כימות תגובות אוקולומוטוריות והתאמות באמצעות מכשור וארגז כלים לניתוח
3 במרץ 2023
VisualEyes2020 (VE2020) היא שפת סקריפטים מותאמת אישית המציגה, מתעדת ומסנכרנת גירויים חזותיים של תנועות עיניים. VE2020 מספק גירויים לתנועות עיניים מצומדות (סקאדות ומרדף חלק), תנועות עיניים לא מצומדות (vergence), התאמה ושילובים של כל אחת מהן. שתי תוכנות ניתוח מאחדות את עיבוד הנתונים ממערכות מעקב העיניים ורישום הלינה.
חבילות התוכנה המשמשות במחקר זה מספקות שליטה מקיפה ומלאה על כל ניסוי נתון המעניין. Visualize 2020 מתאים אישית את הגירוי, AMAP ו-VMAP מספקים ניתוח משלים של התנהגויות מוטוריות מרחיבות ועיניות בהתאמה. שקיפות היא היתרון העיקרי של טכניקה זו.
מבחינה תכנותית, התנהגות גירויים, שגרת כיול ותהליכים אנליטיים יכולים להיות מוגדרים על ידי המשתמש עבור כל פרוטוקול ניסויי נתון בתחומי התוכנה. המדידה האובייקטיבית של תנועות עיניים והתאמה עם ניתוח נתונים מאפשרת למדעני ראייה ולרופאים להיות מסוגלים תחילה להבחין בין חולים עם תפקוד דו-עיני לקוי לבין בקרות נוירומה דו-עינית. ושנית, להיות מסוגל להבין את המנגנון העצבי הבסיסי של טיפולי ראייה.
רישומי מומנט עיניים יכולים לשמש כסמן ביולוגי פוטנציאלי לתפקוד מוטורי עיני, ויש להם יישומים פוטנציאליים באוכלוסיית זעזוע המוח ומחלת הפרקינסון שיש להם תחלואה נלווית גבוהה של הפרעות ראייה דו-עיניות. התחל על ידי ניטור החיבורים והחומרה של ההתקנה. מערכת VisualEyes 2020 מקצה את הצגים בסדר מרחבי ובכיוון השעון.
ודא את התצורה המרחבית הנכונה של צגי הגירוי. צג הבקרה הראשי מאונדקס כאפס וכל הצגים הרצופים מסודרים באינדקס מצג אחד ואילך. בחר זהה כדי להציג באופן חזותי את מדדי הצג שהוקצו עבור כל תצוגת גירוי המחוברת למחשב הבקרה.
בהגדרות צג התצוגה, נווט אל רזולוציית תצוגה ובדוק את הרזולוציה המומלצת. ודא שמערכת המעקב אחר העיניים נמצאת בקו האמצע האופטי עם מרחק מצלמה מינימלי של 38 סנטימטרים. בדקו שמערכת ה-autorefractor נמצאת על קו האמצע האופטי ובמרחק של כמטר מהעיניים.
אמת את תצורת החומרה והציוד על-ידי התייחסות למידות. ודא ששולחן העבודה וחומרת מעקב העיניים המתאימה מוגדרים ומכוילים בהתאם להוראות היצרן. הסתירו באופן מונוקולרי את עין שמאל של המשתתפים באמצעות מסנן שידור אינפרא אדום והניחו עדשת ניסוי כדורית קמורה מול המסנן.
לאחר מכן, משקפת להציג חדות גבוהה ארבע מעלות גירוי מן פיזית קרוב גירוי מוניטורים. לאחר מכן מציגים באופן דו-עיני גירוי חדות גבוהה של 16 מעלות ממוניטורים הגירוי הקרוב פיזית. לאחר קבלת הסכמה מדעת, יש לכוון את המשתתף לשבת בהפלוסקופ.
מקמו את המצח והסנטר של המשתתף כנגד משענת ראש קבועה כדי למזער את תנועת הראש וכווננו את גובה הכיסא כך שצווארו של המשתתף יהיה נוח לכל הניסוי. כוונן את מצלמות הקלטת תנועות העיניים כדי להבטיח שניתן יהיה ללכוד את עיני המשתתפים בשדה הראייה של המצלמות. לאחר מכן, התאם את אות המעקב אחר העיניים ואת רווחי מעקב העיניים כדי ללכוד תכונות אנטומיות כגון הלימבוס, האישון והשתקפות הקרנית.
אמת את לכידת נתוני תנועות העיניים על ידי בקשה מהמשתתף לבצע תנועות חוזרות או תנועות סקאדיות. כדי להגדיר את הנתונים, השתמש בהתקן האחסון החיצוני המכיל את הנתונים autorefractor וייצא את הנתונים להתקן שבו מותקן AMAP. הפעל את יישום AMAP ובחר מעבד קדם-קובץ או קדם-מעבד אצווה.
בדוק את מד ההתקדמות וההודעות של AMAPs מכיוון שהמערכת מספקת אותם כאשר הנתונים שנבחרו עובדו מראש. ספריות תיקיות מופקות מהעיבוד מראש של AMAPs לצורך עיבוד נתונים, שקיפות ונגישות באמצעות הכונן המקומי של המחשב תחת פלט AMAP. אם נבחרה תכונת AMAP ללא עיבוד נתונים קודם, חפש חלון סייר קבצים שמופיע כדי שהמשתמש יוכל לבחור ספריית נתונים.
לאחר מכן, כדי לבצע את ניתוח נתוני AMAP, בחר קובץ נתונים לניתוח באמצעות הלחצן טען נתונים אשר טוען את כל הקבצים הזמינים לספריית הקבצים הנוכחית, כברירת מחדל לתיקיית פלט מקף תחתון AMAP שנוצרה. שם קובץ הנתונים שנבחר מופיע בשדה הקובץ הנוכחי. תחת בורר העיניים, בדוק את בחירת ברירת המחדל המציגה נתונים ממוצעים דו-עיניים עבור השבירה המרחיבה שהוקלטה.
החלף את סוג הנתונים בין שבירה מרחיבה לשבירה אוקולומוטורית, המסומנת כמבט דרך בורר הסוגים. בדוק התאמות גרפיות נוספות הזמינות להצגת מדדי הנתונים ואפיונים מסדר ראשון ומסדר שני. בדוק את מדדי ברירת המחדל עבור AMAP.
לאחר הצגת האפשרויות הגרפיות, בצע שינויים באינדקס התחלת התגובה, באינדקס סיום התגובה ובמדד מהירות השיא באמצעות ספינרים לשינוי מטרי. לאחר ניתוח כל התנועות המוקלטות המוצגות, שמור את המדדים המנותחים עבור כל קובץ נתונים בשדה מזהה תנועה, או דרך חיצי הניווט של המילה השמאלית והמילה הימנית. לתנועות שלא נותחו יש סיווג ברירת מחדל של לא מספר המסומן כ- NaN, והן אינן נשמרות או מיוצאות.
בצע סיווג ידני כטוב או רע עבור כל תנועה כדי להבטיח ניתוח מלא על ידי כל מפעיל. בחר בלחצן שמור כדי לשמור את הנתונים שניתחו. לאחר מכן בחר בלחצן ייצוא כדי לייצא את הנתונים שנותחו לגיליון אלקטרוני נגיש המכיל מדדי תנועה בודדים ואת גיליונות המדדים המיוצאים הממוצעים.
עלילות אנסמבל ברמת הקבוצה של תנועות עיניים מגורות שמעורר VisualEye 2020 מתוארות כאן עם מאפייני המהירות המתאימים מסדר ראשון. כל מעקב אחר מיקום תנועת העין משורטט כקו בצבע ייחודי ומכוסה בתגובת מהירות ברמת הקבוצה באדום. ניתן לבצע הדמיה של ביצועי המשתתפים גם באמצעות AMAP, המציג אנסמבל של תגובות מתכנסות של חמש מעלות ותגובות מרחיבות של דיופטר 1.5 המקבילות הנובעות מעיבוד נתונים.
זה קריטי שהמשתתפים יהיו מרוכזים בקו האמצע ויבינו מה הם צריכים לעשות עם העיניים שלהם בשביל הניסוי. תמונות עיניים ברורות עם gating מתאים הן קריטיות כדי להקליט נתונים שניתן לנתח במצב לא מקוון. אנו בוחנים טכנולוגיות חדשות כגון מציאות מדומה כדי לתרגם טכניקות אלה למכשירים ניידים המיועדים להתערבויות אבחוניות וטיפוליות כדי לסייע לחולים עם תפקוד דו-עיני, הנפוץ באוכלוסייה הכללית לאחר זעזוע מוח או עבור חולים עם מחלת פרקינסון.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה
VisualEyes2020 (VE2020) היא שפת תסריטים מותאמת אישית שנועדה להצגה, הקלטה וסנכרון גירויים של תנועות עיניים חזותיות. היא מאפשרת ניתוח של סוגים שונים של תנועות עיניים, כולל סקאדות, מרדף חלק והתאמה.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- מדעי המוח
- התנהגות מוטורית אוקולרית
- מדעי הראייה
רקע
- VE2020 מאפשר גירוי מותאם אישית בניסויי תנועת עיניים.
- היא מספקת כלים לניתוח התנהגויות מתאימות והתנהגויות מוטוריות אוקולריות.
- התוכנה משפרת את השקיפות בפרוטוקולי הניסוי.
- היא תומכת בהתנהגות גירויים ושיגרות כיול מוגדרות על ידי המשתמש.
מטרת המחקר
- להעצים מדעני ראייה ורופאים להבדיל בין תפקוד לקוי בינאוקולרי לבין בקרות.
- להבין את המנגנונים הנוירולוגיים העומדים בבסיס טיפולים בראייה.
- לספק מדידות אובייקטיביות של תנועות עיניים והתאמה.
שיטות בשימוש
- תסריטים מותאמים אישית להצגת גירויים חזותיים.
- אנליטיקה של נתונים למעקב עיניים והקלטת התאמה.
- תוכניות ניתוח להערכת התנהגות מוטורית אוקולרית.
- שיגרות כיול המותאמות לצרכים ניסיוניים.
תוצאות עיקריות
- VE2020 מסנכרן ביעילות גירויים חזותיים עם מעקב אחר תנועות עיניים.
- היא מספקת ניתוח מקיף של נתוני תנועות עיניים.
- מאפשרת הבחנה בין מצבי מטופלים על סמך מדדי תנועת עיניים.
- משפרת את ההבנה של טיפולים בראייה באמצעות מדידות אובייקטיביות.
מסקנות
- VE2020 היא כלי רב עוצמה למחקר ראייה ויישומים קליניים.
- הגמישות של התוכנה מאפשרת מגוון רחב של עיצובים ניסיוניים.
- היא תורמת לקידום ההבנה של תפקודים מוטוריים אוקולריים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Quantitative analysis of oculomotor and accommodative responses using synchronized instrumentation and software toolboxes enables objective assessment of neural mechanisms underlying eye movements. This capability supports early-stage target validation and mechanistic de-risking for neuro-ophthalmic and neurodegenerative disorder research portfolios. The reproducible, shareable analysis environment enhances predictive confidence and cross-study comparability in translational vision science.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Objective quantification of eye movement and accommodation supports hypothesis-driven interrogation of neural pathways.
- Automated and transparent data analysis reduces operator bias and enhances biological de-risking.
- Customizable stimulation protocols enable functional target validation across diverse experimental paradigms.
- Quantitative outputs facilitate predictive confidence and portfolio triage for neuro-ophthalmic targets.
Screening & Assay Development
- Validated eye tracking and autorefractor systems provide standardized, reproducible biological readouts.
- Software-driven analysis platforms enable scalable assay development for compound or intervention screening.
- Quantitative metrics and graphical outputs support reliable evaluation of candidate effects on oculomotor function.
- Reproducible workflows allow for platform reuse and cross-study comparability.
Translational & Preclinical Research
- Quantitative eye movement recordings serve as potential translational biomarkers for neurological dysfunctions.
- Continuity from discovery through preclinical validation is supported by standardized data processing and export capabilities.
- Objective measurement of functional endpoints informs risk-adjusted advancement decisions in neurodegenerative disease pipelines.
- Mechanistic de-risking is enabled by direct measurement of neural control of eye movements.
Pipeline & Workflow Integration
This methodology integrates from early discovery through preclinical research, supporting hypothesis testing, assay development, and translational biomarker identification in neuro-ophthalmic and neurological disorder pipelines.
- Discovery Biology: Enables rigorous null hypothesis testing and pathway clarification via objective eye movement metrics.
- Screening: Provides assay-ready, reproducible outputs for compound or intervention evaluation.
- Analytics: Delivers quantitative dependent variable measurements and statistical outputs for robust condition comparison.
- Translational Research: Aligns with biomarker strategies for disease-relevant system validation.
- Enterprise Reuse: Offers a shareable, standardized software suite for broad R&D adoption.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in neuro-ophthalmic research.
- Operational Value: Standardizes data collection and analysis, improving reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Supports informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio management.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of neurodegenerative and vision science assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in eye tracking, autorefractor operation, and neurophysiological data interpretation.
- Demands calibrated instrumentation and compatible analytical infrastructure for synchronized data acquisition.
- Cross-team standardization is essential for reproducibility and data comparability.
- Adaptation across model systems may require protocol customization and validation.
- Clear participant instruction and precise hardware alignment are critical for high-quality data capture.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
1:18
Instrumentation Setup: Monitoring the Connections and Hardware
2:05
Instrumentation Setup: Physical Equipment Configuration and Eye Tracking System
3:11
Participant Preparation and Experiment Initiation
4:05
Accommodative Movement Analysis Program (AMAP)
6:55
Results: Quantification of Oculomotor Responses and Accommodation
7:38
Conclusion
