VisualEyes: Un sistema de software modular para experimentación oculomotor

El objetivo general de este procedimiento es permitir que un investigador genere una serie de estímulos visuales utilizando el sistema ocular visual para realizar un estudio oculomotor. Primero, es necesario calibrar el sistema ocular visual convirtiendo los valores de píxeles a grados mediante el uso de objetivos medidos. El segundo paso consiste en definir las posiciones iniciales y finales de los estímulos para los ojos izquierdo y derecho, guardando los estímulos en una biblioteca antes de la sesión experimental.

Y finalmente, se coloca el monitor de movimientos oculares sobre el sujeto y se ejecuta el script experimental para registrar las respuestas de movimientos oculares. En última instancia, se pueden obtener resultados que muestran trazos de posición y velocidad de los movimientos oculares. La ventaja principal de esta técnica frente a los métodos existentes, como el software propietario, es que el operador puede componer cualquier estímulo visual para realizar todo tipo de experimentos motores oculares.

Este procedimiento lo demuestra un estudiante de doctorado de Kim de mi laboratorio. Se puede utilizar cualquier tipo de monitor de movimientos oculares para este sistema. En esta demostración, se empleará un sistema de seguimiento del limbo y de monitoreo ocular por video para registrar movimientos coordinados, como los sacádicos o la persecución suave.

Se puede utilizar un solo ordenador para la presentación visual con el fin de estudiar movimientos oculares opuestos, como los virgenes, o la interacción de los virgenes con movimientos de versión en tándem. Se requiere un haploescopio con dos monitores de ordenador para la presentación visual. Es necesario realizar primero una calibración para convertir un conjunto de métricas en otro, ya que los movimientos oculares suelen indicarse en grados de rotación.

Aunque los monitores de computadora utilizan valores en píxeles, se puede emplear trigonometría para calcular dónde colocar los objetivos físicos y así calibrar las pantallas visuales. Por ejemplo, si el estímulo en la pantalla del ordenador coincide con un objetivo físico de dos grados, entonces ese valor en píxeles corresponde a un estímulo de dos grados. Para calibrar el sistema, el operador debe abrir el archivo de puntos de píxeles a grados dentro del directorio de visualización.

Primero, defina el monitor que se va a calibrar utilizando el campo de modo de estiramiento. Ingrese el número uno para el monitor del ojo izquierdo y el número dos para el monitor del ojo derecho. A continuación, ejecute el programa y mueva el estímulo de la línea verde hasta que esta se superponga sobre el objetivo físico.

Ahora ingrese la posición conocida del objetivo físico en grados y presione el botón de guardar. Luego haga clic en la línea verde. El valor en grados y píxeles se mostrará en la pantalla en la esquina inferior izquierda, y el operador debe recopilar un mínimo de tres puntos de calibración.

Después de guardar todos los puntos de calibración, abra el archivo de salida de D two P en Excel que se encuentra en el directorio visualizado, para obtener los puntos de calibración. Represente gráficamente los puntos de calibración para obtener una ecuación de regresión lineal.

Utilice la ecuación para calcular la posición inicial y final del estímulo visual. El operador desea programar con valores en píxeles. A continuación se muestra un ejemplo de la curva de calibración del ojo izquierdo y del ojo derecho obtenida utilizando cinco puntos de calibración para un estímulo virgen.

Repita los dos pasos anteriores para el otro monitor si el estímulo requiere un monitor adicional. Primero, el operador debe definir la posición inicial y final del estímulo del ojo izquierdo y derecho antes del experimento. Para hacer esto, abra un archivo de texto nuevo y, en la primera fila, defina los valores iniciales de tiempo y posición.

Es necesario definir cuatro parámetros: el tiempo, la posición horizontal, la posición vertical y la rotación, separados cada uno por una tabulación. De manera similar, defina los cuatro parámetros finales: el tiempo final, la posición horizontal final, la posición vertical final y la rotación del estímulo. Guarde el estímulo en el directorio visualizado como un archivo con el nombre del estímulo seguido de la extensión .vii, y repita este paso para cualquier otro estímulo I.

A continuación, el movimiento del estímulo puede generalizarse en dos tipos de movimiento: un escalón abrupto o una rampa continua. Un escalón permite que el estímulo se mueva o salte abruptamente desde la posición inicial hasta la posición final.

El operador debe tener en cuenta que el cambio en el tiempo debe ser de 0,001 segundos para un estímulo escalón. En la tabla uno se muestran ejemplos de un escalón psicótico, una rampa de seguimiento suave, un escalón virgen y una rampa virgen. Para los estímulos, puede utilizarse un estímulo individual, como un escalón, o una secuencia de tareas visuales, como múltiples escalones.

Ahora, guarde ambos archivos de estímulo en la biblioteca de estímulos. Tenga en cuenta que hay varias configuraciones predeterminadas dentro del directorio visualizado. La primera línea es el porcentaje de la pantalla en la dirección horizontal.

La segunda línea es el porcentaje de la pantalla dentro de la dirección vertical. La tercera es la imagen de fondo, y la cuarta es la imagen frontal o de destino. La quinta línea indica que la computadora debe funcionar en modo independiente.

La sexta línea indica qué monitor se utiliza. La séptima línea es la relación de aspecto de los monitores. El resto de las líneas son los diferentes tipos de estímulos que el operador puede usar dentro de una sesión experimental.

Ahora, abra el monitor de estímulos del ojo izquierdo y el monitor de estímulos del ojo derecho. Archivos del directorio visualizado. Estos dos archivos contienen los estímulos de la biblioteca para el ojo izquierdo y el ojo derecho, respectivamente.

En la última fila, escriba el nombre del archivo del estímulo que se ha definido. El número de perfil se refiere a la fila que corresponde al nombre del archivo del estímulo. Por ejemplo, aquí el número de perfil del estímulo es ocho.

Se pueden repetir los pasos anteriores para crear tantos estímulos como sean necesarios para un experimento. A continuación, se puede escribir el guion para el protocolo experimental. Primero, abra un archivo de texto para escribir los comandos del protocolo experimental y guarde este archivo en el directorio visualizado con un nombre de guion frente a archivo.

Este será el archivo de script del cual el sistema de visualización leerá y ejecutará los comandos. Las funciones visualizadas tienen argumentos de entrada y salida. Esta tabla muestra todas las funciones del software visualizado que pueden utilizarse cuando el archivo temporal con extensión lwf no está definido.

Durante la ejecución de esta función, el software no almacenará ningún dato entrante para digitalización. Las cadenas de salida de la función de registro o el búfer de entrada definido desde el ensayo EXP se introducirán en el archivo de texto de salida en el directorio visualizado. Cuando el experimento haya finalizado, asegúrese de cambiar el nombre del archivo de texto de salida a otro distinto.

De lo contrario, los datos se sobrescribirán durante el siguiente experimento. La función de peso del disparador espera a que el sujeto presione el botón de disparo para iniciar el ensayo experimental, indicado como ensayo exp en la pantalla, y para digitalizar los datos. Este es el canal 12 de la tarjeta de adquisición digital, que espera a que la señal cambie de un estado alto a bajo.

Finalmente, la función de retraso aleatorio genera un retraso aleatorio para evitar la predicción o anticipación del siguiente estímulo, y la función de onda MSD calcula la media y la desviación estándar de los datos. Antes de comenzar un experimento, el sujeto debe proporcionar un consentimiento informado por escrito aprobado por el comité de revisión institucional. El experimento debe explicarse en detalle antes de que un sujeto pueda aceptar participar.

Se pueden utilizar diferentes monitores de movimientos oculares, como el sistema de imagen por video de reflexión corneal, el sistema de seguimiento del limbo o la bobina de esclera, para recopilar y registrar los movimientos oculares. Aquí demostraremos un sistema de seguimiento del limbo. A continuación, ajuste el monitor de movimientos oculares para capturar los atributos anatómicos del ojo, como el limbo o la pupila y la reflexión corneal, según el monitor de movimientos oculares utilizado.

Una vez que el monitor de movimientos oculares esté correctamente ajustado en el sujeto, verifique que el monitor esté capturando los movimientos oculares pidiéndole al sujeto que realice movimientos psicóticos de lado a lado o hacia adentro y hacia afuera, denominados movimientos virginales. Abra el programa Read script dot vei en el directorio visualized ubicado en la esquina superior derecha, escriba el nombre del archivo del guion del protocolo experimental creado previamente. Luego, ejecute el programa read script dot vei pulsando el botón de flecha en la esquina superior izquierda.

A continuación, entregue al sujeto el botón disparador y explique que cuando se presione el botón, comenzará la recolección de datos. Otro archivo VEI de adquisición aparecerá automáticamente en la pantalla, el cual trazará los datos entrantes. Los datos se muestrean a 500 hertz.

Cuando el experimento haya finalizado, el script de lectura dot bei se detendrá automáticamente en este momento. Acceda al directorio visualizado y busque el archivo de texto de salida. Cambie el nombre del archivo.

De lo contrario, la próxima vez que el operador realice el experimento, el archivo de datos se sobrescribirá. Cuando el experimento haya finalizado, los datos pueden analizarse utilizando diferentes paquetes de software, incluidos MATLAB o Excel, para medir la latencia. La velocidad máxima o la amplitud pueden ser de interés según el estudio.

Se proporciona un ejemplo de código de análisis de MATLAB en el directorio visualizado para graficar los códigos de SEC, los pasos vírgenes y las rampas vírgenes. Aquí observamos ejemplos del conjunto de movimientos oculares que pueden registrarse utilizando el sistema visualizado. En estas gráficas, vemos movimientos psicóticos típicos de 10 grados, también llamados Proseccos.

Nuestra investigación utiliza el grado de rotación. Los movimientos oculares pueden calibrarse en unidades de grados, ángulos métricos o dioptrías prismáticas. Cada trazo representa un movimiento ocular individual, donde en el gráfico superior la posición se indica en grados como una función del tiempo.

El gráfico inferior muestra la velocidad representada en grados por segundo en función del tiempo. Aquí se muestran los antis cos. Estas son respuestas psicóticas.

Cuando se le indica al sujeto que realice un movimiento en la dirección opuesta al estímulo visual, las respuestas del sujeto a estímulos de cuatro grados por segundo pueden observarse aquí, y las respuestas a estímulos rampa de cinco grados por segundo se muestran aquí. Al intentar este procedimiento, es importante recordar calibrar el sistema antes de que el sujeto llegue para el estudio.

Dé instrucciones adecuadas al sujeto y asegúrese de que el monitor de movimientos oculares esté correctamente ajustado para el sujeto. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo programar utilizando un lenguaje de secuencias de comandos visualizado para construir sus propios estímulos visuales y estudiar una amplia variedad de experimentos motores oculares. La investigación sobre el movimiento ocular se beneficia de una base investigadora sólida porque puede proporcionar información sobre el cerebro normal y disfuncional.