VisualEyes：一个用于眼动实验的模块化软件系统

摘要

可以通过眼动来研究神经控制和认知过程。VisualEyes 软件允许操作者使用一种简单、自定义的脚本语言独立地在两台计算机屏幕上编程刺激。该系统可刺激协同性眼动（扫视和平滑追随）或对向性眼动（辐辏），或任意组合形式的眼动。

摘要

眼动研究为理解大脑在正常与功能障碍状态下如何获取视觉信息奠定了坚实基础¹。然而，开发一个用于刺激并记录眼动的平台可能需要大量的编程工作、时间和成本。许多系统无法灵活地为多种实验需求编程多种刺激。然而，VisualEyes 系统具有灵活的架构，允许操作者选择任意背景和前景刺激，设置一个或两个屏幕以实现协同或对侧眼动，并独立刺激左眼和右眼。该系统可显著减少开展眼动研究所需的编程开发时间。VisualEyes 系统将从以下三个方面进行介绍：1）用于采集眼动反应的眼动记录装置；2）基于 LabView 编写的 VisualEyes 软件，用于生成多种刺激并以文本文件形式存储反应数据；3）离线数据分析。眼动可通过多种仪器记录，例如：角膜反光追踪系统、巩膜搜索线圈或视频图像系统。本报告将展示典型的眼动刺激，如扫视跃步、辐辏斜坡和辐辏跃步及其相应的反应。在本视频报告中，我们展示了该系统在创建多种视觉刺激和记录眼动方面的灵活性，基础科研人员和临床医生均可利用该系统研究健康人群及临床患者群体。

方案

图1展示了进行眼动实验所需关键要素的概览。下文将详细讨论流程图中的每个模块。

1. 仪器设置：

1. 该系统可使用任意类型的 eye movement monitor。我们将演示一种红外角膜缘追踪系统和一种视频监控系统。
2. 对于同向的眼动，如扫视或平滑追踪，可使用一台计算机进行视觉显示。若要研究对向的眼动，如辐辏运动，或辐辏与同向版本运动的相互作用（例如，辐辏与扫视刺激的结合），则需要使用 haploscope，并配备两台计算机显示器进行视觉呈现，见图2。

2. 校准：

1. 校准是将一组度量转换为另一组度量所必需的。眼动通常以旋转角度（°）表示，如图3所示。然而，计算机显示器使用像素值，而视觉研究人员通常以角度表示视觉刺激。因此，需要进行转换，将像素值转换为角度。可以使用三角学计算物理目标的位置，以校准视觉显示。例如，如果计算机屏幕上的刺激与一个2°的物理目标对齐（见图2），则该像素值对应于一个2°的刺激。
2. 为校准系统，操作员需要在VisualEyes目录中打开Pixel2Deg.vei文件。首先，使用拉伸模式字段定义要校准的显示器：输入数字1表示左眼显示器，输入数字2表示右眼显示器。然后运行程序，并移动绿色线状刺激，直到绿色线与物理目标完全重叠。输入已知物理目标的位置（以度为单位），然后按下保存按钮。接着点击绿色线，度数和像....

讨论

关键步骤：

眼动监测设备必须在受试者身上进行适当调整。例如，眼动记录监测设备的工作范围有限，必须根据受试者进行调节。如果受试者的眼动超出该范围，系统就会达到饱和状态。一旦发生饱和，眼动信号将不再有效。校准在眼动记录过程中也至关重要。所有眼动监测设备测量的都是模拟信号，该信号需经过数字化处理，并转换为眼动研究中常用的单位，例如旋转角度（度）。通过三个或更多校准点评估系统的线性度，对于判断信号向角度的转换是否可采用简单的线性变换，或是否需要更复杂的转换方法，也具有重要意义。还需注意，在使用 haploscope（单视镜）设置时，必须正确放置计算机显示器和物理目标，以确保计算机屏幕上的视觉刺激能够准确对齐。

此外，对受试者的指导说明也至关重要。例如，在视频或角膜缘追踪系统中，眨眼会导致信号丢失；然而，操作者无法要求受试者长时间不眨眼。通过向受试者发出指令，可在操作者希望受试者注视新目标以避免数据采集过程中发生眨眼时提供帮助。指导说明重要性的另一个例子体现在前瞻运动实验（prosaccade）与反向运动实验（antisaccade）之间.......