Phản ứng chuyển động mắt của con người đối với gia tốc tuyến tính trên trục z: ảnh hưởng của việc biến đổi mối quan hệ pha giữa các đầu vào thị giác và thính giác

Springer Science and Business Media LLC - Tập 103 - Trang 256-266 - 1995
Corinna E. Lathan1, Conrad Wall2, Laurence R. Harris3
1Department of Brain and Cognitive Sciences, MIT 37-219, Cambridge, USA
2Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Boston, USA
3Department of Psychology, York University, Toronto, Canada

Tóm tắt

Chúng tôi đã điều tra tác động của việc thay đổi hệ thống mối quan hệ pha giữa kích thích trục z 0.5-Hz dạng sóng sin (OKN) và gia tốc tuyến tính lên phản ứng chuyển động mắt theo phương thẳng đứng của năm người tham gia. Các đối tượng nằm ngửa trên một vòng trượt tuyến tính, nơi gia tốc của họ được thay đổi dạng sóng sin dọc theo trục z với gia tốc đỉnh đạt 0.4 g (tốc độ đỉnh 1.25 m/s). Một kích thích OKN dạng sóng sin có độ tương phản cao với các sọc di chuyển dọc theo trục z ở tần số 0.5 Hz, tốc độ đỉnh 70°/s được trình diễn đồng thời hoặc cùng lúc với kích thích gia tốc hoặc một mình. Phản ứng chuyển động mắt theo phương thẳng đứng của các đối tượng được ghi lại bằng cách sử dụng cuộn tìm kiếm sclera. Khi các kích thích được kết hợp theo mối quan hệ tự nhiên xảy ra (ví dụ, các sọc hình ảnh di chuyển lên kết hợp với gia tốc vật lý đi xuống), phản ứng được tăng cường so với phản ứng với kích thích hình ảnh khi trình diễn một mình. Khi các kích thích đối kháng (ví dụ, các sọc hình ảnh di chuyển lên trong khi gia tốc vật lý đi lên, một sự kết hợp không xảy ra một cách tự nhiên), phản ứng không khác biệt đáng kể so với phản ứng với kích thích hình ảnh trình diễn một mình. Sự tăng cường đạt tối đa khi tốc độ của các kích thích hình ảnh và chuyển động tương ứng theo mối quan hệ pha bình thường của chúng, trong khi phản ứng đạt giá trị trung gian đối với các mối quan hệ pha khác. Pha của phản ứng phụ thuộc vào độ chênh lệch pha giữa hai đầu vào. Chúng tôi đề xuất rằng việc xử lý tự chuyển động tuyến tính xem xét sự đồng thuận giữa hai kích thích — một mô hình xung đột cảm giác.

Từ khóa

#gia tốc tuyến tính #phản ứng chuyển động mắt #kích thích thị giác #mối quan hệ pha #mô hình xung đột cảm giác

Tài liệu tham khảo

Baloh RW, Sakala SM, Yee RD, Langhofer L, Honrubia V (1984) Quantitative vestibular testing. Otolaryngol Head Neck Surg 92:145–150 Baloh RW, Beykirch K, Honrubia V, Yee RD (1988) Eye movements induced by linear acceleration on a parallel swing. J Neurophys 60:2000–2013 Benson AJ (1966) Modification of the per- and post-rotational responses by the concomitant linear acceleration. 2nd Symposium on the Role of the Vestibular System In Space Exploration, NASA SP-115. US Government Printing Office, Washington, D.C. pp 199–213 Buizza A, Leger A, Droulez J, Berthoz A, Schmid R (1980) Influence of otolithic stimulation by horizontal linear acceleration on optokinetic nystagmus and visual motion perception. Exp Brain Res 39:165–176 Daunton NG, Christensen CA (1992) Antagonistic otolith-visual units in cat vestibular nuclei. Ann NY Acad Sci 656:924–926 Daunton NG, Thomsen D (1979) Visual modulation of otolith-dependent units in cat vestibular nuclei. Exp Brain Res 37:173–176 Demer JL (1992) Mechanisms of human vertical visual-vestibular interaction. J Neurophys 68:2128 Fernandez C, Goldberg JM (1976) Physiology of the peripheral nerves innervating otolith organs of the squirrel monkey. III. Response dynamics. J Neurophysiol 39:996–1008 Fukushima K, Fukushima J (1991) Otolith-visual interaction in the control of eye movement produced by sinusoidal vertical linear acceleration in alert cats. Exp Brain Res 85:36–44 Guedry FE (1965a) Orientation of the rotation-axis relative to gravity; its influence on nystagmus and the sensation of rotation. Acta Otolaryngol 60:30–49 Guedry FE (1965b) Psychophysiological studies of vestibular function. In Contributions to sensory physiology. Academic, New York, pp 63–135 Harris LR (1988) The contribution of the horizontal semicircular canals to the response to off-vertical axis rotation in the cat. Exp Brain Res 71:147–152 Harris LR, Barnes GR (1987) Orientation of vestibular nystagmus is modified by head tilt. In: Graham K (ed) The vestibular system: neurophysiologic and clinical research. Raven, New York, pp 539–548 Hixson WC (1974) Frequency response of the oculo-vestibular system during yaw oscillation (No. report AO. NAMRL-1212) Naval Aerospace Medical Research Laboratory, Pensacola, Florida Huang JK, Young LR (1987) Influence of visual and motion cues on manual lateral stabilization. Aviat Space Environ Med 58:1197–1204 Hydén D, Istl YE, Schwarz SWF (1982) Human visuovestibular interaction as a basis for quantitative clinical diagnosis. Acta Otolaryngol 94:53 Israel I, Berthoz A (1989) Contribution of the otoliths to the calculation of linear displacement. J Neurophysiol 62:247–263 Johnson RA, Wichern DW (1982) Applied multivariate statistical analysis. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J. Koenig E, Allum JHJ, Dichgans J (1978) Visual-vestibular interaction upon nystagmus slow phase velocity in man. Acta Otolaryngol 85:397–410 Mendoza JC, Merfeld DM (1993) Visual vestibular interaction (VVI) during linear stimulation. Soc Neurosci Abstr 143. 3:342 Merfeld DM, Young LR, Paige GD, Tomko DL (1993) Three dimensional eye movements of squirrel monkeys following postrotatory tilt. J Vestib Res 3:123–139 Merfeld DM, Christie JRI, Young LR (1994) Perceptual and eye movement responses elicited by linear acceleration following space flight. Aviat Space Environ Med (in press) Niven JI, Hixson WC, Correia MJ (1965) An experimental approach to the dynamics of the vestibular mechanisms. In: Graybiel A (eds) The role of the vestibular organs in the exploration of space. NASA SP77, pp 157–164 Oman CM, Balkwill MD (1993) Horizontal angular VOR, nystagmus dumping, and sensation duration in Spacelab SLS-1 crewmembers. J Vestib Res 3:203–206 Paige GD (1989) The influence of target distance on eye movement responses during vertical linear motion. Exp Brain Res 77:583–593 Paige GD, Tomko DL (1991) Eye movement responses to linear head motion in the squirrel monkey. I. Basic characteristics. J Neurophysiol 65:1170–1182 Pavard B, Berthoz A (1977) Linear acceleration modifies the perceived velocity of a moving visual scene. Perception 6:529–540 Raphan T, Schnabolk C (1988) Modeling slow phase velocity generation during off-vertical axis rotation. Ann NY Acad Sci 545:29–50 Raphan T, Cohen B, Henn V (1981) Effects of gravity on rotatory nystagmus in monkeys. Ann NY Acad Sci 374:44–55 Schmid R, Buizza A, Zambarbieri D (1980) A non-linear model for visual-vestibular interaction during body rotation in man. Biol Cybern 36:143–151 Schwarz U, Miles FA (1991) Ocular responses to translation and their dependence on viewing distance. I. Motion of the observer. J Neurophysiol 66(3):851–864 Shelhamer M, Young LR (1991) Linear acceleration and horizontal eye movements in man. Acta Otolaryngol [Suppl] 481:277–281 Snyder LH, King WM (1992) The effect of viewing distance and location of the axis of the head rotation on the monkey's VOR. I. Eye movement responses. J Neurophysiol 67(4):861–874 Tokita T, Miyata H, Masaki M, Ikeda S (1981) Dynamic characeristics of the otolithic oculomotor system. Ann NY Acad Sci 374(56–68) Tokunaga O (1977) The influence of linear acceleration on optokinetic nystagmus in human subjects. Acta Otolaryngol 84:338–343 Tyler CW, Julesz B (1978) Binocular cross-correlation in time and space. Vision Res 18:101–105 Veenhof VB (1965) On the influence of linear acceleration on optokinetic nystagmus. Acta Otolaryngol 60:339–346 Wall C III, Furman JM (1990) Visual-vestibular interaction in humans during earth-horizontal axis rotation. Acta Otolaryngol 109:337–344 Wall C III, Harris LR, Lathan CE (1992a) Interactions between otoliths and vision revealed by the response to z-axis linear movement. Sensing and controlling motion-vestibular and sensorimotor function. Ann NY Acad Sci 656:898–900 Wall C III, Lathan CE, Harris LR (1992b) Otolith input enhances vertical optokinetic nystagmus in z-axis. Invest Ophthalmol Vis Sci 33:4:1152 Xerri C, Barthelemy J, Borel L, Lacour M (1988) Neuronal coding of linear motion in the vestibular nuclei of the alert cat. III. Dynamic characteristics of visual-otolith stimulation. Exp Brain Res 70:299–309 Yasui S, Young LR (1975) Perceived visual motion as effective stimulus to pursuit eye movement system. Science 190:906–908 Yin TC, Chan JCK, Irvine DRF (1986) Effects of interaural time delays of noise stimuli on low-frequency cells in the cat's inferior colliculus. I. Responses to wideband noise. J Neurophysiol 55(2):280–300 Zacharias GL, Young LR (1981) Influence of combined visual and vestibular cues on human perception and control of horizontal rotation. Exp Brain Res 41:159–171 Zar JH (1984) Biostatistical analysis (2nd edn). Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J.