تقييم اختبارات الإدراك باستخدام جهاز لوحي حساس باللمس محوسب، وتتبع العين، والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
يناير 30, 2026
بروتوكول لتسجيل السلوك الحراكي البصري ونشاط الدماغ في نفس الوقت خلال الاختبارات المعرفية القياسية الورقية باستخدام جهاز لوحي متوافق مع الرنين المغناطيسي وتقنية تتبع العين إلى جانب الرنين المغناطيسي الوظيفي، بهدف تحسين استخدام مثل هذه الفحوصات. تعرض النتائج الأولية من شاب بالغ سليم يجري اختبار صنع المسارات.
نطور تقنية الرنين المغناطيسي لدراسة بنية الدماغ ووظائفه. نهدف إلى تحسين فهم الأمراض العصبية ودعم زيادة استخدام الرنين المغناطيسي في التطبيقات السريرية، بما في ذلك العلاجات الموجهة بالصور. جهاز لوحي رقمي حساس للمس يتيح الكتابة والرسم بشكل طبيعي أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لنشاط الدماغ.
توفر هذه التقنية فرصا جديدة لتقييم علاقات سلوك الدماغ. يجب إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بحذر شديد. يجب على المشارك أن يستلقي على ظهره ويحافظ على ثبات رأسه.
يجب ألا تنتج تقنية الجهاز اللوحي قوى مغناطيسية أو تسخين ترددات راديوية أو تداخل ترددات راديوية. الدوائر العصبية التي تنشطها الاختبارات الإدراكية القياسية المتعلقة بالسلوك الكتابي والرسم غير مفهومة جيدا. تساعد نتائج اختبار FMRI لدينا الباحثين والأطباء على تفسير نتائج اختبارات الإدراك بشكل أفضل.
تتحقق عمليات الرؤية الحسية البصرية والحركية العينية وحركة اليد على مستويات نشاط وسلوك الدماغ. إلى جانب تطوير دراسات واسعة النطاق للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي مع تحسين الصلاحية البيئية. للبدء، ثبت الجهاز اللوحي على إطاره وربط كاميرا الفيديو المتوافقة مع الرنين المغناطيسي.
ضع شريط أزرق جديد على سطح الجهاز اللوحي لضمان تغطية منطقة اللمس بالكامل دون تجاعيد كبيرة. أزل أي شريط لاصق زائد من حواف الجهاز اللوحي. أحضر الجهاز اللوحي، القلم، كابل ربط الجهاز اللوحي، وكابلات ربط كاميرا الفيديو إلى غرفة المغناطيس.
وصل رابط الجهاز اللوحي وكاميرا الفيديو. ربط الكابلات بجانب غرفة المغناطيس من لوحة اختراق الترددات الراديوية. ثم قم بإدخال مشابك الجهاز اللوحي المتوافقة مع الرنين المغناطيسي داخل قضبان طاولة المريض، مع تثبيت مشابك على كل جانب.
لتثبيت نظام الجهاز اللوحي في مكانه، قم بتركيب شاشة العرض الخلفي المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي داخل المغناطيس على بعد حوالي مترين من جهاز العرض. ضع كاميرا تتبع العين المتوافقة مع الرنين المغناطيسي بين شاشة جهاز العرض والحافة الخارجية لفتحة المغناطيس، لضمان أن يكون حامل الكاميرا مستويا لحافة التجويف. شد البراغي البلاستيكية على الحامل لتثبيت نظام تتبع العين في مكانه.
الآن جهز طاولة المرضى بتركيب ملف الرأس ذو 64 قناة. أمر المشارك بأن يستلقي على الطاولة ويضع رأسه بالكامل داخل الملف. ضع وسادة حول رأس المشارك لتقييد الحركة وضمان ملاءمة آمنة.
ثبت ملف الرأس واستخدم الليزر التاريخي للتأكد من أن رأس المشارك في المنتصف داخل الملف. قم بضبط وضع مرآة ملف الرأس حتى يتمكن المشارك من رؤية شاشة العرض الخلفية بوضوح وبدون عائق. ثم ضع حامل الجهاز اللوحي فوق خصر المشارك بحيث تستقر السطح الحساس للمس بشكل مريح لدعم حركات الكتابة والرسم.
الآن ضع قلم الجهاز اللوحي في يد المشارك المسيطرة ووجهه بأن يمسك به كأنه قلم. اطلب من المشارك لمس جميع زوايا سطح الجهاز اللوحي بأربع باستخدام القلم لتقييم المدى والراحة. عدل وضع التثبيت وأضف حشوة تحت الكوع إذا لزم الأمر لتحسين الراحة أو استخدام أحزمة الفيلكرو.
ثبت نظام الأقراص على سرير المريض. قم بإدخال كل من المشارك والجهاز اللوحي ببطء داخل فتحة المغناطيس، لضمان عدم ملامسة الجهاز اللوحي لحافة القطر وترك الكابلات غير متشابكة. على جهاز الكمبيوتر اللوحي، قم بتشغيل برنامج كاميرا الفيديو EXE.
ثم أنشئ جلسة تصوير شاشة جديدة للمشارك. باتباع توصيات دليل المستخدم EyeLink 1000 Plus، قم بضبط عتبات انعكاس البؤبؤ والقرنية ومعايرة والتحقق من صحة كاميرا تتبع العين. لضبط كاميرا تتبع العين للتركيز على عين المشارك اليمنى، قم بالتبديل بين وجهات نظر الكاميرا، وضبط العدسة بدقة وعدل الإضاءة حتى يتم تحسين الرؤية.
بمجرد قبول عتبة البؤبؤ وانعكاس القرنية، قم بتوثيق القيم وابدأ معايرة النقاط التسع. ثم تحقق من معايرة. سجل كل من متوسط وأقصى قيمة زاوية تحقق قبل الانتقال إلى تجربة FMRI.
بعد ذلك، استخدم كمبيوتر الاستجابة للتحفيز لبدء معايرة سطح اللمس في الجهاز اللوحي. طلب من المشارك استخدام القضيب لللمس وإطلاق الأهداف الثلاثة التي تظهر على الشاشة خلال الوقت المحدد. بمجرد اكتمال المعايرة، قم بتشغيل تطبيق تحرير الرسومات المشار إليه.
طلب من المشارك الرسم بحرية للتأكد من تتبع الأخبار بدقة. الآن تعرف المشارك على الكتابة اللوحية من خلال طلب إكمال مهمة تدريبية ذاتية السرعة تستخدم في دراسات الاهتزازات الأساسية. لتعريف المشارك ب TMT، ارشده عبر نسخة تدريبية مبسطة من TMT-A و TMT-B، كل منهما يحتوي على 12 عنصرا.
ثم انتقل إلى استبدال نسخ كاملة الحجم من TMT-A وTMT-B مع إعادة ترتيب العناصر باستخدام توقيت المهام التجريبي. راقب أداء المشارك طوال الوقت لضمان بقاء الجهاز اللوحي مضبوطا بشكل صحيح وتنفيذ المهمة بدقة. الآن ابدأ جلسة تتبع العين باختيار بدء التسجيل في برنامج مسجل الشاشة على جهاز الكمبيوتر اللوحي بكاميرا الفيديو.
ثم على كمبيوتر الاستجابة للتحفيز، افتح TMT-Run1_slow. ملف سكريبت ebs2 Prime باستخدام E-Run. أدخل معرف المشارك ورقم الجلسة عند طلب ذلك من سكريبت E-Run.
خلال التشغيل، عين أحد أعضاء المختبر لمراقبة بيانات تتبع العين لضمان استقرار الإشارة في نفس الوقت. اجعل عضو مختبر ثان يراقب أداء المشارك في مهمة TMT، مع التأكد من اتباع التعليمات وعدم وجود مشاكل تقنية مثل الإسقاط غير الموثوق أو تتبع المصمم. اطلب من العضو الثاني في المختبر أيضا توثيق أي أخطاء في أداء TMT-A أو TMT-B مع رقم التجربة المرتبط.
بعد انتهاء التشغيل، أوقف تسجيل جهاز تتبع العين. في برنامج مسجل شاشة SR للبحث، قم بإجراء فحص انحراف نقطة واحدة باختيار Drift Correct. في الجولة الثانية، أعد تشغيل جلسة تسجيل تتبع العين على جهاز الكمبيوتر اللوحي بكاميرا الفيديو. على كمبيوتر الاستجابة للمنبه، افتح TMT-Run2_slow.
ملف السكريبت e-Run في ebs2. أدخل نفس معرف المشارك ورقم الجلسة المستخدم في الجولة الأولى. كرر تعليمات المهمة بمجرد انتهاء التجربة.
قم بإجراء تحقق أخير لتتبع العين وسجل متوسط وأقصى قيم للخطأ. ثم اضغط على ملف ثم إغلاق برنامج تتبع العين لإنهاء وتصدير البيانات. أخرج اللاعب من فتحة المغناطيس وابدأ بإزالة المعدات.
أخيرا، أوقفوا جميع الحواسيب والمعدات. خلال الثواني الأولى من كل من TMT-A وTMT-B، بحث المشاركون عن أهداف قبل بدء حركة القلم عبر جميع الفترات الزمنية التي أظهرت أن النظرة كانت تسبق باستمرار حركة ربط القلم في كل من TMT-A وTMT-B. كان وقت الإكمال أطول بالنسبة ل TMT-B مقارنة ب TMT-A.
أظهرت الثواني لكل رابط اتجاها لتكون أعلى ل TMT-B مقارنة بTMT-A. لم تجد فروق ذات دلالة إحصائية بين TMT-A و TMT-B في فترات الربط، أو فترات غير الربط، أو المسافة الكلية، أو المسافة الإضافية المقطوعة، أو المسافة لكل رابط. اتجهت قوة القلم الإبراري إلى ارتفاع طفيف خلال TMT-B مقارنة ب TMT-A، وكان عدد الرمش في كل تجربة أكبر بشكل ملحوظ خلال TMT-B.
ظل معدل الوميض أعلى بشكل ملحوظ في TMT-B حتى بعد أخذ فروق وقت الإنجاز في الاعتبار. كانت نسبة الوقت الذي يقضى في التثبيت أقل بشكل ملحوظ خلال TMT-B مقارنة بفترة TMT-A. أظهر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي تنشيط دماغي إيجابي واسع النطاق خلال كل من TMT-A وTMT-B مقارنة بالتثبيت البصري.
شمل تنشيط الدماغ مناطق مثل المخيخ، والفصوص الجدارية، والتلفيفات القذالي، والمناطق الجبهية. لم تلاحظ فروق فعالة ذات دلالة كبيرة في تنشيط الدماغ عند مقارنة TMT-B مباشرة مع TMT-A.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة بروتوكولًا لتسجيل السلوك البصري الحركي ونشاط الدماغ أثناء الاختبارات المعرفية باستخدام جهاز لوحي متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي وتكنولوجيا تتبع العين. يتم مناقشة النتائج الأولية من شخص بالغ صحي يقوم باختبار Trail-Making.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي
- الاختبار المعرفي
الخلفية
- فهم الأمراض العصبية من خلال تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي.
- الكتابة والرسم الطبيعي أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
- تقييم العلاقات بين الدماغ والسلوك.
- أهمية الإعداد الدقيق لتجارب التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
غرض الدراسة
- تحسين استخدام الاختبارات المعرفية في التطبيقات السريرية.
- تعزيز فهم الدوائر العصبية المشاركة أثناء المهام المعرفية.
- توفير رؤى للباحثين والأطباء الذين يفسرونها نتائج الاختبارات المعرفية.
الطرق المستخدمة
- إعداد جهاز لوحي متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي ونظام تتبع العين.
- معايرة تتبع العين وسطح اللمس للجهاز اللوحي.
- إجراء اختبار Trail-Making مع المشاركين.
- مراقبة أداء المشاركين وجمع البيانات أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
النتائج الرئيسية
- الاندماج الناجح لتكنولوجيا الجهاز اللوحي مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
- بيانات أولية حول أداء المشاركين أثناء اختبار Trail-Making.
- تأسيس بروتوكول للدراسات المستقبلية.
الاستنتاجات
- يسمح البروتوكول بتقييم متزامن للسلوك ونشاط الدماغ.
- يحسن الصلاحية البيئية للاختبارات المعرفية في إعدادات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
- يوفر أساسًا لأبحاث إضافية حول العمليات المعرفية.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
Integrating computerized touch-sensitive tablets, eye tracking, and fMRI enables multidimensional assessment of cognitive function, bridging behavioral outputs with neural activity. This approach enhances predictive confidence in target validation for neurocognitive endpoints and supports mechanistic de-risking at the discovery and translational interface. The protocol's quantitative outputs inform early-stage portfolio decisions and cross-functional R&D strategies in neuroscience drug discovery.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of cognitive task performance with simultaneous neural and behavioral readouts.
- Supports mechanistic de-risking by linking kinematic, visual, and neural correlates of cognitive function.
- Improves predictive confidence for target engagement and functional outcome measures.
Screening & Assay Development
- Facilitates development of standardized, reproducible cognitive assays with quantitative dependent variables.
- Provides validated, scalable platforms for screening interventions affecting cognition and neural circuitry.
- Enables reliable measurement of task performance, eye movement, and neural activation for compound evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns behavioral and neural biomarkers for translational continuity from preclinical to clinical research.
- Supports risk-adjusted advancement by quantifying disease-relevant cognitive endpoints.
- Enhances mechanistic understanding of cognitive impairment models and intervention effects.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol positions cognitive testing within the discovery-to-translational continuum, enabling robust hypothesis testing and quantitative assessment of brain-behavior relationships.
- Discovery Biology: Integrates behavioral, ocular, and neural data to clarify cognitive pathways and validate targets.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for assay readiness and cross-study comparability.
- Analytics: Provides synchronized kinematic, eye tracking, and fMRI measurements for multidimensional analysis.
- Translational Research: Bridges preclinical and clinical endpoints through aligned cognitive and neural metrics.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for diverse cognitive and neurobehavioral studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cognitive endpoint validation.
- Operational Value: Standardizes data collection across behavioral, ocular, and neural domains for reproducibility.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and portfolio prioritization with robust, quantitative evidence.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted advancement and cross-program comparability for neurocognitive assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in fMRI, eye tracking, and cognitive task design.
- Demands MRI-compatible instrumentation and integrated analytical infrastructure.
- Necessitates rigorous cross-team standardization for calibration and data quality.
- Adaptation may be needed for different cognitive tasks or disease models.
- Practical limitations include participant compliance and MRI environment constraints.
