VisualEyes: Um sistema de software modular para Experimentação Oculomotor

O objetivo geral deste procedimento é permitir que um pesquisador gere uma matriz de estímulos visuais utilizando o sistema ocular visual para conduzir um estudo de motricidade ocular. Primeiro, o sistema ocular visual precisa ser calibrado, convertendo valores de pixels em graus por meio de alvos medidos. O segundo passo é definir as posições iniciais e finais dos estímulos para os olhos esquerdo e direito, salvando os estímulos em uma biblioteca antes da sessão experimental.

Por fim, o monitor de movimento ocular é colocado sobre o sujeito e o script experimental é executado para registrar as respostas de movimento ocular. Em última análise, podem ser obtidos resultados que mostram os traços de posição e velocidade dos movimentos oculares. A principal vantagem desta técnica em relação aos métodos existentes, como softwares proprietários, é que o operador pode compor qualquer estímulo visual para realizar qualquer tipo de experimento motor ocular.

Quem demonstra este procedimento é um estudante de doutorado da minha equipe, Kim. Qualquer tipo de monitor de movimento ocular pode ser utilizado neste sistema. Nesta demonstração, será usado um sistema de rastreamento do limbo e de monitoramento ocular por vídeo para movimentos de rastreamento em série, como o movimento sacádico ou a persecução suave.

Um único computador pode ser usado para a exibição visual para estudar movimentos oculares opostos, como os de virgens, ou a interação das virgens com movimentos de versão em tandem. Um haploscópio é necessário com dois monitores de computador para a exibição visual. Primeiramente, é necessária uma calibração para converter um conjunto de métricas em outro, porque os movimentos oculares são geralmente indicados em graus de rotação.

Embora os monitores de computador utilizem valores em pixels, pode-se usar trigonometria para calcular onde posicionar os alvos físicos a fim de calibrar as exibições visuais. Por exemplo, se o estímulo na tela do computador estiver alinhado com um alvo físico de dois graus, então esse valor em pixels corresponde a um estímulo de dois graus. Para calibrar o sistema, o operador precisa abrir o arquivo de ponto de pixel para grau dentro do diretório de visualização.

Primeiro, defina o monitor a ser calibrado utilizando o campo de modo de alongamento. Insira o número um para o monitor do olho esquerdo e o número dois para o monitor do olho direito. Em seguida, execute o programa e mova o estímulo da linha verde até que esta esteja sobreposta ao alvo físico.

Agora insira a posição conhecida do alvo físico em graus e pressione o botão salvar. Em seguida, clique na linha verde. O valor em graus e em pixels será exibido no canto inferior esquerdo da tela, e o operador deve coletar um mínimo de três pontos de calibração.

Após salvar todos os pontos de calibração, abra o arquivo de saída D two P Excel no diretório visualizado para obter os pontos de calibração. Trace os pontos de calibração para obter uma equação de regressão linear.

Utilize a equação para calcular a posição inicial e final do estímulo visual. O operador deseja programar em valores de pixels. Um exemplo da curva de calibração do olho esquerdo e do olho direito obtida usando cinco pontos de calibração para um estímulo virgem é mostrado aqui.

Repita os dois passos anteriores para o outro monitor, se o estímulo exigir um monitor adicional. Primeiro, o operador precisa definir as posições iniciais e finais do estímulo para o olho esquerdo e direito antes do experimento. Para fazer isso, abra um novo arquivo de texto e, na primeira linha, defina os valores iniciais de tempo e posição.

Quatro parâmetros precisam ser definidos: o tempo, a posição horizontal, a posição vertical e a rotação, cada um separado por uma tabulação. Da mesma forma, defina os quatro parâmetros finais: o tempo final, a posição horizontal final, a posição vertical final e a rotação do estímulo. Salve o estímulo no diretório visualizado como um arquivo com o nome do estímulo seguido da extensão .vii, e repita este passo para qualquer outro estímulo I.

Em seguida, o movimento do estímulo pode ser generalizado em dois tipos de movimento: um degrau abrupto ou uma rampa contínua. Um degrau permite que o estímulo se desloque ou salte abruptamente da posição inicial para a posição final.

O operador deve observar que a variação de tempo deve ser de 0,001 segundos para um estímulo em degrau. Um exemplo de degrau psicótico, rampa de seguimento suave, degrau virgem e rampa virgem é apresentado na tabela um. Para estímulos, pode-se utilizar um único estímulo, como um degrau, ou uma sequência de tarefas visuais, como múltiplos degraus.

Agora, salve ambos os arquivos de estímulo na biblioteca de estímulos. Observe que existem várias configurações padrão dentro do diretório visualizado. A primeira linha é a porcentagem da tela na direção horizontal.

A segunda linha é a porcentagem da tela na direção vertical. A terceira é a imagem de fundo, e a quarta é a imagem de primeiro plano ou alvo. A quinta linha indica que o computador deve funcionar em modo independente.

A sexta linha indica qual monitor é utilizado. A sétima linha é a proporção de aspecto dos monitores. O restante das linhas corresponde aos diferentes tipos de estímulos que o operador pode usar dentro de uma sessão experimental.

Agora, abra o monitor de estímulo do olho esquerdo e o monitor de estímulo do olho direito. Arquivos do diretório visualizado. Esses dois arquivos contêm os estímulos da biblioteca para o olho esquerdo e para o olho direito, respectivamente.

Na última linha, escreva o nome do arquivo do estímulo que foi definido. O número do perfil refere-se à linha correspondente ao nome do arquivo do estímulo. Por exemplo, aqui o número do perfil do estímulo é oito.

Pode-se repetir os passos anteriores para criar tantos estímulos quantos forem necessários para um experimento. Em seguida, pode-se escrever o script para o protocolo experimental. Primeiro, abra um arquivo de texto para digitar os comandos do protocolo experimental e salve este arquivo no diretório visualizado como um nome de script vs arquivo.

Este será o arquivo de script do qual o sistema de visualização lerá e executará comandos. As funções visualizadas possuem argumentos de entrada e saída. Esta tabela exibe todas as funções do software visualizado que podem ser usadas quando o arquivo temporário com extensão lwf não está definido.

Durante a execução dessa função, o software não armazenará nenhum dado recebido para digitalização. As cadeias de saída da função de registro, ou o buffer de entrada definido a partir do teste EXP, irão para o arquivo de texto de saída no diretório visualizado. Quando o experimento for concluído, certifique-se de alterar o nome do arquivo de texto de saída para outro nome.

Caso contrário, os dados serão sobrescritos durante o próximo experimento. A função de peso do gatilho aguarda o sujeito pressionar o botão de gatilho para iniciar a tentativa experimental, denominada como tentativa exp na tela, e digitalizar os dados. Este é o canal 12 na placa de aquisição digital, que aguarda o sinal mudar de alto para baixo digitalmente.

Por fim, a função de atraso aleatório gera um atraso aleatório para evitar a previsão ou antecipação do próximo estímulo, e a função de DPM calcula a média e o desvio padrão dos dados. Antes de iniciar um experimento, o sujeito deve fornecer consentimento escrito e informado aprovado pelo comitê de ética em pesquisa. O experimento deve ser explicado em detalhes antes que um sujeito possa concordar em participar.

Podem ser utilizados diferentes monitores de movimento ocular, como o sistema de imagem em vídeo por reflexão da córnea, o sistema de rastreamento do limbo ou a bobina escleral de busca, para coletar e registrar os movimentos oculares. Aqui demonstraremos um sistema de rastreamento do limbo. Em seguida, ajuste o monitor de movimento ocular para captar os atributos anatômicos do olho, como o limbo ou a pupila e a reflexão corneana, dependendo do monitor de movimento ocular utilizado.

Uma vez que o monitor de movimentos oculares esteja adequadamente ajustado no sujeito, verifique se o monitor está captando os movimentos oculares pedindo ao sujeito que realize movimentos laterais psicóticos ou internos e externos chamados movimentos virgens. Abra o programa Read script dot vei no diretório visualizado no canto superior direito, digite o nome do arquivo do script do protocolo experimental criado anteriormente. Em seguida, execute o programa read script dot vei pressionando o botão de seta no canto superior esquerdo.

A seguir, entregue ao sujeito o botão de gatilho e explique que, ao pressionar o botão, a coleta de dados será iniciada. Outro arquivo VEI de aquisição aparecerá automaticamente na tela, o qual plotará os dados recebidos. Os dados são amostrados a 500 hertz.

Quando o experimento estiver concluído, o script de leitura dot bei será interrompido automaticamente neste momento. Acesse o diretório visualizado e localize o arquivo de texto de saída. Renomeie o arquivo.

Caso contrário, da próxima vez que o operador realizar o experimento, o arquivo de dados será sobrescrito. Quando o experimento for concluído, os dados podem ser analisados usando diferentes pacotes de software, incluindo MATLAB ou Excel latency. A velocidade máxima ou a amplitude podem ser de interesse, dependendo do estudo.

Um exemplo de código de análise MATLAB é fornecido no diretório visualizado para plotar códigos SEC, etapas virgens e rampas virgens. Aqui vemos exemplos do conjunto de movimentos oculares que podem ser registrados usando o sistema visualizado. Nestes gráficos, observamos movimentos psicóticos típicos de 10 graus, também chamados de Proseccos.

Nossa pesquisa utiliza o grau de rotação. Os movimentos oculares podem ser calibrados em unidades de graus, ângulos em metros ou dioptrias prismáticas. Cada traçado representa um movimento ocular individual, sendo que no gráfico superior a posição é indicada em graus como uma função do tempo.

O gráfico inferior mostra a velocidade plotada em graus por segundo em função do tempo. Antissenos são mostrados aqui. Essas são respostas psicóticas.

Quando o sujeito recebe a instrução de fazer um movimento na direção oposta ao estímulo visual, as respostas do virgin a quatro graus. Os passos podem ser vistos aqui e as respostas do virgin a estímulos rampa de cinco graus por segundo são mostradas aqui. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de calibrar o sistema antes de o sujeito chegar para o estudo.

Forneça instruções adequadas ao sujeito e certifique-se de que o monitor de movimento ocular está corretamente ajustado para o sujeito. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como programar utilizando a linguagem de script visualizada para construir seus próprios estímulos visuais e estudar uma ampla variedade de experimentos motores oculares. A pesquisa em motricidade ocular se beneficia de uma base científica sólida, pois pode oferecer insights sobre o cérebro normal e disfuncional.