使用计算机化触敏平板、眼动追踪和功能性磁共振成像评估认知测试

我们开发磁共振成像（MRI）技术以研究大脑的结构与功能。我们的目标是增进对神经系统疾病的理解，并推动MRI在临床应用中的更广泛使用，包括图像引导治疗。一种触敏数字化书写板使得在进行脑功能磁共振成像时能够实现自然的书写与绘图。

该技术为评估大脑活动与行为之间的关系提供了新的机遇。进行功能性磁共振成像（fMRI）时必须非常谨慎。受试者需仰卧，并保持头部静止不动。

该平板技术不得产生磁场力、射频加热或射频干扰。通过书写和绘画行为的标准认知测试所涉及的神经回路目前尚不明确。我们的功能性磁共振成像（fMRI）结果有助于研究人员和临床医生更准确地解读认知测试结果。

视觉本体感觉的眼动和手部运动过程在大脑活动和行为层面上进行迭代研究。随着具有更高生态效度的广泛fMRI研究的发展，首先将平板固定在支架上，并连接与MRI兼容的视频摄像机。

将新鲜的蓝色胶带平整地贴在平板表面，确保整个触控区域均被覆盖且无明显褶皱。移除平板边缘多余的胶带。将平板、触控笔、平板连接线以及平板视频摄像头连接线带入磁体房间。

连接平板电脑连接线和摄像机。将线缆连接到射频屏蔽窗的磁体室一侧。然后将与 MRI 兼容的平板电脑卡夹滑入检查床导轨中，每侧固定两个卡夹。

为固定平板系统，将与 MRI 兼容的背投屏幕安装在磁体孔道内，距离投影仪约两米处。将与 MRI 兼容的眼动追踪相机放置在投影屏幕与磁体孔道外缘之间，确保相机支架与孔道边缘齐平。拧紧支架上的塑料螺钉，以固定眼动追踪系统。

现在通过安装64通道头部线圈来准备患者检查床。指导受试者仰卧在检查床上，并将其头部完全置于线圈内。在受试者头部周围放置衬垫以限制移动，并确保固定稳妥。

固定头部线圈，并使用定位激光确认受试者的头部在线圈内居中。调整头线圈镜面的位置，直至受试者能够清晰无遮挡地看到后方投影屏幕。然后将平板支架置于受试者腰部上方，使触敏表面舒适就位，以支持书写和绘图动作。

现在将数位板笔交给受试者的惯用手，并指导其像握笔一样握住笔。要求受试者用笔尖触碰数位板表面的四个角，以评估活动范围和舒适度。根据需要调整支架位置，并在肘部下方添加衬垫，使用尼龙搭扣带以提高舒适性或改善操作可及性。

将平板系统固定在患者床上。缓慢地将受试者和平板系统一起推入磁体孔内，确保平板不接触孔边缘，且电缆保持不缠绕。在平板视频摄像头计算机上，启动视频摄像头 EXE 程序。

然后为参与者创建一个新的屏幕录制会话。根据 EyeLink 1000 Plus 用户手册的建议，设置瞳孔和角膜反射阈值，并对眼动追踪相机进行校准和验证。为调整眼动追踪相机以聚焦于参与者的右眼，需在相机视图之间切换，微调镜头并调节照明器，直至图像达到最佳状态。

当瞳孔阈值和角膜反射值达到可接受范围后，记录这些数值并启动九点校准。随后验证校准结果，在进入FMRI实验之前，记录平均和最大验证角度值。

接下来，使用刺激反应计算机开始校准数位板的触控表面。指导受试者在规定的时间限制内，依次用触控笔点击并释放屏幕上出现的三个目标。校准完成后，启动所引用的图形编辑应用程序。

指导参与者自由绘图，以确认触控笔追踪的准确性。通过要求参与者完成一项用于原发性震颤研究中的自定节奏书写训练任务，使其熟悉基于平板电脑的书写操作。为了帮助参与者熟悉TMT，引导他们完成TMT-A和TMT-B的简化版训练任务，每个版本包含12个项目。

然后按照实验任务的时间安排，交替进行项目重新排列的TMT-A和TMT-B完整版本。在整个过程中监测参与者的任务表现，以确保平板设备保持正确校准，并准确遵循实验任务。现在，在平板摄像机计算机的屏幕录制程序中选择“开始录制”，以启动眼动追踪记录。

然后在刺激反应计算机上，使用 E-Run 打开 TMT-Run1_slow.ebs2 Prime 脚本文件。当 E-Run 脚本提示时，输入被试编号和会话次数。

实验过程中，指派一名实验室成员监控眼动追踪数据，以确保同时获得稳定的信号。另指派一名实验室成员观察参与者在连线测试（TMT）任务中的表现，确保其遵循实验指示，并排除任何技术问题，例如投影不可靠或触控笔追踪异常。要求第二名实验室成员同时记录参与者在TMT-A或TMT-B任务中的任何错误，并注明对应的试验编号。

运行结束后，在 SR Research 屏幕录像软件中停止眼动仪记录，通过选择“Drift Correct”执行单点漂移检查。对于第二次运行，在平板电脑视频摄像机计算机上重新启动眼动追踪记录会话。在刺激反应计算机上，打开 TMT-Run2_slow。

ebs2 E-Run 脚本文件。输入与第一次运行相同的参与者编号和会话编号。实验结束后，重复一次任务说明。

进行最后一次眼动追踪验证，并记录平均误差和最大误差值。然后在眼动追踪软件中依次点击文件（file），再点击关闭（close），以完成数据的最终处理和导出。将受试者从磁体孔径中移出，并开始拆卸设备。

最后，关闭所有计算机和设备。在TMT-A和TMT-B测试的最初数秒内，所有时间区间均显示，受试者的视线均在启动触控笔移动前即开始搜索目标，且视线始终先于触控笔的连线运动。TMT-B的完成时间较TMT-A更长。

TMT-B 的每个连接所需时间较 TMT-A 呈现更高的趋势。在连接时间段持续时间、非连接时间段持续时间、总移动距离、额外移动距离或每次连接移动距离方面，TMT-A 与 TMT-B 之间均未发现显著差异。与 TMT-A 相比，TMT-B 期间触控笔压力略高，且每次试验中的眨眼次数在 TMT-B 期间显著更多。

即使在考虑了完成时间差异后，TMT-B期间的眨眼率仍显著高于TMT-A。在TMT-B期间，注视时间所占百分比显著低于TMT-A期间。功能磁共振成像显示，与视觉注视相比，TMT-A和TMT-B期间均出现广泛的脑区正向激活。

脑部激活区域包括小脑、顶叶小叶、枕回以及额叶区域。在将TMT-B与TMT-A直接对比时，未观察到显著的脑部激活差异。