VisualEyes : 안구 운동 실험을위한 모듈 형 소프트웨어 시스템

본 절차의 전반적인 목표는 실험자가 안구-운동 연구를 수행하기 위해 시각 안구 시스템을 사용하여 일련의 시각적 자극을 생성할 수 있도록 하는 것입니다. 우선, 측정된 타겟을 사용하여 픽셀 값을 도(degree) 단위로 변환함으로써 시각 안구 시스템을 보정해야 합니다. 두 번째 단계는 실험 세션 시작 전에 자극을 라이브러리에 저장하여 좌측 및 우측 안구 자극의 시작 위치와 종료 위치를 정의하는 것입니다.

마지막으로, 피험자에게 안구 운동 모니터를 장착하고 실험 스크립트를 실행하여 안구 운동 반응을 기록합니다. 최종적으로 안구 운동의 위치 및 속도 추적 결과물을 얻을 수 있습니다. 상용 소프트웨어와 같은 기존 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은, 작업자가 모든 종류의 안구 운동 실험을 수행하기 위해 어떠한 시각적 자극도 구성할 수 있다는 점입니다.

이 절차의 시연은 저희 연구실의 김 박사과정 학생이 진행합니다. 이 시스템에는 어떤 유형의 안구 운동 모니터를 사용할 수도 있습니다. 본 시연에서는 정신성 안구 운동이나 부드러운 추적 운동과 같은 직렬 추적 운동을 측정하기 위해 각막 주변부 추적 및 비디오 모니터링 안구 운동 시스템이 사용됩니다.

단일 컴퓨터를 시각 디스플레이로 사용하여 버전전스(vergences)와 같은 반대 방향의 안구 운동이나, 버전전스와 동측성 버전전스(tandem version) 운동의 상호작용을 연구할 수 있습니다. 시각 디스플레이를 위해 두 대의 컴퓨터 모니터가 장착된 하플로스코프(haploscope)가 필요합니다. 안구 운동은 일반적으로 회전 각도로 표시되므로, 한 세트의 측정값을 다른 측정값으로 변환하기 위한 초기 보정이 필요합니다.

컴퓨터 모니터는 픽셀 값을 사용하지만, 삼각함수를 이용하여 시각 디스플레이를 보정하기 위한 물리적 타겟의 배치 위치를 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 컴퓨터 화면상의 자극이 2도 물리적 타겟과 일치한다면, 해당 픽셀 값은 2도 자극에 해당합니다. 시스템을 보정하려면, 운영자는 visualize 디렉토리 내의 pixel to degree dot vei 파일을 열어야 합니다.

먼저, stretch mode 필드를 사용하여 보정할 모니터를 정의하십시오. 왼쪽 눈 모니터에는 1을, 오른쪽 눈 모니터에는 2를 입력합니다. 그다음 프로그램을 실행하고, 녹색 선 자극이 물리적 타겟 위에 겹쳐질 때까지 녹색 선을 이동시키십시오.

이제 물리적 타겟의 알려진 위치를 도(degree) 단위로 입력하고 저장 버튼을 누르십시오. 그런 다음 녹색 선을 클릭하십시오. 도 수치와 픽셀 값이 왼쪽 하단 디스플레이에 표시되며, 작업자는 최소 3개의 보정 지점을 수집해야 합니다.

모든 교정점을 저장한 후, 시각화된 디렉토리에 있는 D two P Excel 출력 파일을 엽니다. 교정점을 얻기 위해, 교정점을 도식화하여 선형 회귀 방정식을 구합니다.

공식을 사용하여 시각 자극의 초기 및 최종 위치를 계산하십시오. 작업자는 픽셀 값으로 프로그래밍하기를 원합니다. 여기 다섯 개의 보정 지점을 사용하여 얻은 미사용 자극의 좌안 및 우안 보정 곡선 예시가 나와 있습니다.

자극에 추가 모니터가 필요한 경우, 다른 모니터에 대해서도 앞의 두 단계를 반복합니다. 먼저, 실험자는 실험 전에 좌우안 자극의 초기 위치와 최종 위치를 정의해야 합니다. 이를 위해 새 텍스트 파일을 열고 첫 번째 행에 초기 시간과 위치 값을 정의하십시오.

시간, 수평 위치, 수직 위치, 회전의 네 가지 매개변수를 각각 탭으로 구분하여 정의해야 합니다. 마찬가지로 자극의 최종 시간, 수평 위치, 수직 위치, 회전의 네 가지 최종 매개변수를 정의하십시오. 자극을 시각화된 디렉토리에 '자극이름.vii' 파일로 저장하고, 다른 모든 자극에 대해 이 단계를 반복하십시오.

다음으로, 자극의 움직임은 두 가지 유형으로 일반화할 수 있습니다. 급격한 단계적 이동(step) 또는 연속적인 경사형 이동(ramp)입니다. 단계적 이동을 통해 자극은 초기 위치에서 최종 위치로 갑작스럽게 이동하거나 도약할 수 있습니다.

작업자는 단계 자극의 경우 시간 변화가 0.001초여야 함에 유의해야 합니다. 표 1에 정신병적 단계, 매끄러운 추적 램프, 처녀 단계 및 처녀 램프의 예시가 나와 있습니다. 자극의 경우, 단계 자극과 같은 단일 자극 또는 다중 단계와 같은 일련의 시각적 과제를 사용할 수 있습니다.

이제 두 자극 파일을 자극 라이브러리에 저장하십시오. 시각화된 디렉토리 내에 여러 기본 설정이 있음에 유의하십시오. 첫 번째 줄은 가로 방향의 화면 백분율입니다.

두 번째 줄은 수직 방향 내 화면의 백분율입니다. 세 번째는 배경 이미지이며, 네 번째는 전경 또는 대상 이미지입니다. 다섯 번째 줄은 컴퓨터가 독립 모드로 작동해야 함을 나타냅니다.

여섯 번째 줄은 어떤 모니터가 사용되는지를 나타냅니다. 일곱 번째 줄은 모니터의 화면 비율입니다. 나머지 줄들은 실험 세션 내에서 운영자가 사용할 수 있는 다양한 유형의 자극들입니다.

이제 visualized 디렉토리에서 좌안 자극 모니터와 우안 자극 모니터 파일을 엽니다. 이 두 파일에는 각각 좌안과 우안을 위한 라이브러리 자극이 포함되어 있습니다.

마지막 행에 정의된 자극의 파일 이름을 작성하십시오. 프로필 번호는 자극 파일 이름에 해당하는 행을 나타냅니다. 예를 들어, 여기에서 자극의 프로필 번호는 8입니다.

실험에 필요한 만큼의 자극을 생성하기 위해 이전 단계들을 반복할 수 있습니다. 다음으로, 실험 프로토콜을 위한 스크립트를 작성합니다. 먼저, 텍스트 파일을 열어 실험 프로토콜 명령어를 입력하고, 이 파일을 시각화된 디렉토리에 script name vs file이라는 스크립트 이름으로 저장하십시오.

이 파일은 시각화 시스템이 명령어를 읽고 실행하는 스크립트 파일이 될 것입니다. 시각화된 함수에는 입력 및 출력 인수가 있습니다. 이 표는 temp 파일 .lwf가 정의되지 않았을 때 시각화 소프트웨어에서 사용할 수 있는 모든 함수를 보여줍니다.

이 기능을 실행하는 동안, 소프트웨어는 디지털화를 위한 어떠한 수신 데이터도 저장하지 않습니다. 로그 파일 기능은 시각화 디렉토리 내의 out 텍스트 파일에 EXP 시행에서 정의된 출력 문자열 또는 입력 버퍼를 기록합니다. 실험이 완료되면, 반드시 out 텍스트 파일의 이름을 다른 이름으로 변경하십시오.

그렇지 않으면 다음 실험 중에 데이터가 덮어쓰여집니다. 트리거 가중치 함수는 피험자가 트리거 버튼을 눌러 화면에 exp trial로 표시된 실험 시행을 시작하고 데이터를 디지털화할 때까지 대기합니다. 이는 디지털 데이터 수집 카드의 채널 12이며, 신호가 디지털 하이(high)에서 로우(low)로 변경되기를 기다리는 상태입니다.

마지막으로, 무작위 지연 함수는 다음 자극을 예측하거나 예상하는 것을 방지하기 위해 무작위 지연 시간을 생성하며, wave MSD 함수는 데이터의 평균과 표준 편차를 계산합니다. 실험을 시작하기 전, 피험자는 기관생명윤리위원회(IRB)의 승인을 받은 서면 동의서에 서명하고 고지된 동의를 제공해야 합니다. 피험자가 참여에 동의하기 전에 실험 내용에 대해 상세히 설명해야 합니다.

각막 반사 비디오 영상 시스템, 각막연 추적 시스템 또는 공막 검색 코일과 같은 다양한 안구 운동 모니터를 사용하여 안구 운동을 수집하고 기록할 수 있습니다. 여기서는 각막연 추적 시스템을 시연하겠습니다. 그다음, 사용하는 안구 운동 모니터에 따라 각막연 또는 동공 및 각막 반사와 같은 안구의 해부학적 특성을 포착할 수 있도록 안구 운동 모니터를 조정하십시오.

피험자에게 안구 운동 모니터를 적절하게 조정한 후, 피험자에게 좌우로 움직이는 수평 운동이나 안쪽과 바깥쪽으로 움직이는 수직 운동을 하도록 요청하여 안구 운동 모니터가 안구 운동을 제대로 포착하고 있는지 확인하십시오. 우측 상단의 시각화 디렉토리에서 Read script.vei 프로그램을 열고, 이전에 생성한 실험 프로토콜 스크립트 파일의 이름을 입력하십시오. 그런 다음 좌측 상단의 화살표 버튼을 눌러 Read script.vei 프로그램을 실행하십시오.

다음으로, 피험자에게 트리거 버튼을 주고 버튼을 누르면 데이터 수집이 시작됨을 설명합니다. 화면에 또 다른 acquire VEI 파일이 자동으로 나타나 수집되는 데이터를 플롯합니다. 데이터는 500 hertz로 샘플링됩니다.

실험이 완료되면, read script dot bei가 자동으로 정지합니다. 시각화 디렉토리로 이동하여 out 텍스트 파일을 찾으십시오. 해당 파일의 이름을 변경하십시오.

그렇지 않으면, 작업자가 다음에 실험을 수행할 때 데이터 파일이 덮어쓰여집니다. 실험이 완료되면 MATLAB 또는 Excel latency를 포함한 다양한 소프트웨어 패키지를 사용하여 데이터를 분석할 수 있습니다. 연구 목적에 따라 최대 속도나 진폭이 분석 대상이 될 수 있습니다.

SEC 코드, virgin 단계 및 virgin 램프를 도식화하기 위한 MATLAB 분석 코드의 예시가 시각화 디렉토리에 제공됩니다. 여기에서 시각화 시스템을 사용하여 기록할 수 있는 안구 운동 앙상블의 예시를 확인할 수 있습니다. 이 도표들에서 우리는 Proseccos라고도 불리는 전형적인 10도의 정신증성 움직임을 볼 수 있습니다.

본 연구에서는 회전 각도를 사용합니다. 안구 운동은 도(degree), 미터 각도 또는 프리즘 디옵터 단위로 보정할 수 있습니다. 각 트레이스는 개별 안구 운동을 나타내며, 위쪽 그래프의 위치는 시간에 따른 함수로서 도 단위로 표시됩니다.

하단 그래프는 시간에 따른 초당 도(degrees per second) 단위의 속도를 나타낸 것입니다. 여기서 Antis cos가 표시되어 있습니다. 이는 정신병적 반응들입니다.

피험자가 시각 자극의 반대 방향으로 초를 맞추라는 지시를 받았을 때, 4도 단계에 대한 반응이 여기에 나타나 있으며, 초당 5도 램프 자극에 대한 반응은 여기에서 확인할 수 있습니다. 이 절차를 수행할 때, 피험자가 연구를 위해 방문하기 전에 시스템을 보정하는 것이 중요함을 기억하십시오.

피험자에게 적절한 안내를 제공하고 안구 운동 모니터가 피험자에게 맞게 정확히 조정되었는지 확인하십시오. 이 영상을 시청한 후에는 시각화된 스크립팅 언어를 사용하여 광범위한 안구 운동 실험을 연구하기 위한 자체 시각 자극을 구성하는 프로그래밍 방법을 충분히 이해하게 될 것입니다. 안구 운동 연구는 정상적인 뇌와 기능 장애가 있는 뇌에 대한 통찰력을 제공할 수 있으므로 강력한 연구 기반이 뒷받침될 때 유용합니다.