Name: Kwantyfikacja reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprzyrządowania i zestawów narzędzi do analizy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-03T13:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 27 s
Description: Poznaj metodę kwantyfikacji reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprogramowania VisualEyes2020. To narzędzie umożliwia naukowcom i lekarzom obiektywną analizę ruchów gałek ocznych oraz różnicowanie dysfunkcji binokularnych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez grant National Institutes of Health R01EY023261 dla T.L.A. oraz stypendium Barry'ego Goldwatera i nagrodę doktorską NJIT Provost Doctoral Award dla S.N.F.

<ol><li>Alvarez, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disparity+vergence+differences+between+typically+occurring+and+concussion-related+convergence+insufficiency+pediatric+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">Disparity vergence differences between typically occurring and concussion-related convergence insufficiency pediatric patients.</a> Vision Research. 185, 58-67 (2021).</li>
<li>Alvarez, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Underlying+neurological+mechanisms+associated+with+symptomatic+convergence+insufficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Underlying neurological mechanisms associated with symptomatic convergence insufficiency.</a> Scientific Reports. 11, 6545(2021).</li>
<li>Scheiman, M., Kulp, M. T., Cotter, S. A., Lawrenson, J. G., Wang, L., Li, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interventions+for+convergence+insufficiency%3A+A+network+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Cochrane+Database+of+Systematic+Reviews%22%5BJournal%5D)">Interventions for convergence insufficiency: A network meta-analysis.</a> The Cochrane Database of Systematic Reviews. 12 (12), (2020).</li>
<li>Semmlow, J. L., Chen, Y. F., Granger-Donnetti, B., Alvarez, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correction+of+saccade-induced+midline+errors+in+responses+to+pure+disparity+vergence+stimuli%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Eye+Movement+Research%22%5BJournal%5D)">Correction of saccade-induced midline errors in responses to pure disparity vergence stimuli.</a> Journal of Eye Movement Research. 2 (5), (2009).</li>
<li>Scheiman, M., Wick, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aScheiman%2C+M+%22Clinical+Management+of+Binocular+Vision.%2C+5th+Edition%22">Clinical Management of Binocular Vision., 5th Edition</a>. , Lippincott Williams & Wilkins. Philadelphia, USA. (2019).</li>
<li>Kim, E. H., Vicci, V. R., Granger-Donetti, B., Alvarez, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+adaptations+of+the+dynamic+disparity+vergence+and+phoria+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Short-term adaptations of the dynamic disparity vergence and phoria systems.</a> Experimental Brain Research. 212 (2), 267-278 (2011).</li>
<li>Labhishetty, V., Bobier, W. R., Lakshminarayanan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+25Hz+enough+to+accurately+measure+a+dynamic+change+in+the+ocular+accommodation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Optometry%22%5BJournal%5D)">Is 25Hz enough to accurately measure a dynamic change in the ocular accommodation.</a> Journal of Optometry. 12 (1), 22-29 (2019).</li>
<li>Juhola, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+saccadic+eye+movements+using+a+non-recursive+adaptive+digital+filter%5BTitle%5D)+AND+%22Computer+Methods+and+Programs+in+Biomedicine%22%5BJournal%5D)">Detection of saccadic eye movements using a non-recursive adaptive digital filter.</a> Computer Methods and Programs in Biomedicine. 21 (2), 81-88 (1985).</li>
<li>Mack, D. J., Belfanti, S., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+sampling+rate+and+lowpass+filters+on+saccades+-+A+modeling+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Research+Methods%22%5BJournal%5D)">The effect of sampling rate and lowpass filters on saccades - A modeling approach.</a> Behavior Research Methods. 49 (6), 2146-2162 (2017).</li>
<li>Ghahghaei, S., Reed, O., Candy, T. R., Chandna, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calibration+of+the+PlusOptix+PowerRef+3+with+change+in+viewing+distance%2C+adult+age+and+refractive+error%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmic+%26+Physiological+Optics%22%5BJournal%5D)">Calibration of the PlusOptix PowerRef 3 with change in viewing distance, adult age and refractive error.</a> Ophthalmic & Physiological Optics. 39 (4), 253-259 (2019).</li>
<li>Guo, Y., Kim, E. L., Alvarez, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VisualEyes%3A+A+modular+software+system+for+oculomotor+experimentation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">VisualEyes: A modular software system for oculomotor experimentation.</a> Journal of Visualized Experiments. (49), e2530(2011).</li>
<li>Convergence Insufficiency Treatment Trial Study Group. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Randomized+clinical+trial+of+treatments+for+symptomatic+convergence+insufficiency+in+children%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Randomized clinical trial of treatments for symptomatic convergence insufficiency in children.</a> Archives of Ophthalmology. 126 (10), 1336-1349 (2008).</li>
<li>Borsting, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Association+of+symptoms+and+convergence+and+accommodative+insufficiency+in+school-age+children%5BTitle%5D)+AND+%22Optometry%22%5BJournal%5D)">Association of symptoms and convergence and accommodative insufficiency in school-age children.</a> Optometry. 74 (1), 25-34 (2003).</li>
<li>Sheard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zones+of+ocular+comfort%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Optometry%22%5BJournal%5D)">Zones of ocular comfort.</a> American Journal of Optometry. 7 (1), 9-25 (1930).</li>
<li>Hofstetter, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+longitudinal+study+of+amplitude+changes+in+presbyopia%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Optometry+and+Archives+of+American+Academy+of+Optometry%22%5BJournal%5D)">A longitudinal study of amplitude changes in presbyopia.</a> American Journal of Optometry and Archives of American Academy of Optometry. 42, 3-8 (1965).</li>
<li>Donders, F. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDonders%2C+FC+%22On+the+Anomalies+of+Accommodation+and+Refraction+of+the+Eye%22">On the Anomalies of Accommodation and Refraction of the Eye</a>. , Milford House Inc. Boston, MA. translated by Moore, W. D (1972).</li>
<li>Sravani, N. G., Nilagiri, V. K., Bharadwaj, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photorefraction+estimates+of+refractive+power+varies+with+the+ethnic+origin+of+human+eyes%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Photorefraction estimates of refractive power varies with the ethnic origin of human eyes.</a> Scientific Reports. 5, 7976(2015).</li>
<li>Maddox, E. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMaddox%2C+EE+%22The+Clinical+Use+of+Prisms+and+the+Decentering+of+Lenses%22">The Clinical Use of Prisms and the Decentering of Lenses</a>. , John Wright and Co. London, UK. (1893).</li>
<li>Yaramothu, C., Santos, E. M., Alvarez, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+visual+distractors+on+vergence+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vision%22%5BJournal%5D)">Effects of visual distractors on vergence eye movements.</a> Journal of Vision. 18 (6), 2(2018).</li>
<li>Borsting, E., Rouse, M. W., De Land, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prospective+comparison+of+convergence+insufficiency+and+normal+binocular+children+on+CIRS+symptom+surveys.+Convergence+Insufficiency+and+Reading+Study+%28CIRS%29+group%5BTitle%5D)+AND+%22Optometry+and+Vision+Science%22%5BJournal%5D)">Prospective comparison of convergence insufficiency and normal binocular children on CIRS symptom surveys. Convergence Insufficiency and Reading Study (CIRS) group.</a> Optometry and Vision Science. 76 (4), 221-228 (1999).</li>
<li>Maxwell, J., Tong, J., Schor, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+first+and+second+order+dynamics+of+accommodative+convergence+and+disparity+convergence%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">The first and second order dynamics of accommodative convergence and disparity convergence.</a> Vision Research. 50 (17), 1728-1739 (2010).</li>
<li>Alvarez, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Convergence+Insufficiency+Neuro-mechanism+in+Adult+Population+Study+%28CINAPS%29+randomized+clinical+trial%3A+Design%2C+methods%2C+and+clinical+data%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmic+Epidemiology%22%5BJournal%5D)">The Convergence Insufficiency Neuro-mechanism in Adult Population Study (CINAPS) randomized clinical trial: Design, methods, and clinical data.</a> Ophthalmic Epidemiology. 27 (1), 52-72 (2020).</li>
<li>Leigh, R. J., Zee, D. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeigh%2C+RJ+%22The+Neurology+of+Eye+Movements%22">The Neurology of Eye Movements</a>. , Oxford Academic Press. Oxford, UK. (2015).</li>
<li>Alvarez, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+and+functional+imaging+changes+induced+from+vision+therapy+in+patients+with+convergence+insufficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society%22%5BJournal%5D)">Clinical and functional imaging changes induced from vision therapy in patients with convergence insufficiency.</a> Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2019, 104-109 (2019).</li>
<li>Scheiman, M. M., Talasan, H., Mitchell, G. L., Alvarez, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Objective+assessment+of+vergence+after+treatment+of+concussion-related+CI%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Optometry+and+Vision+Science%22%5BJournal%5D)">Objective assessment of vergence after treatment of concussion-related CI: A pilot study.</a> Optometry and Vision Science. 94 (1), 74-88 (2017).</li>
<li>Yaramothu, C., Greenspan, L. D., Scheiman, M., Alvarez, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vergence+endurance+test%3A+A+pilot+study+for+a+concussion+biomarker%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Vergence endurance test: A pilot study for a concussion biomarker.</a> Journal of Neurotrauma. 36 (14), 2200-2212 (2019).</li>
</ol>

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

Zastosowania metody w badaniach naukowych Innowacje w stosunku do początkowego oprogramowania VisualEyes2020 (VE2020) obejmują rozszerzenie VE2020 o projekcję na wielu monitorach z jednym lub kilkoma bodźcami wizualnymi, co pozwala na badanie pytań naukowych, począwszy od kwantyfikacji składników Maddoxa wergencji18 po wpływ rozpraszających celów na cele instruowane19. Rozbudowa systemu haploskopowego do VE2020 wraz z uzupełniającym rozwojem VEMAP i AM...

Wspólna koordynacja obuoczna oraz odpowiednie reakcje akomodacyjne i okoruchowe na bodźce wzrokowe są kluczowymi aspektami codziennego życia. Gdy dana osoba ma zmniejszoną szybkość reakcji na ruchy gałek ocznych, określoną ilościowo za pomocą rejestracji ruchu gałek ocznych, można zauważyć podwójne widzenie (podwójne widzenie)1,2. Co więcej, metaanaliza literatury Cochrane wykazała, że pacjenci z dysfunkcjami okoruchowymi, próbujący utrzymać normalne widzenie obuoczne, doświadczają często wspólnych objawów wizualnych, w tym niewyraźnego/podwójnego widzenia, bólów głowy, stresu/zmęczenia oczu i trudności z wygodnym czytaniem3. Szybkie sprzężone ruchy gałek ocznych (sakkady), gdy są niedostateczne, mogą niedostatecznie lub nadmiernie reagować na cele wzrokowe, co oznacza, że do skorygowania tego błędu wymagane są dalsze sekwencyjne sakady4. Te reakcje okoruchowe mogą być również zakłócone przez układ akomodacyjny, w którym niewłaściwe skupienie światła z soczewki powoduje rozmycie5. 
Zadania takie jak czytanie czy praca na urządzeniach elektronicznych wymagają koordynacji systemów okoruchowych i akomodacyjnych. W przypadku osób z obuocznym ruchem gałek ocznych lub dysfunkcjami akomodacyjnymi niezdolność do utrzymania zespolenia obuocznego (pojedynczego) i ostrego (wyraźnego) widzenia obniża jakość ich życia i ogólną produktywność. Ustanawiając metodologię proceduralną do ilościowego rejestrowania tych systemów niezależnie i zgodnie za pomocą powtarzalnych konfiguracji oprzyrządowania i obiektywnej analizy, można zrozumieć cechy charakterystyczne dotyczące aklimatyzacji do określonych braków. Ilościowe pomiary ruchów gałek ocznych mogą prowadzić do bardziej kompleksowych diagnoz 6 w porównaniu z konwencjonalnymi metodami, z potencjałem przewidywania prawdopodobieństwa remediacji za pomocą interwencji terapeutycznych. Ten pakiet oprzyrządowania i analizy danych zapewnia wgląd w zrozumienie mechanizmów stojących za obecnymi standardami opieki, takimi jak terapia widzenia, oraz długoterminowego wpływu, jaki interwencje terapeutyczne mogą mieć na pacjentów. Ustalenie tych różnic ilościowych między osobami z normalnym widzeniem obuocznym i bez niego może zapewnić nowatorskie, spersonalizowane strategie terapeutyczne i zwiększyć skuteczność remediacji w oparciu o obiektywne pomiary wyników.
Do tej pory nie ma ani jednej dostępnej komercyjnie platformy, która mogłaby jednocześnie stymulować i ilościowo rejestrować dane o ruchu gałek ocznych z odpowiadającymi im akomodacyjnymi reakcjami pozycyjnymi i prędkościowymi, które mogą być dalej przetwarzane jako oddzielne strumienie danych (ruch gałek ocznych i akomodacyjny). Analizy przetwarzania sygnału dla akomodacyjnych i okoruchowych reakcji pozycyjnych i prędkości ustaliły odpowiednio minimalne wymagania dotyczące próbkowania na poziomie około 10 Hz7 oraz sugerowaną częstotliwość próbkowania między 240 Hz a 250 Hz dla sakkadowych ruchów gałek ocznych8,9. Jednak współczynnik Nyquista dla wergencyjnych ruchów gałek ocznych nie został jeszcze ustalony, chociaż wergencja jest o rząd wielkości niższa pod względem prędkości szczytowej niż sakkadowe ruchy gałek ocznych. Niemniej jednak istnieje luka w obecnej literaturze dotyczącej rejestracji ruchu gałek ocznych i integracji platformy oprzyrządowania do automatycznego refrakcyjnego światła. Co więcej, możliwość analizowania obiektywnych reakcji ruchu gałek ocznych z synchronicznymi reakcjami akomodacji nie została jeszcze udostępniona na zasadach open source. W związku z tym Laboratorium Inżynierii Wizyjnej i Neuronalnej (VNEL) zajęło się potrzebą zsynchronizowanego oprzyrządowania i analizy poprzez stworzenie VE2020 i dwóch pakietów programów do przetwarzania sygnałów offline do analizy ruchów gałek ocznych i reakcji akomodacyjnych. VE2020 można dostosować za pomocą procedur kalibracji i protokołów stymulacji w celu dostosowania do różnych zastosowań, od nauk podstawowych po kliniczne, w tym projekty badawcze dotyczące niewydolności/nadmiaru konwergencji, niewydolności/nadmiaru dywergencji, niewydolności/nadmiaru akomodacji, dysfunkcji obuocznych związanych ze wstrząsem mózgu, zeza, niedowidzenia i oczopląsu. VE2020 jest uzupełniony o VEMAP i AMAP, które następnie zapewniają możliwości analizy danych dla tych stymulowanych oczu i ruchów akomodacyjnych.

<table><tbody><tr><td>Skrzynka rozdzielcza terminala analogowego</td><td>National Instruments</td><td>2090A</td><td></td></tr><tr><td>Convex-Sphere Trial Lens Set</td><td>Przenośne obiektywy precyzyjne</td><td>Reichert</td><td>Wykorzystywane do kalibracji autorefraktora</td></tr><tr><td>Karty graficzne</td> <td>-</td><td></td> <td>Minimalne wymagania dotyczące wydajności GTX980 w konfiguracji SLI</td></tr><tr><td>ISCAN Eye Tracker</td><td>ISCAN</td><td>ETL200</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Wymagania dotyczące oprogramowania</td> <td>MathWorks</td><td>v2022a</td> AMAP</tr><tr><td>MATLAB</td> Wymagania dotyczące <td>oprogramowania VEMAP</td><td>MathWorks</td><td>v2015a</td></tr><tr><td>Microsoft Windows 10</td><td></td> Microsoft <td>Windows 10</td><td>Wymagany system operacyjny Microsoft Windows 10 dla VE2020</td></tr><tr><td>Autorefraktor Plusoptix PowerRef3</td> Monitory bodźców <td>Plusoptix</td><td>PowerRef3</td><td></td></tr><tr><td>(ilość: 4+)</td><td>Rozdzielczość Dell</td><td>1920x1080</td><td>Należy pamiętać, że wszystkie monitory powinny być tego samego modelu i marki, aby uniknąć różnic w rozdzielczości, a także konfiguracji fizycznych</td></tr></tbody></table>

kwantyfikacja reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprzyrządowania i zestawów narzędzi do analizy

Quantification of Oculomotor Responses and Accommodation Through Instrumentation and Analysis Toolboxes

Dzięki celowej stymulacji i rejestrowaniu ruchów gałek ocznych można zaobserwować podstawowe cechy podstawowych mechanizmów neuronalnych ruchów gałek ocznych. VisualEyes2020 (VE2020) został opracowany w oparciu o brak konfigurowalnej stymulacji wizualnej opartej na oprogramowaniu dostępnej dla badaczy, która nie opiera się na silnikach lub siłownikach w tradycyjnym haploskopie. Ten nowy instrument i metodologia zostały opracowane z myślą o nowatorskiej konfiguracji haploskopu wykorzystującej zarówno systemy śledzenia ruchu gałek ocznych, jak i autorefraktora. Oprogramowanie analityczne, które umożliwia zsynchronizowaną analizę ruchu gałek ocznych i reakcji akomodacyjnych, zapewnia badaczom wzroku i klinicystom powtarzalne środowisko i narzędzie, które można udostępniać. Program Analizy Ruchu Oczu (VEMAP) Laboratorium Inżynierii Wizyjnej i Neuronalnej (VNEL) został stworzony w celu przetwarzania nagrań wytwarzanych przez urządzenia śledzące ruch gałek ocznych VE2020, podczas gdy Program Analizy Ruchu Akomodacyjnego (AMAP) został stworzony w celu przetwarzania danych wyjściowych zapisu z odpowiedniego systemu autorefraktora. VNEL bada trzy podstawowe bodźce: akomodację (zmiany wypukłości soczewki wewnątrzgałkowej spowodowane rozmyciem), wergencję (rotacja do wewnątrz, zbieżna i na zewnątrz, rozbieżna rotacja oczu) i sakkady (sprzężone ruchy gałek ocznych). VEMAP i AMAP wykorzystują podobne procesy przepływu danych, ręczne interakcje operatora i interwencje tam, gdzie to konieczne; Jednak te platformy analityczne przyspieszają tworzenie obiektywnego pakietu oprogramowania, który minimalizuje zależność od operatora. Użyteczność interfejsu graficznego i odpowiadające mu algorytmy pozwalają na przeprowadzanie szerokiego zakresu eksperymentów wizualnych przy minimalnym wymaganym wcześniejszym doświadczeniu w kodowaniu od jego operatora (operatorów).

Wykresy zespołowe na poziomie grupy dla stymulowanych ruchów gałek ocznych wywołanych przez VE2020 przedstawiono na Rysunku 1 wraz z odpowiadającymi im charakterystykami prędkości pierwszego rzędu.
<img alt="Rysunek 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64808/64808fig11.jpg" /> 
Rysunek 1Zespoły odpowiedzi ruchów gałek ocznych. Przedstawiono wykresy zbiorcze dla skok...

VisualEyes2020 (VE2020) to niestandardowy język skryptowy, który prezentuje, rejestruje i synchronizuje bodźce wzrokowe ruchu gałek ocznych. VE2020 dostarcza bodźców do sprzężonych ruchów gałek ocznych (sakkady i płynny pościg), sprzężonych ruchów gałek ocznych (wergencja), akomodacji i kombinacji każdego z nich. Dwa programy analityczne ujednolicają przetwarzanie danych z systemów śledzenia ruchu gałek ocznych i rejestracji zakwaterowania.

Kwantyfikacja reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprzyrządowania i zestawów narzędzi do analizy

Through the purposeful stimulation and recording of eye movements, the fundamental characteristics of the underlying neural mechanisms of eye movements ...

Pakiety oprogramowania użyte w tym badaniu zapewniają kompleksową i pełną kontrolę nad każdym eksperymentem, który jest przedmiotem zainteresowania. Visualize 2020 dostosowuje stymulację, AMAP i VMAP zapewniają uzupełniającą analizę odpowiednio zachowań akomodacyjnych i motorycznych oczu. Główną zaletą tej techniki jest przezroczystość.Programowo, zachowanie bodźca, procedura kalibracji i procesy analityczne mogą być definiowane przez użytkownika dla dowolnego protokołu eksperymentalnego w zakresach oprogramowania. Obiektywny pomiar ruchów gałek ocznych i akomodacji za pomocą analizy danych umożliwia naukowcom zajmującym się wzrokiem i lekarzom odróżnienie pacjentów z dysfunkcją obuoczną od kontroli nerwiaka obuocznego. Po drugie, być w stanie zrozumieć mechanizm neurologiczny leżący u podstaw terapii widzenia.Zapisy momentu gałki ocznej mogą być wykorzystywane jako potencjalny biomarker dysfunkcji motorycznych oczu i mają potencjalne zastosowania w populacji pacjentów z wstrząśnieniem mózgu i chorobą Parkinsona, w której występuje wysoka współwystępowość dysfunkcji widzenia obuocznego. Zacznij od monitorowania połączeń i sprzętu konfiguracji. System VisualEyes 2020 przypisuje monitory w kolejności przestrzennej i zgodnej z ruchem wskazówek zegara.Zadbaj o prawidłową konfigurację przestrzenną monitorów bodźców. Główny monitor sterujący jest indeksowany jako zero, a wszystkie kolejne monitory są indeksowane od jednego. Wybierz opcję Identyfikuj, aby zwizualizować przypisane indeksy monitora dla każdego wyświetlacza bodźca podłączonego do komputera sterującego.W ustawieniach monitora wyświetlacza przejdź do opcji Rozdzielczość wyświetlacza i sprawdź zalecaną rozdzielczość. Upewnij się, że system śledzenia ruchu gałek ocznych znajduje się na optycznej linii środkowej, a minimalna odległość kamery wynosi 38 centymetrów. Sprawdź, czy system autorefraktora znajduje się na optycznej linii środkowej i około jednego metra od oczu.Sprawdź poprawność konfiguracji sprzętu i wyposażenia, odwołując się do wymiarów. Upewnij się, że pulpit i odpowiedni sprzęt do śledzenia ruchu gałek ocznych są skonfigurowane i skalibrowane zgodnie z instrukcjami producenta. Jednoocznie zasłaniaj lewe oko uczestnika filtrem transmisyjnym w podczerwieni i umieść wypukłą soczewkę próbną w sferze przed filtrem.Następnie przez lornetkę prezentuj bodziec o wysokiej ostrości czterech stopni z fizycznie bliskich monitorów bodźców. Następnie przez lornetkę prezentuj bodziec o wysokiej ostrości 16 stopni z fizycznie bliskich monitorów bodźców. Po uzyskaniu świadomej zgody należy skierować uczestnika do zajęcia miejsca w haploskopie.Ustaw czoło i podbródek uczestnika na stałym zagłówku, aby zminimalizować ruchy głowy i dostosuj wysokość krzesła tak, aby szyja uczestnika była wygodna przez cały eksperyment. Dostosuj kamery rejestrujące ruch gałek ocznych, aby upewnić się, że oczy uczestnika są możliwe do uchwycenia w polu widzenia kamery. Następnie dostosuj sygnał śledzenia ruchu gałek ocznych i zyski bramkowania śledzenia oczu, aby uchwycić cechy anatomiczne, takie jak rąbek, źrenica i odbicie rogówki.Zweryfikuj przechwytywanie danych o ruchach gałek ocznych, prosząc uczestnika o wykonanie powtarzających się ruchów wergencyjnych lub sakkadowych. Aby skonfigurować dane, należy użyć zewnętrznego urządzenia pamięci masowej, które zawiera dane autorefraktora, i wyeksportować dane do urządzenia z zainstalowanym systemem AMAP. Uruchom aplikację AMAP i wybierz preprocesor plików lub preprocesor wsadowy.Sprawdź pasek postępu AMAP i powiadomienia, ponieważ system dostarcza je, gdy wybrane dane zostały wstępnie przetworzone. Katalogi folderów są generowane na podstawie wstępnego przetwarzania AMAP w celu zapewnienia przejrzystości przetwarzania danych i dostępności za pośrednictwem dysku lokalnego komputera w obszarze danych wyjściowych AMAP. Jeśli funkcja AMAP zostanie wybrana bez uprzedniego przetwarzania danych, sprawdź, czy pojawi się okno eksploratora plików, w którym użytkownik może wybrać katalog danych.Następnie, aby przeprowadzić analizę danych AMAP, wybierz plik danych do analizy za pomocą przycisku Załaduj dane, który ładuje wszystkie dostępne pliki do bieżącego katalogu plików, domyślnie do wygenerowanego folderu wyjściowego podkreślenia AMAP. Nazwa wybranego pliku danych pojawi się w polu bieżącego pliku. W selektorze oka sprawdź domyślny wybór, który przedstawia uśrednione obuocznie dane dla zarejestrowanej refrakcji akomodacyjnej.Przełącz typ danych między refrakcją akomodacyjną a wergencją okoruchową, oznaczony jako Spojrzenie przez selektor typu. Zapoznaj się z dalszymi dostępnymi dostosowaniami graficznymi, aby przedstawić metryki danych oraz charakterystyki pierwszego i drugiego rzędu. Sprawdź domyślne metryki dla protokołu AMAP.Po wyświetleniu opcji graficznych wykonaj modyfikacje indeksu początkowego odpowiedzi, indeksu końcowego odpowiedzi i indeksu prędkości szczytowej za pomocą pokręteł modyfikacji metrycznych. Po przeprowadzeniu analizy wszystkich zarejestrowanych ruchów zapisz analizowane metryki dla każdego pliku danych w polu identyfikatora ruchu lub za pomocą strzałek nawigacyjnych po lewym i prawym słowie. Nieprzeanalizowane ruchy mają domyślną klasyfikację, która nie jest liczbą oznaczoną jako NaN i nie są zapisywane ani eksportowane.Wykonuj ręczną klasyfikację jako dobrą lub złą dla każdego ruchu, aby zapewnić pełną analizę przez dowolnego operatora. Wybierz przycisk Zapisz, aby zapisać analizowane dane. Następnie wybierz przycisk Eksportuj, aby wyeksportować przeanalizowane dane do dostępnego arkusza kalkulacyjnego, który zawiera poszczególne metryki ruchu oraz uśrednione wyeksportowane arkusze metryk.Wykresy zespołowe na poziomie grupy stymulowanych ruchów gałek ocznych wywołanych przez VisualEye 2020 są tutaj przedstawione wraz z odpowiednimi charakterystykami prędkości pierwszego rzędu. Każdy ślad pozycji ruchu gałek ocznych jest wykreślany jako linia o unikalnym kolorze i pokryty reakcją prędkości na poziomie grupy w kolorze czerwonym. Wizualizację występów uczestników można również wykonać za pomocą AMAP, który pokazuje zespół zbieżnych odpowiedzi o pięciu stopniach i odpowiadające im odpowiedzi akomodacyjne 1,5 dioptrii wynikające z przetwarzania danych.Bardzo ważne jest, aby uczestnik był skoncentrowany na linii środkowej i rozumiał, co musi zrobić ze swoimi oczami w eksperymencie. Wyraźne obrazy oczu z odpowiednim bramkowaniem mają kluczowe znaczenie dla rejestrowania danych, które można analizować w trybie offline. Badamy nowe technologie, takie jak rzeczywistość wirtualna, aby przełożyć te techniki na przenośne urządzenia, które służą do interwencji diagnostycznych i terapeutycznych, aby pomóc pacjentom z dysfunkcją obuoczną, która jest powszechna w populacji ogólnej po wstrząśnieniu mózgu lub u pacjentów z chorobą Parkinsona.

quantification-oculomotor-responses-accommodation-through

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Kontrolę neuronalną oraz procesy poznawcze można badać poprzez ruchy gałek ocznych. Oprogramowanie VisualEyes umożliwia operatorowi niezależne programowanie bodźców na dwóch ekranach komputera przy użyciu prostego, niestandardowego języka skryptowego. System może stymulować tandemowe ruchy oczu (sakady i pościg płynny), ruchy przeciwstawne (wergencję) lub dowolną ich kombinację.

VisualEyes: modularny system oprogramowania do eksperymentów okulomotorycznych

VisioTracker to zautomatyzowany system do ilościowej analizy sprawności wzrokowej larw i niewielkich osobników dorosłych ryb, oparty na rejestracji ruchów gałek ocznych. Charakteryzuje się on pełną kontrolą nad właściwościami bodźców wzrokowych oraz analizą w czasie rzeczywistym, co umożliwia prowadzenie wysokoprzepustowych badań w takich dziedzinach jak rozwój i funkcje układu wzrokowego, farmakologia, badania obwodów neuronalnych oraz integracja sensoromotoryczna.

VisioTracker, innowacyjne zautomatyzowane podejście do analizy okulomotorycznej

Wideookulografia jest bardzo ilościową metodą badania sprawności motorycznej oczu, a także uczenia się motorycznego. W niniejszym materiale opisujemy sposób przeprowadzania wideookulografii u myszy. Zastosowanie tej techniki u myszy zdrowych, leczzonych farmakologicznie lub modyfikowanych genetycznie stanowi potężne narzędzie badawcze do zgłębiania fizjologii leżącej u podstaw zachowań motorycznych.

Wideookulografia u myszy

Przedstawiono szczegółowy protokół oceny odczytów strukturalnych i wizualnych u gryzoni za pomocą optycznej koherentnej tomografii i odpowiedzi optokinetycznej. Wyniki dostarczają cennych informacji dla badań okulistycznych i neurologicznych.

Wykorzystanie optycznej tomografii koherentnej i odpowiedzi optokinetycznej jako strukturalnych i funkcjonalnych odczytów układu wzrokowego u myszy i szczurów

Prezentowany tutaj jest protokół oceny obuocznych ruchów gałek ocznych i kontrolowanych przez spojrzenie badań przesiewowych centralnego pola widzenia u uczestników z utratą widzenia centralnego.

Ocena obuocznego centralnego pola widzenia i obuocznych ruchów gałek ocznych w warunkach widzenia dychoptycznego

Tutaj opisujemy użycie optycznej koherentnej tomografii spektralnej (SD-OCT) do wizualizacji struktur siatkówki i oka in vivo w modelach zwyrodnienia siatkówki, jaskry, retinopatii cukrzycowej i krótkowzroczności.

Strukturalne oceny in vivo chorób oczu w modelach gryzoni przy użyciu optycznej koherentnej tomografii

Obecne badania demonstrują metodę dokładnego badania dynamicznej ostrości wzroku (DVA) u osób krótkowzrocznych z korekcją okularów. Dalsza analiza wykazała, że im bliżej stanu refrakcji do emmetropii, tym lepsza jest lornetka DVA z korekcją okularów zarówno przy 40, jak i 80 stopniach na sekundę.

Obuoczna dynamiczna ostrość wzroku u pacjentów z krótkowzrocznością skorygowaną okularami

Tutaj opisujemy standardowy protokół do ilościowego określania odruchu optokinetycznego. Łączy w sobie wirtualną stymulację bębna i wideookulografię, a tym samym umożliwia precyzyjną ocenę selektywności cech zachowania i jego plastyczności adaptacyjnej.

Kwantyfikacja selektywności cech wzrokowych odruchu optokinetycznego u myszy

Opisujemy tutaj PyOKR, półautomatyczną metodę analizy ilościowej, która bezpośrednio mierzy ruchy gałek ocznych wynikające z wizualnych reakcji na dwuwymiarowy ruch obrazu. Interfejs użytkownika i algorytm analizy oparty na języku Python pozwalają na większą przepustowość i dokładniejsze pomiary ilościowe parametrów śledzenia ruchu gałek ocznych niż poprzednie metody.

PyOKR: Półautomatyczna metoda ilościowego określania zdolności śledzenia odruchów optokinetycznych

Metodologia badała wkład wzrokowy i przedsionkowy w stabilizację spojrzenia podczas rotacji optokinetycznej i całego ciała. Stymulacje przeprowadzono poprzez badania wzrokowe, przedsionkowe i wizuo-przedwostykowe. Wzmocnienie ruchu oczu skrętne i częstotliwości oczopląsów służyły jako wskaźniki podkorowego przekazywania informacji o ruchu specyficznym dla sensorycznych do odruchowej odpowiedzi pnia mózgu w każdym badaniu.

Wykorzystanie śledzenia oczu do oceny względnego znaczenia bodźców wzrokowych i przedsionkowych dla przetwarzania ruchu podkorowego w płaszczyźnie przechylania

Optometr dwuokularowy z czołem fali dobrze współpracuje z tradycyjnymi technikami refrakcji zarówno w obiektywnych, jak i subiektywnych pomiarach refrakcji, oferując doskonałą dokładność i użyteczność kliniczną. Jego ustandaryzowany protokół zmniejsza obciążenie optometrystów i zapewnia dokładniejszą ocenę refrakcyjną dla osób po chirurgii refrakcyjnej.

Porównanie zgodności i dokładności przy użyciu optometru dwuokularowego czoła fali z autorefraktorem i foropterem

Poznaj metodę kwantyfikacji reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprogramowania VisualEyes2020. To narzędzie umożliwia naukowcom i lekarzom obiektywną analizę ruchów gałek ocznych oraz różnicowanie dysfunkcji binokularnych.

Kwantyfikacja reakcji okoruchowych i akomodacji za pomocą oprzyrządowania i zestawów narzędzi do analizy

Przeglądaj więcej filmów