(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイスであって、
少なくとも１つのパラメータを有する刺激を、被験者に呈示するために生成するための手段と、
被験者による前記刺激の少なくとも１つのパラメータの知覚を示す、前記刺激に対する応答を生成するために被験者によって動作可能である手段と、
被験者が軽度知覚障害であるかどうかを判断するように構成された、被験者の応答のプロセッサとを含み、
前記プロセッサが、１次動的刺激および２次動的刺激に対する被験者の感度を測定することによって判断される、パフォーマンスの特色的なパターンである知覚特徴を判断するように構成された、デバイス。
【請求項２】
前記プロセッサがさらに、１次方位刺激および２次方位刺激に対する被験者の感度を測定することによって、前記知覚特徴を判断するように構成された、請求項１に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項３】
被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイスであって、
少なくとも１つのパラメータを有する刺激を被験者に呈示するための刺激発生装置と、
被験者による前記刺激の少なくとも１つのパラメータの知覚を示す、被験者によって動作される刺激に対する応答の生成装置と、
被験者が軽度知覚障害であるかどうかを判断するように構成された、被験者の応答のプロセッサとを含み、
前記プロセッサが、１次動的刺激および２次動的刺激に対する被験者の感度を測定することによって判断される、パフォーマンスの特色的なパターンである知覚特徴を判断するように構成された、デバイス。
【請求項４】
前記プロセッサがさらに、１次方位刺激および２次方位刺激に対する被験者の感度を測定することによって、前記知覚特徴を判断するように構成された、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項５】
前記刺激発生装置が画像刺激を表示するためのスクリーンを含む、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項６】
前記スクリーンが被験者の左眼で見る第１のスクリーンおよび被験者の右眼で見る第２のスクリーンを備えた２つの別個のスクリーンを含む、請求項５に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項７】
前記刺激発生装置がさらに、被験者の左眼および右眼によってそれぞれ前記画像刺激を見る、左視用対物レンズおよび右視用対物レンズを備えた双眼鏡を含む、請求項５に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項８】
左視および右視用対物レンズが閉位置と開位置との間で動作される遮蔽体をそれぞれ含み、前記左視用対物レンズの前記遮蔽体の前記開位置では、被験者の左眼は前記スクリーン上の画像刺激を見ることができ、前記左視用対物レンズの前記遮蔽体の前記閉位置では、被験者の左眼は前記スクリーン上の画像刺激を見ることができず、
前記右視用対物レンズの前記遮蔽体の前記開位置では、被験者の右眼は前記スクリーン上の画像刺激を見ることができ、前記右視用対物レンズの前記遮蔽体の前記閉位置では、被験者の右眼は前記スクリーン上の画像刺激を見ることができず、および
前記左視用対物レンズおよび前記右視用対物レンズの前記遮蔽体が前記閉位置と前記開位置との間で動作することによって、被験者の左眼のみ、右眼のみ、または左眼および右眼の両方が前記スクリーン上に表示された前記画像刺激を見ることができる試験を被験者に行うことが可能になる、請求項７に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項９】
前記スクリーン上の画像刺激の表示を制御するために、前記プロセッサが前記スクリーンに連結されている、請求項５に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１０】
前記１次動的刺激が、
輝度コントラストによって形成された移動する線、および
濃淡の正方形から構成された八角形の輝度コントラストによって形成された移動する線からなる群から選択される１次画像刺激である、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１１】
前記１次方位刺激が１次回転画像刺激である、請求項４に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１２】
前記２次動的刺激が、
テクスチャコントラストによって形成された移動する線、および
濃淡の正方形から構成された八角形のテクスチャコントラストによって形成された移動する線
からなる群から選択される２次画像刺激である、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１３】
前記２次方位刺激がフラクタル回転画像刺激である、請求項４に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１４】
前記フラクタル回転画像刺激がローパス振幅スペクトラムの雑音パターンを使用して作成される、請求項１３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１５】
前記刺激に対する応答の前記生成装置が方位および方向弁別応答ボックスを含む、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１６】
前記方位および方向弁別応答ボックスが、
前記スクリーン上に表示された画像刺激としての線が縦線または横線のいずれであるか、
前記スクリーン上に表示された前記縦線が左または右のいずれに向かって動くか、
前記スクリーン上に表示された前記横線が上方または下方のいずれに向かって動くか、
前記スクリーン上に表示された線が時計方向または反時計方向のいずれに回転しているか、
画像刺激として前記スクリーン上に表示された形状について前記スクリーン上に呈示された第１または第２の画像内に所定の対象物が表示されているかどうか
の応答の少なくとも１つを被験者が入力することができるキーボードを含む、請求項１５に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１７】
前記方位および方向弁別応答ボックスが、被験者の前記刺激に対する応答を前記プロセッサに供給するように前記プロセッサに連結されており、前記応答はさらなる分析のために記録される、請求項１５に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１８】
前記刺激が画像刺激を含み、前記プロセッサは前記画像刺激の前記少なくとも１つのパラメータを操作し、前記プロセッサは前記少なくとも１つの操作されたパラメータに関して被験者の知覚感度を判断し、前記画像刺激の前記パラメータについての被験者の応答に基づいて、患者が軽度知覚障害であるかどうかを明らかにする、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項１９】
前記刺激は視覚、聴覚および触覚領域の少なくとも１つで行われる、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項２０】
前記スクリーンの表示面の正面に置かれ、前記スクリーン上に表示された前記画像刺激の前記少なくとも１つのパラメータの関数として、前記測定デバイスを較正するために前記プロセッサへとフィードバックを送る光電池較正システムをさらに含む、請求項５に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項２１】
前記光電池較正システムが前記スクリーンの前記表示面をスイープする輝度センサーを含み、前記プロセッサが、前記輝度センサーからの読取りに反応して、前記スクリーンの前記画像刺激の輝度を線形にするのに必要な補正を行う前記スクリーンの自動較正手順を生成する、請求項２０に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項２２】
前記知覚特徴は様々な神経学的病態の診断に使用される認知プロファイルを作成するための認知評価の方法と併用が可能である、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【請求項２３】
前記プロセッサが、
−様々な刺激に対する被験者の応答に関するコントラスト閾値および感度測定を計算する、
−前記様々な刺激に対する被験者の前記応答を、異常値の正規性を明らかにするために代表的な母集団平均と比較することによって、統計分析を実施する、
−医師、神経科医または他の医療専門家による評価のために、前記様々な刺激に対する被験者の前記応答に関する情報データを示すチャート、グラフ、表を計算し、作成し、提供する、および
−前記様々な刺激に対する被験者の前記応答に関する前記情報データを中央サーバーに送信する
という機能の少なくとも１つを実施する、請求項３に記載の被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、頭部外傷、アルツハイマー病および自閉症を含む様々な神経生物学的変化のスクリーニング、モニタリングおよび/または診断の尺度として使用することができる、被験者の軽度知覚障害(MPI)を測定するためのデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
正常加齢、神経毒性、緑内障、より最近では自閉症、脆弱X症候群、軽度頭部損傷および脳卒中など、わずかな神経生物学的変化(NBA)によって起きる初期の知覚変化を検出するための研究が、長年にわたって行われてきた。
【０００３】
これらの研究の根拠は、視力などの基本的感覚測定と、神経心理学的プロファイルなどのより高度な認知測定との間にある、知覚機能に関する科学的知見の空隙を埋めることであった。基本的感覚測定は、より高度な認知測定によって皮質の異常または症状を特徴付けるよう試みながら、眼および耳の末梢感覚メカニズムの減退を明らかにするために使用される。実際、神経学的または神経心理学的評価では体系的および明示的に評価されていないが、知覚処理は認知処理に先行し、低いレベルの認知処理とみなされることが多い。
【０００４】
適切な条件下では知覚変化は神経生物学的変化の非常に良い測定であり、加齢における、より低いレベルおよびより高いレベルの交絡を受けにくい、という多くの証拠が長年にわたって蓄積されている(Faubert、(2002))。最近では、知覚評価法は自閉症(Bertone、Mottron、Jelinic、Faubert((2003)および(2005))、脆弱X症候群(Kogan、Bertone、Cornish、Boutet、Der Kaloustian、Andermann、Faubert、Chaudhuri、(2004))および軽度外傷性頭部損傷(Brosseau-Lachaine、Gagnon、Forget & Faubert、(2008))など、他のNBAに対する感度が非常に高いことも確認されている。
【０００５】
そのような測定を臨床環境に導入するために、単純および複雑知覚処理の両方を評価するための視力チャートの作成が提案されている。そのようなチャートでの問題点は、適切かつ一定の線形化を得るための画像の較正、コントラストのレベル、静止および動的刺激の両方が必要であるので、後述する知覚特徴を明らかにすることが不可能であること、などである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Allard, R., & Faubert, J. (2006). Same calculation efficiency but different internal noise for luminance- and contrast-modulated stimuli detection. Journal of Vision, 6(4), 322-334, http://journalofvision.org/6/4/3/ dok|O.l 167/6.4.3.
【非特許文献２】Bertone A, Bettinelli L, Faubert J. (2006) The impact of blurred vision on cognitive assessment. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology (accepted).
【非特許文献３】Bertone A, Faubert J (2006). Demonstrations of decreased sensitivity to complex motion information not enough to propose autism-specific neural etiology. Journal of Autism and Developmental Disorders, 36, 55-64.
【非特許文献４】Bertone A, Mottron L, Jelinic P, Faubert J (2003). Motion perception in Autism: A ‘complex’ issue. Journal of Cognitive Neuroscience, 15, 218-225.
【非特許文献５】Bertone A, Mottron L, Jelenic P, Faubert J (2005). Enhanced and diminished visuo-spatial information processing in autism depends on stimulus complexity. Brain, 128, 2430-2441.
【非特許文献６】Brosseau-Lachaine, O., Gagnon, I., Forget, R., Faubert, J. (2008) Mild traumatic brain injury induces prolonged visual processing deficits in children. Brain Injury, 22(9), 657-668.
【非特許文献７】Faubert, J. (2002) Visual perception and aging. Canadian Journal of Experimental Psychology, 56, 164-176.
【非特許文献８】Habak, C. & Faubert, J. (2000). Larger effect of aging on the perception of higher-order stimuli. Vision Research, 40(8), 943-950.
【非特許文献９】Karwatsky P, Bertone A, Overbury O, Faubert J (2006). The role of low and higher-level neural mechanisms in glaucoma-related motion perception deficits. Optometry and Vision Science, 83, 466-472.
【非特許文献１０】Kogan CS, Bertone A, Cornish K, Boutet I, Der Kaloustian VM, Andermann E, Faubert, J, Chaudhuri A (2004). Integrative cortical dysfunction and pervasive motion perception deficit in fragile X syndrome. Neurology, 63, 1634-1639.
【非特許文献１１】Thibault, D. Brosseau-Lachaine, O., Faubert, J., Vital-Durand, F. (2007) Maturation of the sensitivity for Luminance and contrast modulated patterns during development of normal and pathological fuman children. Vision Research, 47(12):1561-9.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、臨床環境および様々な用途で神経生物学的変化の測定を実施する、デバイスおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第1の態様によれば、被験者の軽度知覚障害を測定する方法であって、少なくとも1つのパラメータを有する刺激を被験者に呈示するステップと、被験者による刺激の少なくとも1つのパラメータの知覚を示す、刺激に対する応答を被験者が生成するステップと、被験者が軽度知覚障害であるかどうかという判断を考慮して、被験者の応答を処理するステップとを含む方法が提案されている。
【０００９】
本発明の第2の態様によれば、被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイスであって、少なくとも1つのパラメータを有する刺激を、被験者に呈示するために生成するための手段と、被験者による刺激の少なくとも1つのパラメータの知覚を示す、刺激に対する応答を生成するために被験者によって動作される手段と、被験者が軽度知覚障害であるかどうかという判断を考慮する、被験者の応答のプロセッサとを含むデバイスが提案されている。
【００１０】
本発明の第3の態様によれば、被験者の軽度知覚障害を測定するためのデバイスであって、少なくとも1つのパラメータを有する刺激を被験者に呈示するための刺激発生装置と、被験者による刺激の少なくとも1つのパラメータの知覚を示す、被験者によって動作される刺激に対する応答の生成装置と、被験者が軽度知覚障害であるかどうかという判断を考慮する、被験者の応答のプロセッサとを含むデバイスが提案されている。
【００１１】
本発明の上記および他の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照しながら、例としてのみ示される例示的な実施形態の以下の非限定的な説明を読めば、より明らかになるであろう。
【００１２】
以下は付属の図面である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】軽度知覚障害(MPI)を測定するためのデバイスの実施例の概略的な平面図である。
【図２ａ】アルツハイマーなど神経生物学的障害の検出/モニタリング/スクリーニングのために使用することができる1次刺激の第1の実施例を示す図である。
【図２ｂ】アルツハイマーなど神経生物学的障害の検出/モニタリング/スクリーニングのために使用することができる1次刺激の第2の実施例を示す図である。
【図２ｃ】アルツハイマーなど神経生物学的障害の検出/モニタリングのために使用することができる2次刺激の第1の実施例を示す図である。
【図２ｄ】アルツハイマーなど神経生物学的障害の検出/モニタリングのために使用することができる2次刺激の第2の実施例を示す図である。
【図３ａ】4つのフレームの連続を示す、1次回転画像刺激の実施例の図であり、画像刺激が時計方向に回転し、単一の雑音フレームが時間内に回転する。
【図３ｂ】4つのフレームの連続を示す、フラクタル回転画像刺激の実施例の図であり、刺激が時計方向に回転し、呈示されるフレームごとに雑音が再サンプリングされる。
【図４】1次(FO)およびフラクタル(SO)回転刺激での方向弁別に対する平均コントラスト感度を時間周波数の関数として示すグラフであり、高齢および若年成人年齢群での結果が示されている。
【図５ａ】単一間隔の4つのフレームの連続を示す、1次対照条件で呈示された画像刺激の実施例の図であり、単一の雑音フレームが生成され、呈示された画像刺激が縦線である。
【図５ｂ】単一間隔の4つのフレームの連続を示す、フラクタル対照条件で呈示された画像刺激の実施例の図であり、呈示されるフレームごとに雑音が再サンプリングされ、フリッカーパターンが取得され、呈示された画像刺激が縦線である。
【図６】1次およびフラクタル対照条件での方位弁別に対する平均コントラスト感度を示すグラフであり、高齢および若年成人年齢群での結果が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図1を参照すると、軽度知覚障害(MPI)を測定するためのデバイス100が概略的に示されている。
【００１５】
軽度知覚障害を測定するためのデバイス100は被験者に呈示するための刺激の発生装置を含み、刺激は少なくとも1つのパラメータを有する。刺激発生装置は、箱型の筐体110および、画像、より具体的には画像刺激を表示するための箱型の筐体110内に設置されたスクリーン112を含む。例えば、スクリーン112は、LCD(液晶表示)スクリーン、プラズマスクリーン、AMLCD、LCOS、OLED、MEMS等を含むことができる。デバイス100の刺激発生装置は、図1に示すように単一スクリーン112を含むことができるが、この単一スクリーン112は、被験者114の左眼116で見る第1のスクリーンおよび被験者114の右眼118で見る第2のスクリーンを含む、2つの別個のスクリーン(図示せず)に置き換えることもできる。
【００１６】
軽度知覚障害を測定するためのデバイス100の刺激発生装置はさらに、左視用対物レンズ104および右視用対物レンズ106を含む双眼鏡102を含む。図1に示すように、双眼鏡102によって、被験者114はスクリーン112に表示された画像刺激を見ることができる。より具体的には、被験者114の左眼116は左視用対物レンズ104を通して画像刺激を見、被験者114の右眼118は右視用対物レンズ106を通して画像刺激を見る。
【００１７】
双眼鏡102はさらに、幅調節つまみ129を含む。幅調節つまみ129は、左視用対物レンズ104と右視用対物レンズ106との横方向間隔を被験者114の左眼116と右眼118との間隔に調節するためのメカニズムに関連している。そのようなメカニズムは当業者には良く知られており、したがって本明細書ではさらなる説明は行わない。
【００１８】
左視用対物レンズ104は近位端および遠位端を含む。左視用対物レンズ104の近位端には、遮蔽体108が設置されている。遮蔽体108は、閉位置と開位置との間で動作することができる。遮蔽体108の開位置では、被験者114の左眼116はスクリーン112上の画像刺激を見ることができ、遮蔽体108の閉位置では、被験者114の左眼116はスクリーン112上の画像刺激を見ることができない。
【００１９】
左視用対物レンズ104の遠位端には、長手方向調節可能レンズ120も設置されている。最後に、左視用対物レンズ104には、遮蔽体108と長手方向調節可能レンズ120との間に、遮蔽体108に隣接して固定レンズ122が設置されている。
【００２０】
同様に、右視用対物レンズ106は近位端および遠位端を含む。右視用対物レンズ106の近位端には、遮蔽体124が設置されている。遮蔽体124は、閉位置と開位置との間で動作することができる。遮蔽体124の開位置では、被験者114の右眼118はスクリーン112上の画像刺激を見ることができ、遮蔽体124の閉位置では、被験者114の右眼118はスクリーン112上の画像刺激を見ることができない。
【００２１】
右視用対物レンズ106の遠位端には、長手方向調節可能レンズ126が設置されている。最後に、右視用対物レンズ106には、遮蔽体124と長手方向調節可能レンズ126との間に、遮蔽体124に隣接して固定レンズ128が設置されている。
【００２２】
左視用対物レンズ104および右視用対物レンズ106の遮蔽体108および124が開位置と閉位置との間で動作することによって、被験者114の左眼116のみ(単眼視)、右眼118のみ(単眼視)または左眼116および右眼118の両方がスクリーン112上に表示された画像刺激を見ることができる試験を被験者114に行うことが可能になる。
【００２３】
軽度知覚障害(MPI)を測定するためのデバイス100はさらに、スクリーン112上の画像刺激の表示を制御するための、スクリーン112に連結された中央処理装置(以下、プロセッサ130という)を含む。より具体的には、プロセッサ130は、スクリーン112上に様々な画像刺激(画像)を生成し表示する、刺激発生装置の部分を形成する。画像刺激の実施例が図2a〜2dに示されている。これらの画像刺激は、アルツハイマーなどの神経生物学的障害の検出/モニタリング/スクリーニングのために使用することができる。
【００２４】
図2aは1次画像刺激の第1の実施例であり、より具体的には、輝度コントラストによって形成され、アルツハイマーなどの神経生物学的障害の検出/モニタリングのために使用することができる縦線である。図2bは、1次画像刺激の第2の実施例であり、より具体的には、濃淡の正方形から構成された八角形の輝度コントラストによって形成され、アルツハイマーなどの神経生物学的障害の検出/モニタリングのために使用することができる縦線である。図2cは2次画像刺激の第1の実施例であり、より具体的には、テクスチャコントラストによって形成され、アルツハイマーなどの神経生物学的障害の検出/モニタリングのために使用することができる縦線である。図2dは2次画像刺激の第2の実施例であり、より具体的には、濃淡の正方形から構成された八角形のテクスチャコントラストによって形成され、アルツハイマーなどの神経生物学的障害の検出/モニタリングのために使用することができる縦線である。
【００２５】
軽度知覚障害(MPI)を測定するために、被験者114は、双眼鏡102の左視用対物レンズ104および右視用対物レンズ106の正面に左眼116および右眼118を置くことによって、MPI測定デバイス100のスクリーン112上に表示された画像刺激を見る必要がある。左視用対物レンズ104と右視用対物レンズ106との間の横方向間隔を、上記の幅調節つまみ129および対応するメカニズム(図示せず)を通して、被験者114の左眼116および右眼118に調節することができる。次いで、長手方向調節可能レンズ120および126の位置を、被験者114の左眼116および右眼118のそれぞれによってスクリーン112上に表示された画像刺激が最も良く見えるように(焦点)を、適切なメカニズム(図示せず)を通して個別に調節することができる。レンズ120および126の位置を長手方向に調節するためのそのようなメカニズムは当業者には良く知られており、したがって本明細書ではさらなる説明は行わない。
【００２６】
次いで、被験者114はスクリーン112上に表示された画像刺激を見、自分が見たものについて判断する必要がある。判断には単純な判定が必要である。例えば、被験者114は、図2a、2b、2cまたは2dの線が縦線または横線のいずれであるかを示すことによって応答する。したがって、非限定的な代替案では、スクリーン112上に表示された画像の図2a〜2dの線は横線とすることができる。縦線は左または右へと動かすことができ、あるいは、横線は上方または下方へと動かすことができる。被験者114による別の可能な判断または応答は、線の動作方向、すなわち、左または右へ、上方または下方へ、という方向を示すことである。線の回転運動をさせることもでき、被験者の判断または応答は、この場合、線が時計方向または反時計方向のいずれに回転しているかである。別の可能な応答は、被験者114がスクリーン112上に表示された様々な形状の中から選択を行うことである。被験者114はまた、スクリーン112上に呈示された第1または第2の画像内に所定の対象物が表示されているかどうかを判断する必要があり、画像はそれぞれ、合図音によって開始される。
【００２７】
被験者114の画像刺激に対する応答生成装置は、被験者114が自分の応答、例えば、スクリーン112上に表示された図2a、2b、2cまたは2dの線が縦線または横線のいずれであるか、スクリーン112上に表示された縦線が左または右のいずれに向かって動くか、あるいはスクリーン112上に表示された横線が上方または下方のいずれに向かって動くか、スクリーン112上に表示された線が時計方向または反時計方向のいずれに回転しているか、スクリーン112上に表示された形状についてスクリーン112上に呈示された第1または第2の画像内に所定の対象物が表示されているかどうか等の応答の少なくとも1つを入力することができる適切なキーボードを含む、方位および方向弁別応答ボックス132(図1)を含む。方位および方向弁別応答ボックス132は、被験者114の画像刺激に対する応答をプロセッサ130に供給するようにプロセッサ130に連結されている。方位および方向弁別応答ボックス132を通して入力された被験者114の応答は、例えばさらなる分析のために、プロセッサ130に記録される。
【００２８】
スクリーン112上に表示された画像刺激の1次および2次特性は、輝度およびテクスチャコントラストなど、少なくとも1つのパラメータによって定義される。プロセッサ130は少なくとも1つのパラメータを操作することができ、次いで、少なくとも1つの操作されたパラメータに関して被験者114の知覚感度を判断することができる。画像刺激の少なくとも1つのパラメータまたは画像刺激のパラメータの様々な組み合わせについての被験者114の応答に基づいて、患者が、軽度認知機能障害(MCI)の前に起きることがある軽度知覚障害(MPI)であるかどうかを明らかにすることが可能である。MPIが検出された場合、神経科医および/または他の臨床医が被験者114に起きていると思われる神経生物学的変化のタイプを明らかにするのに役立てるために使用することができる、被験者114の知覚特徴(perceptual signature (PS))を明らかにすることがさらに可能である。同様のデバイスおよび方法には、聴覚および触覚領域で行われる1次および2次刺激を使用することもできる。
【００２９】
一般的な試験条件では、被験者114はスクリーン112上に表示された一連の線が静止条件で縦線または横線のいずれであるか、および線が動的条件で左または右のいずれに向かって動いているかを方位および方向弁別応答ボックス132を通して応答するよう求められ、プロセッサ130が輝度またはテクスチャコントラストを適応的階段法で体系的に操作して閾値測定を生成する。一般的なセッションでは試験に約5分から10分かかる。
【００３０】
例えば、刺激発生装置はさらに、図1の箱形の筐体110内でスクリーン112の表示面の正面に設置された光電池較正システム134を含むことができる。MPI測定デバイス100を較正するために、輝度およびテクスチャコントラストなど、スクリーン112上に表示された画像刺激の少なくとも1つのパラメータの関数として、光電池較正システムからプロセッサ130へとフィードバックが送られる。
【００３１】
より詳細には、光電池較正システム134は図1に示すように、スクリーン112の表示面をスイープする輝度センサーを含むことができる。次いで、プロセッサ130は、輝度センサーからの読取りに反応して、スクリーン112の出力(画像刺激の輝度)を線形にするのに必要な補正を行うスクリーン112の自動較正手順を生成することができる。
【００３２】
上記の説明で示したように、正常加齢、神経毒性、緑内障、より最近では自閉症、脆弱X症候群、軽度頭部損傷および脳卒中など、わずかな神経生物学的変化(NBA)によって起きる初期の知覚変化を明らかにすることによって、視力などの基本的感覚測定と、神経心理学的プロファイルなどのより高度な認知測定との間にある、知覚機能に関する科学的知見の空隙を埋めることが可能である。より高度な認知測定によって皮質の異常または症状を特徴付けるよう試みながら、基本的感覚測定を使用して眼および耳の末梢感覚メカニズムの減退を明らかにする。実際、神経学的または神経心理学的評価では体系的に評価されていないが、知覚処理は認知処理に先行し、低いレベルの認知処理とみなされることが多い。適切な条件下では、知覚変化は神経生物学的変化の非常に良い測定であり(または神経生物学的変化と十分な相関性があり)、加齢における、より低いレベルおよび高いレベルの交絡を受けにくい。知覚評価法は自閉症、脆弱X症候群および軽度外傷性頭部損傷など、他のNBAに対する感度が非常に高いことも確認されている。本発明によるデバイスおよび方法は、様々なNBAに対して感度だけでなく特異性も高く、知覚特徴を使用することによって神経病因の鑑別に有用である(Bertone & Faubert、2006)。
【００３３】
「知覚特徴」は、単純(輝度)または複雑(テクスチャ)特性のいずれかによって定義される静止および動的刺激(すなわち、格子)に対する被験者の感度を測定することによって判断される、パフォーマンスの特徴的パターンである。後者のタイプの刺激は神経統合処理を理解する必要があるが、前者のタイプは標準神経分析によって処理される。視覚領域では、わずかなNBAが、単純な輝度で定義される刺激ではなく、複雑なテクスチャで定義される刺激に対する感度に影響を与える。そのような特徴はMPIを定義する。さらに、知覚特徴は、自閉症および脆弱X症候群などの行動表現型が同じ病態であっても、様々なタイプのNBAによって定義される個別の神経病因と一致する(Bertone & Faubert、2006)。
【００３４】
知覚特徴は、様々な神経学的病態の診断に使用される認知プロファイルを作成するために現在使用されている、より伝統的な認知評価の方法(すなわち、神経心理学的試験)と併用することができる。本発明によるデバイスおよび方法は、主にNBAのためのスクリーニングツールとみなされるが、従来の紙とペンによる神経心理学的タスクに対して、ある種の利点を有する。まず、その尺度の簡略性(すなわち、線の方位を判定する)を考えると、多くの従来のタスクのような教育レベルの関数としてのバイアスがはるかに少ない結果が得られる。次に、神経心理学的試験は、評価を受ける人の視覚状態によって制限される。特に、視力が最小限の影響しか受けない場合であっても(すなわち、20/40)、非言語(または視覚)タスクのパフォーマンスは著しく低下する(Bertone、Bettinelli、Faubert、2006)。これは特に、認知症の人の対象年齢範囲である65歳超の人で顕著である。本提案のデバイスは、調節および個々の屈折に合わせて補正を行う内蔵光学システムを組み込むことによって、この重要な問題を回避する。
【００３５】
本発明によるデバイスおよび方法は、理想的なオブザーバーモデリングおよび心理物理学的結果によって立証されているように、様々なレベルの内部神経雑音レベルを生成する様々な信号パターン(キャリアという。図2a〜2d参照)を組み込むことができる(Allard & Faubert、2006)。これにより、MPIの非常に初期の検出に最適化された特定のパターン(ガウス雑音;Habak & Faubert、2000)、および初期段階(二値雑音)および後期段階(プラッドテクスチャ)でのプロセスをモニタリングするための他のパターンを使用することができる。
【００３６】
プロセッサ130の他の可能な機能は、以下の通りである。
-プロセッサ130は、様々な画像または他の刺激に反応してボックス132に入力された被験者114の応答に関するコントラスト閾値および感度測定を計算することができる、
-プロセッサ130は、様々な画像または他の刺激に反応してボックス132に入力された被験者114の応答を、異常値の正規性を明らかにするために代表的な母集団平均と比較することによって、統計分析を実施することができる、
-プロセッサ130は、例えば医師、神経科医または他の医療専門家による評価など、様々な画像または他の刺激に反応してボックス132に入力された被験者114の応答に関する情報データを示すチャート、グラフ、表等を、計算し、作成し、提供することができる、および
-プロセッサ130は、様々な画像または他の刺激に反応してボックス132に入力された被験者114の応答に関する情報データを、要求または必要に応じて、中央サーバーに送信することができる。
【００３７】
上記の非限定的で例示的な実施形態では視覚デバイスおよび方法を使用しているが、同じ信号および試験方法を使用する聴覚および触覚デバイスおよび方法を作製することもできる。
【００３８】
軽度知覚障害を測定するためのデバイスおよび方法の可能な用途には、とりわけ、以下を含む。
-運転および操縦技能に関する神経生物学的能力を判断する。
-特に脳震盪後のスポーツ技能に関する神経生物学的能力を判断する。
-自閉症と脆弱X症候群の初期症状を区別する(これは「知覚特徴概念」で暗示される)。
-小児の学習技能および障害に関する神経生物学的能力を判断する。
-その他。
【００３９】
画像刺激の別の実施例
以下の説明は、被験者の軽度知覚障害を測定するための上記の方法およびデバイスで使用することができる画像刺激の他の実施例に関する。
【００４０】
健常な加齢によって、いくつかの生理学的な知覚および認知変化が生じる。視覚系のレベルでは、コントラスト感度、視力および知覚処理など、加齢とともにいくつかの視覚機能が低下する。一般的な合意によれば、視覚的な要因がすべての視覚機能低下の原因というわけではなく、神経処理の変化が起きることがある。
【００４１】
上述したように、運動知覚は、画像の時空間特性の1次および2次変化によって生じさせることができる。1次画像刺激は、パラメータの局所的変化、輝度によって定義される。反対に、2次画像刺激は、輝度以外のパラメータ、例えばコントラスト、極性および方位によって定義されるもので、全体統合や知覚される画像の空間構造の分析を必要とする。より高いレベルの皮質処理が2次運動知覚に必要であることによって、1次処理と2次処理との間で、あるレベルの皮質の解離が示唆される。
【００４２】
第1の実験例では、高齢および若年成人年齢群で1次およびフラクタル回転の運動方向に対するコントラスト感度を測定した。フラクタル回転は、低空間周波数を除いて構成された画像刺激を生成する2次運動画像刺激として選択された。画像刺激内でローパス空間フィルタを使用することによって、観察された運動方向に対するコントラスト感度の低下が、呈示された画像刺激の視認性が低いためではなく、運動統合への年齢による影響に起因するものであることが確かになる。
【００４３】
より具体的には、第1の実験例では、例えばスクリーン112上に表示された2つのタイプの刺激である1次(図3a)およびフラクタル(図3b)回転を呈示した(図1)。フラクタル回転は、より高次の感度メカニズムによって分析された。
【００４４】
フラクタル回転画像刺激は雑音パターンを使用して作成され、ローパス振幅スペクトルは自然の画像で観察されるものに対応する。雑音は各フレームで再サンプリングされた。呈示された各雑音フレームに方位フィルタを使用し、画像空間構造には方位の手掛かりを多くした。回転を感知するために、被験者は局所的な輝度の変化ではなく、経時的な空間構造の変化を統合する必要がある。呈示された刺激の低域空間フィルタリングによって、運動方向感度の差が、高空間周波数パターンの選択的な年齢によるコントラスト感度の低下ではなく、運動知覚に起因することが確かになる。また、試験条件は、若年および高齢成人年齢群で刺激の視認性が等しくなるようにした。
【００４５】
単一雑音フレームが生成されていることを除き、同じ刺激パラメータを、1次回転のためのフラクタル回転に使用した。
【００４６】
第1の実験例では、被験者のタスクは、例えば方位および方向弁別応答ボックス132(図1)を使用して、回転方向、すなわち時計方向または反時計方向を識別することであった。画像刺激は、被験者の両眼で見た。
【００４７】
1次およびフラクタル回転刺激の方向弁別のためのコントラスト閾値は、各参加者(被験者)で時間周波数の関数として取得した。若年および高齢成人年齢群の両方の結果を、図4のグラフに示す。図4の結果は、コントラスト閾値の逆数として定義されるコントラスト感度について表されている。1次回転の時間周波数感度の関数はバンドパスであり、フラクタル回転ではローパスの性質であった。図4の結果は、1次回転およびフラクタル回転の刺激がそれぞれ、1次および2次感度メカニズムによって分析されることを示唆している。図から分かるように、高齢成人年齢群では、1次刺激の低時間周波数(すなわち0.25、0.5、1Hz)および高時間周波数(6、8Hz)のコントラスト感度がより低いことが観察できる。ここでHzとは、上記で呈示された正弦波刺激の1秒あたりのサイクル数ではなく、1秒あたりの円形回転数(360度)をいう。同様に、若年成人年齢群と比較して高齢成人年齢群では、2次運動刺激のすべての時間周波数で、より低いコントラスト感度が記録された。結果として、低時間周波数および高時間周波数の1次回転およびすべての時間周波数のフラクタル回転の方向の知覚では、これらの検査条件でのコントラスト感度の値がより低いことから明らかなように、年齢の有意な影響が示されている。
【００４８】
より具体的には、第1の実験例は、すべてのフラクタル回転条件およびいくつかの1次運動条件で、年齢による方向の感度の低下を示している。しかし、これらの運動刺激で高いコントラスト閾値が観察されたことは、1次およびフラクタル回転刺激に使用された、フィルタリングされた雑音フレームに対するコントラスト感度が低いことによって生じた可能性がある。年齢によると考えられるコントラスト感度の低下を、雑音フレームおよび1次および2次運動の方向と区別するために、第1の実験例で使用した1次およびフラクタル刺激の静止レプリカの方位弁別タスクを実施した。画像刺激方位の小さい差異、例えば12度などの方位弁別における年齢による低下が、低い外部雑音では観察され、高い外部雑音では観察されなかった。さらに、格子の方位の大きい差異、すなわち90度では、年齢と関係ない方位のコントラスト感度の低下が観察された。以下の第2の実験例では、これらの結果が1次およびフラクタル回転の静止レプリカの方位弁別でも繰り返されるかどうかを検証する。
【００４９】
第2の実験例の時間周波数が0であることを除き、第1の実験例で使用した1次(図5a)およびフラクタル(図5b)回転刺激のレプリカを、例えばスクリーン112(図1)上で、被験者に呈示した。また、1次回転の対照条件として単一雑音フレームを生成した。フラクタル回転の対照画像刺激では、第1の実験例で定義されたように、呈示される雑音フレームごとに雑音をリフレッシュし、フリッカーパターンを生成した。両方の刺激で、空間フィルタの方位は0または90度±20度の値を無作為に割り当てた。この対照条件で使用された両方の刺激は、1次感度メカニズムにアクセス可能であった。
【００５０】
第2の実験例では、被験者のタスクは、例えば方位および方向弁別応答ボックス132(図1)を使用して、呈示された雑音パターンが横線または縦線のいずれであるかを識別することであった。各オブザーバーには、1次およびフラクタル回転の対照のコントラスト感度が取得された。結果を図6のグラフに示す。対数変換されたコントラスト値で実施した独立サンプリングt検定では、1次およびフラクタル回転の両方の対照の方位弁別のコントラスト閾値で、年齢の有意な効果は示されなかった。さらに、図6のグラフから分かるように、方位弁別の感度は1次対照よりフラクタル対照のほうが高かった。
【００５１】
第1の実験例で取得された結果は、1次およびより高次の複雑運動の両方の方向識別の感度の低下が加齢によって生じることを示している。低空間周波数が多い刺激を使用しても、低下した感度が観察された。しかし、いくつかの1次運動条件のみを除き、すべてのフラクタル回転条件で方向弁別の機能障害は影響を受けていた。第2の実験例で示されたように、1次および2次運動知覚の年齢による低下は、使用された刺激の視認性が低いことによるものではない。
【００５２】
1次知覚とは対照的に、加齢によって、より高次の運動知覚のすべての時間周波数で感度の組織的な低下が生じる。方向感度の年齢による低下は、1次運動刺激より2次運動刺激で、より顕著であると結論付けることができる。第1および第2の実験例の結果では、2次運動知覚の視覚機能は1次運動知覚よりも障害されており、2次運動知覚の感度が年齢によって低下することを示している。2次運動知覚は、より高いレベルの皮質統合を必要とする。したがって、より高次の視覚機能は、より複雑な神経ネットワークを要求すること、および加齢につれてタスクを実施するために補充される代替ネットワークが急激に増加することを考えると、正常加齢によって、より大きく影響される可能性がある。
【００５３】
本研究は、刺激タイプおよび時間周波数が、観察された年齢による運動統合の低下における決定要因であることを示している。したがって、より高いレベルの皮質処理を必要とする刺激は、より高齢の母集団で、より大きい運動知覚の低下を生じる。さらに、時間周波数を増加して呈示した刺激は、時間統合効率の年齢による低下から明らかなように、運動知覚のより大きい低下を引き起こす。運動性における視覚機能の影響を考えるとき、これらの結果を使用することができる。高齢者が転倒する危険のある環境要因を、この特定の母集団で運動統合を障害する特定の要因を知ることによって、より良く理解することができる。
【００５４】
本発明はその用途において、添付の図面に示され、本明細書中に説明された構成および部品の詳細に制限されないことを理解されたい。本発明は他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施することができる。本明細書で使用された表現または用語は、説明のためのみであり、限定するものではないことも理解されたい。したがって、本発明はその例示的な実施形態を使用して上記で説明したが、添付の特許請求の範囲に定義されているように、本発明の精神、範囲および性質から逸脱することなく、修正することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
100  軽度知覚障害を測定するためのデバイス
102  双眼鏡
104  左視用対物レンズ
106  右視用対物レンズ
108  遮蔽体
110  筐体
112  スクリーン
114  被験者
116  左眼
118  右眼
120  長手方向調節可能レンズ
122  固定レンズ
124  遮蔽体
126  長手方向調節可能レンズ
128  固定レンズ
129  幅調節つまみ
130  中央処理装置、プロセッサ
132  方位および方向弁別応答ボックス
134  光電池較正システム
【図２ｂ】
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【図２ｄ】
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【図３Ａ】
0005780434.tif 000004
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｃ】
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