Eye-tracking gebruiken om het relatieve belang van visuele en vestibulaire input voor de verwerking van subcorticale bewegingen in het rolvlak te beoordelen

We bestuderen hoe oogbewegingen de hersenfunctie weerspiegelen. Het doel is om betere diagnostiek en behandelingen voor neurologische aandoeningen te ontwikkelen door te begrijpen hoe zicht, balans en bewegingswaarneming samenwerken. We hebben een methode ontwikkeld die visuele en vestibulaire bijdragen aan bewegingswaarneming op subcorticaal niveau kwantificeert, waarbij wordt aangetoond hoe een hersenschudding kan leiden tot visuele duizeligheid door verhoogde gevoeligheid voor visuele beweging.

We zullen onderzoeken hoe oogbewegingen ziekteprogressie en behandelingsrespons bij neurologische aandoeningen veroorzaken. We onderzoeken momenteel hoe galvanische supercorticale stimulatie bewegingsziekte kan verminderen en de stabiliteit van de blik kan bevorderen. Begin met het bevestigen van het onderwerp stevig in de aangewezen stoel voor alle proeven.

Stel de positie van de stoel aan om zowel stabiliteit als comfort te bieden en het risico op ongewenste hoofdbewegingen of het slippen van het masker te verminderen. Met haak- en lusbanden plaats en bevestig je de op het hoofd gemonteerde oogvolger om de hoofdbeweging van het onderwerp te minimaliseren. Controleer of de oogvolgers een helder en onbelemmerd zicht hebben op de ogen van het onderwerp tijdens alle bewegingen.

Pas de hoogte van de rotatiepunten aan om rekening te houden met individuele hoogteverschillen. Stel vervolgens het rotatiepunt van de mechanische slee aan zodat de as van de rotatie van het hele lichaam tussen de ogen van het onderwerp wordt ingesteld. Bevestig de kopbevestigde tracker stevig aan het hoofd van het onderwerp.

Kies een visuele scène met hoog contrast die bestaat uit verspreide lijnen of stippen rond een fixatiepunt. Plaats het fixatiepunt zo dat het direct voor de ogen van het onderwerp uitlijnt, zowel verticaal als horizontaal. Elimineer alle afleidende lichtbronnen in de kamer zodat de visuele scène de enige lichtbron is.

Gebruik een scherm dat groot genoeg is om het volledige gezichtsveld van het onderwerp te vullen. Geef de betrokkene opdracht om gedurende het hele proces zijn blik op het centrale punt gericht te houden. Start dan de oog- en hoofdtrackingsoftware en presenteer de statische visuele scène gedurende 10 seconden voordat je met beweging begint.

Tussen één en twee seconden voordat je beweging start, geef je de proefpersoon de opdracht om zijn ogen wijd open te houden. Begin de visuele beweging door de scène te roteren naar een vaste amplitude met een vooraf bepaalde versnelling. Zorg ervoor dat de kamer volledig donker is om visuele aanwijzingen te verwijderen.

Zet het onderwerp vast in de gemotoriseerde slee om ongewenste hoofd- of lichaamsbewegingen te minimaliseren. Informeer de proefpersoon dat het proces op het punt staat te beginnen. Start vervolgens de oog- en hoofdtrackingsoftware, zodat er een interval van tien seconden kan verlopen voordat de beweging wordt gestart.

Tussen één en twee seconden voor de beweging begint, geef je de proefpersoon de opdracht om zijn ogen wijd open te houden. Activeer de mechanische slee om een hoofdrotatie uit te voeren met dezelfde amplitude en versnelling als voor de visuele bewegingsstimulatie. Gebruik een oogvolgsoftware om de opgenomen oogvolgvideo's te analyseren en torsie-, verticale en horizontale oogbewegingen te extraheren.

Configureer en kalibreer de pupilvolgfunctie volgens de richtlijnen van het systeem. Voor torsieresponsanalyse wordt voor elk oog twee referentiepunten geselecteerd met verschillende topografische kenmerken aan weerszijden van de pupil, zodat een nauwkeurige sjabloonmatching mogelijk is. Voer het analyseprogramma uit om positiegegevens in de loop van de tijd te genereren en exporteer alle oogbewegingsgegevens naar een apart bestand.

Digitaliseer nu de invoergegevens van het oogvolgsysteem, inclusief oogbewegingen, hoofdhouding en stoelbeweging. Bekijk visueel de geïmporteerde gegevens van elke proef om de torsie-, verticale en horizontale oogposities over de tijd te bekijken, samen met de koppositie in het rollvlak. Bevestig vervolgens een stabiele basislijn en verwachte bewegingsreacties over alle datastromen.

Om langzame fasen te analyseren, volg je handmatig elke torsie-trage fase om eventuele resterende verstorende gegevens uit te sluiten. Evalueer de timing van nystagmus-slagen door het begin van elke snelle fase te markeren en het totale aantal snelle fasen per proef en proefpersoon te tellen. Neem alle langzame fase traces van elke studie en proefpersoon op om representatieve, krachtige statistische gegevens te garanderen.

Om sensorische bijdragen te evalueren, deel de gemiddelde langzame fasesnelheid van elke proefpersoon van die van alleen-visuele en vestibulaire proeven door die van visuo-vestibulaire proeven gemiddeld per versnellingsconditie. Over alle stimulatiecondities produceerden visuo-vestibulaire proeven de hoogste torsie-trage fasesnelheden, terwijl visuele alleen proeven resulteerden in de laagste en validerende additieve multisensorische integratie. De torsiesnelheid nam systematisch toe met een hogere stimulusversnelling in alle modaliteiten, wat versnellingsafhankelijke gevoeligheid aantoont.

Patiënten vertoonden significant hogere torsie-langzame fase-snelheden dan controles tijdens zowel visuele als visuo-vestibulaire stimulatie, maar niet tijdens uitsluitend vestibulaire onderzoeken. De oogstimuluswinst was het hoogst tijdens visuo-vestibulaire onderzoeken, matig tijdens alleen vestibulaire stimulatie, en het laagst bij uitsluitend visuele stimulatie, wat modaliteitsspecifieke volggevoeligheid bevestigde. Analyse van relatieve bijdragen toonde aan dat vestibulaire input consequent hoger was dan visuele input op alle versnellingsniveaus, waarbij de ongelijkheid toenam bij hogere versnellingen.

In vergelijking met controles hadden patiënten een verminderde vestibulaire bijdrage en een verhoogde visuele bijdrage, wat wijst op veranderde sensorische weging na de hersenschudding. De frequentie van de nystagmus-beats verschilde niet tussen groepen of modaliteiten, maar patiënten vertoonden een vroegere start van beats in visuele onderzoeken, vooral bij hogere versnellingen.