör müdahaleleri değerlendirmek için yeniden kullanılabilir bir platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Nöromodülasyonun beyin fonksiyonlarını nasıl etkilediğine dair mekanistik belirsizliği azaltarak öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Sabit deneme yapıları, stimülasyon zamanlaması ve başa monte takip sistemleri aracılığıyla standartlaşma ve tekrarlanabilirlik sağlar.
- Stratejik Değer: Etkisiz hedeflerin erken tespitini sağlayarak sermaye verimliliğini artırır ve geç aşama başarısızlık riskini azaltır.
- Portföy Etkisi: Hastalıkla ilgili sistemlerde hedef etkileşimini ve fonksiyonel modülasyonu nicelleştirerek riskle uyumlu önceliklendirmeyi destekler.
Uygulama Hususları
- İmplant edilmiş cihaz çalışmaları için okülomotor testler, nörostimülasyon sistemleri ve klinik araştırma koordinasyonu konusunda uzmanlık gerektirir.
- Uyaran sunumu, göz takibi ve kırpma veya hareket artefaktlarının veri dışı bırakılması için sakkadometre donanım ve yazılımına bağımlıdır.
- Tutarlı DBS açık/kapalı test protokolleri için nöroloji, nöroşirürji ve araştırma personeli arasında ekipler arası standardizasyon gerektirir.
- Farklı model sistemlere veya sakkadik görev varyantlarına (örneğin, prosakkad ile antisakkad) uygulandığında adaptasyon değerlendirmelerini içerir.
- Katılımcı mevcudiyeti, stimülatör erişilebilirliği ve veri kalitesini sağlamak için kontrollü aydınlatma ve oturma mesafesi gereksinimi ile sınırlıdır.
