Verwendung von Eye-Tracking zur Beurteilung der relativen Bedeutung von visuellem und vestibulärem Input für die subkortikale Bewegungsverarbeitung in der Rollebene

Wir untersuchen, wie Augenbewegungen die Gehirnfunktion widerspiegeln. Ziel ist es, bessere Diagnostik und Behandlungen neurologischer Erkrankungen zu entwickeln, indem man versteht, wie Sehen, Gleichgewicht und Bewegungswahrnehmung miteinander interagieren. Wir haben eine Methode entwickelt, die visuelle und vestibuläre Beiträge zur Bewegungswahrnehmung auf subkortikaler Ebene quantifiziert und zeigt, wie eine Gehirnerschütterung durch erhöhte Empfindlichkeit gegenüber visueller Bewegung zu visuellem Schwindel führen kann.

Wir werden untersuchen, wie Augenbewegungen den Krankheitsfortschritt und die Behandlungsreaktion bei neurologischen Erkrankungen beeinflussen. Wir untersuchen derzeit, wie galvanische superkortikale Stimulation Reisekrankheit verringern und die Blickstabilität fördern könnte. Zu Beginn setzen Sie das Subjekt sicher auf den vorgesehenen Stuhl für alle Prüfungen.

Stellen Sie die Position des Stuhls so an, dass er sowohl Stabilität als auch Komfort bietet und das Risiko unerwünschter Kopfbewegungen oder Maskenrutschen minimiert. Mit Haken- und Schlaufengurten werden der kopfmontierte Augentracker am Kopf des Subjekts angebracht und befestigt, um die Kopfbewegung zu minimieren. Bestätigen Sie, dass die Augenverfolgungskameras während aller Bewegungen eine klare und ungehinderte Sicht auf die Augen des Subjekts haben.

Passen Sie die Höhe des Drehpunkts an, um individuelle Höhenunterschiede zu berücksichtigen. Dann wird der Drehpunkt des mechanischen Schlittens so eingestellt, dass die Achse der gesamten Körperrotation zwischen den Augen des Subjekts eingestellt wird. Befestigen Sie den kopfmontierten Tracker fest am Kopf des Subjekts.

Wählen Sie eine kontrastreiche visuelle Szene, die aus verstreuten Linien oder Punkten besteht, die um einen Fixierungspunkt zentriert sind. Positioniere den Fixierungspunkt so, dass er direkt vor den Augen des Subjekts ausgerichtet ist, sowohl vertikal als auch horizontal. Eliminieren Sie alle ablenkenden Lichtquellen im Raum, sodass die visuelle Szene die einzige Lichtquelle ist.

Verwenden Sie einen Bildschirm, der groß genug ist, um das gesamte Gesichtsfeld des Motivs auszufüllen. Weisen Sie das Proband an, während des gesamten Prozesses den Blick auf den zentralen Punkt gerichtet zu halten. Dann starten Sie die Augen- und Kopfverfolgungssoftware und präsentieren die statische visuelle Szene für 10 Sekunden, bevor eine Bewegung beginnt.

Zwischen ein und zwei Sekunden vor Beginn der Bewegung sollte das Subjekt die Augen weit offen halten. Beginnen Sie die visuelle Bewegung, indem Sie die Szene auf eine feste Amplitude mit vorgegebener Beschleunigung drehen. Stellen Sie sicher, dass der Raum komplett dunkel ist, um visuelle Hinweise zu vermeiden.

Sichern Sie das Subjekt im mechanisierten Schlitten, um unbeabsichtigte Kopf- oder Körperbewegungen zu minimieren. Informieren Sie die Testperson, dass der Prozess bald beginnt. Dann starten Sie die Auge- und Kopfverfolgungssoftware, sodass ein zehnsekündiges Intervall vergehen kann, bevor die Bewegung eingeleitet wird.

Zwischen ein und zwei Sekunden vor Beginn der Bewegung weist man das Subjekt an, die Augen weit offen zu halten. Aktivieren Sie den mechanischen Schlitten, um eine Kopfrotation mit derselben Amplitude und Beschleunigung wie die visuelle Bewegungsstimulation durchzuführen. Verwenden Sie eine Eye-Tracking-Software, um die aufgezeichneten Eye-Tracking-Videos zu analysieren und torsionale, vertikale und horizontale Augenbewegungen zu extrahieren.

Konfigurieren und kalibrieren Sie die Pupillenverfolgungsfunktion gemäß den Richtlinien des Systems. Für die Torsionsantwortanalyse wählen Sie für jedes Auge zwei Referenzpunkte mit unterschiedlichen topografischen Merkmalen auf jeder Seite der Pupille, um eine genaue Vorlagenabgleichung zu ermöglichen. Führe das Analyseprogramm aus, um Positionsdaten über die Zeit zu generieren, und exportiere alle Augenbewegungsdaten in eine separate Datei.

Digitalisieren Sie nun die Eingabedaten des Eye-Tracking-Systems, einschließlich Augenbewegungen, Kopfposition und Stuhlbewegung. Untersuchen Sie die importierten Daten für jede Studie visuell, um die Torsions-, vertikalen und horizontalen Augenpositionen über die Zeit sowie die Kopfposition in der Rollebene zu überprüfen. Dann bestätigen Sie eine stabile Basislinie und erwartete Bewegungsreaktionen über alle Datenströme.

Um langsame Phasen zu analysieren, verfolgen Sie jede torsionslangsame Phase manuell, um verbleibende störende Daten auszuschließen. Bewerten Sie das Timing der Nystagmusschläge, indem Sie den Beginn jeder kurzen Phase markieren und die Gesamtzahl der schnellen Phasen pro Studie und Subjekt zählen. Beziehen Sie alle Langsamphasen-Spuren aus jeder Studie und jedem Versuchsteilnehmer ein, um repräsentative, leistungsstarke statistische Daten sicherzustellen.

Um sensorische Beiträge zu bewerten, teilt man die mittlere langsame Phasengeschwindigkeit jedes Probanden von nur visuellen und vestibulären Studien durch die von visuo-vestibulären Studien, die pro Beschleunigungsbedingung gemittelt werden. Über alle Stimulationsbedingungen hinweg erzielten visuo-vestibulare Studien die höchsten torsionslangsamen Phasengeschwindigkeiten, während rein visuelle Studien die niedrigste und validierende additive multisensorische Integration lieferten. Die Torsionsgeschwindigkeit nahm systematisch mit einer höheren Stimulusbeschleunigung in allen Modalitäten zu, was eine beschleunigungsabhängige Sensitivität zeigt.

Die Patienten zeigten signifikant höhere torsionslangsame Phasengeschwindigkeiten als Kontrollpersonen sowohl bei visueller als auch bei visuo-vestibulärer Stimulation, jedoch nicht bei rein vestibulären Studien. Der Augenreizgewinn war während visuo-vestibulärer Studien am höchsten, moderat bei rein vestibulären Studien und am niedrigsten bei rein visueller Stimulation, was die modalitätsspezifische Tracking-Sensitivität bestätigte. Die Analyse des relativen Beitrags zeigte, dass vestibulärer Input bei allen Beschleunigungsstufen konstant den visuellen Input überwieg, wobei die Diskrepanz bei höheren Beschleunigungen zunahm.

Im Vergleich zu Kontrollgruppen hatten die Patienten einen geringeren vestibulären Beitrag und einen erhöhten visuellen Beitrag, was auf eine veränderte sensorische Gewichtung nach der Gehirnerschütterung hinweist. Die Nystagmus-Schlägefrequenz unterschied sich nicht zwischen Gruppen oder Modalitäten, aber Patienten zeigten in visuellen Studien einen früheren Beginn der Schläge, insbesondere bei höheren Beschleunigungen.