物理科技生物学-PHYICA

人工智能预测眼球运动

医学研究 2022-05-07 21:51:35

deep mreye软件使用人工智能从MRI图像中直接预测眼睛位置和眼球运动

信用:MPI CBS 大量的信息不断通过眼睛流入我们的大脑

科学家可以使用磁共振成像(MRI)来测量由此产生的大脑活动

核磁共振扫描过程中对眼球运动的精确测量可以告诉科学家很多关于我们的想法、记忆和当前目标的信息,也可以告诉科学家关于大脑疾病的信息

莱比锡马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所(MPI CBS)和特隆赫姆卡弗利系统神经科学研究所的研究人员现在已经开发出一种软件,该软件使用人工智能从核磁共振图像中直接预测眼睛的位置和眼球运动

这种方法开辟了快速和低成本的研究和诊断的可能性,例如,在通常表现为眼球运动模式变化的神经疾病中

为了记录眼球运动,研究机构通常使用所谓的眼球跟踪器——一种将红外光投射到视网膜上、反射并最终测量的传感器技术

“因为核磁共振成像有很强的磁场,你不能在里面使用标准相机

你需要特殊的磁共振兼容设备,这对于诊所和小型实验室来说通常是不可行的,因为高成本和时间密集的使用,”研究作者马蒂亚斯·瑙说,他与马库斯·弗雷和克里斯蒂安·多勒一起开发了新的替代方案

这些照相机的高成本和使用它们所涉及的实验努力迄今为止阻止了眼动跟踪在核磁共振检查中的广泛使用

这种情况现在可能会改变

来自莱比锡和特隆赫姆的科学家们最近在《自然神经科学》杂志上展示了他们免费且易于使用的软件“DeepMReye”

有了它,现在即使在核磁共振扫描过程中没有摄像头,也可以跟踪参与者的观看行为

“我们使用的神经网络检测来自眼睛的磁共振信号的特定模式

这让我们可以预测这个人在看什么

人工智能在这方面有很大帮助,因为作为科学家,我们通常不知道应该寻找哪种模式,”马库斯·弗雷解释道

他和他的同事已经用他们自己的和公开的来自研究参与者的数据训练了神经网络,以这样的方式,它现在甚至可以在软件没有训练过的数据中进行眼睛跟踪

这打开了许多可能性

例如,现在甚至可以在现有的磁共振成像数据中研究参与者和患者的凝视行为,这些数据最初是在没有眼睛跟踪的情况下获得的

通过这种方式,科学家们可以使用旧的研究和数据集来回答全新的问题

此外,该软件还可以预测眼睛何时睁开或闭上,并跟踪眼睛的运动,即使眼睛仍然闭着

这可能允许即使在研究参与者睡着时也执行眼睛跟踪

马蒂亚斯·瑙(Matthias Nau)说:“我可以想象,该软件也将用于临床领域,例如,在睡眠实验室中研究不同睡眠阶段的眼球运动。”

此外,对于盲人患者来说,传统的眼睛跟踪摄像机很少使用,因为精确的校准非常麻烦

“在这里,使用DeepMReye也可以更容易地进行研究,因为人工智能可以在健康受试者的帮助下进行校准,然后应用于盲人患者的检查

“因此,该软件可以在研究和临床环境中实现多种应用,甚至可能导致眼睛跟踪最终成为磁共振成像研究和日常临床实践的标准

DeepMReye软件是一个开源应用程序,可以从GitHub下载

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