Quantifizierung okulomotorischer Reaktionen und Akkommodation durch Instrumentierung und Analyse-Toolboxen

Sebastian N. Fine; Yi Guo; Henry Talasan; Stephen LeStrange; Chang Yaramothu; Tara L. Alvarez

doi:10.3791/64808

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Methodenartikel

Quantifizierung okulomotorischer Reaktionen und Akkommodation durch Instrumentierung und Analyse-Toolboxen

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DOI:

10.3791/64808

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3. März 2023

Sebastian N. Fine¹ , Yi Guo¹^,² , Henry Talasan¹ , Stephen LeStrange¹ , Chang Yaramothu¹^,³ , Tara L. Alvarez¹

¹Department of Biomedical Engineering, New Jersey Institute of Technology, ²Neural Automations Ltd., ³School of Applied Engineering and Technology, New Jersey Institute of Technology

In diesem Artikel

Zusammenfassung

VisualEyes2020 (VE2020) ist eine benutzerdefinierte Skriptsprache, die visuelle Augenbewegungsreize darstellt, aufzeichnet und synchronisiert. VE2020 liefert Stimuli für konjugierte Augenbewegungen (Sakkaden und sanfte Verfolgung), diskonjugierte Augenbewegungen (Vergenz), Akkommodation und Kombinationen aus beidem. Zwei Analyseprogramme vereinheitlichen die Datenverarbeitung aus dem Eye-Tracking- und dem Unterkunftsaufzeichnungssystem.

Zusammenfassung

Durch die gezielte Stimulation und Aufzeichnung von Augenbewegungen können die grundlegenden Eigenschaften der zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen von Augenbewegungen beobachtet werden. VisualEyes2020 (VE2020) wurde auf der Grundlage des Mangels an anpassbarer softwarebasierter visueller Stimulation für Forscher entwickelt, die nicht auf Motoren oder Aktuatoren innerhalb eines herkömmlichen Haploskops angewiesen ist. Dieses neue Instrument und diese neue Methodik wurden für eine neuartige Haploskopkonfiguration entwickelt, die sowohl Eye-Tracking- als auch Autorefraktorsysteme verwendet. Eine Analysesoftware, die die synchronisierte Analyse von Augenbewegungen und akkommodierenden Reaktionen ermöglicht, bietet Sehforschern und Klinikern eine reproduzierbare Umgebung und ein gemeinsam nutzbares Werkzeug. Das Eye Movement Analysis Program (VEMAP) des Vision and Neural Engineering Laboratory (VNEL) wurde eingerichtet, um Aufzeichnungen zu verarbeiten, die von den Eyetrackern von VE2020 erstellt wurden, während das Accommodative Movement Analysis Program (AMAP) erstellt wurde, um die Aufzeichnungsergebnisse des entsprechenden Autorefraktorsystems zu verarbeiten. Der VNEL untersucht drei primäre Stimuli: Akkommodation (unschärfebedingte Veränderungen in der Konvexität der Intraokularlinse), Vergenz (nach innen, konvergente Rotation und nach außen, divergente Rotation der Augen) und Sakkaden (konjugierte Augenbewegungen). VEMAP und AMAP verwenden ähnliche Datenflussprozesse, manuelle Bedienerinteraktionen und bei Bedarf Eingriffe. Diese Analyseplattformen fördern jedoch die Etablierung einer objektiven Software-Suite, die die Abhängigkeit der Bediener minimiert. Die Nützlichkeit einer grafischen Benutzeroberfläche und der entsprechenden Algorithmen ermöglicht es, eine breite Palette visueller Experimente mit minimalen Programmierkenntnissen der Bediener durchzuführen.

Einleitung

Eine konzertierte binokulare Koordination und angemessene akkommodative und okulomotorische Reaktionen auf visuelle Reize sind entscheidende Aspekte des täglichen Lebens. Wenn ein Individuum eine reduzierte Konvergenz-Reaktionsgeschwindigkeit der Augenbewegungen aufweist, die durch die Aufzeichnung von Augenbewegungen quantifiziert wird, kann eine Doppelsichtigkeit (Diplopie) wahrgenommen werden ^1,2. Darüber hinaus berichtete eine Metaanalyse der Cochrane-Literatur, dass Patienten mit okulomotorischen Dysfunktionen, die versuchen, ein normales binokulares Sehen aufrechtzuerhalten, häufig gemeinsame visuelle Sy....