כימות תגובות אוקולומוטוריות והתאמות באמצעות מכשור וארגז כלים לניתוח
3 במרץ 2023
VisualEyes2020 (VE2020) היא שפת סקריפטים מותאמת אישית המציגה, מתעדת ומסנכרנת גירויים חזותיים של תנועות עיניים. VE2020 מספק גירויים לתנועות עיניים מצומדות (סקאדות ומרדף חלק), תנועות עיניים לא מצומדות (vergence), התאמה ושילובים של כל אחת מהן. שתי תוכנות ניתוח מאחדות את עיבוד הנתונים ממערכות מעקב העיניים ורישום הלינה.
חבילות התוכנה המשמשות במחקר זה מספקות שליטה מקיפה ומלאה על כל ניסוי נתון המעניין. Visualize 2020 מתאים אישית את הגירוי, AMAP ו-VMAP מספקים ניתוח משלים של התנהגויות מוטוריות מרחיבות ועיניות בהתאמה. שקיפות היא היתרון העיקרי של טכניקה זו.
מבחינה תכנותית, התנהגות גירויים, שגרת כיול ותהליכים אנליטיים יכולים להיות מוגדרים על ידי המשתמש עבור כל פרוטוקול ניסויי נתון בתחומי התוכנה. המדידה האובייקטיבית של תנועות עיניים והתאמה עם ניתוח נתונים מאפשרת למדעני ראייה ולרופאים להיות מסוגלים תחילה להבחין בין חולים עם תפקוד דו-עיני לקוי לבין בקרות נוירומה דו-עינית. ושנית, להיות מסוגל להבין את המנגנון העצבי הבסיסי של טיפולי ראייה.
רישומי מומנט עיניים יכולים לשמש כסמן ביולוגי פוטנציאלי לתפקוד מוטורי עיני, ויש להם יישומים פוטנציאליים באוכלוסיית זעזוע המוח ומחלת הפרקינסון שיש להם תחלואה נלווית גבוהה של הפרעות ראייה דו-עיניות. התחל על ידי ניטור החיבורים והחומרה של ההתקנה. מערכת VisualEyes 2020 מקצה את הצגים בסדר מרחבי ובכיוון השעון.
ודא את התצורה המרחבית הנכונה של צגי הגירוי. צג הבקרה הראשי מאונדקס כאפס וכל הצגים הרצופים מסודרים באינדקס מצג אחד ואילך. בחר זהה כדי להציג באופן חזותי את מדדי הצג שהוקצו עבור כל תצוגת גירוי המחוברת למחשב הבקרה.
בהגדרות צג התצוגה, נווט אל רזולוציית תצוגה ובדוק את הרזולוציה המומלצת. ודא שמערכת המעקב אחר העיניים נמצאת בקו האמצע האופטי עם מרחק מצלמה מינימלי של 38 סנטימטרים. בדקו שמערכת ה-autorefractor נמצאת על קו האמצע האופטי ובמרחק של כמטר מהעיניים.
אמת את תצורת החומרה והציוד על-ידי התייחסות למידות. ודא ששולחן העבודה וחומרת מעקב העיניים המתאימה מוגדרים ומכוילים בהתאם להוראות היצרן. הסתירו באופן מונוקולרי את עין שמאל של המשתתפים באמצעות מסנן שידור אינפרא אדום והניחו עדשת ניסוי כדורית קמורה מול המסנן.
לאחר מכן, משקפת להציג חדות גבוהה ארבע מעלות גירוי מן פיזית קרוב גירוי מוניטורים. לאחר מכן מציגים באופן דו-עיני גירוי חדות גבוהה של 16 מעלות ממוניטורים הגירוי הקרוב פיזית. לאחר קבלת הסכמה מדעת, יש לכוון את המשתתף לשבת בהפלוסקופ.
מקמו את המצח והסנטר של המשתתף כנגד משענת ראש קבועה כדי למזער את תנועת הראש וכווננו את גובה הכיסא כך שצווארו של המשתתף יהיה נוח לכל הניסוי. כוונן את מצלמות הקלטת תנועות העיניים כדי להבטיח שניתן יהיה ללכוד את עיני המשתתפים בשדה הראייה של המצלמות. לאחר מכן, התאם את אות המעקב אחר העיניים ואת רווחי מעקב העיניים כדי ללכוד תכונות אנטומיות כגון הלימבוס, האישון והשתקפות הקרנית.
אמת את לכידת נתוני תנועות העיניים על ידי בקשה מהמשתתף לבצע תנועות חוזרות או תנועות סקאדיות. כדי להגדיר את הנתונים, השתמש בהתקן האחסון החיצוני המכיל את הנתונים autorefractor וייצא את הנתונים להתקן שבו מותקן AMAP. הפעל את יישום AMAP ובחר מעבד קדם-קובץ או קדם-מעבד אצווה.
בדוק את מד ההתקדמות וההודעות של AMAPs מכיוון שהמערכת מספקת אותם כאשר הנתונים שנבחרו עובדו מראש. ספריות תיקיות מופקות מהעיבוד מראש של AMAPs לצורך עיבוד נתונים, שקיפות ונגישות באמצעות הכונן המקומי של המחשב תחת פלט AMAP. אם נבחרה תכונת AMAP ללא עיבוד נתונים קודם, חפש חלון סייר קבצים שמופיע כדי שהמשתמש יוכל לבחור ספריית נתונים.
לאחר מכן, כדי לבצע את ניתוח נתוני AMAP, בחר קובץ נתונים לניתוח באמצעות הלחצן טען נתונים אשר טוען את כל הקבצים הזמינים לספריית הקבצים הנוכחית, כברירת מחדל לתיקיית פלט מקף תחתון AMAP שנוצרה. שם קובץ הנתונים שנבחר מופיע בשדה הקובץ הנוכחי. תחת בורר העיניים, בדוק את בחירת ברירת המחדל המציגה נתונים ממוצעים דו-עיניים עבור השבירה המרחיבה שהוקלטה.
החלף את סוג הנתונים בין שבירה מרחיבה לשבירה אוקולומוטורית, המסומנת כמבט דרך בורר הסוגים. בדוק התאמות גרפיות נוספות הזמינות להצגת מדדי הנתונים ואפיונים מסדר ראשון ומסדר שני. בדוק את מדדי ברירת המחדל עבור AMAP.
לאחר הצגת האפשרויות הגרפיות, בצע שינויים באינדקס התחלת התגובה, באינדקס סיום התגובה ובמדד מהירות השיא באמצעות ספינרים לשינוי מטרי. לאחר ניתוח כל התנועות המוקלטות המוצגות, שמור את המדדים המנותחים עבור כל קובץ נתונים בשדה מזהה תנועה, או דרך חיצי הניווט של המילה השמאלית והמילה הימנית. לתנועות שלא נותחו יש סיווג ברירת מחדל של לא מספר המסומן כ- NaN, והן אינן נשמרות או מיוצאות.
בצע סיווג ידני כטוב או רע עבור כל תנועה כדי להבטיח ניתוח מלא על ידי כל מפעיל. בחר בלחצן שמור כדי לשמור את הנתונים שניתחו. לאחר מכן בחר בלחצן ייצוא כדי לייצא את הנתונים שנותחו לגיליון אלקטרוני נגיש המכיל מדדי תנועה בודדים ואת גיליונות המדדים המיוצאים הממוצעים.
עלילות אנסמבל ברמת הקבוצה של תנועות עיניים מגורות שמעורר VisualEye 2020 מתוארות כאן עם מאפייני המהירות המתאימים מסדר ראשון. כל מעקב אחר מיקום תנועת העין משורטט כקו בצבע ייחודי ומכוסה בתגובת מהירות ברמת הקבוצה באדום. ניתן לבצע הדמיה של ביצועי המשתתפים גם באמצעות AMAP, המציג אנסמבל של תגובות מתכנסות של חמש מעלות ותגובות מרחיבות של דיופטר 1.5 המקבילות הנובעות מעיבוד נתונים.
זה קריטי שהמשתתפים יהיו מרוכזים בקו האמצע ויבינו מה הם צריכים לעשות עם העיניים שלהם בשביל הניסוי. תמונות עיניים ברורות עם gating מתאים הן קריטיות כדי להקליט נתונים שניתן לנתח במצב לא מקוון. אנו בוחנים טכנולוגיות חדשות כגון מציאות מדומה כדי לתרגם טכניקות אלה למכשירים ניידים המיועדים להתערבויות אבחוניות וטיפוליות כדי לסייע לחולים עם תפקוד דו-עיני, הנפוץ באוכלוסייה הכללית לאחר זעזוע מוח או עבור חולים עם מחלת פרקינסון.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
VisualEyes2020 (VE2020) היא שפת תסריט מותאמת אישית שנועדה להצגה, הקלטה וסנכרון של גירויים ויזואליים לתנועות עיניים. היא מאפשרת ניתוח של סוגים שונים של תנועות עיניים, כולל סקדות (saccades), רדיפה חלקה (smooth pursuit) ואקומודציה (accommodation).
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי העצבים
- התנהגות מוטורית עינית
- מדע הראייה
רקע
- VE2020 מאפשרת גירוי הניתן להתאמה אישית בניסויי תנועת עיניים.
- היא מספקת כלים לניתוח התנהגויות אקומודטיביות (מיקוד) ומוטוריות של העין.
- התוכנה משפרת את השקיפות בפרוטוקולים ניסיוניים.
- היא תומכת בהתנהגות גירויים ובשגרות כיול המוגדרות על ידי המשתמש.
מטרת המחקר
- להעניק למדעני ראייה ולרופאים כלים להבחנה בין תפקוד בינוקולרי לקויה לקבוצות ביקורת.
- להבין את המנגנונים הנוירולוגיים העומדים בבסיס טיפולים בראייה.
- לספק מדידות אובייקטיביות של תנועות עיניים ואקומודציה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- כתיבת סקריפטים בהתאמה אישית להצגת גירויים חזותיים.
- ניתוח נתונים עבור מעקב עיניים והקלטת אקומודציה.
- תוכניות ניתוח להערכת התנהגות מוטורית עינית.
- שגרות כיול המותאמות לצרכים הניסויים.
תוצאות עיקריות
- VE2020 מסנכרן ביעילות גירויים חזותיים עם מעקב אחר תנועות עיניים.
- הוא מספק ניתוח מקיף של נתוני תנועות העיניים.
- הוא מסייע בהבחנה בין מצבים רפואיים של מטופלים על בסיס מדדי תנועת עיניים.
- הוא משפר את ההבנה של טיפולים בראייה באמצעות מדידה אובייקטיבית.
מסקנות
- VE2020 הוא כלי רב עוצמה למחקר חזותי וליישומים קליניים.
- הגמישות של התוכנה מאפשרת מגוון רחב של עיצובים ניסיוניים.
- היא תורמת להתקדמות בהבנת תפקודי המוטוריקה של העין.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח כמותי של תגובות אוקולומוטוריות ואקומודטיביות באמצעות מכשור ותיבות כלים תוכנתיות מסונכרנים מאפשר הערכה אובייקטיבית של המנגנונים העצביים העומדים בבסיס תנועות העין. יכולת זו תומכת בתיקוף מטרות בשלבים מוקדמים ובצמצום סיכונים מכניסטיים עבור פורטפולי מחקר של הפרעות נוירו-אופתלמולוגיות ונוירו-דגנרטיביות. סביבת הניתוח הניתנת לשחזור ולשיתוף מגבירה את הביטחון החזוי ואת היכולת להשוואה בין מחקרים במדעי הראייה התרגומיים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- כימות אובייקטיבי של תנועות העין והאקומודציה תומך בחקירה מונחית-היפותזה של מסלולים עצביים.
- ניתוח נתונים אוטומטי ושקוף מפחית הטיות של המפעיל ומשפר את הפחתת הסיכונים הביולוגיים.
- פרוטוקולי סטימולציה ניתנים להתאמה אישית ומאפשרים תיקוף תפקודי של מטרות במגוון פרדיגמות ניסיוניות.
- תוצרים כמותיים מקלים על ביטחון חיזוי ומיון פורט폴יו עבור מטרות נוירו-אופתלמיות.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מערכות מעקב אחר עיניים ומערכות רפרקטור אוטומטי (autorefractor) שעברו תיקוף מספקות מדדים ביולוגיים סטנדרטיים וניתנים לשחזור.
- פלטפורמות ניתוח מונחות תוכנה מאפשרות פיתוח סקלאבילי של בדיקות לסריקת תרכובות או התערבויות.
- מדדים כמותיים ותוצרי גרפיים תומכים בהערכה מהימנה של השפעות המועמדים על התפקוד האוקולומוטורי.
- תהליכי עבודה הניתנים לשחזור מאפשרים שימוש חוזר בפלטפורמה והשוואתיות בין מחקרים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- הקלטות כמותיות של תנועות עיניים משמשות כסמנים ביולוגיים תרגומיים פוטנציאליים לתפקודים נוירולוגיים לקויים.
- הרציפות משלב הגילוי ועד לאישור פרה-קליני נתמכת על ידי יכולות סטנדרטיות של עיבוד וייצוא נתונים.
- מדידה אובייקטיבית של נקודות קצה תפקודיות מספקת בסיס לקבלת החלטות מותאמות סיכון בקידום פיתוחים למחלות נוירודגנרטיביות.
- הפחתת סיכונים מכניסטית מתאפשרת באמצעות מדידה ישירה של הבקרה העצבית על תנועות עיניים.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד (Pipeline)
מתודולוגיה זו משלבת שלבים החל מגילוי ראשוני ועד למחקר פרה-קליני, ותומכת בבדיקת היפותזות, בפיתוח מערכי בדיקה (assays) ובזיהוי ביומרקרים תרגומיים במסלולי פיתוח למחלות נוירו-אופתלמיות ונוירולוגיות.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בדיקה קפדנית של השערת האפס והבהרה של מסלולים באמצעות מדדי תנועת עיניים אובייקטיביים.
- סריקה: מספקת תוצאות הניתנות לשחזור ומוכנות לבדיקה לצורך הערכת תרכובות או התערבויות.
- אנליטיקה: מספקת מדידות כמותיות של משתנים תלויים ותוצאים סטטיסטיים להשוואה איתנה בין תנאים.
- מחקר תרגומי: מתיישבת עם אסטרטגיות של סמנים ביולוגיים לצורך תיקוף של מערכות רלוונטיות למחלה.
- שימוש חוזר ארגוני: מציעה חבילת תוכנה סטנדרטית הניתנת לשיתוף לצורך אימוץ רחב במחקר ופיתוח.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקר נוירו-אופתלמי.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של איסוף וניתוח נתונים, לשיפור השחזוריות והיכולת להרחבה.
- ערך אסטרטגי: תומך בקבלת החלטות מושכלת להמשך או הפסקה של פיתוח (go/no-go) ובניהול פורטפוליו יעיל מבחינת הון.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכונים וקידום של נכסים בתחומי מדעי הראייה ומחלות נוירודגנרטיביות.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במעקב עיניים, הפעלה של רפרקטור אוטומטי (autorefractor) ופירוש נתונים נוירופיזיולוגיים.
- דורש מכשור מכויל ותשתית אנליטית תואמת לרכישת נתונים מסונכרנת.
- סטנדרטיזציה בין צוותים חיונית לשחזור הניסוי ולהשוואת נתונים.
- התאמה למערכות מודלים שונות עשויה לדרוש התאמה אישית ותיקוף של הפרוטוקול.
- הנחיות ברורות למשתתפים וכיול מדויק של החומרה קריטיים להשגת נתונים באיכות גבוהה.
שאלות נפוצות בנושאי ביו-פרמה
Chapters in this video
0:05
Introduction
1:18
Instrumentation Setup: Monitoring the Connections and Hardware
2:05
Instrumentation Setup: Physical Equipment Configuration and Eye Tracking System
3:11
Participant Preparation and Experiment Initiation
4:05
Accommodative Movement Analysis Program (AMAP)
6:55
Results: Quantification of Oculomotor Responses and Accommodation
7:38
Conclusion
