Kwantificering van oculomotorische responsen en accommodatie door middel van instrumentatie- en analysetoolboxen

Summary

VisualEyes2020 (VE2020) is een aangepaste scripttaal die visuele oogbewegingsstimuli presenteert, registreert en synchroniseert. VE2020 biedt stimuli voor geconjugeerde oogbewegingen (saccades en soepele achtervolging), disconjugate oogbewegingen (vergence), accommodatie en combinaties van elk. Twee analyseprogramma's verenigen de gegevensverwerking van de eye tracking- en accommodatieregistratiesystemen.

Abstract

Door het doelgericht stimuleren en registreren van oogbewegingen kunnen de fundamentele kenmerken van de onderliggende neurale mechanismen van oogbewegingen worden waargenomen. VisualEyes2020 (VE2020) is ontwikkeld op basis van het gebrek aan aanpasbare softwaregebaseerde visuele stimulatie die beschikbaar is voor onderzoekers die niet afhankelijk zijn van motoren of actuatoren binnen een traditionele haploscoop. Dit nieuwe instrument en deze nieuwe methodologie zijn ontwikkeld voor een nieuwe haploscoopconfiguratie die gebruik maakt van zowel eye tracking- als autorefractorsystemen. Analysesoftware die de gesynchroniseerde analyse van oogbewegingen en accommoderende reacties mogelijk maakt, biedt visieonderzoekers en clinici een reproduceerbare omgeving en een deelbaar hulpmiddel. Het Eye Movement Analysis Program (VEMAP) van het Vision and Neural Engineering Laboratory (VNEL) is opgericht om opnames te verwerken die zijn geproduceerd door de eyetrackers van VE2020, terwijl het Accommodative Movement Analysis Program (AMAP) is gemaakt om de opname-uitgangen van het bijbehorende autorefractorsysteem te verwerken. De VNEL bestudeert drie primaire stimuli: accommodatie (door onscherpte gedreven veranderingen in de convexiteit van de intraoculaire lens), vergence (naar binnen, convergente rotatie en naar buiten, divergente rotatie van de ogen) en saccades (geconjugeerde oogbewegingen). De VEMAP en AMAP maken gebruik van vergelijkbare gegevensstroomprocessen, handmatige operatorinteracties en interventies waar nodig; Deze analyseplatforms bevorderen echter de oprichting van een objectieve softwaresuite die de afhankelijkheid van de operator minimaliseert. Het nut van een grafische interface en de bijbehorende algoritmen maken het mogelijk om een breed scala aan visuele experimenten uit te voeren met minimale vereiste voorafgaande codeerervaring van de operator (s).

Introduction

Gecoördineerde binoculaire coördinatie en passende accommoderende en oculomotorische reacties op visuele stimuli zijn cruciale aspecten van het dagelijks leven. Wanneer een persoon een verminderde convergentie oogbewegingsresponssnelheid heeft, gekwantificeerd door oogbewegingsregistratie, kan verdubbeld zicht (diplopie) worden waargenomen ^1,2. Bovendien meldde een meta-analyse van de Cochrane-literatuur dat patiënten met oculomotorische disfuncties, die proberen een normaal binoculair zicht te behouden, vaak gedeelde visuele symptomen ervaren, waaronder wazig / dubbel zien, hoofdpijn, oogstress / spanning en ....

Protocol

De studie, waarvoor deze instrumentatie- en data-analysesuite werd gemaakt en met succes werd geïmplementeerd, werd goedgekeurd door de New Jersey Institute of Technology Institution Review Board HHS FWA 00003246 Approval F182-13 en goedgekeurd als een gerandomiseerde klinische studie gepost op ClinicalTrials.gov Identifier: NCT03593031 gefinancierd via NIH EY023261. Alle deelnemers lazen en ondertekenden een geïnformeerd toestemmingsformulier dat is goedgekeurd door de Institutional Review Board van de universiteit.

1. Instrumentatie instellen

1. Bewaking van de verbindingen en hardware
   1. Het VE2020-systeem wij....

Results

Ensembleplots op groepsniveau van gestimuleerde oogbewegingen die door VE2020 worden opgeroepen, zijn weergegeven in figuur 11 met de overeenkomstige eerste-orde snelheidskenmerken.

Figuur 11: Oogbewegingsresponsensembles. De ensembleplots van vergencestappen (links) en saccades (rechts) ges.......

Discussion

Toepassingen van de methode in onderzoek
Innovaties van de oorspronkelijke VisualEyes2020 (VE2020) software omvatten de uitbreidbaarheid van de VE2020 om te projecteren op meerdere monitoren met een of meerdere visuele stimuli, die het onderzoek van wetenschappelijke vragen mogelijk maken, variërend van de kwantificering van de Maddox-componenten van vergence¹⁸ tot de invloed van afleidende doelen op geïnstrueerde doelen¹⁹. De uitbreiding van het haplosc.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Analog Terminal Breakout Box	National Instruments	2090A
Convex-Sphere Trial Lens Set	Reichert	Portable Precision Lenses	Utilized for autorefractor calibration
Graphics Cards	-	-	Minimum performance requirement of GTX980 in SLI configuration
ISCAN Eye Tracker	ISCAN	ETL200
MATLAB	MathWorks	v2022a	AMAP software rquirement
MATLAB	MathWorks	v2015a	VEMAP software requirement
Microsoft Windows 10	Microsoft	Windows 10	Required OS for VE2020
Plusoptix PowerRef3 Autorefractor	Plusoptix	PowerRef3
Stimuli Monitors (Quantity: 4+)	Dell	Resolution 1920x1080	Note all monitors should be the same model and brand to avoid resolution differences as well as physical configurations