VisualEyes: Een modulair software systeem voor oogmotorische Experimenteren

Het algemene doel van deze procedure is om een experimentator in staat te stellen een reeks visuele stimuli te genereren met behulp van het visuele oog-systeem voor het uitvoeren van een oculomotorisch onderzoek. Allereerst moet het visuele oog-systeem worden gekalibreerd door pixelwaarden om te zetten naar graden aan de hand van gemeten targets. De tweede stap is het definiëren van de begin- en eindposities van de stimuli voor het linker- en rechteroog door de stimuli vóór de experimentele sessie op te slaan in een bibliotheek.

Ten slotte wordt de oogbewegingsmonitor op het subject geplaatst en wordt het experimentele script uitgevoerd om de oogbewegingsresponsen vast te leggen. Uiteindelijk kunnen er resultaten worden verkregen die de positie- en snelheidscurven van de oogbewegingen tonen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals propriëtaire software, is dat de operator elke gewenste visuele stimulus kan samenstellen om diverse soorten oculomotorische experimenten uit te voeren.

Deze procedure wordt gedemonstreerd door een promovendus, Kim, uit mijn laboratorium. Elk type oogbewegingsmonitor kan voor dit systeem worden gebruikt. In deze demonstratie worden een limbus-trackingsysteem en een video-monitoring-systeem voor oogbewegingen gebruikt voor tandem-trackingsbewegingen, zoals saccades of gladde oogvolgbewegingen.

Een enkele computer kan worden gebruikt voor de visuele weergave om tegenstelde oogbewegingen te bestuderen, zoals versiën, of de interactie van versiën met tandem-versiënbewegingen. Een haplo-scoop met twee computermonitoren is vereist voor de visuele weergave. Eerst is een kalibratie nodig om één set metrieken in een andere om te zetten, omdat oogbewegingen gewoonlijk worden aangegeven in graden rotatie.

Hoewel computerschermen pixelwaarden gebruiken, kan men goniometrie toepassen om te berekenen waar de fysieke doelen moeten worden geplaatst om de visuele displays te kalibreren. Als de stimulus op het computerscherm bijvoorbeeld is uitgelijnd met een fysiek doel van twee graden, dan komt die pixelwaarde overeen met een stimulus van twee graden. Om het systeem te kalibreren, moet de operator het bestand 'pixel to degree dot vei' openen in de directory 'visualize'.

Definieer eerst de te kalibreren monitor met behulp van het veld voor de stretch-modus. Voer nummer één in voor de monitor van het linkeroog en nummer twee voor de monitor van het rechteroog. Start vervolgens het programma en verplaats de stimulus van de groene lijn totdat de groene lijn precies over het fysieke doelwit is geplaatst.

Voer nu de bekende positie van het fysieke doelwit in graden in en druk op de knop opslaan. Klik vervolgens op de groene lijn. De waarde in graden en pixels wordt weergegeven op het scherm in de linkerbenedenhoek, en de operator dient minimaal drie kalibratiepunten te verzamelen.

Nadat alle kalibratiepunten zijn opgeslagen, opent u het D two P Excel-uitvoerbestand in de gevisualiseerde map. Om de kalibratiepunten te verkrijgen, plot u de kalibratiepunten om een lineaire regressievergelijking op te stellen.

Gebruik de vergelijking om de begin- en eindpositie van de visuele stimulus te berekenen. De operator wil in pixelwaarden programmeren. Hier wordt een voorbeeld getoond van de kalibratiecurve voor het linker- en rechteroog, verkregen met vijf kalibratiepunten voor een nieuwe stimulus.

Herhaal de vorige twee stappen voor de andere monitor als de stimulus een extra monitor vereist. Eerst moet de operator de begin- en eindpositie van de stimulus voor het linker- en rechteroog definiëren voorafgaand aan het experiment. Doe dit door een nieuw tekstbestand te openen en op de eerste regel de waarden voor de begintijd en de positie te definiëren.

Vier parameters moeten worden gedefinieerd: de tijd, de horizontale positie, de verticale positie en de rotatie, elk gescheiden door een tab. Definieer op dezelfde manier de vier eindparameters: de eindtijd, de horizontale positie, de verticale positie en de rotatie van de stimulus. Sla de stimulus op in de gevisualiseerde directory als een bestand met de naam van de stimulus en de extensie .vii, en herhaal deze stap voor elke andere I-stimulus.

Vervolgens kan de beweging van de stimulus worden gegeneraliseerd in twee soorten beweging: een abrupte stap of een continue helling. Een stap zorgt ervoor dat de stimulus abrupt beweegt of springt van de beginpositie naar de eindpositie.

De operator dient erop te letten dat de tijdsverandering 0,001 seconden moet zijn voor een stapstimulus. Een voorbeeld van een psychotische stap, een smooth pursuit-helling, een virgin stap en een virgin helling worden getoond in tabel één. Wat betreft stimuli kan er sprake zijn van een enkele stimulus, zoals een stap, of een reeks visuele taken, zoals een multi-stap.

Sla nu beide stimulusbestanden op in de stimulusbibliotheek. Let erop dat er verschillende standaardinstellingen zijn binnen de gevisualiseerde map. De eerste regel is het percentage van het scherm in horizontale richting.

De tweede regel is het percentage van het scherm in de verticale richting. De derde is de achtergrondafbeelding en de vierde is de voorgrond- of doelafbeelding. De vijfde regel geeft aan dat de computer in onafhankelijke modus moet werken.

De zesde regel geeft aan welke monitor wordt gebruikt. De zevende regel is de beeldverhouding van de monitoren. De overige regels zijn de verschillende soorten stimuli die de operator kan gebruiken binnen een experimentele sessie.

Open nu de stimulusmonitor voor het linkeroog en de stimulusmonitor voor het rechteroog vanuit de gevisualiseerde directory. Deze twee bestanden bevatten respectievelijk de bibliotheekstimuli voor het linkeroog en het rechteroog.

Schrijf op de laatste rij de bestandsnaam van de gedefinieerde stimulus. Het profielnummer verwijst naar de rij die overeenkomt met de bestandsnaam van de stimulus. In dit voorbeeld is het profielnummer van de stimulus acht.

Men kan de voorgaande stappen herhalen om zoveel stimuli te creëren als nodig zijn voor een experiment. Vervolgens kan het script voor het experimentele protocol worden geschreven. Open eerst een tekstbestand om de commando's voor het experimentele protocol in te typen en sla dit bestand op in de gevisualiseerde directory als een script naam vs bestand.

Dit zal het scriptbestand zijn waarvan het visualisatiesysteem commando's leest en uitvoert. De gevisualiseerde functies hebben invoer- en uitvoerargumenten. Deze tabel toont alle functies in de gevisualiseerde software die gebruikt kunnen worden wanneer het tijdelijke bestand .lwf niet is gedefinieerd.

Tijdens de uitvoering van deze functie zal de software geen binnenkomende gegevens voor digitalisering opslaan. De logbestandsfunctie schrijft strings, of de invoerbuffer gedefinieerd vanuit de EXP-trial, naar het uitgaande tekstbestand in de gevisualiseerde directory. Zorg ervoor dat u de naam van het uitgaande tekstbestand wijzigt zodra het experiment is voltooid.

Anders worden de gegevens overschreven tijdens het volgende experiment. De triggergewichtsfunctie wacht tot de proefpersoon op de triggerknop drukt om de experimentele trial te starten, aangeduid als exp trial op het scherm, en de gegevens te digitaliseren. Dit is kanaal 12 op de digitale acquisitiekaart, waarbij wordt gewacht tot het signaal verandert van digitaal hoog naar laag.

Ten slotte genereert de functie voor willekeurige vertraging een random vertraging om voorspelling of anticipatie van de volgende stimulus te voorkomen, en de wave MSD-functie berekent het gemiddelde en de standaarddeviatie van de gegevens. Voordat een experiment wordt gestart, moet de proefpersoon een schriftelijke en geïnformeerde toestemming geven die is goedgekeurd door de institutionele toetsingscommissie. Het experiment moet in detail worden uitgelegd voordat een proefpersoon kan instemmen met deelname.

Verschillende oogbewegingsmonitoren, zoals het corneal reflection video imaging-systeem, het limbus tracking-systeem of de sclera search coil, kunnen worden gebruikt om oogbewegingen te verzamelen en vast te leggen. Hier demonstreren we een limbus tracking-systeem. Pas vervolgens de oogbewegingsmonitor aan om de anatomische kenmerken van het oog vast te leggen, zoals de limbus of de pupil en de hoornvliesreflectie, afhankelijk van de gebruikte oogbewegingsmonitor.

Zodra de oogbewegingsmonitor correct op de proefpersoon is afgesteld, moet worden geverifieerd of de monitor de oogbewegingen vastlegt door de proefpersoon te vragen om zijwaartse saccadische bewegingen of naar binnen en buiten gerichte versjonische bewegingen te maken. Open het programma Read script dot vei in de gevisualiseerde directory; typ in de rechterbovenhoek de bestandsnaam van het eerder aangemaakte scriptbestand van het experimentele protocol. Voer vervolgens het programma read script dot vei uit door op de pijlknop in de linkerbovenhoek te drukken.

Geef vervolgens de proefpersoon de triggerknop en leg uit dat de gegevensverzameling begint zodra de knop wordt ingedrukt. Er verschijnt automatisch een ander acquire VEI-bestand op het scherm, waarin de binnenkomende gegevens worden uitgezet. De gegevens worden bemonsterd met een frequentie van 500 hertz.

Wanneer het experiment is voltooid, stopt het lees-script dot bei automatisch. Ga naar de gevisualiseerde directory en zoek het uit-tekstbestand. Hernoem het bestand.

Anders zal het gegevensbestand worden overschreven de volgende keer dat de operator het experiment uitvoert. Wanneer het experiment is voltooid, kunnen de gegevens worden geanalyseerd met verschillende softwarepakketten, waaronder MATLAB of Excel latency. Afhankelijk van de studie kunnen de piekvelocityX of de amplitude van belang zijn.

Een voorbeeld van een MATLAB-analysecode wordt verstrekt in de visualisatiedirectory om SEC-codes, virgin-stappen en virgin-hellingen uit te zetten. Hier zien we voorbeelden van het ensemble van oogbewegingen dat kan worden geregistreerd met behulp van het gevisualiseerde systeem. In deze grafieken zien we typische psychotische bewegingen van 10 graden, ook wel Proseccos genoemd.

Ons onderzoek maakt gebruik van de rotatiegraad. Oogbewegingen kunnen worden gekalibreerd in eenheden van graden, meterhoeken of prisma-dioptrieën. Elke trace vertegenwoordigt een individuele oogbeweging, waarbij in de bovenste grafiek de positie in graden wordt weergegeven als functie van de tijd.

De onderste grafiek toont de snelheid in graden per seconde als functie van de tijd. Antis cos worden hier weergegeven. Dit zijn psychotische responsen.

Wanneer de proefpersoon de opdracht krijgt om een beweging in de tegenovergestelde richting van de visuele stimulus te maken, zijn de reacties bij vier graden per seconde hier te zien en de reacties bij rampstimuli van vijf graden per seconde worden hier getoond. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om eraan te denken het systeem te kalibreren voordat de proefpersoon arriveert voor het onderzoek.

Geef duidelijke instructies aan de proefpersoon en zorg ervoor dat de oogbewegingsmonitor correct is afgesteld voor de proefpersoon. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe u kunt programmeren met de gevisualiseerde scripttaal om uw eigen visuele stimuli te construeren voor het bestuderen van een breed scala aan oculomotorische experimenten. Oculomotorisch onderzoek profiteert van een sterke wetenschappelijke basis, omdat het inzicht kan bieden in het normale en het disfunctionele brein.