聚类齐发方法和装置制造方法及图纸

公开了用于评估主体的一个或多个感觉场的部分的功能的系统和方法。测量了对呈现给待测试的感觉场的预定部分的刺激的至少两个聚类集合的瞳孔响应。每个聚类包括在视场中呈现在各位置处的个体刺激，其中，上述位置限定在测试的感觉场的适当轴线上。该方法包括：将来自两个或更多聚类刺激集合的所选个体刺激的统计上独立的序列呈现至主体的感觉场，从而引起主体的至少一个瞳孔的瞳孔响应；使用至少一个传感器检测由刺激引起的一个或多个瞳孔的响应；以及处理所检测的响应，以将所检测的响应关联至感觉场的每个组成部分的感觉功能。感觉场可以是但不限于主体的两个眼睛的视场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚类齐发方法和装置相关申请本申请要求于2012年11月26日提交的题目与本申请相同的第2012905171号澳大利亚临时专利申请的较早申请日的权益，该申请通过引用整体并入本文。
本专利技术大体涉及用于使用瞳孔和瞳孔的独特属性评估神经系统的功能的方法和系统，具体涉及用于评估视觉感觉系统的操作的方法以及系统。
技术介绍
整个说明书中关于
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的任何讨论不应理解为是承认这种
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是广泛公知的或者形成本领域的公知常识的一部分。对人类来说，每个视神经包含大约1,000,000个神经纤维，神经纤维将来自每个视网膜的所有部分的信息传递至大脑。人类视觉系统的重要设计特征是交叉，其允许来自每个视网膜的左半边的视觉信息进入右脑，而来自从每个视网膜的右半边的视觉信息进入左脑。每个半视网膜对应于半个视场，称为半视场。该布置允许视觉大脑的左半边和右半边均接收关于半个视场的双目信息。两半个大脑之间的后续通信(诸如经由胼胝体)允许将两个半视场作为整体观察。眼睛的瞳孔具有比照相机光圈更多的功能，其可经由中脑的部分所调控的简单反射来调节进入眼睛的光通量。瞳孔功能的增加的复杂性部分源自于来自不同大脑区域的输入，这些区域有助于瞳孔反应，包括视觉皮层的更高大脑区域。这些各个响应必须以某种方式被组合或合并，以使瞳孔能够响应视觉刺激。图1A示出了经由视交叉3从两个眼睛1到两个顶盖前橄榄核(PON)4的传入路径(包括视神经2)，然后经由第二视交叉从传出部到两个Edinger-Westphal核(EWN)6，然后到达睫状神经节，右侧的图1B示出了这些路径的简化版本。给出单个观察瞳孔响应的多个组成信号的第一组合部位是顶盖前橄榄核(PON)4。在头部每侧存在一个PON，每个PON接收来自两个视网膜1中每个的一半的信息。两个PON4然后传递信息至两个Edinger-Westphal(EW)核6，Edinger-Westphal(EW)核6在大脑每侧各一个，其经由动眼神经支配瞳孔。这代表了所谓的第二十字交叉，也即第二交叉。该回路意味着每个瞳孔接收关于每个视网膜1的合并行为，并且重要的是，每个视网膜能够响应对每个眼睛的左半个或右半个视场的刺激。因而每个瞳孔能够独立提供有关视网膜1操作的信息。当瞳孔对其本身眼睛的视网膜给出响应时，这称为直接响应。当瞳孔响应于来自其对侧眼的视网膜的活动时，这称为同感响应。重要地，在每个合并阶段，在PON4或者EWN6中，存在可以包括增益控制的视觉处理的机会。因而，在瞳孔系统中，对于每半视网膜或者每半视场可以单独控制增益控制。PON的大约一半输入是直接来自眼睛的包含视网膜神经节细胞的黑视蛋白(mcRGC)，[进一步信息见P.D.Gamlin，“Thepretectum:connectionsandoculomotor-relatedroles”，ProgBrainRes，2006年，第151卷，第379-405页]。该工作还详细描述了PON的连接。这些和所有其他类型视网膜神经节细胞的神经纤维构成了从眼睛伸入大脑的视神经。这些mcRGC是图1A中所示的从眼睛到PON的神经元。mcRGC对光具有两个独立类型的响应[进一步信息见D.M.Dacey、H.W.Liao、B.B.Peterson、F.R.Robinson、V.C.Smith、J.Pokorny、K.W.Yau和P.D.Gamlin的“Melanopsin-expressingganglioncellsinprimateretinasignalcolourandirradianceandprojecttotheLGN”，Nature，2005年第433卷7027期，第749-754页]。第一响应类型源自细胞体和视网膜中的这些神经节细胞中的枝晶臂中存在的黑视蛋白。不同于视网膜的感光细胞的光响应，mcRGC的黑视蛋白驱动响应不具有适光机制，因此随着光水平的增加而稳定增加。黑视蛋白颜料响应蓝光，该响应本身非常慢，需要若干秒来响应蓝光的瞬时增加。该慢的综合响应主要是因为平均瞳孔尺寸，亮光越少，微光越扩大。如同所有其他类型视网膜神经节细胞(RGC)，mcRGC也传递源自眼睛的杆以及视锥感光细胞的信号。视锥驱动的部件正面响应黄光(亮度)并且负面响应蓝光。该响应类型通常称为黄开/蓝关类的响应。这些响应是更瞬时的，从而维持视锥的时间分辨率。该系统还必须实施感光器所拥有的光适应机制以及在这些信号到达RGC之前处理感光信息的细胞(诸如双极以及水平细胞)。其他类型的视网膜神经节细胞将有关图像的不同红绿量的信息以及图像中的亮度(明度)信息传递至大脑。主要亮度信号是通过伞状视网膜神经节细胞传递至大脑的。红绿色颜色信号由微型视网膜神经节细胞承载。伞状细胞以及微型细胞一起构成了人类以及同源灵长类动物中的大多数视神经纤维。大多数类型视网膜神经节细胞(包括伞状以及微型细胞)以及还有一半mcRGC是经由背外侧膝状体核(LGN)进入视觉皮质。视觉皮质是大量相互连接的视觉处理区域组。许多这些视觉皮质区域也是经由丘脑区域多重地以及往复地理解至中脑[进一步信息见S.Shipp，“Thefunctionallogicofcortico-pulvinarconnections”，PhilosTransRSocLondBBiolSci，2003年10月29日，第358(1438)卷第1605-1624页；以及S.Clarke、S.Riahi-Arya、E.Tardif、A.C.Eskenasy以及A.Probst，“Thalamicprojectionsofthefusiformgyrusinman”，EurJNeurosci，1999年5月，第11(5)卷，第1835-1838页]。外视觉皮质内的更高中心于是与提供约一半其输入神经供给的PON通信，[再次见P.D.Gamlin，“Thepretectum:connectionsandoculomotor-relatedroles”，ProgBrainRes，2006年，第151卷，第379-405页]。在皮质中计算的各种信号中，距离信息是源自眼睛之间的双目像差。这控制所谓的三元组响应，当物体出现在我们近处时发生三元组响应，由此眼睛向内接近，眼睛的晶状体调整，并且瞳孔收缩。一般来说，瞳孔收缩通过增加视场的深度可辅助近视力。显而易见地的是，调节三元组需要深度信息，该信息通过其双目皮质输入被提供至PON。调节响应公知的是包含来自上述提到的亮度以及红绿色输入系统的输入，该输入还经由视觉皮质进入PON[进一步信息见F.J.Rucker以及P.B.Kruger，“Accommodationresponsestostimuliinconecontrastspace”,VisionRes，2004年11月20日第44(25)卷第2931-2944页]。人类亮度系统的谱颜色灵敏度由红色和绿色灵敏视锥输入提供，留下对应于黄色调的净峰谱灵敏度。可能源自视觉皮质的瞳孔的另一输入是关于非彩色、等亮、高空间频率图案的瞳孔响应，这允许经由瞳孔响应来评估视敏度，甚至针对儿童[见J.Slooter和D.vanNorren，“Visualacuitymeasuredwithpupilrespo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估主体的神经系统的方法，包括：将多焦刺激阵列呈现在个体刺激的交替齐发中，所述个体刺激选自至少两个刺激集合，所述至少两个刺激集合聚类在主体的感觉场的、适于从所述主体的至少一个瞳孔引起瞳孔响应的部分内，聚类的所述刺激集合包括多个个体刺激，所选择的所述个体刺激根据统计上独立的序列同时呈现，使得在任何时步从给定聚类呈现刺激的齐发，从而每个个体刺激元素具有的呈现可能性约为0.5，将所述刺激呈现在这种齐发中克服了增益控制机制，其中所述增益控制机制相反地趋向于减小由所述刺激引起的响应并因此从所述瞳孔产生更可靠的大响应；使用传感器检测由所述刺激引起的至少一个瞳孔的响应；记录所述瞳孔响应并将所述瞳孔响应与所述主体对聚类的所述刺激集合中的至少两个所述个体刺激的神经响应的函数相联系；以及根据记录的瞳孔的响应，为所测试的感觉场的每个区域确定权重函数，以评估感觉系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.26 AU 20129051711.一种用于评估主体的神经系统的方法，包括：将多焦刺激阵列呈现在个体刺激的交替齐发中，所述个体刺激选自至少两个刺激集合，所述至少两个刺激集合聚类在所述主体的视场的、适于从所述主体的至少一个瞳孔引起瞳孔响应的部分内，聚类的所述刺激集合包括从所述视场的、延伸自所述视场的中心的弓形区域得到的多个个体视觉刺激，所述视场的所述弓形区域限定在第一内半径至第二外半径内并且从第一极角度至第二极角度，所选择的所述个体视觉刺激根据时间统计上相互独立的序列同时呈现，使得在任何时步从给定聚类呈现刺激的齐发，每个个体视觉刺激元素具有的呈现可能性为0.5；使用传感器检测由所述个体视觉刺激引起的至少一个瞳孔的响应；记录所述瞳孔响应并将所述瞳孔响应与所述主体对聚类的所述刺激集合中的至少两个所述个体视觉刺激的神经响应的函数相联系；以及根据记录的瞳孔的响应，为所测试的视场的每个区域确定权重函数，以评估所述神经系统，其中所述权重函数表征线性和非线性响应和相互作用。2.根据权利要求1所述的方法，其中，由伪随机过程来控制选择刺激区域的哪个聚类作为显示候选。3.根据权利要求1所述的方法，其中，由轮循过程来控制选择刺激区域的哪个聚类作为显示候选。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述个体视觉刺激显现1秒/区域至16秒/区域之间的平均呈现间隔，其中所述个体刺激均由时间统计上相互独立的刺激控制。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述平均呈现间隔为4秒/区域。6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所选择为在刺激区域的给定聚类集合内的区域选择成使得如果单个区域具有的在给定时步出现的可能性是psingle，则在可能测试位置的全部阵列上，任何两个空间相邻邻区彼此邻近出现的可能性ppair平均来说小于或者等于p2single/2。7.根据权利要求1所述的方法，其中，用离眼视觉刺激同时刺激两个眼睛，其中，通过时间统计上相互独立的序列控制每个区域的呈现，从而允许估计单独的加权函数。8.根据权利要求6所述的方法，其中，使用双目视觉刺激，或者单目刺激和双目刺激交错，使得能够确定用于每个刺激的加权函数。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述个体视觉刺激适于通过呈现立体像差提示至所述主体的每个眼睛来提供对距视场中对象的距离的测量，使得所述瞳孔响应代表主体眼睛的调节系统的函数。10.根据权利要求1所述的方法，其中，刺激的序列设计成降低由于非线性相互作用引起的立体深度提示，其中所述非线性相互作用在0.5秒的时间尺度上发生，以使所述瞳孔的伪调节接近响应最小化。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所记录的测量的响应不是时变瞳孔直径，而是来自调节三元组的另一部分的信号，能够与所述瞳孔响应相关的聚散式眼睛移动或者眼睛的晶状体的形状变化。12.根据权利要求1所述的方法，其中，测量的响应不是时变瞳孔直径，而是对由聚类齐发的刺激引起的、从一个或多个感觉区生成的合并神经活动的测量，在所述感觉区中不存在Edinger-Westphal核中的、传感空间的良好定义的拓扑图；记录所引起的所述响应包括检测电改变或磁改变、检测来自所述神经系统的部分的对红外光或其他电磁辐射的吸收率、散射或极化的改变、或功能磁共振成像。13.根据权利要求1所述的方法，其中，聚类的所述刺激集合的边界为由所述视场的水平和竖直子午线限定的弓形部分。14.根据权利要求1或13所述的方法，其中，所述视场包括主体的一个或两个眼睛的视场。15.一种用于评估主体的神经系统的系统，包括：用于在个...

【专利技术属性】
技术研发人员：特迪·莉·麦蒂斯，安德鲁·查尔斯·詹姆士，科琳·弗朗西斯·卡尔斯，
申请(专利权)人：澳大利亚国立大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU