利用眼动追踪控制评估肌萎缩侧索硬化症患者的认知功能

本眼动追踪范式的主要目标是利用基于眼动的检测技术，评估无法说话和书写的肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者中的认知功能。该方法有助于解答关于严重身体功能障碍患者（如ALS患者）潜在认知缺陷领域中的关键问题。该技术的主要优势在于，它通过眼动来对ALS患者进行神经心理学测试，因此适用于无法说话或书写的患者。

尽管该方法是为肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者开发的，但也可应用于其他无法说话和书写但眼球运动控制功能完好的患者样本。本实验应使用带有护目镜的便携式眼动记录设备。通过在六个自由度上调节摄像头，优化眼动检测效果。

接下来，建立标准化的眼动测试范式，例如一系列扫视任务，以检测眼动控制方面的缺陷。使用软件通过安装在受试者就坐位置上方的投影仪，将这些任务呈现在半圆柱形屏幕上。最后，为实验的第二部分做准备，检查将用于基于眼动追踪的 D2 测试的红色激光点是否在屏幕上正确显示。

首先请受试者关闭所有可能造成干扰的设备，例如手机或寻呼机。将没有严重视觉障碍的受试者带入测试室，使其坐在一张可调节下巴托架前的高脚椅上，下巴托架距离计算机屏幕150厘米。

要求受试者将头部放在颏托上，然后将视频眼动图护目镜戴在头上。调整护目镜以适配头部的形状和大小。

确保受试者的双眼均在实验者的屏幕上可见，并调节护目镜中的摄像头，使每只眼睛的图像均位于屏幕中央。接下来，通过指示受试者注视半圆柱形屏幕的各个角落，检查系统是否始终持续记录眼动。启动标准化的眼动测试范式，并让受试者完成第二次校准。

要求受试者追踪屏幕上一个以0.125赫兹频率水平方向振荡、随后垂直方向振荡的单一点，以便将眼动记录设备获取的未经校准的正交化原始数据与真实的眼球位置进行对应。最后，检查校准是否可接受，即真实的眼动与原始数据在空间和时间上是否同步。若校准合格，则指导受试者尽可能保持头部静止。

在实验的第一部分，使用瑞文彩色推理测验（Raven's Colored Progressive Matrices，简称CPM测验），在屏幕上显示一系列长度为22度、高度为15度的矩阵，每个矩阵中均有一个空白区域被裁切。指导受试者从每个矩阵下方的选项中识别出缺失的部分。在做出选择后，要求受试者闭眼至少250毫秒，随后以绿色边框依次呈现六个可能的缺失部分选项，每个选项显示1500毫秒。

要求参与者在认为正确的选项位于绿色框内时，闭眼至少250毫秒，以表示其选择。将参与者的选择单独投射到半圆柱形屏幕上以进行确认，并指示其再次闭眼至少250毫秒。让参与者通过在接下来的三个矩阵中选择缺失的部分，完成进一步的训练。

回答参与者可能对实验流程提出的任何问题，然后让其完成完整的CPM任务。对于实验的第二部分D2测试，要求参与者将视线集中在屏幕中央。

要求他们依次观察屏幕上中央位置呈现的47个字母，每个字母高度为11度，宽度为2.5度，每个刺激持续2000毫秒。当出现带有两条横线的字母d时，指示受试者注视位于该字母上方的红色激光点，直至下一个刺激出现。最后，在训练结束后，让受试者完成完整的D2测试，该测试共包含五个区组，每个区组包含47个刺激。

在肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者样本中，眼动追踪版本与标准版本的CPM测试具有良好的一致性。此外，CPM测试和D2测试中存在显著的组间差异，表明该技术能够可靠地区分认知功能损害程度较高与较低的ALS患者。若操作得当，掌握该技术后可在25分钟内完成测试。

对于眼动控制能力不足的肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者，可采用其他方法（如脑-机接口）来评估其认知功能。观看本视频后，您应能够充分理解如何对ALS患者进行基于眼动的神经心理学测试。