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

Badamy, jak ruchy oczu odzwierciedlają funkcjonowanie mózgu. Celem jest opracowanie lepszej diagnostyki i leczenia schorzeń neurologicznych poprzez zrozumienie, jak wzrok, równowaga i percepcja ruchu współdziałają. Opracowaliśmy metodę ilościową określającą wkład wzrokowy i przedsionkowy w percepcję ruchu na poziomie podkorowym, pokazując, jak wstrząśnienie mózgu może prowadzić do zawrotów głowy wzrokowej poprzez zwiększoną wrażliwość na ruch wzrokowy.

Zbadamy, jak ruchy oczu powodują postęp choroby i reakcję na leczenie w zaburzeniach neurologicznych. Obecnie badamy, jak galwaniczna superkorowa stymulacja może zmniejszać chorobę lokomocyjną i wspierać stabilność wzroku. Na początek usiądź badanego bezpiecznie na wyznaczonym krześle podczas wszystkich prób.

Dostosuj pozycję fotela, aby zapewnić stabilność i komfort oraz zmniejszyć ryzyko niepożądanych ruchów głową lub zsunięcia maski. Za pomocą pasków z hakiem i pętlą umieszczaj i zabezpieczaj na głowie nadajnik oczu zamontowany na głowie, aby zminimalizować ruch głowy. Upewnij się, że kamery do śledzenia oczu mają wyraźny i niezakłócony widok oczu obiektu przez cały ruch.

Zmodyfikuj wysokość punktu obrotu, aby uwzględnić indywidualne różnice wysokości. Następnie dostosuj punkt obrotu mechanicznych sań tak, aby oś obrotu całego ciała była ustawiona między oczami obiektu. Mocno przymocuj lokalizator na głowie obiektu.

Wybierz scenę wizualną o wysokim kontraście, złożoną z rozproszonych linii lub kropek skupionych wokół punktu fiksacji. Ustaw punkt fiksacji tak, aby układał się bezpośrednio przed oczami obiektu, zarówno pionowo, jak i poziomo. Usuń wszystkie rozpraszające źródła światła w pomieszczeniu, aby scena wizualna była jedynym źródłem oświetlenia.

Użyj ekranu ekranu wystarczająco dużego, by wypełnić całe pole widzenia obiektu. Poinstruuj badanego, by przez cały czas próby skupiał wzrok na centralnym punkcie. Następnie uruchom oprogramowanie do śledzenia oczu i głowy i prezentuj statyczną scenę wizualną przez 10 sekund przed rozpoczęciem jakiegokolwiek ruchu.

Między jedną a dwiema sekundami przed rozpoczęciem ruchu polec badanemu trzymać szeroko otwarte oczy. Rozpocznij ruch wzrokowy, obracając scenę do stałej amplitudy przy ustalonym przyspieszeniu. Upewnij się, że pokój jest całkowicie ciemny, aby usunąć wszelkie wizualne wskazówki kierunkowe.

Zabezpiecz obiekt w zmechanizowanych sankach, aby zminimalizować niezamierzone ruchy głowy lub ciała. Poinformuj badanego, że proces zaraz się rozpocznie. Następnie uruchamiam oprogramowanie do śledzenia oczu i głowy, pozwalając na dziesięciosekundowy interwał przed rozpoczęciem ruchu.

Między jedną a dwiema sekundami przed rozpoczęciem ruchu polec badanemu trzymać szeroko otwarte oczy. Aktywuj mechaniczne sanki, aby wykonać obrót głowy z taką samą amplitudą i przyspieszeniem jak przy stymulacji ruchu wzrokowego. Użyj oprogramowania do śledzenia oczu, aby przeanalizować nagrane filmy z monitoringu oczu i wyodrębnić ruchy skrętne, pionowe i poziome oczu.

Konfiguruj i kalibruj funkcję śledzenia źrenic zgodnie z wytycznymi systemu. Do analizy odpowiedzi skrętnej wybierz dwa punkty odniesienia z wyraźnymi cechami topograficznymi po obu stronach źrenicy dla każdego oka, co umożliwia dokładne dopasowanie szablonu. Uruchom program analityczny do generowania danych pozycyjnych w czasie i eksportuj wszystkie dane o ruchach oczu do osobnego pliku.

Teraz zdigitalizuj dane wejściowe z systemu pomiaru oczu, w tym ruchy oczu, pozycję głowy i ruchy krzesła. Wizualnie obejrzyj importowane dane dla każdego badania, aby przeanalizować położenie skrętne, pionowe i poziome oczu w czasie, a także pozycję głowy w płaszczyźnie przechylenia. Następnie potwierdź stabilny punkt odniesienia i oczekiwane reakcje na ruchy we wszystkich strumieniach danych.

Aby analizować fazy wolne, ręcznie przerysuj każdą fazę spowolnienia skrętnego, aby wykluczyć pozostałe dane zakłócające. Oceń czas uderzeń oczopląsowych należy zaznaczyć początek każdej fazy szybkiej i liczyć łączną liczbę faz szybkich na badanie i badanie. Uwzględnić wszystkie ślady fazy wolnej z każdego badania i uczestnika, aby zapewnić reprezentatywne dane statystyczne o wysokiej mocy.

Aby ocenić wkład sensoryczny, należy podzielić średnią prędkość wolnej fazy każdego uczestnika z badań tylko wzrokowych i wyłącznie przedsionkowych przez wyniki badań wizuo-przedsionkowych uśrednionych na warunki przyspieszenia. We wszystkich warunkach stymulacji badania wizualno-przedsionkowe wykazały najwyższe prędkości skrętne w fazie wolnej, natomiast badania wyłącznie wzrokowe dały najniższe, potwierdzając addytywną integrację wielozmysłową. Prędkość skrętna systematycznie rosła wraz z wyższym przyspieszeniem bodźców we wszystkich modalnościach, co świadczy o zależności od przyspieszenia.

Pacjenci wykazywali istotnie wyższe prędkości skrętne w fazie wolnej niż kontrolne zarówno podczas stymulacji wzrokowej, jak i przedsionkowej, ale nie podczas badań wyłącznie przedsionkowych. Przyrost bodźców ocznych był najwyższy podczas badań wizualno-przedsionkowych, umiarkowany podczas badań wyłącznie przedsionkowych, a najniższy w stymulacji wyłącznie wzrokowej, co potwierdza specyficzną dla modalnej wrażliwości śledzenia. Analiza względnego wkładu wykazała, że bodźce przedsionkowe konsekwentnie przeważały nad bodźcami wzrokowymi na wszystkich poziomach przyspieszenia, a różnica rosła przy wyższych przyspieszeniach.

W porównaniu z grupą kontrolną, pacjenci mieli zmniejszony wkład przedsionkowy i zwiększony wkład wzrokowy, co wskazuje na zmienione ważenie czucia po wstrząśnieniu mózgu. Częstotliwość uderzeń oczopląsów nie różniła się między grupami ani modalnościami, ale pacjenci wykazywali wcześniejszy początek uderzeń w badaniach wzrokowych, zwłaszcza przy wyższych przyspieszeniach.