VisualEyes: Okülomotor Deney için Modüler Yazılım Sistemi

Özet

Sinir kontrolü ve bilişsel süreçleri göz hareketleri ile ele alınabilir. VisualEyes yazılım bir operatör bağımsız bir basit, özel betik dili kullanarak iki bilgisayar ekranlarında uyaranlara programlamak için izin verir. Sistem tandem göz hareketleri (sakkadlar ve düzgün takip) veya karşılıklı göz hareketleri (verjans) veya herhangi bir kombinasyonu uyarabilir.

Özet

Göz hareketi çalışmaları, beyin, normal ve işlevsiz beyinde hem de görsel bilgi edinir nasıl bir anlayış oluşturarak güçlü bir temel sağladı. ¹ Ancak, bir platform geliştirme teşvik etmek ve mağaza göz hareketleri önemli programlama, zaman ve maliyet gerektirebilir. Birçok sistem deneysel çeşitli ihtiyaçları için çeşitli uyaranlara programlamak için esneklik sunmuyoruz. Ancak, VisualEyes Sistemi operatörü herhangi bir arka plan ve ön plan uyaran programı tandem veya göz hareketlerini karşı çıktığı için bir ya da iki ekran seçmek ve bağımsız sol ve sağ göz uyarmak için izin, esnek bir mimariye sahiptir. Bu sistem önemli ölçüde okülomotor bir çalışma yürütmek için gerekli programlama geliştirme süresini azaltabilir. 1) göz hareketi yanıtları elde etmek için Okülomotor kayıt cihazı, 2) LabView'a yazılmış VisualEyes yazılımı ve uyarıcının bir dizi oluşturmak için: VisualEyes Sistemi üç parça olarak tartışılacaktırve metin dosyaları ve 3) çevrimdışı veri analizi gibi mağaza yanıtları. Limbus izleme sistemi, bir sklera arama bobini veya bir video görüntüsü sistemi: Göz hareketleri gibi çeşitli enstrümantasyon tarafından kaydedilebilir. Sakkadik adımlar, vergent rampalar ve ilgili yanıtları vergent adımlar olarak tipik göz hareketi uyaranlar gösterilir. Bu Video raporda, bir sistemin esnekliği çok sayıda görsel uyaranlara ve sağlıklı yanı sıra klinik popülasyonlar çalışma temel bilim adamları ve klinisyenler tarafından kullanılabilir rekor göz hareketleri oluşturmak göstermek.

Protokol

Okülomotor deney yapmak için gerekli temel unsurlardan bir bakış akış şemasında Her blok aşağıda ayrıntılı olarak ele alınacaktır Şekil 1'de gösterilmiştir.

1. ENSTRÜMANTASYON SET-UP:

1. Göz hareketi monitörün herhangi bir tür bu sistem için kullanılabilir. Biz bir kızılötesi limbus izleme ve bir video izleme sistemi gösterecektir.
2. Böyle Sakkadik veya düzgün takip gibi tandem izleme hareketleri için, tek bir bilgisayar görsel ekran için kullanılabilir. Böyle verjansına veya (yani, sakkadik uyaranlar ile vergent) haploscope görsel görüntü için iki bilgisayar monitörleri ile gerekli tandem versiyonu hareketleri ile verjansına etkileşimi göz hareketleri karşı çalışma için, bakınız şekil 2.

2. KALİBRASYON:

1. Kalibrasyon ölçümleri başka bir set dönüştürmek için gereklidir. Göz hareketleri tipik Ancak şekil 3. bilgisayar m gösterilen dönme derece (°) olarak gösterilironitors genellikle derece olarak görsel uyaranlara belirtmek vizyon araştırmacılara göre piksel değerlerini kullanın. Bu nedenle, bir dönüştürme derecesi piksel değerleri dönüştürmek için gereklidir. Görsel görüntüler kalibre etmek için fiziksel hedefler nereye yerleştirileceğini Bir hesaplamak için trigonometri kullanabilirsiniz. Bilgisayar ekranında uyaran 2 ° fiziksel hedefle aynı hizada Örneğin, o piksel değeri 2 ° uyarana karşılık (şekil 2).
2. Sistemi kalibre etmek için, operatör VisualEyes dizini içinde Pixel2Deg.vei açmak gerekiyor. İlk olarak, streç modu alanını kullanarak kalibre monitörü tanımlar. Sağ göz monitör için sol göz monitör ve 2 numara 1 girin. Ardından, programı çalıştırın ve yeşil hat fiziksel hedefin üstüne bindirilmiş kadar yeşil hat uyaran hareket. Derece fiziksel hedefin bilinen konumunu girin ve kaydetmek düğmesine basın. Ardından, yeşil hat üzerine tıklayın. derecesi ve piksel değeri t ekranda gösterilirO alt sol köşesinde. Operatör üç kalibrasyon noktalarının en az toplamak gerekir.
3. Tüm kalibrasyon noktaları kaydettikten sonra, kalibrasyon puan elde VisualEyes dizin D2P çıktı dosyasını açın. Bir lineer regresyon denklemini elde etmek kalibrasyon noktaları çizilir. Operatör piksel değerleri program istediği görsel uyaranın ilk ve son pozisyonunu hesaplamak için denklem kullanın. Bir yön Batı uyaran beş kalibrasyon noktaları kullanılarak elde edilen sol göz ve sağ göz kalibrasyon eğrisi bir örneği Şekil 4'te gösterilmektedir.
4. Uyaran ek bir monitör gerektiriyorsa tekrarlayın 2.2 ve diğer monitör için 2.3 adımları.

3. VISUALEYES YAZILIM:

1. Bir Stimulus tanımlayın: operatör deney öncesinde sağ ve sol göz uyaran ilk ve son konumunu tanımlamak gerekir. İlk olarak, yeni bir metin dosyasını açmak ve ilk satırda, ilk defa tanımlamak ve pozisyon o değerleriuyaran f. Dört parametreler) 1) süresi (saniye tanımlanması gerekir, 2) yatay konumda (piksel), 3) dikey pozisyon (piksel), ve 4) bir sekme ile ayrılmış rotasyon (°). Aynı şekilde, son kez uyaran konumu dört parametre tanımlamak. Stimulus_name.vei (VEI = VisualEyes Giriş) dosyası olarak VisualEyes dizininde uyarıcı kaydedin ve diğer göz uyaran için bu adımı tekrarlayın.
   1. Ani bir adım ya da sürekli bir rampa uyaran hareketi hareketinin ikiye jeneralize olabilir. Bir adım uyaran aniden hareket ya da nihai pozisyon için başlangıç ​​pozisyonuna atlamak sağlar. Operatör zamanında değişiklik bir adım uyaran 0.001 saniye olduğuna dikkat etmelidir. Bir sonraki satırda, uyaran başlangıç ​​pozisyonuna yanı sıra son pozisyonda bulunmasını istediğiniz kadar süre tanımlar. Uyaran bir satır içinde dört alanları kullanarak tanımlanır. Sakkadik adım, düzgün takip rampa vergent aşaması ve vergent rampa bir örneği gösterilmektedirTablo 1.
   2. Uyaranlara için, böyle bir çoklu adımlar olarak adım veya görsel görevler dizisi gibi tek bir uyarıcı olabilir.
2. Uyaran Kütüphanesine Stimulus kaydet: VisualEyes dizin içinde birkaç varsayılan dc1.txt ayarları (sol göz uyaran / monitör) ve dc2.txt (sağ göz uyaran / monitör) dosyaları vardır. İlk satır yatay yönde içinde ekranın yüzdesidir. İkinci satır dikey yönde içinde ekranın yüzdesidir. Üçüncü arka plan görüntüsü ve dördüncü ön plan veya hedef görüntü. Beşinci satır bağımsız modda çalışmak için bilgisayarı gösterir. Monitör ^6. nı (1 sağ göz ve 2 göz bırakılır). ^7. hattı monitörlerin en boy oranı. çizgilerin kalanı deneysel oturumda içinde kullanabileceğiniz operatörü uyaranlara farklı türü vardır.
   1. Dc1.txt açın ve VisualEyes Direc gelen dc2.txttory. Bu iki dosya, sırasıyla sol göz ve sağ göz için kütüphane uyaranlara içerir. Son satırda, adım 3.1 oluşturulan uyaran dosya adını yazın. profil numarası uyaran dosya adına karşılık gelen m ^inci satır anlamına gelir. Örneğin, Şekil 1 'de, uyaranın profil sayısı 8'dir.
3. Bir bir deney için gerekli olan pek çok uyaranlar oluşturmak için 3.2 adımları 3.1 tekrarlayabilirsiniz.
4. Deney Protokolü Komut yazın: Deneysel protokol komutları yazın bir metin dosyasını açın. Bu dosya VisualEyes Sistemi okumak ve bu dosyada bulunan script her komutu çalıştırmak anlamına gelir komut dosyası denir. deneysel bir protokol için bir komut dosyası oluşturmak için yeteneği kullanıcı aynı protokolü kullanan deneysel oturumları tekrarlanan davranışlarda sağlar. Ayrıca, çok sayıda komut deneysel komutları tipi ve sırası değişebilir yazılı olabilir. Bu dosyaBir script_name.ves dosya olarak VisualEyes dizine kaydedilebilir. (VES VisualEyes script =)
   1. VisualEyes fonksiyonları giriş ve çıkış argümanları var. Tablo 2 VisualEyes yazılım tüm fonksiyonları gösterir.
      1. ExpTrial: Bu fonksiyon adım 3.2 'den teşvik kütüphanede kaydedildi uyaran aramak için kullanılır. veri uzunluğu işlevini uyaran yürütmesine olanak sağlayacak zamanı. Tempfile.lwf VisualEyes yazılımı geçici bir çıkış tampon içine gelen verileri ve çıktı saklamak için izin verir. Tempfile.lwf tanımlı olmadığı zaman, bu fonksiyonun icrası sırasında, sayısallaştırma için gelen herhangi bir veri depolamak değil.
      2. LogFile: Bu fonksiyon dizeleri veya VisualEyes dizininde out.txt dosyasına ExpTrial tanımlanan girdi tamponu çıktılar. Deney tamamlandığında, operatör başka bir isim out.txt dosyanın adını değiştirmek gerekir. Aksi takdirde, veriler bir sonraki experim sırasında yazılırent.
      3. TriggerWait: Bu fonksiyon ExpTrial başlatmak ve verileri dijital ortama aktarmak için bir tetikleyici düğmeye basarak konu için bekler. Bu sinyal düşükten (5 V) dijital yüksek değiştirmek için bekliyor dijital toplama kartı üzerinde bir kanal olduğunu (0 V).
      4. RandomDelay: Bu fonksiyon tahmini veya sonraki uyaran beklentisiyle önlemek için rasgele bir gecikme üretir.
      5. WaveMSD: Bu fonksiyon, verilerin ortalama ve standart sapmayı hesaplar.

4. YER GÖZ HAREKETİ MONİTÖR & ÇALIŞMA DENEY:

1. Böyle kornea yansıma, video görüntüleme sistemi, limbus izleme sistemi veya sklera arama bobini gibi farklı göz hareketi izler toplamak ve kayıt göz hareketleri için kullanılabilir.
2. Bir konu katılabilir önce, deney açıklanabilir olmalı ve konu okumak ve Kurumsal Değerlendirme Kurulu tarafından onaylanmış bilgilendirilmiş onam formunu imzalamak zorundadır.
3. Operatör must konuda göz hareketi monitör ayarlayın. İlk olarak, özne bir hedefe sabitleşmek istenir. Operatör gibi kullanılan göz hareketi monitör bağlı veya öğrenci ve kornea yansıması (iris ve sklera arasındaki sınır) limbusun olarak gözün anatomik özelliklerini yakalamak için göz hareketini izlemek ayarlar.
4. Göz hareketi monitör düzgün konuda ayarlandıktan sonra, operatör göz hareketini izlemek, vergent veya sakkadik hareketleri yapmak için konuyu sorarak göz hareketleri yakalamak olduğunu doğrulamak gerekir.
5. VisualEyes dizin program ReadScript.vei açın. Sağ üst köşede, adım 3.4 oluşturulan deneysel protokol komut dosyası dosya adını yazın. Ardından, sol üst köşesinde kırmızı ok basarak ReadScript.vei programını çalıştırın.
6. Konu tetik verin ve bu konuda düğmeye basar, veri toplama başlayacak açıklar. Başka bir Acquire.vei dosyası Bu otomatik olacak ly gelen verileri arsa ekranda belirir. Veri 500Hz örneklenir.
7. Deney tamamlandığında, ReadScript.vei otomatik olarak duracaktır. Şu anda, VisualEyes dizine gidin ve Out1.txt dosyayı bulmak. Aksi takdirde operatör deney çalışan bir dahaki sefere, veri dosyası üzerine yazılır dosyayı yeniden adlandırın.

5. OFF-LINE VERİ ANALİZİ:

1. Operatör farklı yazılım paketleri (yani MatLab veya Excel) kullanarak verileri analiz edebilirsiniz. Gecikme, pik hızı, genliği, çalışmaya bağlı olarak ilgi olabilir.
   1. Matlab analiz kod örneği sakkadların, verjans adımları ve yön Batı rampaları arsa VisualEyes dizin verilmiştir. Karşılık gelen hız yanıtlarla topluluğu sakkaddan, verjans aşaması ve yön rampa pozisyonu izleri örnekleri Şekil 5 içinde gösterilmektedir.

6. Temsilcisi Sonuçlar:

t "> VisualEyes Sistemi kullanılarak kaydedilen göz hareketleri topluluk örnekleri 5. Tipik 10 ° sakkadik hareketleri arsa 4A gösterilmiştir Şekil gösterilmiştir. Konu ters yönde bir sakkaddan yapmak için söylenir Antisaccades sakkadik yanıtları . görsel uyarıcı ve arsa 4B gösterilmektedir Bu, daha bilişsel zorlu bir iştir; bu nedenle bir gecikme veya hareketi başlatmak için zaman antisaccades (arsa 4B) için de Prosaccades denilen bir görsel uyarana karşı sakkadlar göre olduğunu gözlemleyebilirsiniz 4 ° adımlara (arsa 4A). yön Batı yanıtları uyaranlara arsa 4D gösterilmiştir 5 ° / s rampaları arsa 4C ve yön Batı yanıtları gösterilmiştir. Her eser, üst sıra pozisyon derece olarak gösterilir bir birey göz hareketi işlevi zamanı. Göz hareketleri derece, sayaç açıları, ya da prizma diyoptri birimleri kalibre edilir. Araştırmamız dönme derecesi kullanır. alt sıra zaman bir fonksiyonu olarak ° / s çizilen hızıdırd hareket hızıdır. Her topluluk veri ölçeği hareketine bağlı olarak değişir.

Okülomotor deney yapmak için anahtar unsurlardan 1. Akış grafiği Şekil. Çevrimdışı veri analizi için bir deney VisualEyes yazılımını kullanarak bir uyarıcı oluşturmak ve yürütmek için gerekli adımların örnekleri gösterilmiştir. Bölüm A Pixel2Deg.vei penceresini gösterir. Bölüm B, bir uyarıcı tanımlamak için gereken dört parametre göstermektedir. Uyaran kütüphane içinde siyah metin hatları örnek dosyaları uyaranlara ve kırmızı metin her satırı tanımlar nerede Bölüm C uyaranlara kütüphanesidir. Bölüm D deneysel komut protokolünün bir örnektir.

Şekil 2. VisualEyes Sistemi Haploscope Deney Seti-up. Üç CRT monitörler kullanılır: 1) Bir kontrol paneli uyaranlara görüntülemek için gereklidird yanıtları 2) sağ göz (RE) görsel uyaranlara ve 3) bir CRT için bir CRT monitör, sol göz (LE) görsel uyaranlara izlemek. Yarım gümüş ayna 30 cm uzaklıkta iki görsel uyaranlara CRT monitörlerden yerleştirilir. Bu CRT monitörlerde uyaranlara yarım gümüş ayna (% 50 iletim ve% 50 yansıtma ayna) yansıtılıyor sigorta etmektir. Ayna konu Kalibrasyon için gerekli olan konu ölçülen mesafelerde bulunan hedeflerin üzerine bindirilmiş bilgisayar ekranlarından uyaranlara görüntülemenize olanak sağlar. Haploscope ile, her iki gözde konaklama talebi sabit tutulur. öznenin gözleri ve ayna arasındaki mesafe 10 cm. Sistem farklı pupil arası mesafeler (IPD) karşılamak için ayarlanabilir, ancak bu gösteri için 6 cm IPD üstlenecek.

Sakkadik (solda) ve Vergent 3. Hesaplamalar Şekil (sağ) moB hedefler A letle gösterilmiştir. IPD arası pupil mesafedir.

Sol gözü (üst arsa) ve sağ gözü (alt arsa) uyaran Şekil 4. Kalibrasyon eğrisi. Benzer bir prosedür Sakkadik veya düzgün takip uyaranlara için yürütülen olacaktır.

Şekil sakkaddan 5. örnek, (A) Antisaccades (B) verjans aşama (C) ve Batı rampaları (D) VisualEyes sistemi kullanılarak ve özel bir MATLAB programı kullanılarak analiz edildi. Ensemble pozisyonu izleri (sn zamanın bir fonksiyonu olarak °), her renkli çizgi, farklı bir göz hareketi temsil eden üst sıralarda çizilir. (saniye cinsinden zamanın bir fonksiyonu olarak ° / sn) karşılık gelen hız izleri.

Uyarıcı Tipi	Uyarıcı_Name_Left Eye.vei				Stimulus_Name_Right_Eye.vei
	Zaman (ler)	x pozisyonu (piksel)	y-pozisyonu (piksel)	Rotasyon (°)	Zaman (ler)	x pozisyonu (piksel)	y-pozisyonu (piksel)	Rotasyon (°)
Pürüzsüz Pursuit Rampa	0	100	0	0	0	100	0	0
	10	200	0	0	10	200	0	0
Sakkaddan Adım	0	100	0	0	0	100	0	0
	100	0	0	0.5	100	0	0
	0.501	200	0	0	0.501	200	0	0
	3	200	0	0	3	200	0	0
Verjans Rampa	0	452	0	0	0	973	0	0
	10	370	0	0	10	1044	0	0
Verjans Adım	0	452	0	0	0	973	0
	0.5	452	0	0	0.5	973	0	0
	0.501	416	0	0	0.501	1002	0	0
	3	416	0	0	3	1002	0	0

0.5

Tablo Düzgün takip Rampa, Sakkadik Adım, yön Batı Rampa ve yön Adım Uyaranlar 1. Bir Örnek

Işlev	Sözdizimi
ExpTrial	Çıkış Tampon # = ExpTrial ("Veri Uzunluğu: LE bilgileri: RE bilgileri"); Örnek: 2 = ExpTrial ("13: 3: 3");
	Output Tampon # = Exo Deneme ("Veri Uzunluğu: LE Profil: Profil RE:. tempfile LWF"); Örnek: 2 = ExpTrial ("13: 3: 3: templfile.lwf");
LogFile	Çıkış Tampon # = LogFile ("METİN"); Örnek: 0 = LogFile ("Deney 1");
	0 = LogFile (Girdi Tampon #); Örnek: 0 = GÜNLÜKDOSYASI (2);
TriggerWait	0 = TriggerWait (Tampon numarası); Örnek: 0 = TriggerWait (0);
RandomDelay	0 = RandomDelay ("t2: t1"); Örnek: 0 = RandomDelay ("2000: 500");
WaveMSD	Çıkış Tampon # = WaveMSD (Girdi Tampon #);

Tablo 2. Fonksiyonlar VisualEyes Programı Deneysel Protokolü yaz için kullanılır

Tartışma

Kritik Adımlar:

Göz hareketi monitörler düzgün konuda ayarlanması gerekir. Örneğin, göz hareketleri kayıt monitörleri, bir aralık içinde çalışmak ve bu konuda ayarlanması gerekir. Kişinin göz hareketi aralığının ötesine giderse, o zaman sistem doymuş hale gelir. Doygunluk üzerine, göz hareketi sinyali geçerli değil. Kalibrasyon de göz hareketi kayıt kritik. Tüm göz hareketi sayısallaştırılmış ve yaygın tür dönme derecesi olarak göz hareketi araştırmalarında kullanılan birimlere dönüştürülmesi g...