高效记录眼手协调至不协调的连续谱系

眼动为我们描绘了大脑功能的图景。然而，专注于手部和肢体运动功能的研究通常将视觉引导作为实验范式的核心，却往往缺乏同步记录眼动的方案。本方法实现了对眼-手运动的三维同步记录，使我们能够评估在视觉引导的扫视-伸手任务中眼动和手部功能的损伤情况。

在此，我们将利用该方法比较慢性大脑中动脉（MCA）卒中患者与健康对照者。对眼动的客观分析在运动控制特征描述中已被证实有助于脑损伤情况下的疾病检测、监测和预后评估，因此可作为监测生理表型的技术手段。

在此，我们结合生物标志物的潜力以实现最大化效果。演示实验步骤的是我们研究实验室的 Todd Hudson 教授和 Mahya Behshti 博士。首先向受试者问好，并引导其进入测试室。

然后，简要说明检查和实验任务。开始检查时，要求受试者用眼睛跟随研究者的手指移动，同时保持头部位置固定。接着，在受试者面前画出一个假想的字母“H”，确保手指移动足够远，涵盖中心、上方、下方、左侧、右侧、左下方、右下方、左上方和右上方，以评估各个方向的眼动范围。

接下来，通过要求受试者跟随并持续注视一支在视野范围内水平和垂直方向缓慢来回移动的铅笔，来评估其平滑追踪功能。随后，通过要求受试者在相距24英寸的铅笔和钢笔之间尽可能快速地来回注视，来评估其扫视功能。接着，要求受试者注视一个缓慢向其眼睛移动的物体，以评估集合功能，将目标物（一支铅笔）对准其鼻梁中央。

完成此步骤后，通过将同一目标物从鼻部位置重新移回起始位置来评估散开功能。最后，要求受试者遮住一只眼睛并注视研究人员的鼻部，将手移出受试者的视野范围，然后再缓慢移入视野。

然后缓慢晃动手指，并要求受试者在手指重新进入视野时告知实验者。首先，让受试者坐在一张高度可调节的椅子上，面前放置带有计算机显示屏的实验桌。将受试者安置在距离显示器60厘米的位置。

接下来，将运动传感器固定在待测手臂侧手的食指远端。将眼动仪佩戴在受试者头部，并调整头带的松紧度和位置，使前端垫片位于前额中央，两侧垫片位于受试者耳部上方。确保头带上的摄像头位于前额中央，并对准鼻梁位置。

要求受试者抬高眉毛，如果头带移动，则将其在前额上重新调整至更高或更低的位置。接下来，为调整相机和角膜照明器的位置，请受试者注视显示监视器。从相机屏幕中选择头部相机图像，并确认图像中心显示来自红外标记的四个较大的光斑。

然后，在相机设置界面中，依次选择一只眼睛。通过上下调节眼相机手柄，使眼睛的瞳孔位于相机图像的中心位置。通过旋转镜头支架来调整眼相机的焦距，并在相机设置界面中按下“自动阈值”按钮来设定瞳孔阈值。

接下来，通过让受试者将其安装有传感器的手指放置在屏幕上显示的桌面上的指定位置，使用9点校准法校准肢体追踪器。最后，通过让受试者注视屏幕上出现的蓝色校准目标点，并保持注视直至下一个点出现，完成眼动追踪器的校准。在实验任务开始时，首先进行一个熟悉化阶段，要求受试者将手指移动到屏幕上的起始圆圈内。

在屏幕起始位置保持注视，同时手指指示点持续显示150毫秒，直至目标出现并听到蜂鸣声。随后，指示参与者在听到蜂鸣声时，迅速而准确地将视线和指尖移动至屏幕上显示的指定目标位置。要求参与者抬起手和手指，触碰桌面上与屏幕上虚拟目标位置相对应的区域，并重新建立手指与桌面的接触。

结果表明，与健康对照组参与者相比，中风患者的健侧和患侧首次扫视启动时间均显著更早。中风患者在健侧或患侧伸手动作起始时间与健康对照组的伸手起始时间之间无显著差异。健康对照组在90%的试验中仅进行一次扫视，并在伸手动作完成前持续保持对目标的注视。

相比之下，中风患者在50%的试验中表现出这种模式，其余试验中则出现多次扫视。最后，与健康对照组相比，中风患者的非优势手和优势手的伸手误差均增加。随着伸手误差的增加，扫视终点误差也显著增大。

九孔钉测试和方块移动测试是可用于相关性分析的功能性评估方法。描述眼动和手部运动控制缺陷，以及针对这些损伤所出现的相互代偿或恢复现象，是一个充满科学机遇的研究领域。一旦对眼-手协调、不协调或协调障碍进行进一步表征，将有望揭示新的应用方向，并推动未来研究，从而将机制性认识转化为临床知识。

该运动追踪器使用电磁源工作，因此对于孕妇或体内植入含有电子元件装置（如起搏器）的受试者，应采取必要的预防措施。