PyOKR: طريقة شبه آلية لقياس قدرة تتبع منعكس البصر

Summary

نصف هنا PyOKR ، وهي طريقة تحليل كمي شبه آلية تقيس مباشرة حركات العين الناتجة عن الاستجابات البصرية لحركة الصورة ثنائية الأبعاد. تسمح واجهة المستخدم المستندة إلى Python وخوارزمية التحليل بإنتاجية أعلى وقياسات كمية أكثر دقة لمعلمات تتبع العين مقارنة بالطرق السابقة.

Abstract

تعد دراسة الاستجابات السلوكية للمنبهات البصرية مكونا رئيسيا لفهم وظيفة النظام البصري. إحدى الاستجابات الملحوظة هي المنعكس البصري (OKR) ، وهو سلوك فطري محفوظ للغاية ضروري لتثبيت الصورة على شبكية العين. يوفر OKR قراءة قوية لقدرة تتبع الصور وقد تمت دراسته على نطاق واسع لفهم دوائر النظام البصري ووظيفته في من خلفيات وراثية مختلفة. يتكون OKR من مرحلتين: مرحلة تتبع بطيئة حيث تتبع العين حافزا إلى حافة المستوى البصري ومرحلة سريعة تعويضية تعيد ضبط موضع العين في المدار. الطرق السابقة لتتبع القياس الكمي للمكاسب ، على الرغم من موثوقيتها ، كثيفة العمالة ويمكن أن تكون ذاتية أو مشتقة بشكل تعسفي. للحصول على تقدير كمي أسرع وقابل للتكرار لقدرة تتبع العين ، قمنا بتطوير برنامج تحليل شبه آلي جديد ، PyOKR ، يسمح بالقياس الكمي لحركة تتبع العين ثنائية الأبعاد استجابة لأي حافز اتجاهي ، بالإضافة إلى كونها قابلة للتكيف مع أي نوع من معدات تصوير العين بالفيديو. توفر هذه الطريقة التصفية الآلية ، واختيار مراحل التتبع البطيئة ، ونمذجة متجهات العين الرأسية والأفقية ، والقياس الكمي لمكاسب حركة العين بالنسبة لسرعة التحفيز ، وتنظيم البيانات الناتجة في جدول بيانات قابل للاستخدام للمقارنات الإحصائية والرسومية. يوفر خط أنابيب التحليل الكمي والمبسط هذا ، الذي يمكن الوصول إليه بسهولة عبر استيراد PyPI ، قياسا سريعا ومباشرا لاستجابات OKR ، مما يسهل دراسة الاستجابات السلوكية البصرية.

Introduction

يعتمد تثبيت الصورة على استجابات حركية دقيقة للعين للتعويض عن التدفق البصري العالمي الذي يحدث أثناء الحركة الذاتية. هذا الاستقرار مدفوع بشكل أساسي باستجابتين حركيتين: المنعكس البصري (OKR) والمنعكس الدهليزي العيني (VOR) ^1،2،3. تحفز الحركة العالمية البطيئة عبر شبكية العين OKR ، مما يثير دوران العين الانعكاسي في الاتجاه المقابل لتثبيت الصورة ^1,2. هذه الحركة ، المعروفة باسم المرحلة البطيئة ، تنقطع عن طريق الأكياس التعويضية ، والمعروفة باسم المرحلة السريعة ، حيث يتم إعادة ضبط العين بسرعة في الاتجاه المعاكس للسماح بمرحلة بطي....

Protocol

تمت الموافقة على جميع التجارب على التي أجريت في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز (JHUSOM) من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام (IACUC) في JHUSOM. تم إجراء جميع التجارب التي أجريت في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو (UCSF) وفقا للبروتوكولات المعتمدة من قبل برنامج UCSF المؤسسي لرعاية واستخدام.

1. جمع البيانات السلوكية

1. سجل حركات العين OKR باستخدام طريقة تصوير العين بالفيديو المختارة لتوليد بيانات الموجة (أي سلسلة زمنية لزاوية نظر العين في إحداثيات كروية).
   ملاحظة: تم الحصول على البيانات التمثيلية التي تم جمعها في JHUSOM باستخدام جراحة زرع الرأس وتصوير العين بالفيديو ، كما هو موضح سابقا^9،<....

النتائج

للتحقق من صحة طريقة التحليل الموضحة أعلاه ، قمنا بقياس مكاسب تتبع OKR على آثار الموجة التي تم جمعها من الفئران البرية ومتحولة الضربة القاضية المشروطة مع عجز تتبع معروف. بالإضافة إلى ذلك ، لاختبار التطبيق الأوسع لطريقة التحليل الخاصة بنا ، قمنا بتحليل الآثار المشتقة من مجموعة منفصلة من الفئ.......

Discussion

يوفر PyOKR العديد من المزايا لدراسة الاستجابات البصرية المنعكسة في حركات العين. وتشمل هذه الدقة وإمكانية الوصول وخيارات جمع البيانات ، بالإضافة إلى القدرة على دمج المعلمات وسرعات التحفيز المتغيرة.

يوفر تقييم كسب تتبع العين المباشر توصيفا دقيقا لحركة العين وهو مقياس كمي مباش.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
C57BL/6J  mice	Jackson Labs	664
Igor Pro	WaveMetrics	RRID: SCR_000325
MATLAB	MathWorks	RRID: SCR_001622
Optokinetic reflex recording chamber - JHUSOM	Custom-built	N/A	As described in Al-Khindi et al.(2022)9 and Kodama et al. (2016)13
Optokinetic reflex recording chamber - UCSF	Custom-built	N/A	As described in Harris and Dunn, 201510
Python	Python Software Foundation	RRID: SCR_008394
Tbx5 flox/+ mice	Gift from B. Bruneau	N/A	As described in Al-Khindi et al.(2022)9
Tg(Pcdh9-cre)NP276Gsat/Mmucd	MMRRC	MMRRC Stock # 036084-UCD; RRID: MMRRC_036084-UCD