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Eye-Tracking-Software Kann Autismus Und Andere Hirnstörungen Aufdecken
Eye-Tracking-Software Kann Autismus Und Andere Hirnstörungen Aufdecken
Anonim

Die Augen von Menschen mit neurologischen Erkrankungen, einschließlich ADHS und Parkinson, haben eine ausgeprägte Bewegung, die die Grundlage für die klinische Diagnose bilden könnte.

Eye-Tracking ist zum Technologietrend geworden. Werbetreibende verwenden Daten darüber, wo Sie suchen und wann Sie Ihre Aufmerksamkeit besser auf sich ziehen können. Designer setzen es ein, um Produkte zu verbessern. Spiele- und Telefonentwickler nutzen es, um die neuesten Freisprechinteraktionen anzubieten.

Eye-Tracking kann jedoch mehr als nur dazu beitragen, Produkte zu verkaufen oder Ihren Finger beim Spielen von Fruit Ninja auszuruhen. Jahrelange Forschungen haben ergeben, dass unsere winzigen, schnellen Augenbewegungen, die als Sakkaden bezeichnet werden, sowohl für Psychologen als auch für Werbetreibende als Fenster ins Gehirn dienen. Anstatt jedoch Hinweise auf unsere bevorzugten Cookie-Marken (pdf) zu geben, erläutern sie unsere innere mentale Funktionsweise. Die Frage ist, ob die Erfassung solcher Bewegungen Klinikern helfen kann, psychische und neurologische Störungen wie Autismus, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, Parkinson-Krankheit und mehr zu diagnostizieren. Für viele Forscher in diesem wachsenden Bereich sind die Aussichten bisher positiv.

„Das visuelle Scannen spiegelt ein Modell der Welt wider, das im Gehirn jedes Einzelnen existiert“, erklärt Moshe Eizenman, ein führender Eye-Tracking-Forscher an der Universität von Toronto. "Menschen mit psychischen Störungen haben ein Modell der Welt, das sich geringfügig von dem normaler Menschen unterscheidet. Indem sie ihre Augen bewegen, liefern sie Informationen über dieses andere Modell." Zum Beispiel neigen autistische Kinder dazu, soziale Bilder zugunsten abstrakter zu meiden, und sie nehmen im Vergleich zu nichtautistischen Kindern seltener und flüchtiger Blickkontakt auf, wenn sie Gesichter in einem Bild oder Video betrachten. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass bei einer Reihe von psychischen Störungen ähnlich unterschiedliche, abnormale Augenbewegungsmuster auftreten.

Bis vor kurzem blieben solche Erkenntnisse in der Laborumgebung, in der sich Forscher traditionell auf Spezialwerkzeuge (wie montierte Kopfbedeckungen) und angewiesene Aufgaben (wie das Verfolgen eines sich bewegenden Ziels über einen Computerbildschirm) verlassen. Jetzt, da die Kosten für die Technologie sinken und die Genauigkeit gängigerer und praktischerer Tools verbessert wird, kann die Augenverfolgung im klinischen Umfeld eine breitere Verwendung finden. "Die Zugänglichkeit von Eye-Tracking-Geräten für Kliniker und andere wird enorm zunehmen", prognostiziert Eizenman. "Es wird nicht die Domäne von Experten bleiben." Der technologische Fortschritt allein reicht jedoch nicht aus, um das Eye-Tracking für die Überwachung der psychischen Gesundheit zum Mainstream zu machen. Die große Herausforderung, die vor uns liegt, sei eine aussagekräftige Analyse der Informationen über Augenbewegungen.

Laurent Itti vom iLab der University of Southern California ist Teil eines Teams, das an dieser Herausforderung arbeitet. Zusammen mit einer Gruppe von Forschern aus den USA. und der Queen's University in Ontario, letztes Jahr, entwickelte Itti eine datenintensive, kostengünstige Methode zur Identifizierung von Hirnstörungen mittels Eye-Tracking. Die Probanden in diesem Test zum „freien Betrachten“sitzen und sehen sich natürlich 15 Minuten lang ein Video im Fernsehen an, während ihre Augenbewegungen aufgezeichnet werden. Das Ergebnis ist eine Flut von Daten (die durchschnittliche Person macht drei bis fünf sakkadische Augenbewegungen pro Sekunde). Daher verwendet das Itti-Team fortschrittliche Algorithmen für maschinelles Lernen, die es einem Computer ermöglichen, Muster ohne explizite menschliche Anweisung zu erkennen, um die Ergebnisse zu analysieren und Abweichungen zu unterscheiden Augenbewegungen aus normalen Mustern.

In einer kleinen Proof-of-Concept-Studie (pdf) stellte Ittis Team fest, dass ihr Algorithmus psychische Störungen anhand von Augenbewegungsmustern klassifizieren kann: Sie identifizierten ältere Parkinson-Patienten mit einer Genauigkeit von fast 90 Prozent sowie Kinder mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS)) oder fetale Alkoholspektrumstörung mit einer Genauigkeit von 77 Prozent. „Das unterscheidet sich sehr von dem, was die Leute zuvor gemacht haben. Wir versuchen, die Augenbewegungsdaten vollständig automatisiert zu interpretieren “, sagt Itti. "Sie brauchen also keinen Wissenschaftler, der sich die Daten ansieht, um herauszufinden, was los ist. Wir verwenden Algorithmen und Maschinen, um die Verbindung zwischen Augenbewegung und Kognition zu identifizieren. “

Er hofft, dass dieser computergestützte Ansatz bald zu kostengünstigen, allgemein verfügbaren Tests führen wird, für die kein Expertenlesen erforderlich ist. Es wäre besonders nützlich für die Diagnose von ADHS und Autismus, die derzeit keine identifizierbaren Biomarker aufweisen (stattdessen hängt eine Diagnose weitgehend vom beobachteten Verhalten ab). Stellen Sie sich vor, Eye-Tracking-Tests für psychische und neurologische Störungen sind so allgegenwärtig wie Blutdrucktests heute - das ist Ittis Vision.

Itti und seine Mitarbeiter, darunter Douglas Munoz, Direktor des Queens University Center for Neuroscience Studies, erweitern ihre Forschungslinie. Munoz führt derzeit umfassendere Versuche mit der computergesteuerten Eye-Tracking-Methode „Free Viewing“in Krankenhäusern in der Region Toronto durch. Ziel ist es festzustellen, ob der Test Störungen sowohl bei Kindern mit Entwicklungsproblemen als auch bei älteren Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen weiterhin genau identifizieren kann.

Um im klinischen Umfeld nützlich zu sein, muss sich jedoch jeder neue Screening-Test gegen einfachere Tools bewähren, die bereits verwendet werden-Zum Beispiel ein Online-Fragebogen, den ein Elternteil über die Verhaltensmuster eines Kindes ausfüllen könnte, wie Gregory Young, Entwicklungspsychologe an der University of California, Davis, MIND Institute, der in seiner eigenen Forschung mit Eye-Tracking gearbeitet hat, hervorhebt.

Eine gründliche Diagnose von Autismus, ADHS und anderen Entwicklungsstörungen braucht Zeit und hängt von einer umfassenden Beobachtung der Kinder in ihrer natürlichen Umgebung ab. Genau deshalb ist ein einfaches Diagnosewerkzeug so attraktiv. Young sagt jedoch, dass es wichtig ist, die Komplexität solcher Störungen nicht zu unterschätzen. „Ich konnte sehen, dass ich ein automatisiertes System zur Unterstützung des Screenings geschaffen habe“, sagt er. "Problematisch wird es, wenn wir hoffen, dass ein einziges Werkzeug eine vollständige Diagnose liefert."

Sowohl Itti als auch Munoz sind sich einig. Obwohl ihr Test automatisierte Ergebnisse liefert, soll er eine gründlichere Beurteilung durch einen Spezialisten nicht ersetzen. Munoz erklärt: „Wir möchten einen einfachen und kostengünstigen Weg zur Initiierung der Diagnose finden: Schritt 1: Sie sehen 10 bis 15 Minuten fern, und dann kann das Computerprogramm Sie als„ alles in Ordnung “oder„ etwas stimmt nicht “klassifizieren "Das" etwas stimmt nicht "bedeutet nicht, dass Sie noch ein Etikett erhalten, aber es zeigt an, dass möglicherweise zusätzliche Eingriffe erforderlich sind", sagt er.

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Angehörige von Menschen mit Autismus weisen Augenbewegungsdefizite auf.

Augen: Ein neues Fenster zu psychischen Störungen.

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