目、頭、幹、下肢の動きの組み合わせによる高速視線の再配向

目、頭、トランク、および下肢の組み合わせの回転を含む視線の大きな再配向は、速いシングルステップまたは遅いマルチステップの視線転送のいずれかで実行されます。視線と複数の動きの制御のメカニズムに関するより多くの洞察を得るために、自発的な全身の回転中に時間最適な視線シフト（つまり、可能な限り速く移動するように）を調査しました。暗闇の中で健康な人間が立っていることによって行われます。高速で正確な単一ステップの動きのパターンは、試験の約70％、つまり、自由に選択された速度（30％）で回す指示を含む以前の研究よりもかなり頻繁に発生しました。これらの場合のスペースインの速度は、複数段階の転送中よりも有意に高く、目立つように通常のベル型プロファイルを表示し、スムーズにピークまで増加し、ターゲットと再編成されるまでゆっくりと減少しました。異なるターゲットエキセントリックとの方向転換中、スペースインヘッドインスペースの加速は平均で異なっていませんでした。対照的に、より遠いターゲットに対して試験中に実装された加速期の期間が長いため、ターゲットの偏心とともに空間の速度が増加しました。アイサッカードの振幅は、軌道に近い機械的な限界に近づき、目/頭の速度、持続時間、またはターゲットの偏心とは無関係でした。全体として、組み合わせた動きはステレオタイプ化され、最初の2つの主成分がほぼ視線シフトエンドまでのデータの差異を説明し、検討中の3つの機械的な自由度（目の軌道、正面、トランク、トランク - を示唆しています。スペース内）は、平均して2つの運動学的自由度（つまり、目、頭の空間）に削減されます。前脛骨および腹部筋肉の筋肉の同期EMG活性は、眼の回転の始まりに先行しました。スペースインスペースのピークの大きさとタイミングはターゲットエキセントリックで拡大されていたため、正面幹と幹の変位が平均的に直線的に相関していたため、ヘッドインスペースの動きのための個別のコントローラーを提案します。、一方、目の中の目の動きは、対照的に、グローバル、つまり視線のフィードバックによって支配される可能性があります。視線の急速な進行を維持することができ、視線エラーが強いスペース内の神経コントロール信号との関連でのみゼロに近づくまで、前庭球反射の再活性化は延期されます。

Large reorientations of the line of sight, involving combined rotations of the eyes, head, trunk and lower extremities, are executed either as fast single-step or as slow multiple-step gaze transfers. In order to obtain more insight into the mechanisms of gaze and multisegmental movement control, we have investigated time-optimal gaze shifts (i.e. with the instruction to move as fast as possible) during voluntary whole-body rotations to remembered targets up to 180° eccentricity performed by standing healthy humans in darkness. Fast, accurate, single-step movement patterns occurred in approximately 70 % of trials, i.e. considerably more frequently than in previous studies with the instruction to turn at freely chosen speed (30 %). Head-in-space velocity in these cases was significantly higher than during multiple-step transfers and displayed a conspicuously regular bell-shaped profile, increasing smoothly to a peak and then decreasing slowly until realignment with the target. Head-in-space acceleration was on average not different during reorientations to the different target eccentricities. In contrast, head-in-space velocity increased with target eccentricity due to the longer duration of the acceleration phase implemented during trials to more distant targets. Eye saccade amplitude approached the eye-in-orbit mechanical limit and was unrelated to eye/head velocity, duration or target eccentricity. Overall, the combined movement was stereotyped such that the first two principal components accounted for data variance almost up to gaze shift end, suggesting that the three mechanical degrees of freedom under consideration (eye-in-orbit, head-on-trunk and trunk-in-space) are on average reduced to two kinematic degrees of freedom (i.e. eye, head-in-space). Synchronous EMG activity in the anterior tibial and gastrocnemius muscles preceded the onset of eye rotation. Since the magnitude and timing of peak head-in-space velocity were scaled with target eccentricity and because head-on-trunk and trunk-in-space displacements were on average linearly correlated, we propose a separate controller for head-in-space movement, whereas the movement of the eye-in-space may be, in contrast, governed by global, i.e. gaze feedback. The rapid progression of the line of sight can be sustained, and the reactivation of the vestibulo-ocular reflex would be postponed, until gaze error approaches zero only in association with a strong head-in-space neural control signal.