Quantifizierung okulomotorischer Reaktionen und Akkommodation durch Instrumentierung und Analyse-Toolboxen

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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....

Protocol

Die Studie, für die diese Instrumentierungs- und Datenanalyse-Suite erstellt und erfolgreich implementiert wurde, wurde vom New Jersey Institute of Technology Institution Review Board HHS FWA 00003246 Approval F182-13 genehmigt und als randomisierte klinische Studie genehmigt, die auf ClinicalTrials.gov Identifier: NCT03593031 veröffentlicht und über NIH EY023261 finanziert wurde. Alle Teilnehmer lasen und unterschrieben eine Einverständniserklärung, die vom Institutional Review Board der Universität genehmigt wurde.

1. Einrichtung der Instrumentierung

1. Überwachung der Verbindungen und Hardware
   1. Das VE2020-Sy....

Results

Ensemble-Diagramme auf Gruppenebene von stimulierten Augenbewegungen, die durch VE2020 hervorgerufen werden, sind in Abbildung 11 mit den entsprechenden Geschwindigkeitsmerkmalen erster Ordnung dargestellt.

Abbildung 11: Ensembles für Augenbewegungen. Die Ensemble-Plots von Vergenzschritten .......

Discussion

Anwendungen der Methode in der Forschung
Zu den Neuerungen der ursprünglichen VisualEyes2020 (VE2020)-Software gehört die Erweiterbarkeit des VE2020, um auf mehrere Monitore mit einem oder mehreren visuellen Reizen zu projizieren, was die Untersuchung wissenschaftlicher Fragestellungen ermöglicht, die von der Quantifizierung der Maddox-Komponenten der Vergenz¹⁸ bis zum Einfluss ablenkender Ziele auf instruierte Ziele¹⁹ reichen. Die Erweiterung des Haplos.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Analoger Anschluss Breakout-Box	National Instruments	2090A
Konvex-Sphären-Testobjektivsatz	Reichert	Tragbare Präzisionsobjektive	für die automatische Refraktorkalibrierung
Grafikkarten	-	Mindestanforderung an die Leistung der GTX980 in SLI-Konfiguration
ISCAN Eye Tracker	ISCAN	ETL200
MATLAB	MathWorks	v2022a	AMAP-Softwareanforderung
MATLAB	MathWorks	v2015a	VEMAP-Softwareanforderung
Microsoft Windows 10	Microsoft	Windows 10	Erforderliches Betriebssystem für VE2020
Plusoptix PowerRef3 Autorefraktor	Plusoptix	PowerRef3
Stimuli Monitore (Anzahl: 4+)	Dell	Auflösung 1920x1080	Beachten Sie, dass alle Monitore das gleiche Modell und die gleiche Marke haben sollten, um Auflösungsunterschiede sowie physische Konfigurationen zu vermeiden