Visualeyes: ein modulares Softwaresystem für oculomotorius Experimentieren

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, einem Experimentator zu ermöglichen, eine Reihe von visuellen Reizen mit Hilfe des visuellen Augensystems zu erzeugen, um eine okulär-motorische Studie durchzuführen. Zunächst muss das visuelle Augensystem kalibriert werden, indem Pixelwerte anhand von gemessenen Zielen in Grad umgerechnet werden. Der zweite Schritt besteht darin, die Anfangs- und Endposition der Stimuli für das linke und rechte Auge zu definieren, indem die Stimuli vor der experimentellen Sitzung in einer Bibliothek gespeichert werden.

Und schließlich wird der Augenbewegungsmonitor auf dem Probanden platziert und das experimentelle Skript wird ausgeführt, um die Augenbewegungsreaktionen aufzuzeichnen. Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, die Positions- und Geschwindigkeitsspuren von Augenbewegungen zeigen. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie z. B. proprietärer Software, besteht darin, dass der Bediener alle visuellen Reize zusammensetzen kann, um alle Arten von okulären motorischen Experimenten durchzuführen.

Dieses Verfahren wird von einem Doktoranden über Kim aus meinem Labor demonstriert. Für dieses System kann jede Art von Augenbewegungsmonitor verwendet werden. In dieser Demonstration werden ein Limbus-Tracking und ein Videoüberwachungs-Augenbewegungssystem für Tandem-Tracking-Bewegungen wie psychotische oder sanfte Verfolgung verwendet.

Ein einzelner Computer kann für die visuelle Darstellung verwendet werden, um gegensätzliche Augenbewegungen wie Jungfrauen oder die Interaktion von Jungfrauen mit Bewegungen in Tandemversion zu untersuchen. Es wird ein Haplo-Skop mit zwei Computermonitoren für die visuelle Darstellung benötigt. Zuerst ist eine Kalibrierung erforderlich, um einen Satz von Metriken in einen anderen umzuwandeln, da Augenbewegungen in der Regel in Rotationsgraden angegeben werden.

Während Computermonitore Pixelwerte verwenden, kann man mit Hilfe der Trigonometrie berechnen, wo die physischen Ziele platziert werden müssen, um die visuellen Anzeigen zu kalibrieren. Wenn beispielsweise der Stimulus auf dem Computerbildschirm mit einem physischen Ziel von zwei Grad ausgerichtet ist, entspricht dieser Pixelwert einem Stimulus von zwei Grad. Um das System zu kalibrieren, muss der Bediener die Pixel-zu-Grad-Punkt-Vei-Datei im Visualize-Verzeichnis öffnen.

Definieren Sie zunächst den zu kalibrierenden Monitor mithilfe des Felds für den Stretch-Modus. Geben Sie die Nummer eins für den linken Augenmonitor und die Nummer zwei für den rechten Augenmonitor ein. Führen Sie dann das Programm aus und bewegen Sie den Stimulus der grünen Linie, bis die grüne Linie über dem physischen Ziel liegt.

Geben Sie nun die bekannte Position des physischen Ziels in Grad ein und drücken Sie die Schaltfläche Speichern. Klicken Sie dann auf die grüne Linie. Der Grad- und Pixelwert wird auf dem Display in der unteren linken Ecke angezeigt, und der Bediener sollte mindestens drei Kalibrierungspunkte sammeln.

Nachdem Sie alle Kalibrierungspunkte gespeichert haben, öffnen Sie die Excel-Ausgabedatei D two P im visualisierten Verzeichnis. Um die Kalibrierpunkte zu erhalten. Plotten Sie die Kalibrierungspunkte, um eine lineare Regressionsgleichung zu erhalten.

Verwenden Sie die Gleichung, um die Anfangs- und Endposition des visuellen Stimulus zu berechnen. Der Bediener möchte in Pixelwerten programmieren. Ein Beispiel für die Kalibrierungskurve für das linke und rechte Auge, die unter Verwendung von fünf Kalibrierungspunkten für einen jungfräulichen Stimulus erhalten wurde, ist hier dargestellt.

Wiederholen Sie die beiden vorherigen Schritte für den anderen Monitor, wenn der Stimulus einen zusätzlichen Monitor erfordert. Zunächst muss der Bediener vor dem Experiment die Anfangs- und Endposition des Stimulus für das linke und rechte Auge definieren. Öffnen Sie dazu eine neue Textdatei und definieren Sie in der ersten Zeile die anfänglichen Zeit- und Positionswerte.

Es müssen vier Parameter definiert werden, die Zeit, die horizontale Position, die vertikale Position und die Rotation, die jeweils durch einen Tabulator getrennt sind. Definieren Sie ebenfalls die vier endgültigen Parameter, die Endzeit, die horizontale Position, die vertikale Position und die Drehung des Stimulus. Speichern Sie den Stimulus im visualisierten Verzeichnis als Datei mit dem Stimulusnamen dot vii und wiederholen Sie diesen Schritt für jeden anderen I-Stimulus.

Als nächstes kann die Bewegung des Stimulus in zwei Arten von Bewegungen verallgemeinert werden. Ein abrupter Schritt oder eine durchgehende Rampe. Ein Schritt ermöglicht es dem Reiz, sich abrupt von der Ausgangsposition in die Endposition zu bewegen oder zu springen.

Der Bediener sollte beachten, dass die Zeitänderung für einen Schrittreiz 0,001 Sekunden betragen sollte. Ein Beispiel für einen psychotischen Schritt, eine sanfte Verfolgungsrampe, einen jungfräulichen Schritt und eine jungfräuliche Rampe sind in Tabelle eins dargestellt. Bei Stimuli können Sie einen einzelnen Stimulus verwenden, z. B. einen Schritt oder eine Abfolge visueller Aufgaben, z. B. mehrere Schritte.

Speichern Sie nun beide Stimulus-Dateien in der Stimuli-Bibliothek. Beachten Sie, dass es mehrere Standardeinstellungen innerhalb des visualisierten Verzeichnisses gibt. Die erste Zeile ist der prozentuale Anteil des Bildschirms in horizontaler Richtung.

Die zweite Zeile ist der prozentuale Anteil des Bildschirms in vertikaler Richtung. Das dritte ist das Hintergrundbild und das vierte ist das Vorder- oder Zielbild. Die fünfte Zeile gibt an, dass der Computer im unabhängigen Modus arbeiten soll.

Die sechste Zeile gibt an, welcher Monitor verwendet wird. Die siebte Zeile ist das Seitenverhältnis der Monitore. Der Rest der Linien sind die verschiedenen Arten von Stimuli, die der Bediener innerhalb einer experimentellen Sitzung verwenden kann.

Öffnen Sie nun den Stimulusmonitor für das linke Auge und den Stimulus für das rechte Auge. Überwachen Sie Dateien aus dem visualisierten Verzeichnis. Diese beiden Dateien enthalten die Bibliotheks-Stimuli für das linke bzw. das rechte Auge.

Schreiben Sie in die letzte Zeile den Dateinamen des definierten Stimulus. Die Profilnummer bezieht sich auf die Zeile, die dem Namen der Stimulusdatei entspricht. Hier beträgt die Profilnummer des Stimulus beispielsweise acht.

Man kann die vorherigen Schritte wiederholen, um so viele Stimuli zu erzeugen, wie für ein Experiment benötigt werden. Als nächstes kann das Skript für das Versuchsprotokoll geschrieben werden. Öffnen Sie zunächst eine Textdatei, um die experimentellen Protokollbefehle einzugeben, und speichern Sie diese Datei im visualisierten Verzeichnis als Skriptname im Vergleich zur Datei.

Dies ist die Skriptdatei, aus der das Visualisierungssystem Befehle liest und ausführt. Die visualisierten Funktionen verfügen über Eingabe- und Ausgabeargumente. Diese Tabelle zeigt alle Funktionen in der visualisierten Software, die verwendet werden können, wenn die temporäre Datei dot lwf nicht definiert ist.

Während der Ausführung dieser Funktion speichert die Software keine eingehenden Daten für die Digitalisierung. Die Protokolldateifunktion gibt Zeichenfolgen aus oder der Eingabepuffer, der aus dem EXP-Versuch in die Ausgangstextdatei im visualisierten Verzeichnis definiert wurde. Wenn das Experiment abgeschlossen ist, stellen Sie sicher, dass Sie den Namen der Ausgangstextdatei in einen anderen Namen ändern.

Andernfalls werden die Daten beim nächsten Experiment überschrieben. Die Triggergewichtungsfunktion wartet darauf, dass der Proband den Triggerknopf drückt, um den experimentellen Versuch zu starten, der auf dem Bildschirm als Exp-Versuch bezeichnet wird, und die Daten zu digitalisieren. Dies ist Kanal 12 auf der digitalen Erfassungskarte, der darauf wartet, dass das Signal von einem digitalen Hoch auf ein Tief wechselt.

Schließlich erzeugt die Zufallsverzögerungsfunktion eine zufällige Verzögerung, um eine Vorhersage oder Antizipation des nächsten Stimulus zu verhindern, und die Wellen-MSD-Funktion berechnet den Mittelwert und die Standardabweichung der Daten. Vor Beginn eines Experiments muss der Proband eine schriftliche und informierte Einverständniserklärung vorlegen, die vom institutionellen Prüfungsausschuss genehmigt wurde. Das Experiment muss detailliert erklärt werden, bevor ein Proband einer Teilnahme zustimmen kann.

Verschiedene Augenbewegungsmonitore, wie z. B. das Hornhautreflexions-Videobildgebungssystem, das Limbus-Tracking-System oder die Sklera-Suchspule, können verwendet werden, um Augenbewegungen zu erfassen und aufzuzeichnen. Hier werden wir ein Limbus-Tracking-System demonstrieren. Passen Sie dann den Augenbewegungsmonitor so an, dass er die anatomischen Attribute des Auges erfasst, wie z. B. den Limbus oder die Pupillen- und Hornhautreflexion, je nachdem, welcher Augenbewegungsmonitor verwendet wird.

Sobald der Augenbewegungsmonitor richtig auf das Subjekt eingestellt ist, überprüfen Sie, ob der Augenbewegungsmonitor die Augenbewegungen erfasst, indem Sie das Subjekt bitten, psychotische Bewegungen von Seite zu Seite oder nach innen und außen zu machen, die als jungfräuliche Bewegungen bezeichnet werden. Öffnen Sie das Programm Read script dot vei in das visualisierte Verzeichnis in der oberen rechten Ecke, geben Sie den Dateinamen der zuvor erstellten Skriptdatei für das experimentelle Protokoll ein. Führen Sie dann das Programm zum Lesen des Skripts dot vei aus, indem Sie die Pfeiltaste in der oberen linken Ecke drücken.

Geben Sie dem Subjekt als Nächstes die Auslösetaste und erklären Sie, dass die Datenerfassung beginnt, wenn die Taste gedrückt wird. Eine weitere erworbene VEI-Datei wird automatisch auf dem Bildschirm angezeigt, in der die eingehenden Daten dargestellt werden. Die Daten werden bei 500 Hertz abgetastet.

Wenn das Experiment abgeschlossen ist, wird das Leseskript dot bei zu diesem Zeitpunkt automatisch gestoppt. Gehen Sie in das visualisierte Verzeichnis und suchen Sie die Ausgangstextdatei. Benennen Sie die Datei um.

Andernfalls wird die Datendatei beim nächsten Ausführen des Experiments durch den Operator überschrieben. Wenn das Experiment abgeschlossen ist, können die Daten mit verschiedenen Softwarepaketen analysiert werden, einschließlich MATLAB- oder Excel-Latenz. Die Spitzengeschwindigkeit oder -amplitude kann je nach Studie von Interesse sein.

Ein Beispiel für einen MATLAB-Analysecode wird im visualisierten Verzeichnis bereitgestellt, um SEC-Codes, jungfräuliche Schritte und jungfräuliche Rampen darzustellen. Hier sehen wir Beispiele für das Ensemble von Augenbewegungen, die mit dem visualisierten System aufgezeichnet werden können. In diesen Diagrammen sehen wir typische psychotische Bewegungen um 10 Grad, die auch Proseccos genannt werden.

Unsere Forschung verwendet den Rotationsgrad. Augenbewegungen können in Gradeinheiten, Meterwinkeln oder Prismendioptrien kalibriert werden. Jede Spur stellt eine einzelne Augenbewegung dar, wobei im oberen Diagramm die Position in Grad als Funktion der Zeit angegeben wird.

Das untere Diagramm zeigt die Geschwindigkeit in Grad pro Sekunde als Funktion der Zeit. Antis cos sind hier dargestellt. Das sind psychotische Reaktionen.

Wenn das Subjekt aufgefordert wird, einen Secott in die entgegengesetzte Richtung des visuellen Stimulus zu machen, reagiert die Jungfrau um vier Grad. Hier sind Schritte zu sehen und hier sind die Reaktionen von Virgin auf Rampenreize von fünf Grad pro Sekunde zu sehen. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, das System zu kalibrieren, bevor der Proband zu einer Studie kommt.

Geben Sie dem Motiv die richtigen Anweisungen und stellen Sie sicher, dass der Augenbewegungsmonitor korrekt auf das Motiv eingestellt ist. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie mit der visualisierten Skriptsprache programmieren können, um Ihre eigenen visuellen Reize zu konstruieren und eine breite Palette von okulären motorischen Experimenten zu untersuchen. Die okuläre Motorikforschung profitiert von einer starken Forschungsgrundlage, da sie Einblicke in das normale und dysfunktionale Gehirn geben kann.