RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Burada, demented olmayan Parkinson hastalarında göz hareketi parametreleri ve bilişsel fonksiyonlar arasındaki ilişkiyi incelemek için bir protokol saklıyız. Deneme, görsel bir arama görevinde saccadik genlik ve fiksasyon süresini ölçmek için bir göz izleyicisi kullandı. Daha sonra çok etki alanı bilişsel görevlerde performans ile korelasyon ölçüldü.
Bilişsel bozukluk prognoz üzerinde etkileri olan Parkinson hastalığında sık görülen bir olgudur. Parkinson hastalığında bilişsel fonksiyonun basit, noninvaziv ve objektif proxy ölçümü erken bilişsel gerileme tespit yardımcı olacaktır. Fizyolojik bir metrik olarak, göz hareketi parametresi öznenin nitelikleri ve zekası tarafından şaşkın değildir ve bilişsel işlevler ile ilişkili ise bir proxy marker olarak işlev görebilir. Bu amaçla, bu çalışmada birden fazla etki alanında bilişsel testlerde göz hareketi parametreleri ve performans arasındaki ilişki araştırılmış. Denemede, deneklerden bilgisayar ekranına rastgele dağılmış bir dizi alfabeye gömülü bir sayı aramaları istendiği göz izleme içeren görsel bir arama görevi kuruldu. Sayı ve alfabe arasındaki ayrım, bilişsel yeteneğin göz hareketi parametreleri üzerindeki şaşırtıcı etkisinin en aza indirgendiği, aşırı öğrenilen bir görevdir. Ortalama saccadik genlik ve fiksasyon süresi yakalandı ve görsel arama görevi sırasında hesaplandı. Bilişsel değerlendirme pil frontal-executive fonksiyonların etki alanları kaplı, dikkat, sözel ve görsel bellek. Bu uzun fiksasyon süresi sözel akıcılık, görsel ve sözel bellek, Parkinson hastalığında bilişsel fonksiyon için proxy belirteçleri olarak göz hareketi parametrelerinin kullanımı üzerinde daha fazla araştırma sağlayan daha düşük performans ile ilişkili olduğu bulunmuştur Hasta. Deneysel paradigma, Parkinson hastalığı hastaları grubumuzda yüksek tolere edilebilir bulunmuştur ve benzer araştırma soruları için diğer hastalık varlıklarına transdiagnostik olarak uygulanabilir.
Parkinson hastalığı klasik bir motor hastalıktır; henüz, hastalık da bilişsel açıkları ile ilişkilidir, ve demans içine ilerleme yaygındır1. Parkinson hastalığında kognitif bozukluğun patofizyolojisi iyi anlaşılamamıştır. Braak'ın evreleme2'yegöre kortikal bölgede alfa-sinüklein birikimi ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Ayrıca dopaminerjik ve kolinerjik sistemin dejenerasyonbir çift sendrom prognostik etkisi ile farklı bilişsel açıkları yol açtığı önerilmiştir3. Daha fazla araştırma daha fazla Parkinson hastalığında bilişsel bozukluk dahil kesin mekanizmaları açıklığa kavuşturmak için gereklidir. Klinik açıdan, bilişsel bozukluk varlığı prognoz üzerinde önemli bir etkisi vardır4,5. Klinik uygulamada bilişsel fonksiyonun değerlendirilmesi, bu nedenle, gereklidir. Ancak, uzun bir bilişsel değerlendirme hastaların zihinsel ve motor koşulları ile sınırlıdır. Bu nedenle, bilişsel fonksiyon üzerinde hastalığın yükünü yansıtabilir bir noninvaziv ve basit bir ölçüm gereklidir.
Göz hareketi anormallikleri yaygın olarak parkinson hastalığının erkenaşamalarındantespit edilebilir belirtileri tarif 6 , henüz patofizyoloji bilişsel bozukluk daha az iyi karakterizedir. Göz hareketinin nesil görsel duyusal giriş bir dönüşüm yoluyla, bir iç içe kortikal ve subkortikal ağ tarafından subserved, etkisi için beyin sapında okülomotor çekirdekleri sinyalleri içine7. Parkinson hastalığı patolojilerinin bu ağlara katılımı göz hareketi anormalliklerine yol açabilir. Orada, belki de göz hareketi ve bilişsel fonksiyon kontrolü yöneten nöroanatomik yapıların örtüşen. Ayrıca, diğer nörodejeneratif bozukluklarda saccadik göz hareketi ve bilişsel fonksiyon arasındaki ilişkiyi inceleyen çalışmalar yapılmıştır8. Bu nedenle, Parkinson hastalığında bilişsel fonksiyonların bir proxy marker olarak göz hareketi parametrelerinin kullanımını keşfetmek için değerlidir. Bir kesitsel çalışma9 azaltılmış saccadik genlik ve daha uzun fiksasyon süresi Parkinson hastalığında küresel bilişsel bozukluğun şiddeti ile ilişkili olduğunu gösterdi. Ancak, göz hareketi parametreleri ve belirli bilişsel etki alanları arasındaki korelasyon hakkında veri eksikliği vardır. Genel bilişsel durum yerine belirli bilişsel etki alanlarının ölçülmesinin önemi ve ölçülmesi, bireysel bilişsel etki alanının Parkinson hastalığı3'te diferansiyel prognostik bilgileri bilgilendirmesi ve farklı sinir ağları. Bu çalışmanın amacı göz hareketi ölçümleri ile farklı bilişsel işlevler arasındaki özel ilişkiyi araştırmaktır. Bu göz izleme teknolojisi kullanarak Parkinson hastalığında bilişsel gerileme biyobelirteçleri geliştirilmesi inşa edilebilir bir temel kurmak için ilk adımdır.
Sunulan deneysel paradigma 2 ana bölümden oluşur: bilişsel değerlendirme ve göz izleme görevi. Bilişsel değerlendirme pil bilişsel işlevleri bir dizi kapsıyordu, dikkat ve çalışma belleği de dahil olmak üzere, yürütme fonksiyonu, dil, sözel bellek ve visuospatial fonksiyon. Bu 5 bilişsel etki alanının seçimi, Parkinson hastalığında hafif bilişsel bozukluk için Hareket Bozukluğu Derneği Görev Gücü Yönergeleri dayanmaktadır10, ve yerel olarak kullanılabilir bilişsel testler bir dizi değerlendirme oluşturmak için seçildi Pil. Parkinson hastalığı biliş bahsedilen bir önceki benzer göz izleme çalışmada9, yazar denekler görsel bilişsel görevleri meşgul iken göz hareketi parametreleri ayıklanır, parametrelerpotansiyel olarak etkilenmiş olabilir öznenin bilişsel yeteneği. Bu çalışma, göz hareketi parametreleri ile farklı bilişsel etki alanları arasındaki ilişkiyi değerlendirmeyi amaçlayırken, bilişsel yeteneklerin göz parametreleri üzerindeki potansiyel kafa karıştırıcı etkisi ele alınmalıdır. Bu bağlamda, alzheimer hastalığı11başka bir göz izleme çalışması ndan uyarlanan görsel bir arama görevi, deneklerin göz hareketi parametrelerini yakalamak için kullanılmıştır. Görev sırasında, denekler birden çok alfabe dağıtıcıları arasında bir bilgisayar ekranında tek bir sayı aramak zorunda kaldı. Bu görev saccadik göz hareketi ve görsel fiksasyon alternatif kullanımı ortaya çıkarmak istiyorsunuz, hangi anormallikleri yaygın Parkinson hastalığında açıklanan. Sayı ve alfabenin tanımlanması ve farklılaşması, bilişsel işlevlere olan talebin çok az olduğu ve bu nedenle bu çalışmanın araştırma sorusuna cevap vermeye uygun olacağı, öğrenilmiş bir görevdir. Rösler ve ark.11tarafından belirtildiği gibi teknik özelliklere ve tasarıma dayalı bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. onların orijinal çalışmada bizim göz izci dahili yazılım içinde çalıştırılacak. Bu çalışma için göz izleme verilerinin sınıflandırılması ve analizi için bir şirket içi algoritma da geliştirilmiştir.
Bu araştırma projesi Hong Kong-Yeni Bölgeler Çin Ortak Üniversitesi Doğu Küme Klinik Araştırma Etik Komitesi (CREC Ref. No.: 2015.263) tarafından onaylanmıştır.
1. Katılımcı Alımı ve Temel Değerlendirmesi
2. Deneysel Kurulum
3. Bilişsel Değerlendirme nin Akışı ve Görsel Arama Görevi
4. Görsel Arama Görevi
5. Göz Takibi Veri İşleme ve Analizi
Bu çalışmanın tam sonucu23yayınlanan orijinal kağıt mevcuttur. Parkinson hastalığı denekler (n = 67) işe alındı ve değerlendirme tamamlandı. Ancak, 5 olgu, göz izleyicisi ile uyumsuz aşamalı lens taktıkları ve verileri atıldığı için görsel arama görevini tamamlayamadı. Deneklerin yaş ortalaması 58.9 (SD = 7.5 yıl) idi ve erkek-kadın oranı 1.7:1 idi. Karşılaştırma için 62 sağlıklı yaş, cinsiyet ve eğitimle uyumlu kontroller alındı.
Bilişsel ve göz hareketi parametreleri
Diğer önceki çalışmalarla tutarlı24,Parkinson hastalığı grubu kontrol grubuna göre birden fazla bilişsel görevde daha düşük performans gösterdi(Tablo 1). Görsel arama görev verilerinin sınıflandırılması için şirket içi algoritma kullanılarak, sabitlemeler ve saccades tanımlanır ve hesaplama ve analiz için ayıklanır. Hastalık grubunun kontrollere göre daha küçük ortalama saccadik genlik (16.36° ± 2.36) olduğu saptadı (17.27° ± 2.49; p = 0.037). Ortalama fiksasyon süresi gruplar arasında anlamlı olarak farklı değildi (216.58 ms ± 31.64 vs, 211.59 ms ± 24.90; p = 0.331) (Tablo 2).
Göz hareketi parametreleri ile bilişsel fonksiyon arasındaki korelasyon
Kovariatlar için ayarlandıktan sonra, ortalama fiksasyon süresi ile sözel tanıma bellek skorundaki performans arasında negatif korelasyonlar saptandı (Tanıma ve Ayrımcılık puanları; F = 5.843, t = -2.417, p = 0.017 ve F = 12.771, t = -3.574, p = 0.001, sırasıyla), örüntü tanıma belleği (F = 5.505, t = -2.346, p = 0.021) ve meyve kategorilerinde kategorik sözel akıcılık testi (F = 5.647, t = -2.376, p = 0.009) ve sebze (F = 9.744, t = -3.122, p = 0.002). (Tablo 3). Ancak bu korelasyonlarda hastalık ve kontrol grubu arasında anlamlı bir etkileşim saptamadı ve bu da korelasyonların hastalık grubuna özgü olmadığını düşündürmektedir. Görsel fiksasyon ve ilişkili bilişsel fonksiyonların kontrolü genellikle ağırlıklı olarak kolinerjik bir temele sahip beynin temporal ve parietal bölgelerini içerdiği, bu nöroanatomik ve biyokimyasal değişikliklerde patolojik değişiklikler olduğu spekülasyonları vardır. mekanizmalar bulguları açıklayabilir.

Şekil 1 : Göz izleyicisinin kalibrasyon çizimi. Çizim kalibrasyon sonucunu gösterir. Her yeşil çizginin uzunluğu, göz izleyicisi tarafından hesaplanan bakış noktası ile gerçek nokta konumu arasındaki farkı gösterir. Tüm yeşil çizgiler gri daireler içinde düşmek ve hiçbir eksik noktası olduğundan, bu kalibrasyon kalitesi kabul edilebilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2 : Görsel arama görevinin deneme örneği. 79 dikkat dağıtıcı alfabe arasında 1 sayı bulunan 80 uyarıcı öğeden oluşan doğrusal olmayan bir dizinin görüntülenmesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3 : Genel örnekleme yüzdesini kontrol etmek için arayüz. Bilgisayar programının Yeniden Oynatma bölümünde, görsel arama görevi sırasında gözlerin göz izleyicisi tarafından başarıyla bulunduğu süre yüzdesini gösteren Örnekler Yüzdesi her konu için denetlenebilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4 : Görsel arama görevinden görselleştirilmiş bir taramayı n için bir örnektir. Bu deneme sırasında tarar yolu, saccadik göz hareketini temsil eden kırmızı düz çizgiler ve görsel fiksasyonlar için kırmızı nokta ile görselleştirilmiştir. Her görsel fiksasyonun sonununormal bir taraya doğru bir saccade ve tam tersi takip ettiğini unutmayın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5 : Büyük ölçüde hatalı görselleştirilmiş bir teşrin yolu örneği. Bir brüt hatalı tbmkif yolu Bu örnek uyumsuz progresif lens bir çift giyen bir konu alınır. Şekil 4'tekinormal tarama yolunun aksine, kırmızı çizgiler (saccade) zikzak halinde çalışır ve bilgisayar ekranından düşer. Fiksasyon noktaları alfabe ler veya sayı üzerinde değildir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6 : Bilgisayar programındaveri dışa aktarma arabirimi. Bu, veri dışa aktarmak için öznenin ve yakalanan göz izleme verilerinin türünün seçilebileceği arabirimi gösterir. Deneysel paradigmamızda, piksellerde, ekrandaki her zaman noktasındaki göz pozisyonunun x ve y koordinatı veri analizi için kullanılacaktır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7 : Görsel Arama Çözümleyicisinin arayüzü. Bu, göz izleme verileri için şirket içi analiz programının arabirimini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Kontrol grubu | Parkinson grubu | p değeri | |
| Küresel Bilişsel ölçekler | |||
| MMSE | 28.53 (1.63) | 28 (1.84) | 0.09 |
| Moca | 27.10 (2.25) | 26 (2.34) | 0.009* |
| Spesifik Bilişsel testler – Frontal executive & Frontal-temporal | |||
| Cambridge Çorapbir | 1.16 (0.14) | 1.24 (0.19) | 0.018* |
| Stroop testib | 1.24 (1.77) | 1.36 (1.65) | 0.697 |
| Sözel akıcılık - hayvanb | 0.92 (1.47) | 0.26 (1.31) | 0.01* |
| Sözel akıcılık - meyveb | -0.71 (0.74) | -1.01 (0.79) | 0.028* |
| Sözel akıcılık - sebzeb | -0.66 (1.04) | -1.11 (0.90) | 0.011* |
| Belirli Bilişsel Testler - Sözel Bellek (Hong Kong List Learning Test) | |||
| Toplam öğrenmeb | 0.03 (0.90) | -0.30 (0.87) | 0.037* |
| 10 dakika gecikme ücretsiz geri çağırmab | -0.17 (0.90) | -0.44 (1.10) | 0.131 |
| 30 dakika gecikme ücretsiz geri çağırmab | -0.19 (0.90) | -0.39 (1.04) | 0.206 |
| Tanıma puanıb | 0.10 (1.00) | 0.15 (0.73) | 0.722 |
| Ayrımcılık puanıb | -0.05 (1.02) | -0.13 (0.97) | 0.636 |
| Belirli Bilişsel testler – Görsel uzamsal bellek | |||
| Desen tanıma bellekc | 91.33 (9.40) | 87.77 (10.20) | 0.045* |
| Belirli Bilişsel testler – Dikkat / Çalışma bellek | |||
| Uzamsal yayılmad | 6.15 (1.10) | 5.65 (1.17) | 0.016* |
Tablo 1: Bağımsız örneklem t-testi kullanılarak iki grup arasında bilişsel puanların karşılaştırılması. MMSE, mini-mental durum muayenesi; MoCA, Montreal Bilişsel Değerlendirme; *– p<0.05 a – düzeltmek için ortalama seçimler; b – z-skora dönüştürülen puanlar; c – yüzde doğru; d – açıklık uzunluğu. Bu tablo23'tençoğaltılmıştır.
| Kontrol grubu | Parkinson hastalığı grubu | p değeri | |
| Milisaniye cinsinden ortalama sabitleme süresi (SD) [Aralık] | 211.59 (24.90) [165.77 - 264.63] | 216.58 (31.64) [145.43-312.68] | 0.331 |
| Ortalama saccadik genlik, derece (SD) [Aralık] | 17.27 (2.49) [13.34 - 22.99] | 16.36 (2.36) [11.66-23.20] | 0.037* |
Tablo 2: Bağımsız örneklem t-testi kullanılarak iki grup arasında göz izleme parametrelerinin karşılaştırılması. * - p < 0.05. Bu tablo23'tendeğiştirildi.
| Kaynak | Bağımlı Değişken | Df | F | B | Beta | Std. Hatası | T | p değeri |
| Ortalama fiksasyon süresi | Sözel akıcılık - fuit | 1 | 5.647 | -0.006 | -0.227 | 0.002 | -2.376 | 0.009* |
| Sözel akıcılık - sebze | 1 | 9.744 | -0.009 | -0.288 | 0.003 | -3.122 | 0.002* | |
| Tanıma puanı | 1 | 5.843 | -0.007 | -0.215 | 0.003 | -2.417 | 0.017* | |
| Ayrımcılık puanı | 1 | 12.771 | -0.011 | -0.314 | 0.003 | -3.574 | 0.001* | |
| Desen tanıma belleği | 1 | 5.505 | -0.071 | -0.215 | 0.03 | -2.346 | 0.021* |
Tablo 3: Genel Doğrusal Model kullanılarak bilişsel skorlar ile göz izleme parametreleri arasındaki korelasyonlar: Sadece anlamlı bulgular. * - p < 0.05. Bu tablo23'tençoğaltılmıştır.

Ek Dosya 1: Deneme görüntü tasarımıyla ilgili kodlar. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 2: Görsel arama görevinin gerçek çalışmasıyla ilgili kodlar. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 3: Yazılımla ilgili kodlar (örn. analizci programı). Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.

Ek Dosya 4: Göz hareketi ölçümlerini sınıflandırmak için kullanılan ST-DBSCAN algoritması ile ilgili kodlar. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Burada, demented olmayan Parkinson hastalarında göz hareketi parametreleri ve bilişsel fonksiyonlar arasındaki ilişkiyi incelemek için bir protokol saklıyız. Deneme, görsel bir arama görevinde saccadik genlik ve fiksasyon süresini ölçmek için bir göz izleyicisi kullandı. Daha sonra çok etki alanı bilişsel görevlerde performans ile korelasyon ölçüldü.
Yazarlar, Dr. Harvey Hung'a el yazması hakkındaki tavsiyeleri için teşekkür etmek isterler.
| Bilgisayar | Intel | ||
| Bilgisayarlı bilişsel değerlendirme aracı | CANTAB | CANTAB Araştırma Paketi | , Cambridge Göz Hareketi Analiz Laboratuvarı VisoLimited'in Örüntü Tanıma Belleği, Uzamsal Açıklığı ve Çoraplarını İçerir |
| https://github.com/lab-viso-limited/visual-search-analyzer | Göz izleyici Tobii Tx300 1920 x 1080 çözünürlüğe sahip 23 inç bilgisayar ekranı,|||
| 300 Hz'de örnekleme hızı | |||
| Hong Kong Listesi Eğilme Testi Hong Kong | Çin Üniversitesi Psikoloji | BölümüHong Kong Listesi Öğrenme Testi (HKLLT) 2. Baskı | |
| Stroop testi | Nöropsikoloji Laboratuvarı, Hong Kong Üniversitesi | Nöropsikolojik Önlemler: Çince için Normatif Veriler, İkinci Baskı (Gözden Geçirilmiş) | |
| Tobii Studio | Tobii | Studio sürüm 3.2.2 | Görsel arama görevini çalıştırmak için bilgisayar programı |
| Görsel Arama Görev Laboratuvarı | Viso Limited | https://www.labviso.com/#products |