Analysis of the nystagmus evoked by cross-coupled acceleration (Coriolis phenomenon)

Autor: V. E. Pettorossi, M. Lucertini, E. Bianca, E. Marciano
Rok vydání: 2018
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Zdroj: Acta Otorhinolaryngologica Italica
ISSN: 1827-675X
Popis: Analisi del nistagmo evocato da accelerazione “cross-coupled” (fenomeno di Coriolis).Le chinetosi e il disorientamento spaziale costituiscono due sfide di particolare rilievo in medicina aeronautica. In entrambi i casi, il sistema vestibolare svolge un ruolo determinante nella loro genesi. Una delle forme più comuni di simulazione a terra, impiegata nel corso dell’addestramento aerofisiologico degli equipaggi di volo, consiste nel senso di vertigine e inclinazione generato dalla stimolazione incrociata dei canali semicircolari durante una rotazione sull’asse verticale (yaw) con simultaneo movimento attivo della testa in pitch o in roll (cosiddetto fenomeno di Coriolis). Nonostante l’esistenza di pregressi studi, la complessità dello stimolo indotto da tale manovra sui due labirinti richiede ancora alcuni approfondimenti, come nel caso della stimolazione specifica dei singoli recettori labirintici e della seguente risposta oculomotoria. Nove soggetti di sesso maschile hanno partecipato allo studio, sottoponendosi a sedute su sedia rotatoria, durante le quali hanno inclinato attivamente il capo in avanti e indietro (i.e. solamente in pitch) nel corso di rotazioni della sedia in yaw sia in senso orario che antioratio, ad una velocità costante di 70°/sec, generando il fenomeno di Coriolis. I movimenti oculari sono stati registrati attraverso Video-Oculo-Scopia e quindi analizzati. Una seconda videocamera registrava contemporaneamente i movimenti del soggetto e della sedia. Durante ogni manovra in pitch della testa, il soggetto riferiva inoltre la propria percezione soggettiva di movimento. Il nistagmo (Ny) registrato era poi messo in relazione al movimento del capo e della sedia. Un’evidente relazione è stata osservata tra direzione del Ny, movimenti del capo e senso di rotazione della sedia. Durante la rotazione della sedia in senso orario, l’inclinazione indietro del capo induceva sistematicamente un Ny rotatorio orario, mentre uno antiorario veniva osservato al ritorno in posizione verticale del capo, o nel caso di una sua flessione in avanti. Parametri opposti sono stati osservati durante la rotazione della sedia in senso antiorario. Minimi movimenti laterali degli occhi, legati all’attività dei canali semicircolari laterali, sono stati anche registrati, unitamente a una sostanziale assenza di movimenti verticali. Più eterogenee sono invece risultate le risposte riferite alla percezione soggettiva di movimento. A causa delle connessioni neurologiche tra sensori labirintici e muscolatura extraoculare, è stato possibile identificare i canali semicircolari coinvolti nella genesi del Ny durante questo particolare tipo di stimolazione. In armonia con la terza legge di Ewald, i nostri risultati indicano un labirinto sinistro dominante durante la retroflessione del capo e la rotazione della sedia in senso orario, oppure durante l’anteroflessione del capo in corso di rotazione antioraria della sedia. Al contrario, durante l’anteroflessione del capo in corso di rotazione oraria della sedia, oppure durante la sua retroflessione durante una rotazione antioraria, sono i canali verticali del lato destro a fornire il maggiore contributo alla risposta oculomotoria. I nostri dati indicano inoltre un’elevata variabilità interindividuale nella percezione soggettiva di movimento durante tale tipologia di manovre.Motion sickness and spatial disorientation represent two outstanding challenges in aviation medicine. In both cases, the vestibular system plays a fundamental role in their genesis. One of the most common ground-based simulations utilised in aero-physiological training is the sense of vertigo and tilt generated by the cross-coupled stimulation of the semicircular canals, while exposed to rotation in the yaw axis (Coriolis’ Phenomenon: CP). However, the complex stimulus induced on the two labyrinths by this manoeuvre still deserves investigation. Nine male subjects sitting on a rotatory chair were asked to tilt their head back and forth during a yaw – axis clock – (CW) or counter-clock-wise (CCW) rotation at a constant speed of 70°/sec, generating the CP. Eye movements were recorded via Video-Oculo-Scopy and qualitatively analysed. A second camera simultaneously recorded the subject’s and chair’s movements. The observed nystagmus (Ny) was then analysed and related to the actual head/chair position and motion. A clear relationship was detected between Ny, head movements and direction of chair rotation. During CW rotation, backward head tilts systematically induced a CW-Ny, while a CCW-Ny was observed while returning to the upright position, or during forward head tilt. Opposite patterns were detected during CCW chair rotation. Minor lateral eye movements were also observed, due to the activity of horizontal semicircular canals, but no vertical ones. Due to the neural connections between extra-ocular muscles and each labyrinth sensor, the semicircular canals involved in the genesis of the Ny during this form of stimulation could be identified. In agreement with the third Ewald’s law, our results indicated a dominant left labyrinth during backward tilt and CW motion, or forward tilt and CCW rotation. On the contrary, during forward tilt and CW rotation, or backward tilt and CCW rotation, the right vertical canals produced the main contribution to ocular response.
Databáze: OpenAIRE
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