Tato stránka byla automaticky přeložena a přesnost překladu není zaručena. Podívejte se prosím na anglická verze pro zdrojový text.

Percepční zkušenost uživatelů Argus II

22. prosince 2024 aktualizováno: Michael Beyeler, PhD, University of California, Santa Barbara

Předvídání percepčních zkušeností uživatelů systému retinálních protéz Argus II

Cílem tohoto projektu je kvantifikovat a výpočtově modelovat percepční zkušenosti pacientů s retinální protézou Argus II. Vyšetřovatelé budou u pacientů vytvářet vizuální vjemy buď přímou stimulací elektrod, nebo je požádají, aby se podívali na obrazovku počítače nebo projektoru, a pomocí standardních stimulačních protokolů schválených FDA (jak se standardně používají pro jejich zařízení) k převedení obrazu na obrazovce počítače nebo projektoru na sledy pulzů na jejich elektrodách. Výkonnost pacientů bude porovnána s výkonností vidoucích kontrolních subjektů, kteří si prohlížejí simulaci vidění generovaného Argusem II ve virtuální realitě.

Přehled studie

Postavení

Dokončeno

Podmínky

Intervence / Léčba

Detailní popis

Retinální dystrofie, jako je retinitis pigmentosa a makulární degenerace, mají za následek vážné poškození zraku u více než 10 milionů lidí na celém světě. Jedna z léčebných technologií, zrakové neuroprotézy, si klade za cíl obnovit vidění elektrickou stimulací přežívajících buněk v sítnici nebo časné zrakové kůře, analogicky jako u kochleárních implantátů. Dvě zařízení jsou schválena pro komerční použití, u dalších je plánováno zahájení klinických zkoušek během několika let. Současná zařízení však trpí značnými percepčními deformacemi v důsledku interakcí mezi elektronikou implantátu a základní neurofyziologií. Zde budou vyšetřovatelé kombinovat lidskou psychofyziku, výpočetní modelování, virtuální realitu (VR) a strojové učení (ML), aby vyvinuli a ověřili nové stimulační protokoly pro pacienty s vizuálními protézami, které snižují percepční zkreslení a tím zlepšují účinnost neuroprotéz.

Cíl 1: Optimalizovat stimulační protokoly pomocí psychofyzikálně ověřeného fosfenového modelu.

Zjednodušené simulační protokoly, které v současnosti používají výrobci protetických pomůcek, neberou v úvahu percepční zkreslení uváděná v klinických studiích. Naproti tomu výpočtový model založený na psychofyzických datech může lépe předpovědět percepční zkreslení uživatelů Argus II (Second Sight).

  1. Vyšetřovatelé psychofyzikálně ověří výpočtový model stimulací libovolných kombinací jednotlivých, párových a více elektrod. Model bude testován na pacientech s Argus II a jejich výkon bude porovnán s výkonem vidoucích subjektů „virtuálních pacientů“, kteří sledují vjemy generované modelem.
  2. Pomocí tréninkových sad generovaných modelem budou vyšetřovatelé trénovat hlubokou neuronovou síť, aby se naučili přibližnou inverzní transformaci modelu, kterou lze použít k identifikaci stimulačního protokolu, který minimalizuje percepční zkreslení pro orientované mřížky a pohyblivé tyče. Vyšetřovatelé pak otestují, zda to zlepšuje výkon Argus II a virtuálních pacientů v úloze rozlišování orientace a identifikace směru pohybu.

Cíl 2: Vyvinout vylepšený model začleněním elektrofyziologických dat, která mohou dále optimalizovat stimulační protokoly.

Model vyvinutý v cíli 1 byl založen na psychofyzických datech. Výše popsané deformace však byly také pozorovány in vitro. Za tímto účelem výzkumníci vyvinou vylepšený model pro studium toho, jak časoprostorová neuronální dynamika ovlivňuje protetickou účinnost. Tím se rozšíří vyhledávací prostor, ve kterém lze hledat optimalizované protokoly. Vyšetřovatelé budou:

  1. Zahrňte klíčová fyziologická pozorování z literatury do výše popsaného modelu krok za krokem. Po každém kroku bude měřen účinek těchto změn na schopnost modelu předpovídat psychofyzická data.
  2. Pomocí hluboké neuronové sítě se naučte přibližnou inverzní transformaci tohoto složitějšího vylepšeného modelu a otestujte, zda to zlepšuje výkon Argus II a virtuálních pacientů v úloze rozlišování orientace a identifikace směru pohybu.

Cíl 3: Vyvinout nové stimulační protokoly aplikací počítačového vidění na „virtuální pacienty“ ve VR.

Vyšetřovatelé vloží model vyvinutý v cíli 2 do VR, aby vygenerovali „virtuální pacienty VR“ pro rychlé a efektivní testování nových stimulačních protokolů pomocí vizuálně typických jedinců. Protokoly, které vedou k dobrému výkonu VR, budou ověřeny u skutečných pacientů s protézou. Vyšetřovatelé budou:

  1. Použijte virtuální pacienty VR k predikci systematických chyb uživatelů Argus II v úloze dvoubodové diskriminace.
  2. Posuďte dopad pohybů očí na behaviorální výkon pomocí zobrazení podmíněného pohledu ve VR.
  3. Posuďte potenciál metod předběžného zpracování počítačového vidění, jako je zvýraznění hran, přesměrování a decluttering pro zlepšení zraku měřením metrik chování při úloze rozpoznávání objektů ve VR. Nejslibnější techniky budou testovány u pacientů s Argus II.

Tyto experimenty jsou navrženy tak, aby kvantifikovaly percepční zkušenosti pacientů s protézou sítnice a řídily se standardními postupy pro sběr dat o chování. Výkon u pacientů bude porovnán s výkonem u normálně vidících kontrolních subjektů sledujících stimuly upravené tak, aby odpovídaly očekávané percepční zkušenosti pacientů s protézou.

Vyšetřovatelé budou u pacientů vytvářet vizuální vjemy buď přímou stimulací elektrod (pomocí pulsů schválených FDA), nebo je požádají, aby se podívali na obrazovku počítače nebo projektoru a pomocí standardních stimulačních protokolů schválených FDA (jak se standardně používají pro jejich zařízení) ke konverzi počítač nebo promítací plátno obraz do sledu pulzů na jejich elektrodách. Všechny stimulační protokoly budou schváleny FDA. Kontrolní subjekty budou sledovat podněty na monitoru počítače nebo prostřednictvím systému virtuální reality (VR). V některých případech budou podněty prezentované kontrolním subjektům s normálním zrakem zkreslené tak, aby odpovídaly percepčním zkušenostem subjektů s protézami.

Normální metodou stimulace je řetěz z kamery namontované na brýlích přes jednotku pro zpracování videa (VPU), která převádí obraz videa do elektronických pulsů schválených FDA.

Někdy budou předměty testovány pomocí fotoaparátu. Vyšetřovatelé častěji provádějí „přímou stimulaci“ pomocí externího počítače pro přímou specifikaci sledu pulsů (např. 1s 10Hz katodický sled pulsů s proudovou amplitudou 100 mikroampérů a šířkou pulsu 45 mikrosekund do elektrody 12) . Tyto přímé sledy pulzů jsou poté odeslány do VPU.

Tento VPU obsahuje software, který zajišťuje, že tyto sledy pulzů jsou v rámci bezpečnostních limitů schválených FDA. Tyto pulsy musí být například nábojově vyvážené (stejný anodický/katodický náboj) a musí mít hustotu náboje nižší než 35 mikroCoulomb/cm2. Někdy budou předměty testovány pomocí fotoaparátu. Někdy vyšetřovatelé přímo pošlou impulsy do VPU přímou specifikací sledů impulsů (např. odešlete sled katodických pulzů 1 s 10 Hz s amplitudou proudu 100 mikroampérů a šířkou pulzu 45 mikroampérů do elektrody 12) prostřednictvím softwarové sady společnosti Second Sight schválené FDA (včetně jejich systému klinického přizpůsobení). V softwaru existují dvě fáze, které zajišťují, že tyto sledy pulsů musí zůstat v mezích FDA: (1) každá aplikace v softwarové sadě je založena na aplikačním programovacím rozhraní (API) schváleném FDA, které provádí kontroly a bude „slušně chybovat“ pokud jsou specifikované sledy pulsů mimo přijatelné meze, (2) firmware VPU je naprogramován tak, aby dodával pouze pulsy schválené FDA.

Frekvence sledu pulsů a amplituda proudu sledu pulsů nejsou ve skutečnosti kritickým bezpečnostním problémem, protože elektronické/neurální rozhraní je odolné vůči extrémně vysokým rychlostem stimulace a vysokým úrovním proudu.

Vysokofrekvenční pulsy nebo pulsy s vysokou amplitudou však mohou u pacientů způsobit nepohodlí (analogické k přechodu z tmavého kina na sluneční světlo) v důsledku vyvolání rozsáhlého neuronového výboje. Vyšetřovatelé se obvykle zaměří na frekvence/amplitudy pulzního sledu, které jsou v normálním rozsahu používaném pacientem při používání jejich zařízení.

Pokud vyšetřovatelé použijí parametry, u kterých lze očekávat, že vyvolají intenzivnější nervovou odezvu (a proto mají potenciál způsobit nepohodlí), vždy je zavedou postupně (např. postupné zvyšování amplitudy) a přitom kontrolují, že vjem není „nepříjemně jasný“, a okamžitě sníží intenzitu stimulace, pokud pacienti uvádějí, že se vjem blíží nepohodlí. PI má s tímto přístupem zkušenosti a vyškolí veškerý personál na tyto protokoly.

V reakci na stimulaci/obraz na monitoru budou subjekty požádány, aby provedly úsudky o chování. Mezi příklady patří detekce podnětu („viděli jste na tom testu světlo“), hlášení velikosti kreslením na dotykové obrazovce, hlášení tvaru výběrem hmatového předmětu podobného tvaru nebo identifikace toho, jaké písmeno bylo prezentováno. Vyšetřovatelé budou používat standardní protokoly pro sběr údajů o chování. Pacient buď použije slovní hlášení, bude kreslit tvary na dotykové obrazovce nebo použije klávesnici nebo klávesnici připojenou k počítači jako prostředek k hlášení o podnětech. Bude zaznamenána jak reakce pacienta, tak reakční doba.

Žádný z těchto podnětů nevyvolá emocionální reakce ani nebude žádným způsobem averzní.

V některých případech budou vyšetřovatelé také shromažďovat data z měření polohy očí subjektů. Jedná se o neinvazivní postup, který bude prováděn pomocí standardního zařízení pro sledování očí prostřednictvím infračervené kamery, která sleduje polohu zornice subjektů. Budou zaznamenána pouze měření, jako je poloha očí nebo mrknutí oka, takže tato data neobsahují identifikovatelné informace.

Pacienti budou sedět v pohodlném křesle asi 100 cm od monitoru počítače nebo plátna se zadní projekcí, na které se pomocí videoprojektoru promítá obraz. Brada pacienta bude spočívat na opěrce brady, aby se zabránilo pohybům hlavy. Sluchové podněty mohou být použity k navození začátku pokusů/období odezvy. Tyto zvukové signály budou mít pohodlnou úroveň hlasitosti.

Pacientům se doporučuje, aby si dělali přestávky tak často, jak je potřeba (mohou opustit testovací místnost). Vyšetřovatelé použijí různé experimentální techniky včetně: (1) Stejný-různý - např. subjektům jsou zobrazeny dva vjemy a jsou dotázány, zda jsou stejné nebo odlišné. (2) Způsob úpravy - např. subjekty jsou požádány, aby upravily intenzitu zobrazení/stimulace, dokud není vjem sotva viditelný, (3) 2-alternativní-vynucená volba - např. pacientům budou předloženy dva podněty a budou dotázáni, který z těchto dvou podnětů je jasnější (4) Identifikace – pacienti jsou požádáni, aby identifikovali, které písmeno bylo předloženo.

V některých případech, stejně jako přesnost měření, budou vyšetřovatelé také měřit zlepšení s praxí opakováním stejného úkolu během několika sezení (až 5 sezení, každé se provádí v různých testovacích dnech).

Typ studie

Intervenční

Zápis (Aktuální)

6

Fáze

  • Nelze použít

Kontakty a umístění

Tato část poskytuje kontaktní údaje pro ty, kteří studii provádějí, a informace o tom, kde se tato studie provádí.

Studijní místa

    • California
      • Santa Barbara, California, Spojené státy, 93106
        • University of California, Santa Barbara
    • Maryland
      • Baltimore, Maryland, Spojené státy, 21287
        • Johns Hopkins University
    • Michigan
      • Ann Arbor, Michigan, Spojené státy, 48109
        • University of Michigan, Ann Arbor

Kritéria účasti

Výzkumníci hledají lidi, kteří odpovídají určitému popisu, kterému se říká kritéria způsobilosti. Některé příklady těchto kritérií jsou celkový zdravotní stav osoby nebo předchozí léčba.

Kritéria způsobilosti

Věk způsobilý ke studiu

18 let a starší (Dospělý, Starší dospělý)

Přijímá zdravé dobrovolníky

Ano

Popis

Kritéria pro zahrnutí uživatelů Argus II:

  • Subjekt musí být starší 25 let;
  • Subjektu byl implantován systém Argus II;
  • Oko subjektu se zhojilo po operaci a chirurg vyčistil subjekt pro programování;
  • Subjekt má kognitivní a komunikační schopnost účastnit se studie (tj. řídit se mluvenými pokyny, provádět testy a poskytovat zpětnou vazbu);
  • Subjekt je ochoten provádět psychofyzikální testování až 4-6 hodin denně testování ve 3-5 po sobě jdoucích dnech;
  • Subjekt je schopen porozumět informačním materiálům pro pacienta a dát písemný informovaný souhlas;
  • Subjekt je schopen chodit bez pomoci.

Kritéria pro zahrnutí vidících kontrolních subjektů:

  • Předmět mluví anglicky;
  • Subjekt musí být starší 18 let;
  • Subjekt má zrakovou ostrost 20/40 nebo lepší (opraveno);
  • Subjekt má kognitivní a komunikační schopnost účastnit se studie (tj. řídit se mluvenými pokyny, provádět testy a poskytovat zpětnou vazbu);
  • Subjekt je schopen porozumět informačním materiálům účastníků a dát písemný informovaný souhlas.
  • Subjekt je schopen chodit bez pomoci

Kritéria vyloučení:

  • Argus II: Subjekt není ochoten nebo schopen cestovat do testovacího zařízení alespoň na 3 dny testování v časovém rámci jednoho týdne;
  • Kontroly zraku: Subjekt měl v anamnéze pohybovou nevolnost nebo vertigo s blikáním
  • Všichni: Subjekt nemluví anglicky;
  • Všichni: Subjekt má jazykové nebo sluchové postižení

Studijní plán

Tato část poskytuje podrobnosti o studijním plánu, včetně toho, jak je studie navržena a co studie měří.

Jak je studie koncipována?

Detaily designu

  • Primární účel: Základní věda
  • Přidělení: N/A
  • Intervenční model: Přiřazení jedné skupiny
  • Maskování: Žádné (otevřený štítek)

Zbraně a zásahy

Skupina účastníků / Arm
Intervence / Léčba
Experimentální: Uživatelé Argus II
Tato studie Basic Experimental Studies Involving Humans (BESH) zkoumá vnímání fosfenů a výkonnostní faktory u nevidomých účastníků implantovaných systémem retinální protézy Argus II. Pomocí stimulace párovými elektrodami analyzujeme, jak je tvar a počet fosfenů ovlivněn neuroanatomickými faktory, parametry stimulu a prostorovými odchylkami. Kromě toho zkoumáme příčiny vysokých proudových prahů a omezeného prostorového rozlišení, které brání vzorovému vidění v zařízeních Argus II. Tento výzkum si klade za cíl poskytnout poznatky pro optimalizaci strategií stimulace a zlepšení designu retinální protézy.
Účastníci použili v obou experimentech systém retinální protézy Argus II k provádění úkolů zrakového vnímání.

Co je měření studie?

Primární výstupní opatření

Měření výsledku
Popis opatření
Časové okno
Počet vnímaných fosfenů
Časové okno: během jednosekčního testování
Počet fosfenů vnímaných v reakci na stimulaci párovými elektrodami v 5 prostorových vzdálenostech a 7 časových interpulzních zpožděních. Fosfeny jsou krátké vjemy světla nebo vizuální záblesky, ke kterým dochází v nepřítomnosti vnějšího zdroje světla. Odpověď se počítá jako fosfen, pokud účastník hlásí jakýkoli vizuální vjem odpovídající záblesku světla.
během jednosekčního testování

Spolupracovníci a vyšetřovatelé

Zde najdete lidi a organizace zapojené do této studie.

Sponzor

Spolupracovníci

Vyšetřovatelé

  • Vrchní vyšetřovatel: Michael Beyeler, PhD, University of California, Santa Barbara

Publikace a užitečné odkazy

Osoba odpovědná za zadávání informací o studiu tyto publikace poskytuje dobrovolně. Mohou se týkat čehokoli, co souvisí se studiem.

Termíny studijních záznamů

Tato data sledují průběh záznamů studie a předkládání souhrnných výsledků na ClinicalTrials.gov. Záznamy ze studií a hlášené výsledky jsou před zveřejněním na veřejné webové stránce přezkoumány Národní lékařskou knihovnou (NLM), aby se ujistily, že splňují specifické standardy kontroly kvality.

Hlavní termíny studia

Začátek studia (Aktuální)

11. ledna 2022

Primární dokončení (Aktuální)

31. srpna 2023

Dokončení studie (Aktuální)

31. srpna 2023

Termíny zápisu do studia

První předloženo

4. února 2022

První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality

14. března 2022

První zveřejněno (Aktuální)

17. března 2022

Aktualizace studijních záznamů

Poslední zveřejněná aktualizace (Aktuální)

25. března 2025

Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality

22. prosince 2024

Naposledy ověřeno

1. prosince 2024

Více informací

Termíny související s touto studií

Další identifikační čísla studie

  • R00EY029329 (Grant/smlouva NIH USA)

Plán pro data jednotlivých účastníků (IPD)

Plánujete sdílet data jednotlivých účastníků (IPD)?

ANO

Popis plánu IPD

Po prvotním zveřejnění výsledků budou vyšetřovacímu týmu k dispozici neidentifikované údaje

Časový rámec sdílení IPD

Od jara 2023

Kritéria přístupu pro sdílení IPD

Všichni výzkumníci, kteří mají legitimní důvod chtít znovu analyzovat data nebo je porovnat se studijními daty shromážděnými v podobných experimentech

Typ podpůrných informací pro sdílení IPD

  • PROTOKOL STUDY
  • MÍZA

Informace o lécích a zařízeních, studijní dokumenty

Studuje lékový produkt regulovaný americkým FDA

Ne

Studuje produkt zařízení regulovaný americkým úřadem FDA

Ano

produkt vyrobený a vyvážený z USA

Ano

Tyto informace byly beze změn načteny přímo z webu clinicaltrials.gov. Máte-li jakékoli požadavky na změnu, odstranění nebo aktualizaci podrobností studie, kontaktujte prosím register@clinicaltrials.gov. Jakmile bude změna implementována na clinicaltrials.gov, bude automaticky aktualizována i na našem webu .