VisualEyes: un sistema software modulare per la Sperimentazione oculomotoria

L'obiettivo generale di questa procedura è consentire a un sperimentatore di generare un insieme di stimoli visivi utilizzando il sistema oculare visivo per condurre uno studio sull'oculomotricità. Innanzitutto, il sistema oculare visivo deve essere calibrato convertendo i valori dei pixel in gradi mediante l'utilizzo di bersagli misurati. Il secondo passaggio consiste nel definire le posizioni iniziali e finali degli stimoli per l'occhio sinistro e destro salvando gli stimoli in una libreria prima della sessione sperimentale.

Infine, viene posizionato sul soggetto il monitor dei movimenti oculari ed eseguito lo script sperimentale per registrare le risposte dei movimenti oculari. In definitiva, si possono ottenere risultati che mostrano le tracce di posizione e velocità dei movimenti oculari. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come il software proprietario, è che l'operatore può comporre qualsiasi stimolo visivo per condurre qualsiasi tipo di esperimento sui movimenti oculari.

La dimostrazione di questa procedura viene effettuata da un dottorando del mio laboratorio, Kim. Per questo sistema può essere utilizzato qualsiasi tipo di monitoraggio dei movimenti oculari. In questa dimostrazione, verranno impiegati un sistema di tracciamento della limbus e un sistema video per il monitoraggio dei movimenti oculari, al fine di registrare movimenti in tandem come quelli psicotici o l'inseguimento liscio.

Un singolo computer può essere utilizzato per la visualizzazione per studiare movimenti oculari opposti, come i movimenti vergenti, o l'interazione dei movimenti vergenti con i movimenti versionali in tandem. È necessario un aploscopio dotato di due monitor per la visualizzazione. È necessaria innanzitutto una calibrazione per convertire un insieme di metriche in un altro, poiché i movimenti oculari sono generalmente espressi in gradi di rotazione.

Mentre i monitor dei computer utilizzano valori in pixel, è possibile usare la trigonometria per calcolare dove posizionare i target fisici al fine di calibrare le visualizzazioni. Ad esempio, se lo stimolo sullo schermo del computer è allineato con un target fisico di due gradi, allora quel valore in pixel corrisponde a uno stimolo di due gradi. Per calibrare il sistema, l'operatore deve aprire il file dot vei da pixel a gradi all'interno della directory visualize.

Per prima cosa, definire il monitor da calibrare utilizzando il campo della modalità di espansione. Inserire il numero uno per il monitor dell'occhio sinistro e il numero due per il monitor dell'occhio destro. Quindi eseguire il programma e spostare lo stimolo della linea verde finché la linea verde non risulti sovrapposta al bersaglio fisico.

Ora inserire la posizione nota del bersaglio fisico in gradi e premere il pulsante di salvataggio. Quindi fare clic sulla linea verde. Il valore in gradi e in pixel verrà visualizzato sul display nell'angolo in basso a sinistra, e l'operatore dovrebbe raccogliere almeno tre punti di calibrazione.

Dopo aver salvato tutti i punti di calibrazione, aprire il file di output D due P in formato Excel nella directory visualizzata, per ottenere i punti di calibrazione. Riportare i punti di calibrazione su un grafico per ricavare l'equazione della regressione lineare.

Utilizzare l'equazione per calcolare la posizione iniziale e finale dello stimolo visivo. L'operatore desidera programmare i valori in pixel. Qui viene mostrato un esempio della curva di calibrazione dell'occhio sinistro e dell'occhio destro ottenuta utilizzando cinque punti di calibrazione per uno stimolo vergine.

Ripetere i due passaggi precedenti per l'altro monitor se lo stimolo richiede un monitor aggiuntivo. Innanzitutto, l'operatore deve definire la posizione iniziale e finale dello stimolo per l'occhio sinistro e destro prima dell'esperimento. A tale scopo, aprire un nuovo file di testo e sulla prima riga definire i valori iniziali di tempo e posizione.

Devono essere definiti quattro parametri: il tempo, la posizione orizzontale, la posizione verticale e la rotazione, ciascuno separato da una tabulazione. Analogamente, definire i quattro parametri finali: il tempo finale, la posizione orizzontale finale, la posizione verticale finale e la rotazione dello stimolo. Salvare lo stimolo nella directory visualizzata con il nome stimolo seguito dall'estensione .vii e ripetere questo passaggio per ogni altro stimolo I.

In seguito, il movimento dello stimolo può essere generalizzato in due tipi di movimento: un passo brusco o una rampa continua. Un passo consente allo stimolo di spostarsi o saltare bruscamente dalla posizione iniziale a quella finale.

L'operatore deve notare che la variazione di tempo deve essere di 0,001 secondi per uno stimolo a gradino. Nella tabella uno sono mostrati esempi di gradino psicotico, rampa di inseguimento oculare liscio, gradino vergine e rampa vergine. Per quanto riguarda gli stimoli, è possibile utilizzare un singolo stimolo, come un gradino, oppure una sequenza di compiti visivi, come ad esempio multipli gradini.

Ora, salvare entrambi i file di stimolo nella libreria degli stimoli. Si noti che esistono diverse impostazioni predefinite all'interno della directory visualizzata. La prima riga indica la percentuale dello schermo nella direzione orizzontale.

La seconda riga indica la percentuale dello schermo nella direzione verticale. La terza riga è l'immagine di sfondo, e la quarta è l'immagine in primo piano o l'immagine bersaglio. La quinta riga indica che il computer deve funzionare in modalità indipendente.

La sesta riga indica quale monitor viene utilizzato. La settima riga è il rapporto d'aspetto dei monitor. Le righe rimanenti rappresentano i diversi tipi di stimoli che l'operatore può utilizzare all'interno di una sessione sperimentale.

Ora, aprire il monitor dello stimolo per l'occhio sinistro e il monitor dello stimolo per l'occhio destro. Aprire i file dalla directory visualizzata. Questi due file contengono rispettivamente gli stimoli della libreria per l'occhio sinistro e per l'occhio destro.

Nell'ultima riga, scrivere il nome del file dello stimolo che è stato definito. Il numero del profilo si riferisce alla riga corrispondente al nome del file dello stimolo. Ad esempio, qui il numero del profilo dello stimolo è otto.

È possibile ripetere i passaggi precedenti per creare tutti gli stimoli necessari per un esperimento. Successivamente, si può scrivere lo script per il protocollo sperimentale. Aprire innanzitutto un file di testo per digitare i comandi del protocollo sperimentale e salvare questo file nella directory visualizzata con un nome script vs file.

Questo sarà il file script da cui il sistema di visualizzazione leggerà ed eseguirà i comandi. Le funzioni visualizzate hanno argomenti di input e di output. Questa tabella mostra tutte le funzioni nel software visualizzato che possono essere utilizzate quando il file temporaneo dot lwf non è definito.

Durante l'esecuzione di questa funzione, il software non memorizzerà alcun dato in arrivo per la digitalizzazione. Le stringhe di output della funzione di registrazione, o il buffer di input definito dalla prova EXP, verranno inseriti nel file di testo di output nella directory visualizzata. Al termine dell'esperimento, assicurarsi di modificare il nome del file di testo di output in un nome diverso.

In caso contrario, i dati verranno sovrascritti durante il prossimo esperimento. La funzione del peso del trigger attende che il soggetto prema il pulsante di attivazione per avviare la prova sperimentale indicata come prova esp. sullo schermo e per digitalizzare i dati. Si tratta del canale 12 sulla scheda di acquisizione digitale, che attende il segnale di passaggio da un livello alto a basso.

Infine, la funzione di ritardo casuale genera un ritardo aleatorio per impedire la previsione o l'anticipazione dello stimolo successivo, e la funzione wave MSD calcola la media e la deviazione standard dei dati. Prima di iniziare un esperimento, il soggetto deve fornire un consenso scritto e informato approvato dal comitato etico dell'istituto. L'esperimento deve essere spiegato in dettaglio prima che un soggetto possa acconsentire a partecipare.

Possono essere utilizzati diversi sistemi di monitoraggio dei movimenti oculari, come il sistema video di immagine della riflessione corneale, il sistema di tracciamento del limbo o la bobina sclerale. Qui illustreremo un sistema di tracciamento del limbo. Successivamente, regolare il monitor dei movimenti oculari per acquisire gli attributi anatomici dell'occhio, come il limbo o la pupilla e la riflessione corneale, a seconda del sistema utilizzato.

Dopo aver regolato correttamente il monitor dei movimenti oculari sul soggetto, verificare che il monitor stia acquisendo correttamente i movimenti oculari chiedendo al soggetto di eseguire movimenti laterali psicotici o interni ed esterni, chiamati movimenti vergenti. Aprire il programma Read script dot vei nella directory visualizzata nell'angolo in alto a destra, digitare il nome del file dello script del protocollo sperimentale creato in precedenza. Quindi eseguire il programma read script dot vei premendo il pulsante a freccia nell'angolo in alto a sinistra.

Successivamente, consegnare al soggetto il pulsante di attivazione e spiegare che premendo il pulsante inizierà la raccolta dei dati. Un altro file VEI di acquisizione apparirà automaticamente sullo schermo, mostrando l'andamento dei dati in ingresso. I dati vengono campionati a 500 hertz.

Al termine dell'esperimento, lo script di lettura dot bei si arresterà automaticamente in questo momento. Accedere alla directory visualizzata e individuare il file di testo di output. Rinominare il file.

In caso contrario, la prossima volta che l'operatore eseguirà l'esperimento, il file di dati verrà sovrascritto. Al termine dell'esperimento, i dati possono essere analizzati utilizzando diversi pacchetti software, tra cui MATLAB o Excel latency. La velocità massima o l'ampiezza potrebbero essere di interesse a seconda dello studio.

Un esempio di codice di analisi MATLAB è fornito nella directory visualizzata per tracciare i codici SEC, i passaggi iniziali e le rampe iniziali. Qui vediamo esempi dell'insieme dei movimenti oculari che possono essere registrati utilizzando il sistema visualizzato. In questi grafici, osserviamo tipici movimenti psicotici di 10 gradi, chiamati anche Proseccos.

La nostra ricerca utilizza il grado di rotazione. I movimenti oculari possono essere calibrati in unità di gradi, angoli metro, o diottrie prismatiche. Ogni traccia rappresenta un singolo movimento oculare in cui, nel grafico superiore, la posizione è indicata in gradi in funzione del tempo.

Il grafico inferiore mostra la velocità, espressa in gradi al secondo, in funzione del tempo. Qui sono mostrati gli antis cos. Si tratta di risposte psicotiche.

Quando al soggetto viene chiesto di effettuare un movimento nella direzione opposta allo stimolo visivo, le risposte del virgin ai quattro gradi. I passaggi possono essere visti qui e le risposte del virgin a stimoli rampa di cinque gradi al secondo sono mostrate qui. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di calibrare il sistema prima che il soggetto arrivi per lo studio.

Fornire istruzioni adeguate al soggetto e assicurarsi che il monitor dei movimenti oculari sia correttamente regolato per il soggetto. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come programmare utilizzando il linguaggio di scripting visualizzato per creare i propri stimoli visivi allo scopo di studiare un'ampia gamma di esperimenti sul moto oculare. La ricerca sul moto oculare trae vantaggio da una solida base scientifica poiché può fornire informazioni sul funzionamento normale e disfunzionale del cervello.