CN111970958A - 用于检测神经障碍和测量一般认知能力的系统和方法 - Google Patents

用于检测神经障碍和测量一般认知能力的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及尤其通过测量眼球运动和/或在眼球运动任务期间的瞳孔直径来检测神经障碍以及测量一般认知能力的方法和系统。

Description

用于检测神经障碍和测量一般认知能力的系统和方法
发明领域
本发明涉及尤其通过测量眼球运动和/或在眼球运动任务期间的瞳孔直径来检测神经障碍以及测量一般认知能力的系统和方法。
背景技术
本领域中已实施使用眼球追踪作为一种诊断工具：
美国专利4,889,422公开了一种用于确定是否存在诵读困难的自动系统。所述系统包括眼球刺激装置、眼球运动检测器、收集代表随时间变化的眼球位置的数据的处理器以及用于分析数据并将眼球运动分类为微动、眼跳、追随运动、会聚-散开运动、注视和眨眼的分析程序。如果总的注视次数大于视觉刺激的次数，则记录首次指示出现诵读困难。
Fielding等人公布“对多发性硬化症认知功能障碍的眼部运动测量II：工作记忆”(J Nerol，2015年4月9日在线公布)，其中公开了通过测量任务错误、眼跳潜伏期和对工作记忆负荷的相对敏感性的工作记忆视觉测试来检验患有临床确诊多发性硬化症(CDMS)或临床孤立综合症(CIS)的患者的工作记忆的实验。
长期以来需要一种广泛可用的用于诊断神经障碍的工具。
发明内容
本发明的目标在于提供一种通过测量眼球运动检测受试者的一种或多种神经障碍的系统；所述测量眼球运动在受试者阅读时进行；所述系统包含：
a.眼动仪[10]，配置成用于在受试者[5]阅读文本[15]时监控受试者[5]的眼球运动；
b.处理器[20]，配置成用于在受试者[5]阅读所述文本[15]时接收来自眼动仪[10]的数据；和
c.显示器装置[40]，配置成用于显示自处理器[20]接收到的测试报告[50]；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于分析眼球追踪数据来为一种或多种神经障碍或一般认知能力提供证据并在测试报告[50]中报告对受试者[5]的一种或多种神经障碍的检测或对认知能力的测量。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者在阅读文本时的注视总次数进行计数；且
b.如果受试者阅读时的注视总次数高于对照组，则在测试报告中报告检测到注意过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者在阅读文本时的正向注视次数进行计数；且
b.如果受试者的正向注视次数低于对照组；且受试者在阅读时的注视次数高于对照组，则在测试报告[50]中报告检测到工作记忆受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者在阅读文本时仅注视一次的字数进行计数；且
b.如果受试者仅注视一次的字数低于对照组，则在测试报告中报告检测到检索记忆受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者在阅读文本时多次注视的次数进行计数；且
b.如果多次注视的次数高于对照组，则在测试报告中报告检测到执行过程受损。
本发明的另一目标在于通过测量眼球运动检测受试者的一种或多种神经障碍，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.计算从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度；且
b.如果平均眼跳幅度低于对照组，则在测试报告中报告检测到执行过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，还包含用于测量受试者瞳孔直径的装置[17]，其中所述处理器进一步配置成用于：
a.追踪受试者在阅读文本时的瞳孔直径；且
b.如果受试者的瞳孔直径在继续阅读文本时未显示减小，则在测试报告中报告检测到执行过程受损。
本发明的目标在于提供一种通过测量眼球运动和瞳孔行为并应用智能算法来检测受试者的一种或多种神经障碍和检查认知能力的系统；所述测量眼球运动在受试者阅读时进行；所述系统包含：
a.眼动仪[10]，所述眼动仪配置成用于在受试者[5]阅读文本[15]时监控受试者[5]的眼球运动和瞳孔行为；
b.处理器[20]，所述处理器配置成用于在受试者[5]阅读文本[15]时接收来自眼动仪[10]的数据；
c.用于对病理学中以及病理学内的眼球运动特征进行获悉、辨识、典型化和分类的智能算法；和
d.显示器装置[40]，所述显示器装置配置成用于在自处理器[20]接收到的测试报告[50]上显示智能算法的结果；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于对眼球追踪数据进行分析和建模来为一种或多种神经障碍和认知能力提供证据并在测试报告[50]中报告对受试者[5]的一种或多种神经障碍在病理学之间以及病理学内的检测和分类。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后对阅读文本期间的眼球运动特征和瞳孔行为进行辨识和分类，提供分类器的结果以供在测试报告中报告受试者的认知能力和/或病理分型(即，与所述受试者因其眼球运动特征所对应的病状)；和病状内的值(即，所述受试者在特定病状内所显示的认知、行为和生物学受损的水平)。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述智能算法配置成用于读取至少一种输入，所述输入选自：
a.受试者在阅读文本时的注视总次数指数。
b.所述受试者在阅读文本时的正向注视指数。
c.所述受试者在阅读文本时仅注视一次的字数指数
d.所述受试者在阅读文本时的多次注视指数
e.从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度
f.阅读文本的受试者的瞳孔直径
g.左眼、右眼或双眼的眨眼指数。
h.微跳视的形式因子(FF)：
i.HEWI：表示微跳视的高度/宽度关系。
ii.AREA：表示微跳视内接的矩形面积。
iii.LONG：微跳视的水平-垂直平面轨迹的经度。
iv.ANG：微跳视的水平面-垂直面中所有角度的总和。
v.AANG：微跳视的水平面-垂直面中所有弧度角度绝对值的总和。这后两个FF评估微跳视轨迹的规律性。
vi.MOD和THETA：笛卡尔坐标(cartesian coordinate)总和的极坐标的模数和角度。给出了微跳视相对于注视中线的空间定向。
vii.TIME：微跳视的以毫秒计的持续时间。
viii.VMIN和VMAX：微跳视的以度数/秒计的最小和最大速度度数/秒。
ix.微跳视速率：每个时间框中的瞬时速率。
x.方向一致性：微跳视方向与刺激位置之间的一致性。
i.阅读文本期间左眼、右眼或双眼的眼球位置(即，横坐标和纵坐标)。
j.阅读文本期间的注视次序(即，视觉行为)，此次序由图像、矩阵等可得。
k.阅读文本期间注视之间的分开距离。
l.受试者的Filia信息(即，年龄、受教育年限、性别、族群、职业、每周体育活动的小时数)。
m.总阅读时间(即，受试者在阅读文本上花费的时间)。
本发明的目标在于提供一种用于评估与多发性硬化症[MS]相关的神经功能受损的方法[300]，所述方法包括：
a.提供用于评估与MS相关的神经功能受损的系统[305]；
b.要求受试者注视图表上的参考目标[310]；
c.多次重复在区域之一向受试者呈现刺激图像[315]；要求受试者记住每个刺激图像以何次序出现在哪个区域中；
d.向受试者呈现与所呈现刺激图像之一相对应的提示[320]；
e.测量受试者对呈现提示步骤作出反应的眼跳[325]；要求受试者看向与提示相对应呈现刺激图像的区域；
f.重复呈现提示和测量眼跳的步骤[330]；
g.重复步骤b-f多次试验[335]；
h.计算以下中的一个或多个：
i.WM效应[340](即，WM效应为随WM要求增加而增加的测量值。对于每个提示数字而言，WM效应由受试者在所有试验中所报告的错误次数与试验次数的比值来表示)；和
ii.平均眼跳潜伏期[345]，眼跳潜伏期定义为受试者对所述区域引发眼跳的时间量；且
i.报告以下中的一个或多个：
i.随着WM效应增加，工作记忆的受损程度[350]；和
ii.随着眼跳潜伏期增加，执行过程的受损程度[355]；
j.其中所述方法还包括其它步骤，包括在呈现刺激图像的步骤[315]期间进行测量，在此期间再次要求受试者看向刺激图像；所述测量包括测量以下中的一个或多个
i.受试者的瞳孔散大幅度[360]；
ii.受试者对刺激图像的注视次数[365]；和
iii.受试者对刺激图像的凝视持续时间[370]；且
k.所述其它步骤还包括计算和报告以下中的一个或多个
i.随着瞳孔散大幅度增加，皮层下过程的受损程度[375]；
ii.随着注视次数增加，执行过程的受损程度[380]；和
iii.随着凝视持续时间增加，执行过程和工作记忆的受损程度[385]。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述参考目标位于图表的中心位置，且所述多个区域安置在参考目标周围。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述提示位于参考目标的位置。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述错误定义为朝向非正确区域的位置的眼球运动和/或在时限内未引发眼跳。
本发明的另一目标如上文所述，其中从所呈现的提示数字中排除与第一次呈现的刺激相对应的提示。
本发明的另一目标如上文所述，其中只有在呈现提示数字步骤后的最小眼跳潜伏期以上引发眼跳，才在计算WM效应和眼跳潜伏期的步骤中包括所述眼跳。
本发明的另一目标如上文所述，其中如果在时限内未对所述区域之一发生眼跳、在对所述角区域之一发生眼跳之前无法对参考目标保持注视以及眨眼引起不确定的眼球运动，则在计算WM时排除所述眼跳。
本发明的目标在于提供一种通过测量眼球运动检测受试者的一种或多种神经障碍的系统；所述测量眼球运动在受试者进行视觉检查时进行；所述系统包含：
a.眼动仪[10]，配置成用于在受试者[5]进行视觉检查[15]时监控受试者[5]的眼球运动；
b.要求受试者连续注视作为在同一图片(即，迷宫或迷阵)中一起呈现的一组目标物(例如，点)的一部分的目标物[605]；
c.要求受试者每次只注视在一个目标物上，直到依照迷宫或迷阵方向(即，从所述迷宫或迷阵底部进入并从顶部离开)完成观察图片中的所有目标物[610]。
d.处理器[20]，配置成用于在受试者[5]进行视觉检查[15]时接收来自眼动仪[10]的数据；和
e.显示器装置[40]，配置成用于显示自处理器[20]接收的测试报告[50]；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于分析眼球追踪数据来为神经和注意力障碍提供证据并在测试报告[50]中报告检测到受试者[5]的一种或多种神经和注意力障碍。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在所述受试者在对目标物进行观察、识别、维持、控制、抑制和排序时自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者在进行视觉检查时的注视总次数进行计数[615]；且
b.如果受试者在观察目标物时的注视总次数高于对照组，则在测试报告中报告检测到注意过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.测量受试者从一个目标物转移至另一个目标物时的眼跳平均速度[620]；且
b.如果受试者的眼跳平均速度[620]低于对照组，则在测试报告[50]中报告检测到执行功能受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.对正确目标识别的次数进行计数[625]；且
b.如果受试者正确目标识别的次数[625]低于对照组，则在测试报告中报告检测到工作记忆受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.计算平均眼跳幅度[630]；且
b.如果平均眼跳幅度[630]低于对照组，则在测试报告中报告检测到执行过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器进一步配置成用于在自眼动仪接收到眼球追踪数据后：
a.进行视觉检查消耗的总时间[635]；且
b.如果进行视觉检查消耗的总时间[635]高于对照组，则在测试报告中报告检测到注意过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，还包含用于测量受试者瞳孔直径的装置[17]，其中所述处理器进一步配置成用于：
a.追踪受试者在进行视觉检查时的瞳孔直径[640]；且
b.如果受试者的瞳孔直径[640]在继续执行任务时未显示增加，则在测试报告中报告检测到注意过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，还包含用于测量受试者瞳孔直径的装置[17]，其中所述处理器进一步配置成用于计算人们在进行视觉检查时在目标物上的注视持续时间，如果受试者注视在目标物上的注视持续时间[645]低于对照组，则在测试报告中报告检测到注意和执行过程受损。
本发明的目标在于提供一种通过测量受试者的眼球运动来检测是否存在一种或多种神经障碍或测量受试者的一般认知能力的方法[400]；所述测量眼球运动在受试者阅读时进行；所述方法包括以下步骤：
a.提供如权利要求1或权利要求18所述的用于检测一种或多种神经障碍的系统；
b.在受试者阅读文本时，接收受试者的眼球追踪数据和/或瞳孔直径数据[415]；
其中所述方法还包括以下步骤：对眼球追踪数据和/或瞳孔直径数据进行分析来为一种或多种神经障碍提供证据[417]且展示神经障碍的检测报告[4Fi99]。
本发明的另一目标如上文所述，还包括以下步骤：
a.在受试者阅读文本时，对受试者的注视总次数进行计数[420]；且
b.如果受试者在阅读文本时的注视总次数高于对照组，则报告检测到注意过程受损[460]。
本发明的另一目标如上文所述，还包括以下步骤：
a.在受试者阅读文本时，对受试者的注视总次数进行计数[420]；
b.对受试者在阅读文本时的正向注视次数进行计数[430]；且
c.如果受试者在阅读文本时的正向注视次数[430]低于对照组；且受试者在阅读时的注视次数高于对照组，则报告检测到工作记忆受损[470]。
本发明的另一目标如上文所述，还包括以下步骤：
a.在受试者阅读文本时，对受试者在每个字上的注视次数进行计数[440]；
b.对受试者在阅读文本时仅注视一次的字数进行计数[445]；且
c.如果受试者在阅读文本时仅注视一次的字数[445]低于对照组，则报告检测到检索记忆受损[480]。
本发明的另一目标如上文所述，还包括以下步骤：
a.对受试者在阅读文本时多次注视的次数进行计数[450]；且
b.如果受试者在阅读文本时多次注视的次数[450]高于对照组，则报告检测到执行过程受损[490]。
本发明的另一目标如上文所述，还包括以下步骤：
a.计算受试者在阅读文本时从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度[454]；且
b.如果受试者在阅读文本时从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度[454]低于对照组，则在测试报告中报告检测到执行过程受损[491]。
本发明的另一目标如上文所述，还包括以下步骤：
a.追踪受试者在阅读文本时的瞳孔直径[456]；且
b.如果受试者在阅读文本时的瞳孔直径在继续阅读文本时未显示减小，则在测试报告中报告检测到执行过程受损[492]。
本发明的目标在于提供一种用于检测受试者的记忆绑定功能障碍的系统[100]，所述系统包含：
a.眼动仪[10]；
b.测量瞳孔直径的装置；
c.处理器[20]，配置成用于：
i.自眼动仪[10]接收受试者[5]的眼球追踪数据；且
ii.自测量瞳孔直径的装置接收受试者[5]的瞳孔直径数据；
d.显示器装置[40]，配置成用于显示自处理器[20]接收到的测试报告[50]；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于分析眼球追踪和瞳孔直径数据并在测试报告[50]中报告对受试者[5]的一种或多种记忆绑定功能障碍的检测。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器[20]进一步配置成用于在自眼动仪[10]接收到眼球追踪数据后：
a.测量受试者[5]对所述受试者[5]所观察的一个或多个目标物中每一者的一个或多个凝视持续时间；
b.计算受试者[5]对目标物的平均凝视持续时间；且
c.如果受试者[5]的平均凝视持续时间比对照组的平均凝视持续时间长，则在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到对目标物的编码和识别受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器[20]进一步配置成用于在自眼动仪[10]接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者[5]在观察一个或多个目标物时所进行的注视次数进行计数；且
b.如果受试者[5]在观察目标物时所进行的注视次数高于对照组，则在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到注意过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器[20]进一步配置成用于应用智能算法且：
a.当受试者[5]进行需要较低认知努力的活动时，自用于测量瞳孔直径的装置接收受试者[5]的瞳孔直径；
b.当受试者[5]进行需要较强认知努力的活动时，自用于测量瞳孔直径的装置接收受试者[5]的瞳孔直径；且
c.如果受试者[5]在进行需要较强认知努力的活动时的瞳孔直径未显示与受试者[5]在进行需要减少/最小认知努力的活动时的瞳孔直径相比而言有所增加时，在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到认知资源受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中所述处理器[20]进一步在测试报告[50]中报告关于在受试者[5]中由系统[100]未检测到的记忆绑定功能障碍的结果。
本发明的目标在于提供一种检测受试者[505]记忆绑定功能障碍的方法[500]，所述方法包括以下步骤：
a.提供如权利要求1或权利要求33所述的系统；
b.呈现目标物[510]；
c.要求受试者注视目标物并记住它们(编码)[515]；
d.呈现空屏幕[520]；
e.呈现目标物并要求受试者确认目标物是否与以前观察的完全相同(识别)。如果目标物完全相同，则必须给出“相同”的答案。如果不完全相同，则必须给出“不同”的答案。必须使用键盘或类似支持物来收集两种答案[525]。重复步骤[510-525]多次试验[530]；
f.重复步骤[510-525]多次试验[530]；
g.接收眼球追踪数据；
h.受试者观察一个或多个目标物[540]；
i.测量受试者在每个目标物上的凝视持续时间[545]；
j.计算受试者对目标物的平均凝视持续时间[550]；
k.测量受试者在进行需要较低认知努力的活动时的瞳孔直径[555]；
l.对受试者在观察目标物时进行的注视次数进行计数[560]；
m.其中所述方法还包括以下步骤：
i.如果受试者的平均凝视持续时间比对照组的平均凝视持续时间长，则报告在受试者中检测到目标编码和识别过程受损[565]；
ii.如果受试者在进行需要较强认知努力的活动时的瞳孔直径未显示与受试者在进行需要较低认知努力的活动时的瞳孔直径相比而言有所增加，则报告在受试者中检测到认知资源受损[570]；且
iii.如果受试者在观察目标物时进行的注视次数高于对照组，则报告在受试者中检测到注意过程受损[575]。
本发明的另一目标如上文所述，其中智能算法配置成用于读取至少一个输入，所述输入选自：
a.受试者在进行每次绑定任务时的注视总次数。
b.绑定评估任务，即“未绑定颜色”的“绑定颜色”。
c.绑定试验的识别号码。
d.试验的正确行为答案(即，“相同”或“不同”)。
e.受试者的行为反应。
f.试验的部分，即编码或检索。
g.受试者在进行进行绑定评估时的瞳孔直径。
h.左眼、右眼或双眼的眨眼次数。
i.微跳视；形式因子(FF)：
i.HEWI：表示微跳视的高度/宽度关系。
ii.AREA：表示微跳视内接的矩形面积。
iii.LONG：微跳视的水平-垂直平面轨迹的经度。
iv.ANG：微跳视的水平面-垂直面中所有角度的总和。
v.AANG：微跳视的水平面-垂直面中所有弧度角度绝对值的总和。这后两个FF评估微跳视轨迹的规律性。
vi.MOD和THETA：笛卡尔坐标总和的极坐标的模数和角度。给出了微跳视相对于注视中线的空间定向。
vii.TIME：微跳视的以毫秒计的持续时间。
viii.VMIN和VMAX：微跳视的以度数/秒计的最小和最大速度。
ix.微跳视速率：每个时间框中的瞬时速率。
x.方向一致性：微跳视方向与刺激位置之间的一致性。
j.左眼、右眼或双眼在进行绑定评估时的眼球位置(即，横坐标和纵坐标)。
k.处理目标物时的眼跳幅度。
l.处理目标物过程中的注视次序(即，视觉行为)。此次序由图像、矩阵等可得。
m.进行绑定评估时右眼与左眼注视点之间的距离。
n.受试者的Filia信息(即，年龄、受教育年限、性别、族群、职业、每周体育活动的小时数)。
o.处理目标物时的注视持续时间。
p.处理目标物时的凝视持续时间。
q.在每个目标物上的注视次数。
r.在每个目标物以外的注视次数。
s.在每个目标物上的注视次数。
本发明的目标在于提供一种检测受试者的神经和注意障碍的方法[600]，所述方法包括以下步骤：
a.提供眼动仪[10]；
b.用于测量瞳孔直径的装置；
c.处理器[20]，配置成用于：
i.自眼动仪[10]接收受试者[5]的眼球追踪数据；
ii.自用于测量瞳孔直径的装置接收受试者[5]的瞳孔直径数据；和
iii.显示器装置[40]，配置成用于显示自处理器[20]接收到的测试报告[50]；
其中处理器[20]进一步配置成用于分析眼球追踪和瞳孔直径数据并在测试报告[50]中报告检测到受试者[5]的一种或多种神经和注意障碍。
本发明的另一目标如上文所述，其中处理器[20]进一步配置成用于在自眼动仪[10]接收到眼球追踪数据后：
a.测量受试者[5]在受试者[5]观察的一个或多个目标物中每一者上的一个或多个注视持续时间；
b.计算受试者[5]从一个目标物至另一个目标物的平均眼跳幅度；且
c.如果受试者[5]的平均眼跳幅度比对照组的平均眼跳幅度短，则在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到对目标物的观察、识别、维持、控制、抑制和排序受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中处理器[20]进一步配置成用于在自眼动仪[10]接收到眼球追踪数据后：
a.对受试者[5]在观察一个或多个目标物时进行的注视次数进行计数；且
b.如果受试者[5]在观察目标物时进行的注视次数高于对照组，则在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到注意过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中处理器[20]进一步配置成用于：
a.在受试者[5]进行需要主要注意力资源的活动时，自用于测量瞳孔直径的装置接收受试者[5]的瞳孔直径；
b.在受试者[5]进行需要较多注意力的活动时，自用于测量瞳孔直径的装置接收受试者[5]的瞳孔直径；且
c.如果受试者[5]在进行需要较多注意力的活动时的瞳孔直径未显示与受试者[5]在进行需要较少注意力的活动时的瞳孔直径相比而言有所增加，则在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到认知资源受损。
本发明的目标在于提供一种检测受试者的神经和执行障碍的方法[600]，所述方法包括以下步骤：
a.提供如上文所述的系统；
b.接收眼球追踪数据；
c.受试者观察一个或多个目标物[605-610]；
d.计算受试者对目标物的平均眼跳幅度[630]；
e.测量受试者在进行需要较多注意力的活动时的瞳孔直径[640]；
f.测量受试者在进行需要比较少注意力更多注意力的活动时的瞳孔直径；且
g.对受试者在观察目标物时进行的注视次数进行计数[615]；
h.其中所述方法还包括以下步骤：
i.如果受试者的平均眼跳幅度比对照组的平均眼跳幅度短，则报告在受试者中检测到对目标物的观察、识别、维持、控制、抑制和排序受损；
ii.如果受试者在进行需要较多注意力的活动时的瞳孔直径未显示与受试者在进行需要较少注意力的活动时的瞳孔直径相比而言有所增加，则报告在受试者中检测到认知和功能资源受损；且
iii.如果受试者在观察目标物时进行的注视次数高于对照组，则报告在受试者中检测到注意过程受损，
iv.如果受试者的平均眼跳潜伏期(速度)比对照组的平均眼跳潜伏期短，则报告在受试者中检测到执行过程受损；
本发明的另一目标如上文所述，其中所述方法配置成用于如果受试者的平均眼跳持续时间比对照组的平均注视持续时间短，则报告在受试者中检测到执行过程受损。
本发明的另一目标如上文所述，其中神经障碍选自帕金森病(ParkinsonDisorder)或注意缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactive Disorder)。
附图说明
图1和图2显示根据本发明的一些实施例的一种检测受试者的一种或多种神经障碍的系统。
图3A和3B显示根据本发明的一些实施例的一种评估与MS相关的神经功能受损的方法。
图4A和4B显示根据本发明的一些实施例的一种检测阅读受试者的一种或多种神经障碍的方法。
图5显示根据本发明的一些实施例的一种检测记忆绑定功能障碍的方法。
图5B显示根据5A的评估方法的测试结果：对照组和AD患者在两种实验条件下的校正识别(误差条＝平均值的标准误差)。
图5C显示根据5A的评估方法的测试结果：绑定任务对对照组和阿尔茨海默病(Alzheimer Disease，AD)患者在编码和识别时刻的凝视持续时间的影响。图示显示LMM的部分效应(即，除去其它固定效应和方差分量之后)。阴影面积表示95％置信区间。以对数图尺绘制凝视持续时间与LMM相对应。
图6A和6B显示一种检测帕金森病和注意缺陷多动障碍的方法。
具体实施方式
术语“认知努力”反映受试者执行任务所需的脑力总量。在本申请中，术语“较低认知努力”指的是执行任务时的工作记忆需求减少。
在本申请中，术语“微跳视”，也称作“快速移动(flick)”是注视过程期间进行的小幅跳视。它们是最大最快的注视性眼球运动。在本申请中，术语“跳视”指的是两只眼睛在两个或两个以上注视阶段之间的快速同时运动。
在本申请中，术语“眼漂移”是注视性的眼球运动，其特征为眼睛在注视物体时的更顺畅更慢的漫游运动。
在本申请中，术语“眼微震”(OMT)是发生在40至100Hz频率范围内的眼睛的小幅、快速且同步的震动，尽管在平均健康个体中通常发生在90Hz左右。眼微震的特征在于其高频率和仅数弧秒的极小振幅。
在本申请中，术语“刺激图像”指的是在显示器上呈现给受试者的特定视觉图形或目标物。术语“视觉任务”或“视觉检查”指的是受试者在处理每个刺激图像时进行的活动。
现将详细描述本发明的非限制性实施例。
现参考图1，显示根据本发明的一些实施例的一种检测受试者[5]的神经障碍或神经功能的系统[100]。
系统[100]包含眼动仪[10]、用于测量瞳孔直径的装置[17]、处理器[20]和显示器装置[40]。
眼动仪[10]可以是本领域中已知的任何类型；例如佩戴式眼动仪(eye-attachedtracker)、光学眼动仪或眼电图眼动仪。
用于测量瞳孔直径的装置[17]可包含例如配置成用于获取眼睛图像的照相机和用于由图像测量瞳孔直径的处理单元。作为处理单元的替代选择，用于测量瞳孔直径的装置[17]可包含图像显示器，在观察显示器时进行手动测量。
眼动仪[10]和用于测量瞳孔直径的装置[17]与处理器[20]互连。互连可以是本领域中已知的任何形式，且可以是有线的(例如，USB、并行端口或类似方式)或无线的(例如，WiFi、蓝牙或类似方式)。
处理器[20]接收并执行储存在一种或多种存储媒体[60](诸如RAM、CD/DVD、HDD、快闪存储器和/或任何合适的媒体)中的指令。指令命令处理器[20]：1)自眼动仪[10]接收眼球追踪数据；2)自测量瞳孔直径的装置[17]接收瞳孔直径数据；3)分析眼球追踪和瞳孔直径数据(在本文中进一步解释)；4)在测试报告50中报告在受试者[5]中检测到或未检测到一种或多种记忆绑定功能障碍以显示在显示器装置[40]上。显示器装置[40]可以是监控器、移动装置(诸如，智能手机)的屏幕、打印输出或显示测试报告[50]的任何合适的装置。处理器[20]可在存储媒体[60]中储存任何接收到的眼球追踪数据、任何分析阶段的中间结果和/或测试报告[50]。
系统[100]检测的神经障碍可包括阅读功能，诸如对目标物的编码和识别受损、注意过程受损、认知资源受损或其任意组合。在其它实施例中，检测的病症可包括多发性硬化症(MS)、注意缺陷多动障碍(Attention deficit-hyperactive disorder，ADHD)、帕金森病(PD)、阿尔茨海默病(AD)等。
在一些实施例中，处理器[20]在受试者[5]观察一个或多个目标物[30]中的每一者时自眼动仪[10]接收眼球追踪数据。处理器[20]测量受试者[5]在受试者[5]观察的每个目标物[30]上的凝视持续时间。处理器[20]计算受试者[5]在每个目标物[30]上的平均凝视持续时间。如果受试者[5]在目标物[30]上的凝视持续时间的平均值比对照组的平均凝视持续时间长，则处理器[20]在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到目标编码和识别过程受损。
在一些实施例中，处理器[20]另外或或者对受试者[5]在观察每个目标物[30]时进行的注视次数进行计数。如果受试者[5]在观察目标物[30]时进行的注视次数高于对照组，则处理器[20]在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到注意过程受损。
在一些实施例中，处理器[20]自用于测量瞳孔直径的装置[17]接收受试者[5]在进行需要较少认知努力的活动时的瞳孔直径数据。处理器[20]还自用于测量瞳孔直径的装置[17]接收受试者[5]在进行比需要较低认知努力的活动需要更强认知努力的活动时的瞳孔直径数据。如果受试者5在进行需要较强认知努力的活动时的平均瞳孔直径未显示与受试者[5]在进行需要较低认知努力的活动的平均瞳孔直径相比而言有所增加，则处理器[20]在测试报告[50]中报告在受试者[5]中检测到认知资源受损。
对照组可包含与受试者[5]相同人口结构部门中的统计学代表性典型(例如，与受试者[5]相同性别、种族、民族文化、年龄群体和/或其它人口结构特征)。对照组的眼球追踪数据可由系统[100]获得或由以前的调查研究和/或临床研究收集而来。当受试者[5]的平均凝视持续时间或注视次数在对照组的平均数值的选定范围内时——对照组相应数值分布的约一个标准偏差，系统[100]可将受试者[5]的平均凝视持续时间或注视次数处理成等于对照组的平均对应数值。
应了解，处理器[20]接收的眼球追踪数据可为由眼动仪[10]测量的一系列眼球位置，处理器[20]分析找出受试者[5]的凝视持续时间和注视。或者，处理器[20]可自眼动仪[10]接收一系列经过预先处理的信号，每个信号表示凝视持续时间或发生了注视。信号可任选地带有元数据(例如，注视的眼球位置、时间和/或长度)。
多发性硬化症
现参考图3A和3B，根据本发明的一些实施例，显示一种用于评估与多发性硬化症[MS]相关的神经功能受损的方法[300]。所述方法[300]包括以下步骤：
a.提供一种用于评估与MS相关的神经功能受损的系统[305]；
b.要求受试者注视图表上的参考目标[310]；
c.多次重复在图表上的多个区域之一向受试者呈现刺激图像[315]；要求受试者记住每个刺激图像以何次序出现在哪个区域中；
d.向受试者呈现与所呈现刺激图像之一相对应的提示[320]；
e.测量受试者对呈现提示步骤作出反应的眼跳[325]；要求受试者看向呈现的刺激图像与提示相对应的区域；
f.重复呈现提示和测量眼跳的步骤[330]；
g.重复步骤b-f多次试验[335]；
h.计算以下中的一个或多个：
i.WM效应[340](即，WM效应为随WM要求增加而增加的测量值。对于每个提示数字而言，WM效应由受试者在所有试验中所报告的错误次数与试验次数之间的比值来表示)；和
ii.平均眼跳潜伏期[345]，眼跳潜伏期定义为受试者对所述区域引发眼跳的时间量；且
i.报告以下中的一个或多个：
i.随着WM效应增加，工作记忆的受损程度[350]；和
ii.随着眼跳潜伏期增加，执行过程的受损程度[355]；
其中所述方法还包括其它步骤，在呈现刺激图像的步骤[315]期间进行；在此期间再次要求受试者看向刺激图像；
j.其它步骤包括测量以下中的一个或多个：
i.受试者的瞳孔散大幅度[360]；
ii.受试者对刺激图像的注视次数[365]；和
iii.受试者对刺激图像的凝视持续时间[370]。
k.其它步骤还包括计算和报告以下中的一个或多个：
i.保持瞳孔散大幅度不变时，皮层下过程的受损程度[375]；
ii.随着注视次数增加，执行过程的受损程度[380]；和
iii.随着凝视持续时间增加，执行过程和工作记忆的受损程度[385]。
所述方法采用智能算法，利用以下变量来对受试者进行分析：
a.受试者在进行n-Back任务时的注视总次数。
b.n-Back任务试验的识别号码(即，如果有20次n-Back任务试验，第5次试验即用数字5来标识。第20次试验即用数字20来标识，等等。)
c.试验部分，即1、2和3。
d.部分试验，即编码、检索。
e.受试者在进行n-Back任务时的瞳孔直径。
f.左眼、右眼或双眼的眨眼次数。
g.微跳视；形式因子(FF)：
i.HEWI：表示微跳视的高度/宽度关系。
ii.AREA：表示微跳视内接的矩形面积。
iii.LONG：微跳视的水平-垂直平面轨迹的经度。
iv.ANG：微跳视的水平面-垂直面中所有角度的总和。
v.AANG：微跳视的水平面-垂直面中所有弧度角度绝对值的总和。这后两个FF评估微跳视轨迹的规律性。
vi.MOD和THETA：笛卡尔坐标总和的极坐标的模数和角度。给出了微跳视相对于注视中线的空间定向。
vii.TIME：微跳视的以毫秒计的持续时间。
viii.VMIN和VMAX：微跳视的以度数/秒计的最小和最大速度。
ix.微跳视速率：每个时间框中的瞬时速率。
x.方向一致性：微跳视方向与刺激位置之间的一致性。
h.左眼、右眼或双眼在进行n-Back任务时的眼球位置(即，横坐标和纵坐标)。
i.处理目标物时的眼跳幅度。
j.眼跳潜伏期。
k.处理目标物时的注视次序(即，视觉行为)，此次序由图像、矩阵等可得。
l.进行处理目标物时右眼与左眼注视点之间的距离。
m.受试者的Filia信息(即，年龄、受教育年限、性别、族群、职业、每周体育活动的小时数)。
n.处理目标物时的注视持续时间。
o.处理目标物时的凝视持续时间。
p.在每个目标物上的注视次数。
q.在每个目标物以外的注视次数。
在呈现刺激图像时进行的测量(方法[300]中的特征j)提供编码期间的信息，在受试者首次识别视觉刺激的位置时进行编码。在发明人进行的初步研究中，发现患有MS的受试者在编码视觉信息时受损(例如，受试者多次注视显示器)。编码期间的测量是除了识别期间进行的测量以外，如在Fielding等人的研究中，在呈现视觉刺激后以带有提示的方式呈现(方法[300]中的步骤a-i)。总而言之，受试者在编码和识别期间的表现可有助于识别其它缺陷(即，皮层下过程、执行过程和/或执行过程的受损程度)并对受试者的病况提供比单独识别期间的表现更多的深刻见解。
阅读
现参考图4A和4B，根据本发明的一些实施例，显示一种通过测量受试者在阅读时，所述受试者的眼球运动和/或瞳孔直径来测量受试者的一般认知能力和检测一种或多种神经障碍的方法。
方法[400]包括以下步骤：提供一种通过测量眼球运动和/或瞳孔直径来测量一般认知能力和检测是否存在一种或多种神经障碍的系统；接收受试者在阅读文本时的眼球追踪数据和/或瞳孔直径数据；分析眼球追踪数据来为一种或多种神经障碍提供证据；并显示神经障碍的检测报告。
在一些实施例中，方法[400]包括以下步骤：在受试者阅读文本时，对受试者的注视总次数进行计数[405]；且如果受试者在阅读文本时的注视总次数高于对照组，则报告检测到注意过程受损[460]。
在一些实施例中，方法[400]还包括以下步骤：对受试者在阅读文本时的注视总次数进行计数[405]；对受试者在阅读文本时的正向注视次数进行计数[430]；且如果受试者的正向注视次数高于对照组且受试者在阅读时的注视总次数高于对照组，则报告检测到工作记忆受损[470]。
在生理学上，工作记忆受损与额叶退化相关。在一些实施例中，工作记忆受损的报告[470]可用在其它治疗中。例如，如果指定神经外科，则在方法[400]后可研究受试者额叶的大脑影像。
在一些实施例中，方法[400]包括以下步骤：在受试者阅读文本时，对受试者在文本中每个字上的注视次数进行计数[440]；对受试者仅注视一次的字数进行计数[445]；且如果受试者仅注视一次的字数低于对照组，则报告检测到检索记忆受损[480]。
在生理学上，检索记忆受损与颞叶退化相关。在一些实施例中，检索记忆受损的报告[480]可用在其它治疗中。例如，如果指定神经外科，则在方法[400]后可研究受试者额叶的大脑影像。
在一些实施例中，方法[400]包括以下步骤：对受试者在阅读文本时多次注视的次数进行计数[450]；且如果多次注视的次数高于对照组，则报告检测到执行过程受损[490]。
在一些实施例中，方法[400]包括以下步骤：计算受试者在阅读文本时从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度[454]；且如果平均眼跳幅度低于对照组，则报告检测到执行过程受损[491]。
在一些实施例中，方法[400]包括以下步骤：追踪受试者在阅读文本时的瞳孔直径[456]；且如果在继续阅读文本时受试者的瞳孔直径未显示减小，则报告检测到执行过程受损[492]。
在生理学上，执行过程受损与额叶、颞叶和/或顶叶退化相关。在一些实施例中，执行过程受损的报告[490-491-492]可用在其它治疗中。例如，如果指定神经外科，则在方法[400]后可研究受试者额叶、颞叶和/或顶叶的大脑影像。
在50位健康对照和50位轻度AD患者上测试所述系统方法[400]。两组都阅读40个规整的句子。
Figure BDA0002610597330000131
Figure BDA0002610597330000141
表1
参考文献
以上规则部分基于以下研究中的发现：
1.Fernández G,Mandolesi P,Rotstein NP,Colombo O,Agamennoni O,PolitiLE.(2013)Eye movement alterations during reading in patients with earlyAlzheimer disease.Invest Ophthalmol Vis Sci.pii:iovs.13-12877vl.doi:10.1167/iovs.13-12877.
2.Fernández G.,Manes F.,Politi L.,Orozco D.,Schumacher M.,Castro L.,Agamennoni O.,Rotstein N.(2016).Patients with Mild Alzheimer Disease FailWhen Using Their Working Memory:Evidence from the Eye TrackingTechnique.Journal of Alzheimer Disease；50,827-828.
3.Fernández,G.,Laubrock,J.,Mandolesi P.,Colombo O.,Agamennoni O.(2014)Registering eye movements during reading in Alzheimer disease:difficulties in predicting upcoming words.Journal of Clinical andExperimental Neuropsychology；36,302-16.
4.Fernández G.,Sapognikoff M.,Guinjoan S.,Orozco D.,Agamennoni O.(2016).Word processing during reading sentences in patients withschizophrenia:evidences from the eyetracking technique.COMPREHENSIVEPSYCHIATRY；68,193-200.
5.Fernández G,Manes F,Rotstein N,Colombo O,Mandolesi P,Politi L,Agamennoni O.(2014)Lack of contextual-word predictability during reading inpatients with mild Alzheimer disease.Neuropsychologia；62,143-51.
6.Fernández G.,Schumacher M.,Castro L.,Orozco D.,Agamennoni O.,(2015).Patients with Alzheimer disease produced shorter outgoing saccadeswhen reading sentences.Psychiatry Research,229,470-478.
7.Fernández G.,Biondi J.,Castro S.,Agamennoni O.(2017).Pupil sizebehavior during online processing of sentences.Journal of IntegrativeNeurosciences 15(4)485-496.
记忆绑定
现将详细描述本发明的非限制性实施例。
现参考图5，根据本发明的一些实施例，显示一种检测受试者记忆绑定功能障碍的方法[500]。
所述方法包括提供一种用于检测受试者记忆绑定功能障碍的系统的步骤[505]。
在一些实施例中，方法[500]包括受试者观察一个或多个目标物的步骤[510-535]；测量受试者在每个目标物上的凝视持续时间的步骤[545]；计算受试者对目标物的平均凝视持续时间的步骤[550]；和如果受试者的凝视持续时间的平均值比对照组的平均凝视持续时间长，则报告在受试者中检测到目标编码和识别过程受损的步骤[565]。
在一些实施例中，方法[500]包括测量受试者在进行需要较低认知努力的活动时的一种或多种瞳孔直径的步骤[555](例如，识别三种目标物或区分目标物)；和如果受试者[5]在进行需要较强认知努力的活动时的平均瞳孔直径未显示与受试者[5]在进行需要较低认知努力的活动时的平均瞳孔直径相比而言有所增加，则报告在受试者[5]中检测到认知资源受损的步骤[570]。
在一些实施例中，方法[500]包括对受试者[5]在观察目标物[30]时的注视次数进行计数的步骤[560]；和如果受试者[5]在观察目标物[30]时进行的注视次数高于对照组，则报告在受试者[5]中检测到注意过程受损的步骤[575]。
参考文献
以上规则部分基于以下研究中的发现：
1.Fernández G,Mandolesi P,Rotstein NP,Colombo O,Agamennoni O,PolitiLE.(2013)Eye movement alterations during reading in patients with earlyAlzheimer disease.Invest Ophthalmol Vis Sci.pii:iovs.13-12877vl.doi:10.1167/iovs.13-12877.
2.Fernández G.,Manes F.,Politi L.,Orozco D.,Schumacher M.,Castro L.,Agamennoni O.,Rotstein N.(2016).Patients with Mild Alzheimer Disease FailWhen Using Their Working Memory:Evidence from the Eye TrackingTechnique.Journal of Alzheimer Disease；50,827-828.
3.Fernández,G.,Laubrock,J.,Mandolesi P.,Colombo O.,Agamennoni O.(2014)Registering eye movements during reading in Alzheimer disease:difficulties in predicting upcoming words.Journal of Clinical andExperimental Neuropsychology；36,302-16.
4.Fernández G.，Sapognikoff M.,Guinjoan S.,Orozco D.,Agamennoni O.(2016).Word processing during reading sentences in patients withschizophrenia:evidences from the eyetracking technique.COMPREHENSIVEPSYCHIATRY；68,193-200.
5.Fernández G,Manes F,Rotstein N,Colombo O,Mandolesi P,Politi L,Agamennoni O.(2014)Lack of contextual-word predictability during reading inpatients with mild Alzheimer disease.Neuropsychologia；62,143-51.
6.Fernández G.,Schumacher M.,Castro L.,Orozco D.,Agamennoni O.,(2015).Patients with Alzheimer disease produced shorter outgoing saccadeswhen reading sentences.Psychiatry Research,229,470-478.
7.Fernández G.,Biondi J.,Castro S.,Agamennoni O.(2017).Pupil sizebehavior during online processing of sentences.Journal of IntegrativeNeurosciences 15(4)485-496.
8.Biondi J.,Fernández G.,Castro S.,Agamennoni O.(2018).Eye-movementbehavior identification for Alzheimer Disease diagnosis.Journal ofIntegrative Neurosciences(in Press).
9.Fernández,Orozco,Agamennoni,Schumacher,
Figure BDA0002610597330000151
Biondi,Parra.(2018).Visual Processing during Short-Term Memory Binding in Mild Alzheimer'sDisease.J Alzheimers Dis.；63(l):185-194.doi:10.3233/JAD-170728.
帕金森病(PD)和注意缺陷多动障碍(ADHD)
现参考图6A和6B，根据本发明的一些实施例，显示一种通过在人进行视觉检查时测量人的眼球运动和/或瞳孔直径来检测人的一种或多种认知、神经和行为缺陷的方法。
方法[600]包括以下步骤：提供一种通过在人对目标物进行观察、识别、维持、控制、抑制和排序时测量眼球运动来检测是否存在一种或多种认知缺陷和神经障碍的系统；接收人在对目标物进行观察、识别、维持、控制、抑制和排序时的眼球追踪数据；分析眼球追踪数据来为一种或多种认知缺陷和神经障碍提供证据；和显示认知缺陷和神经障碍的检测报告。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：在人进行视觉检查时，对人的注视总次数进行计数[615]；且如果人的注视次数高于对照组，则报告检测到注意、执行和抑制过程受损。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：计算在受试者[5]进行视觉检查时，受试者[5]从一个目标物至另一个目标物的眼跳平均速度[620]；如果此人的眼跳平均速度低于对照组，则报告检测到执行功能受损。
在生理学上，眼跳速度较慢与额叶视区、基底神经节和上丘退化相关。在一些实施例中，眼跳速度受损的报告可用在其它治疗中。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：对人在进行视觉检查时的正确目标识别次数进行计数[625]；且如果正确目标识别的次数低于对照组，则报告检测到工作记忆受损。
在生理学上，工作记忆受损与前额皮质和后顶叶皮质退化相关。在一些实施例中，工作记忆、抑制过程和思维灵活度受损的报告可用在其它治疗中。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：计算从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度[630]；且如果平均眼跳幅度低于对照组，则报告检测到执行过程受损。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：追踪人在进行视觉检查时的瞳孔直径[640]；且如果受试者的瞳孔直径在继续进行视觉检查时未显示增加，则报告检测到注意过程受损。
在生理学上，注意过程受损与蓝斑、去甲肾上腺素能系统和上丘退化相关。在一些实施例中，执行过程受损的报告可用在其它治疗中。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：计算人进行视觉试验耗费的总时间[635]；且如果进行试验需要的总时间大于对照组报告的总时间，则报告检测到注意过程受损。
在生理学上，注意和抑制过程以及思维灵活度受损与前额皮质、后顶叶皮质、前额纹状体小脑和前额纹状体丘脑环路退化相关。在一些实施例中，执行过程受损的报告可用在其它治疗中。
在一些实施例中，方法[600]包括以下步骤：计算人在进行视觉检查时对目标物的注视持续时间[645]；且如果对目标物的注视持续时间低于对照组，则报告检测到工作记忆受损。
在生理学上，注意和抑制过程以及思维灵活度受损与前额皮质、额叶视区和背顶叶皮质退化相关。在一些实施例中，执行过程受损的报告可用在其它治疗中。
所述方法采用智能算法，利用以下变量来对受试者进行分析：
a.受试者在进行视觉检查时的注视总次数。
b.每个目标物的识别号码，取决于其在迷宫或迷阵中的位置。
c.受试者在进行视觉检查时的瞳孔直径。
d.左眼、右眼或双眼的眨眼次数。
e.微跳视；形式因子(FF)：
i.HEWI：表示微跳视的高度/宽度关系。
ii.AREA：表示微跳视内接的矩形面积。
iii.LONG：微跳视的水平-垂直平面轨迹的经度。
iv.ANG：微跳视的水平面-垂直面中所有角度的总和。
v.AANG：微跳视的水平面-垂直面中所有弧度角度绝对值的总和。这后两个FF评估微跳视轨迹的规律性。
vi.MOD和THETA：笛卡尔坐标总和的极坐标的模数和角度。给出了微跳视相对于注视中线的空间定向。
vii.TIME：微跳视的以毫秒计的持续时间。
viii.VMIN和VMAX：微跳视的以度数/秒计的最小和最大速度。
ix.微跳视速率：每个时间框中的瞬时速率。
x.方向一致性：微跳视方向与刺激位置之间的一致性。
f.在执行视觉任务时左眼、右眼或双眼的眼球位置(即，横坐标和纵坐标)。
g.在处理目标物时的眼跳幅度。
h.眼跳潜伏期。
i.在处理目标物时的注视次序(即，视觉行为)，此次序由图像、矩阵等可得。
j.在进行处理目标物时右眼与左眼注视点之间的距离。
k.受试者的Filia信息(即，年龄、受教育年限、性别、族群、职业、每周体育活动的小时数)。
l.在处理目标物时的注视持续时间。
m.在每个目标物上的注视次数。
n.在每个目标物以外的注视次数。
o.视觉任务总时间(即，受试者进行整个试验耗费多长时间)。
此方法[600]对患有PD和ADHD的受试者进行测试，并与健康对照组进行比较：
Figure BDA0002610597330000171
表2。

Claims (39)

1.一种通过测量眼球运动检测受试者的一种或多种神经障碍的系统；所述测量眼球运动在所述受试者阅读时进行；所述系统包含：
a.眼动仪[10]，配置成用于在受试者[5]阅读文本[15]时监控所述受试者[5]的眼球运动；
b.处理器[20]，配置成用于在所述受试者[5]阅读所述文本[15]时接收来自所述眼动仪[10]的数据；和
c.显示装置[40]，配置成用于显示自所述处理器[20]接收到的测试报告[50]；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于分析眼球追踪数据来为一种或多种神经障碍或一般认知能力提供证据并在所述测试报告[50]中报告对所述受试者[5]的所述一种或多种神经障碍的检测或对认知能力的测量。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成用于在自所述眼动仪接收到所述眼球追踪数据后：
a.对受试者在阅读文本时的注视总次数进行计数；且
b.如果所述受试者阅读时的注视总次数高于对照组，则在所述测试报告中报告检测到注意过程受损。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成用于在自所述眼动仪接收到所述眼球追踪数据后：
a.对所述受试者在阅读所述文本时的正向注视次数进行计数；且
b.如果所述受试者的所述正向注视次数低于所述对照组；且所述受试者在阅读时的注视次数高于所述对照组，则在所述测试报告[50]中报告检测到工作记忆受损。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成用于在自所述眼动仪接收到所述眼球追踪数据后：
a.对所述受试者在阅读所述文本时仅注视一次的字数进行计数；且
b.如果所述受试者仅注视一次的所述字数低于所述对照组，则在所述测试报告中报告检测到检索记忆受损。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成用于在自所述眼动仪接收到所述眼球追踪数据后：
a.对所述受试者在阅读所述文本时多次注视的次数进行计数；且
b.如果所述多次注视的次数高于所述对照组，则在所述测试报告中报告检测到执行过程受损。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步配置成用于在自所述眼动仪接收到所述眼球追踪数据后：
a.计算从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度；且
b.如果所述从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度低于所述对照组，则在所述测试报告中报告检测到执行过程受损。
7.如权利要求1所述的系统，还包含用于测量所述受试者的瞳孔直径的装置[17]，其中所述处理器进一步配置成用于：
a.追踪阅读所述文本的所述受试者的所述瞳孔直径；且
b.如果在继续阅读所述文本时，所述受试者的所述瞳孔直径未显示减小，则在所述测试报告中报告检测到执行过程受损。
8.一种通过测量眼球运动和瞳孔行为并应用智能算法来检测受试者的一种或多种神经障碍和检查认知能力的系统；所述测量眼球运动在所述受试者阅读时进行；所述系统包含：
a.眼动仪[10]，所述眼动仪配置成用于在受试者[5]阅读文本[15]时监控所述受试者[5]的眼球运动和瞳孔行为；
b.处理器[20]，所述处理器配置成用于在所述受试者[5]阅读所述文本[15]时接收来自所述眼动仪[10]的数据；
c.用于对病理学中以及病理学内的眼球运动特征进行获悉、辨识、典型化和分类的智能算法；和
d.显示装置[40]，所述显示装置用于在自所述处理器[20]接收到的测试报告[50]上显示所述智能算法的结果；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于对所述眼球追踪数据进行分析和建模来为一种或多种神经障碍和认知能力提供证据并在所述测试报告[50]中报告对所述受试者[5]的所述一种或多种神经障碍在病理学之间以及病理学内的检测和分类。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述处理器进一步配置成用于在自所述眼动仪接收到所述眼球追踪数据后对阅读文本期间的眼球运动特征和瞳孔行为进行辨识和分类，提供分类器的结果以供在所述测试报告中报告受试者的认知能力和/或病理分型(即，与所述受试者因其眼球运动特征所对应的病状)；和病状内的值(即，所述受试者在特定病状内所显示的认知、行为和生物学受损的水平)。
10.如权利要求8所述的系统，其中所述智能算法配置成用于读取至少一种输入，所述输入选自：
a.受试者在阅读文本时的注视总次数指数。
b.所述受试者在阅读文本时的正向注视指数。
c.所述受试者在阅读文本时仅注视一次的字数指数
d.所述受试者在阅读文本时的多次注视指数
e.从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度
f.所述阅读文本的受试者的瞳孔直径
g.左眼、右眼或双眼的眨眼指数。
h.微跳视的形式因子(FF)：
i.HEWI：表示微跳视的高度/宽度关系。
ii.AREA：表示所述微跳视内接的矩形面积。
iii.LONG：所述微跳视的水平-垂直平面轨迹的经度。
iv.ANG：所述微跳视的水平面-垂直面中所有角度的总和。
v.AANG：所述微跳视的水平面-垂直面中所有弧度角度绝对值的总和，这后两个
vi.FF评估微跳视轨迹的规律性。
vii.MOD和THETA：笛卡尔坐标总和的极坐标的模数和角度。给出了所述微跳视相对于注视中线的空间定向。
viii.TIME：所述微跳视的以毫秒计的持续时间()。
ix.VMIN和VMAX：所述微跳视的以度数/秒计的最小和最大速度()。
x.微跳视速率：每个时间框中的瞬时速率。
xi.方向一致性：微跳视方向与刺激位置之间的一致性。
i.阅读文本期间左眼、右眼或双眼的眼球位置(即，横坐标和纵坐标)。
j.阅读文本期间的注视次序(即，视觉行为)。此次序由图像、矩阵等可得。
k.阅读文本期间注视之间的分开距离。
l.所述受试者的Filia信息(即，年龄、受教育年限、性别、族群、职业、每周体育活动的小时数)。
m.总阅读时间(即，所述受试者在阅读文本上花费的时间)。
11.一种用于评估与多发性硬化症[MS]相关的神经功能受损的方法[300]，所述方法包括：
a.提供用于评估与MS相关的神经功能受损的系统[305]；
b.要求受试者注视图表上的参考目标[310]；
c.多次重复在区域之一向所述受试者呈现刺激图像[315]；要求所述受试者记住每个刺激图像以何次序出现在哪个区域中；
d.向所述受试者呈现与所呈现刺激图像之一相对应的提示[320]；
e.测量所述受试者对所述呈现提示步骤作出反应的眼跳[325]；要求所述受试者看向呈现的所述刺激图像与所述提示相对应的区域；
f.重复呈现提示和测量眼跳的步骤[330]；
g.重复步骤b-f多次试验[335]；
h.计算以下中的一个或多个：
i.WM效应[340](即，WM效应为随WM要求增加而增加的测量值。对于每个提示数字而言，WM效应由所述受试者在所有试验中所报告的错误次数与试验次数的比值来表示)；和
ii.平均眼跳潜伏期[345]，眼跳潜伏期定义为所述受试者对所述区域引发眼跳的时间量；且
i.报告以下中的一个或多个：
i.随着所述WM效应增加，工作记忆的受损程度[350]；和
ii.随着所述眼跳潜伏期增加，执行过程的受损程度[355]；
j.其中所述方法还包括其它步骤，包括在所述呈现刺激图像的步骤[315]期间进行测量，在此期间再次要求所述受试者看向所述刺激图像；所述测量包括测量以下中的一个或多个：
i.所述受试者的瞳孔散大幅度[360]；
ii.所述受试者对所述刺激图像的注视次数[365]；和
iii.所述受试者对所述刺激图像的凝视持续时间[370]；且
k.所述其它步骤还包括计算和报告以下中的一个或多个：
i.随着所述瞳孔散大幅度增加，皮层下过程的受损程度[375]；
ii.随着所述注视次数增加，执行过程的受损程度[380]；和
iii.随着所述凝视持续时间增加，执行过程和工作记忆的受损程度[385]。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述参考目标位于所述图表的中心位置，且所述多个区域安置在所述参考目标周围。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述提示位于所述参考目标的位置。
14.如权利要求11所述的方法，所述错误定义为朝向非正确区域的位置的眼球运动和/或在时限内未引发眼跳。
15.如权利要求11所述的方法，其中从所呈现的提示数字中排除与第一次呈现的刺激相对应的提示。
16.如权利要求11所述的方法，其中只有在所述呈现提示数字步骤后的最小眼跳潜伏期以上引发眼跳，才在计算所述WM效应和所述眼跳潜伏期的所述步骤中方包括所述眼跳。
17.如权利要求11所述的方法，其中如果在时限内未对所述区域之一发生眼跳、在对所述角区域之一发生眼跳之前无法对所述参考目标保持所述注视以及眨眼引起不确定的眼球运动，则在计算WM时排除所述眼跳
18.一种通过测量受试者的眼球运动来检测所述受试者是否存在一种或多种神经障碍或测量所述受试者的一般认知能力的方法[400]；所述测量眼球运动在所述受试者阅读时进行；所述方法包括以下步骤：
a.提供如权利要求1或权利要求18所述的用于检测一种或多种神经障碍的系统；
b.在受试者阅读文本时，接收所述受试者的眼球追踪数据和/或瞳孔直径数据[415]；
其中所述方法还包括以下步骤：对所述眼球追踪数据和/或瞳孔直径数据进行分析来为一种或多种神经障碍提供证据[417]且展示所述神经障碍的检测报告[499]。
19.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
a.对所述受试者在阅读所述文本时的注视总次数进行计数[420]；且
b.如果所述受试者在阅读所述文本时的注视总次数高于对照组，则报告检测到注意过程受损[460]。
20.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
a.对所述受试者在阅读所述文本时的注视总次数进行计数[420]；
b.对所述受试者在阅读所述文本时的正向注视次数进行计数[430]；且
c.如果所述受试者在阅读所述文本时的所述正向注视次数低于所述对照组；且受试者在阅读时的所述注视次数高于所述对照组，则报告检测到工作记忆受损[470]。
21.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
a.对所述受试者在阅读所述文本时，所述受试者在每个字上的注视次数进行计数[440]；
b.对所述受试者在阅读所述文本时仅注视一次的字数进行计数[445]；且
c.如果所述受试者在阅读所述文本时仅注视一次的所述字数低于所述对照组，则报告检测到检索记忆受损[480]。
22.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
a.对所述受试者在阅读所述文本时多次注视的次数进行计数[450]；且
b.如果所述受试者在阅读所述文本时多次注视的所述次数进行高于所述对照组，则报告检测到执行过程受损[490]。
23.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
a.计算所述受试者在阅读所述文本时从一次注视至下一次注视的平均眼跳幅度[454]；且
b.如果所述平均眼跳幅度低于所述对照组，则在所述测试报告中报告检测到执行过程受损[491]。
24.如权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：
a.追踪所述受试者在阅读所述文本时的瞳孔直径[456]；且
b.如果所述受试者的所述瞳孔直径在继续阅读所述文本时未显示减小，则在所述测试报告中报告检测到执行过程受损[492]。
25.一种检测受试者记忆绑定功能障碍的系统[100]，所述系统包含：
a.眼动仪[10]；
b.测量瞳孔直径的装置[17]；
c.处理器[20]，配置成用于
i.自所述眼动仪[10]接收受试者[5]的眼球追踪数据；和
ii.自所述测量瞳孔直径的装置[17]接收所述受试者[5]的瞳孔直径数据；
d.显示装置[40]，配置成用于显示自所述处理器[20]接收到的测试报告[50]。
其中所述处理器[20]进一步配置成用于分析所述眼球追踪和瞳孔直径数据并在所述测试报告[50]中报告对所述受试者5的一种或多种记忆绑定功能障碍的检测。
26.如权利要求25所述的系统，其中所述处理器[20]进一步配置成用于在自所述眼动仪[10]接收到所述眼球追踪数据后：
a.测量所述受试者[5]对所述受试者[5]所观察的一个或多个目标物中每一者的一个或多个凝视持续时间；
b.计算所述受试者[5]对所述目标物的平均凝视持续时间；且
c.如果所述受试者[5]的所述平均凝视持续时间比对照组的所述平均凝视持续时间长，则在所述测试报告[50]中报告在所述受试者[5]中检测到对目标物的编码和识别受损。
27.如权利要求25所述的系统，其中所述处理器[20]进一步配置成用于在自所述眼动仪[10]接收到所述眼球追踪数据后：
c.对所述受试者[5]在观察一个或多个目标物时所进行的注视次数进行计数；且
d.如果所述受试者[5]在观察所述目标物时所进行的所述注视次数高于对照组，则在所述测试报告[50]中报告在所述受试者[5]中检测到注意过程受损。
28.如权利要求25所述的系统，其中所述处理器[20]进一步配置成用于应用智能算法且：
a.当所述受试者[5]进行需要较低认知努力的活动时，自所述用于测量瞳孔直径的装置[17]接收所述受试者[5]的瞳孔直径；
b.当所述受试者[5]进行需要较强认知努力的活动时，自所述用于测量瞳孔直径的装置[17]接收所述受试者[5]的瞳孔直径；且
c.如果所述受试者[5]在进行需要较强认知努力的所述活动时的所述瞳孔直径未显示与所述受试者[5]在进行需要减少/最小认知努力的所述活动时的所述瞳孔直径相比而言有所增加时，在所述测试报告[50]中报告在所述受试者[5]中检测到认知资源受损。
29.如权利要求25-28中任一项所述的系统，其中所述处理器[20]进一步在所述测试报告[50]中报告关于在所述受试者[5]中由所述系统[100]未检测到的所述记忆绑定功能障碍的结果。
30.一种检测受试者记忆绑定功能障碍的方法[500]，所述方法包括以下步骤：
a.提供如权利要求1或权利要求25所述的系统；
b.接收眼球追踪数据；
c.受试者观察一个或多个目标物[510-535]；
d.测量所述受试者对每个所述目标物的凝视持续时间[545]；
e.计算所述受试者对所述目标物的平均凝视持续时间[550]；
f.测量所述受试者在进行需要较低认知努力的活动时的瞳孔直径[555]；
g.对所述受试者在观察所述目标物时进行的注视次数进行计数[560]；
h.其中所述方法还包括以下步骤：
i.如果所述受试者的所述平均凝视持续时间比对照组的平均凝视持续时间长，则报告在所述受试者中检测到目标物编码和识别过程受损[565]；
ii.如果所述受试者在进行需要较强认知努力的所述活动时的所述瞳孔直径未显示与所述受试者在进行需要较低认知努力的所述活动时的所述瞳孔直径相比而言有所增加时，则报告在所述受试者中检测到认知资源受损[570]；且
iii.如果所述受试者在观察所述目标物时进行的所述注视次数高于对照组，则报告在所述受试者中检测到注意过程受损[575]。
31.如权利要求30所述的系统，其中所述智能算法配置成用于读取至少一个输入，所述输入选自：
a.受试者在进行每次绑定任务时的注视总次数。
b.绑定评估任务，即“未绑定颜色”的“绑定颜色”。
c.绑定试验的识别号码。
d.试验的正确行为答案。
e.受试者的行为反应。
f.试验的部分，即编码或检索。
g.所述受试者在进行进行绑定评估时的瞳孔直径。
h.左眼、右眼或双眼的眨眼次数。
i.微跳视；形式因子(FF)：
i)HEWI：表示微跳视的高度/宽度关系。
ii)AREA：表示所述微跳视内接的矩形面积。
iii)LONG：所述微跳视的水平-垂直平面轨迹的经度。
iv)ANG：所述微跳视的水平面-垂直面中所有角度的总和。
v)AANG：所述微跳视的水平面-垂直面中所有弧度角度绝对值的总和。这后两个FF评估微跳视轨迹的规律性。
vi)MOD和THETA：笛卡尔坐标总和的极坐标的模数和角度。给出了所述微跳视相对于注视中线的空间定向。
vii)TIME：所述微跳视的以毫秒计的持续时间。
viii)VMIN和VMAX：所述微跳视的以度数/秒计的最小和最大速度。
ix)微跳视速率：每个时间框中的瞬时速率。
x)方向一致性：微跳视方向与刺激位置之间的一致性。
j.左眼、右眼或双眼在进行所述绑定评估时的眼球位置(即，横坐标和纵坐标)。
k.处理目标物时的眼跳幅度。
l.处理目标物过程中的注视次序(即，视觉行为)。此次序由图像、矩阵等可得。
m.进行所述绑定评估时右眼与左眼注视点之间的距离。
n.所述受试者的Filia信息(即，年龄、受教育年限、性别、族群、职业、每周体育活动的小时数)。
o.处理目标物时的注视持续时间。
p.处理目标物时的凝视持续时间。
q.在每个目标物上的注视次数。
r.在每个目标物以外的注视次数。
s.在每个目标物上的注视次数。
32.一种检测受试者神经障碍和执行障碍的方法[600]，所述方法包括以下步骤：
d.提供眼动仪[10]；
e.用于测量瞳孔直径的装置[17]；
f.处理器[20]，配置成用于：
i.自所述眼动仪[10]接收受试者[5]的眼球追踪数据；
ii.自所述用于测量瞳孔直径的装置[17]接收所述受试者[5]的瞳孔直径数据；和
iii.显示装置[40]，配置成用于显示自所述处理器[20]接收到的测试报告[50]；
其中所述处理器[20]进一步配置成用于分析所述眼球追踪和瞳孔直径数据并在所述测试报告[50]中报告检测到所述受试者5的一种或多种神经和注意障碍。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述处理器[20]进一步配置成用于在自所述眼动仪[10]接收到所述眼球追踪数据后：
a.测量所述受试者[5]在所述受试者[5]观察的一个或多个目标物中每一者上的一个或多个注视持续时间；
b.计算所述受试者[5]从一个目标物至另一个目标物的平均眼跳幅度；且
c.如果所述受试者[5]的所述平均眼跳幅度比对照组的所述平均眼跳幅度短，则在所述测试报告[50]中报告在所述受试者[5]中检测到对目标物的观察、识别、维持、控制、抑制和排序受损。
34.如权利要求32所述的系统，其中所述处理器[20]进一步配置成用于在自所述眼动仪[10]接收到所述眼球追踪数据后：
a.对所述受试者[5]在观察一个或多个目标物时进行的注视次数进行计数；且
b.如果所述受试者[5]在观察所述目标物时进行的所述注视次数高于对照组，则在所述测试报告[50]中报告在所述受试者[5]中检测到注意过程受损。
35.如权利要求32所述的系统，其中所述处理器[20]进一步配置成用于：
a.在所述受试者[5]进行需要主要注意力资源的活动时，自所述用于测量瞳孔直径的装置[17]接收所述受试者[5]的瞳孔直径；
b.在所述受试者[5]进行需要较多注意力的活动时，自所述用于测量瞳孔直径的装置[17]接收所述受试者[5]的瞳孔直径；且
c.如果所述受试者[5]在进行所述需要较多注意力的活动时的所述瞳孔直径未显示与所述受试者[5]在进行所述需要较少注意力的活动时的所述瞳孔直径相比而言有所增加时，则在所述测试报告[50]中报告在所述受试者[5]中检测到认知资源受损。
36.如权利要求32-35中任一项所述的系统，其中所述处理器[20]在所述测试报告[50]中进一步报告关于在所述受试者[5]中由所述系统未检测到的所述神经障碍的结果。
37.一种检测受试者的神经和执行障碍的方法[600]，所述方法包括以下步骤：
a.提供如权利要求1或权利要求32所述的系统；
b.接收眼球追踪数据；
c.受试者观察一种或多种目标物[605-610]；
d.测量所述受试者在每个所述目标物上的眼跳幅度[630]；
e.测量所述受试者对所述目标物的平均眼跳速度[620]；
f.测量所述受试者在进行需要较多注意力的活动时的瞳孔直径[640]；
g.测量所述受试者在进行需要比所述较少注意力更多注意力的活动时的瞳孔直径；且
h.对所述受试者在进行正确目标物识别时进行的注视次数进行计数[625]；
i.其中所述方法还包括以下步骤：
i.如果所述受试者的所述平均眼跳幅度比对照组的平均眼跳幅度短，则报告主要所述受试者中检测到对目标物的观察、识别、维持、控制、抑制和排序受损；
ii.如果所述受试者在进行所述需要较多注意力的活动时的所述瞳孔直径未显示与所述受试者在进行所述需要较少注意力的活动时的所述瞳孔直径相比而言有所增加，则报告在所述受试者中检测到认知和功能资源受损；且
iii.如果所述受试者在观察目标物时进行的所述注视次数高于对照组，则报告在所述受试者中检测到注意过程受损，
iv.如果所述受试者的所述平均眼跳潜伏期(速度)比对照组的平均眼跳潜伏期短，则报告在所述受试者中检测到执行过程受损；
v.如果所述受试者的所述正确目标识别次数低于对照组的所述正确目标识别次数，则报告在所述受试者中检测到执行过程受损。
38.如权利要求44所述的方法，还包括以下步骤：如果所述受试者的所述平均眼跳持续时间比对照组的平均注视持续时间短，则报告在所述受试者中检测到执行过程受损。
39.如权利要求44所述的方法，其中所述神经障碍选自帕金森病或注意缺陷多动障碍。
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