Eye tracking w neurorehabilitacji

W tym artykule przeczytasz:

• Co to jest eye tracking

• Jak wygląda diagnoza z użyciem eye trackera

• Co to jest Biofeedback okulomotoryczny

• Jak wykorzystać Eye Tracking jako technologię asystującą

• Jak wykorzystać metodę Eye Trackingu w jednostkach chorobowych

Co to jest Eye tracking?

Okulografia (ang. eye-tracking), czyli śledzenie ruchów gałek ocznych, głównie kojarzy się z marketingiem i sprawdzaniem, które produkty, etykiety lub kolory przyciągają największą uwagę klientów.

Dzięki rozwojowi medycyny i technologii, znamy już prawidłowe zachowania wzrokowe zdrowych ludzi i możemy używać eye trackerów do rozpoznawania i oceny patologii ruchów oczu występujących przy różnych chorobach i dysfunkcjach.

Diagnoza za pomocą eye trackera

Pierwszym krokiem terapii jest diagnoza zdolności wzrokowych pacjenta za pomocą eye trackera. Podstawową funkcją okulografii jest śledzenie, jak i przedstawienie na ekranie komputera aktualnego punktu fiksacji, czyli punktu, w który wpatruje się pacjent. Ponadto, na ekranie widzimy, gdzie podąża wzrok pacjenta: czy jego ruchy oczu (sakkady) są krótkie i szarpane, czy też płynne i powolne. Możliwe jest również zbadanie, czy pacjent obejmuje wzrokiem cały ekran, czy też porusza się tylko w wybranym obszarze. Odpowiednie oprogramowanie komputerowe dostarcza zadania, pozwalające na ocenę aktualnego stanu pacjenta (np. zadanie na śledzenie obiektu poruszającego się po całym ekranie, na wodzenie wzrokiem po linii, odnajdywanie przedmiotu o określonych parametrach na tle innych, utrzymanie wzroku w danym punkcie przez określoną ilość czasu), a także umożliwia zapis wyników. Dzięki temu możemy przejrzeć w dowolnym momencie dokumentację filmową z przebiegu zadania, przeanalizować wyniki, wydrukować raporty oraz co jakiś czas porównywać wyniki, by oceniać postępy pacjenta w precyzji, tempie wykonywania zadanie oraz eksplorowaniu ekranu.

Przykłady rehabilitacji przy użyciu eye trackera

Eye tracking nie służy już tylko do obserwacji, lecz może być terapią. Przykładem terapii przy użyciu Eye trackingu jest rehabilitacja pomijania stronnego, które jako następstwo udaru, przejawia się nieświadomym brakiem poświęcania uwagi lewej lub prawej strony pola widzenia.

Powyżej widzimy, w jaki sposób osoba cierpiąca na pomijanie stronne odtwarza rysunki. Lewa kolumna przedstawia rysunki, które należało w miarę możliwości jak najwierniej przerysować. Natomiast po prawej stronie widnieją rysunki narysowane przez pacjenta pomijającego lewą stronę. Pacjent nie jest w stanie ani opisać słownie lewej strony (twierdzi, że nic tam nie ma), więc nie jest w stanie jej również odtworzyć na papierze. (http://tactustherapy.com/what-is-left-neglect/).

Jedna z metod terapii polega na stymulowaniu pomijanej strony za pomocą obrazów o emocjonalnym charakterze, błysków i odpowiedniej konfiguracji kolorów, by pobudzać uwagę. Po kilku sesjach, nagrania i analiza wyników testów na przeszukiwanie ekranu ujawnią, czy nastąpił postęp u pacjenta.

W badaniu Kerkhoffa i współpracowników (2006) wykorzystano prostą terapię polegającą na codziennej stymulacji pomijanego lewego pola widzenia – na ekranie wyświetlano kwadraty poruszające się w linii prostej w lewą stronę. Zadanie pacjenta polegało na ich obserwacji. Po około 3 tygodniach zaobserwowano znaczącą poprawę postrzegania lewej strony w zadaniach związanych z czytaniem i wskazywaniem środka narysowanego odcinka.

Eye tracker a Biofeedback

Eye tracker może współpracować z Biofeedbackiem! Zaburzenia ruchu gałek ocznych mogą występować samodzielnie, np. oczopląs, czy zez. W tym przypadku bardzo dobre efekty przynosi Biofeedback okulomotoryczny, czyli nowoczesna metoda polegająca na trenowaniu wolicjonalnej kontroli ruchów oczu, gdzie za postępy pacjent jest natychmiastowo nagradzany, co motywuje go do dalszej pracy.

Eye tracker jako technologia asystująca

Eye tracker jest również technologią asystującą, pozwala przywrócić utraconą niezależność. Urządzenia i oprogramowanie służące do komunikacji z otoczeniem są w szczególności przydatne dla osób z zespołem zamknięcia (ang. locked-in syndrom), sparaliżowanych i mających trudności z werbalną komunikacją. Nawigacja wózkiem inwalidzkim za pomocą wzroku pomoże każdemu, kto ma dodatkowo problemy z poruszaniem rękoma, natomiast "siatki" składające się z czytelnych obrazków przedstawiających podstawowe potrzeby fizjologiczne, bądź litery, umożliwiają osobom sparaliżowanym kontakt z rodziną, opiekunami i nauczycielami.

Okazuje się, że niektóre osoby z dziecięcym porażeniem mózgowym są w stanie grać w proste gry za pomocą wzroku, a zatem również wyrażać swoje pragnienia i preferencje fiksując wzrok na obrazku ze szklanką wody lub kaloryferem.

W poniższym filmie przedstawione zostały różne aktywności oraz siatki do komunikacji.

Niebywałą zaletą owych siatek jest bezpośrednia interakcja (kilkusekundowa fiksacja na danym bloczku powoduje dodanie go do zdania), wyrazistość i czytelność obrazków oraz przede wszystkim – możliwość dodawania i zmieniania elementów siatek wg. własnych potrzeb.

Wykorzystanie eye trackera w jednostkach chorobowych

Aktualnie trwają badania nad wykorzystaniem okulografii we wczesnej diagnozie autyzmu (zdrowe dzieci lubią patrzeć na obrazki przedstawiające twarze, natomiast dzieci autystyczne ich definitywnie unikają), czy też w chorobach psychicznych. Co ciekawe, u schizofreników, a także ich najbliższych krewnych, zaobserwowano zdecydowanie różniące się od normalnych, wzorce ruchów gałek ocznych, co otwiera furtkę do dalszych badań na temat powiązania dróg wzrokowych, chorób psychicznych i genetyki. Z pewnością w przeciągu najbliższych lat usłyszymy o wykorzystaniu eye trackerów w zaburzeniach, które dzisiaj w ogóle nie kojarzą nam się bezpośrednio z zaburzeniami wzroku.

Bibliografia:

1.Yang-teng Fan, Ching-yi Wu, Wen-chung Tsai, Keh-chung Lin (2015), Effects of lateralized light flash and color on unilateral neglect, Disability And Rehabilitation, Vol. 37 , Iss. 26.
2.Takamura Y, Imanishi M, Osaka M, Ohmatsu S, Tominaga T, Yamanaka K, Morioka S, Kawashima N. (2016), Intentional gaze shift to neglected space: a compensatory strategy during recovery after unilateral spatial neglect, Brain.
3. Kenneth J. Ciuffreda, Stanley G. (2009), Goldrich Oculomotor biofeedback therapy, International Rehabilitation Medicine, 5(3), 111-117.
4. David Jos Kopsky, Yvonne Winninghoff, Albert C. M. Winninghoff & Janneke Marjan Stolwijk- Swüste (2013). A novel spelling system for locked-in syndrome patients using only eye contact. Disability and Rehabilitation, 36(20), 1723-1727.
5. Wästlund E, Sponseller K, Pettersson O, Bared A. (2015). Evaluating gaze-driven power wheelchair with navigation support for persons with disabilities. Journal of Rehabilitation Research & Development, 52(7):815-26.
6.Falck-Ytter, T., Bölte, S., & Gredebäck, G. (2013). Eye tracking in early autism research. Journal of Neurodevelopmental Disorders, 5(1), 28.
7.Trillenberg P, Lencer R, Heide W. (2004). Eye movements and psychiatric disease. Current Opinion in Neurology, 17(1): 43-7.
8. G. Kerkhoff, I. Keller, V. Ritter, C. Marquardt (2006) Repetitive optokinetic stimulation induces lasting recovery from visual neglect. Restorative Neurology and Neuroscience 24, 357–369.

Strony internetowe [dostęp z dnia 14.10.2016r.]:
https://www.youtube.com/watch?v=rr3FIWMCuto
http://tactustherapy.com/what-is-left-neglect/