VisualEyes：一个用于眼动实验的模块化软件系统

本实验方案的总体目标是使研究人员能够利用视觉眼动系统生成一系列视觉刺激，以开展眼动研究。第一步，需要通过测量目标将像素值转换为角度值，从而对视觉眼动系统进行校准。第二步是在实验开始前，将左右眼刺激的初始位置和最终位置定义并保存至刺激库中。

最后，将眼动监测器放置在受试者身上，并运行实验脚本以记录眼动反应。最终可获得显示眼动位置和速度轨迹的结果。该技术相较于现有方法（如专有软件）的主要优势在于，操作者可组合任意视觉刺激，以开展各种类型的ocular motor实验。

为我实验室的博士生 Kim 演示该操作流程。该系统可使用任何类型的眼动监测仪。在本演示中，将采用角膜反光追踪和视频监控眼动系统，用于追踪精神异常或平滑追踪等联合眼动。

单台计算机可用于视觉显示，以研究对侧眼动，例如分离眼动或分离眼动与共轭眼动之间的相互作用。视觉显示需要配备两个计算机显示器的赫姆霍尔兹镜（haploscope）。首先需要进行校准，将一种度量单位转换为另一种度量单位，因为眼动通常以旋转角度来表示。

虽然计算机显示器使用像素值，但可以利用三角学计算出放置物理目标的位置，以校准视觉显示。例如，如果计算机屏幕上的刺激与一个2度的物理目标对齐，则该像素值对应于一个2度的刺激。为了校准系统，操作员需要在 visualize 目录中打开像素转角度的 dot vei 文件。

首先，使用拉伸模式字段定义需要校准的显示器。左眼显示器输入数字1，右眼显示器输入数字2。然后运行程序，并移动绿色线条刺激，直到绿色线条与物理目标完全重合。

现在输入物理目标的已知位置（单位：度），然后按下保存按钮。接着点击绿色线条。度数和像素值将显示在左下角的显示屏上，操作人员应至少采集三个校准点。

保存所有校准点后，在可视化目录中打开 D two P Excel 输出文件，以获取校准点。绘制校准点以获得线性回归方程。

使用该方程计算视觉刺激的初始位置和最终位置。操作者需要以像素值进行编程。下图显示了使用五个校准点对原始刺激进行校准时获得的左眼和右眼校准曲线示例。

如果刺激需要额外的显示器，则对另一台显示器重复上述两个步骤。首先，操作员需要在实验开始前定义左眼和右眼刺激的初始位置和最终位置。为此，请打开一个新的文本文件，并在第一行定义初始时间和位置值。

需要定义四个参数：时间、水平位置、垂直位置和旋转角度，各参数之间用制表符分隔。同样地，定义四个最终参数：结束时间、水平位置、垂直位置以及刺激的旋转角度。将刺激保存在可视化目录中，文件名为刺激名称加.vii后缀，并对其他每个I型刺激重复此步骤。

接下来，刺激的运动可以概括为两种类型： abrupt step（ abrupt 阶跃）或 continuous ramp（连续斜坡）。阶跃使刺激从初始位置突然移动或跳跃至最终位置。

操作者应注意，对于阶跃刺激，时间变化应为 0.001 秒。表一展示了精神病性阶跃、平滑追踪斜坡、初试阶跃和初试斜坡的示例。对于刺激方式，可以采用单一刺激（如阶跃），也可以采用一系列视觉任务（如多阶跃）。

现在，将两个刺激文件保存到刺激库中。请注意，可视化目录中包含多个默认设置。第一行为水平方向上屏幕所占的百分比。

第二行表示垂直方向上屏幕所占的百分比。第三行为背景图像，第四行为前景或目标图像。第五行表示计算机应以独立模式运行。

第六行表示所使用的显示器。第七行是显示器的宽高比。其余各行则是操作员在实验过程中可以使用的不同类型的刺激。

现在，打开左眼刺激显示器和右眼刺激显示器文件，这些文件位于可视化目录中。这两个文件分别包含左眼和右眼的刺激库。

在最后一行，填写已定义的刺激文件的文件名。配置文件编号对应于刺激文件名所在的行。例如，此处刺激的配置文件编号为八。

可以重复上述步骤，以创建实验所需的任意数量的刺激。接下来，可编写实验方案的脚本。首先，打开一个文本文件，输入实验方案命令，并将该文件保存在可视化目录中，文件名命名为脚本名称 vs 文件。

这将是可视化系统读取并执行命令的脚本文件。被可视化的函数具有输入和输出参数。此表格列出了在未定义临时文件 dot lwf 时，可视化软件中可使用的所有函数。

在执行此功能期间，软件不会存储任何传入的数据以进行数字化处理。日志文件功能将输出字符串，或将在 EXP 实验中定义的输入缓冲区写入可视化目录中的输出文本文件。实验完成后，务必将输出文本文件的名称更改为其他名称。

否则，数据将在下一次实验中被覆盖。触发权重函数会等待受试者按下触发按钮，以启动屏幕上标记为“exp trial”的实验试次，并对数据进行数字化。该函数在数字采集卡的第12通道等待信号从高电平变为低电平。

最后，随机延迟函数会生成一个随机延迟，以防止受试者预测或预判下一个刺激；波形均值与标准差（MSD）函数则用于计算数据的均值和标准差。在开始实验之前，受试者必须提供经机构审查委员会批准的书面知情同意书。在受试者同意参与之前，必须向其详细解释实验内容。

可使用不同的眼动监测设备，例如角膜反射视频成像系统、角膜缘追踪系统或巩膜搜索线圈，来采集和记录眼动。本文将演示一种角膜缘追踪系统。然后根据所使用的眼动监测设备，调整设备以捕捉眼睛的解剖特征，例如角膜缘、瞳孔或角膜反射。

当眼动仪在受试者身上正确调整后，通过要求受试者进行左右或内收与外展的眼球运动（称为扫视运动），以确认眼动仪是否准确捕捉到眼球运动。在右上角的可视化目录中打开 Read script.dot vei 程序，输入先前创建的实验协议脚本文件的文件名。然后通过点击左上角的箭头按钮运行 Read script.dot vei 程序。

接下来，将触发按钮交给受试者，并说明按下按钮后将开始采集数据。屏幕上将自动出现另一个采集VEI文件，用于绘制传入的数据。数据采样频率为500赫兹。

当实验完成后，读取脚本 dot bei 将在此时自动停止。进入可视化目录并找到输出文本文件，然后重命名该文件。

否则，操作人员下次运行实验时，数据文件将被覆盖。实验完成后，可使用不同的软件包（包括 MATLAB 或 Excel）分析潜伏期、峰值速度或振幅等参数，具体取决于研究需求。

在可视化目录中提供了一个 MATLAB 分析代码示例，用于绘制 SEC 编码、初始步进和初始斜坡。此处展示了使用可视化系统可记录的眼动集合示例。在这些图中，我们观察到典型的 10 度精神运动，也称为 Proseccos。

我们的研究采用旋转角度作为测量单位。眼球运动可以用度、米角或棱镜屈光度为单位进行校准。每条轨迹代表一次独立的眼球运动，上图中位置随时间的变化以度为单位表示。

下方的图表为速度随时间变化的曲线，单位为度/秒。图中显示的是反向扫视（antisaccades）。这些是精神运动性反应。

当要求受试者朝视觉刺激相反方向产生一个秒级反应时，可观察到受试者对4度刺激的反应。此处显示了受试者对每秒5度斜坡刺激的反应。在执行该操作过程中，重要的是需记住：在受试者进入实验室开始实验前，必须先对系统进行校准。

向受试者提供正确的指导，并确保眼动监测设备已针对该受试者正确调整。观看本视频后，您应能够充分理解如何使用可视化脚本语言进行编程，以构建自己的视觉刺激材料，用于研究多种多样的眼动实验。眼动研究得益于坚实的研究基础，因为它有助于揭示正常与功能障碍大脑的内在机制。