La inteligencia artificial puede predecir los movimientos oculares

Científicos desarrollan un software que se puede utilizar en combinación con datos de resonancia magnética para la investigación y el diagnóstico  

19. Noviembre 2021

El comportamiento visual proporciona una ventana a muchos aspectos centrales de la cognición y la salud humanas, y es una variable importante en muchos estudios de resonancia magnética funcional (fMRI). Investigadores del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas en Leipzig y el Instituto Kavli de Neurociencia de Sistemas en Trondheim han desarrollado un software que utiliza inteligencia artificial para predecir directamente la posición del ojo y los movimientos oculares a partir de imágenes de resonancia magnética. El método abre posibilidades de investigación y diagnóstico rápidas y rentables, por ejemplo, en enfermedades neurológicas que a menudo se manifiestan como cambios en los patrones de movimiento ocular.

El software DeepMReye utiliza inteligencia artificial para predecir directamente la posición y los movimientos oculares a partir de imágenes de resonancia magnética.

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El software DeepMReye utiliza inteligencia artificial para predecir directamente la posición y los movimientos oculares a partir de imágenes de resonancia magnética.

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Para registrar los movimientos oculares, las instituciones de investigación suelen utilizar un llamado rastreador ocular, una tecnología de sensores en la que la luz infrarroja se proyecta sobre la retina, se refleja y, finalmente, se mide. "Debido a que una resonancia magnética tiene un campo magnético muy fuerte, se necesita un equipo especial compatible con la resonancia magnética, lo que a menudo no es factible para clínicas y laboratorios pequeños", dice el autor del estudio Matthias Nau, quien desarrolló la nueva alternativa junto con Markus Frey y Christian Doeller. El alto costo de estas cámaras y el esfuerzo experimental involucrado en su uso han impedido hasta ahora el uso generalizado del seguimiento ocular en los exámenes de resonancia magnética. Eso ahora podría cambiar. Los científicos de Leipzig y Trondheim desarrollaron el software fácil de usar "DeepMReye" y lo proporcionan de forma gratuita.

Con él, ahora es posible rastrear el comportamiento de visualización de los participantes incluso sin una cámara durante una resonancia magnética. "La red neuronal que utilizamos detecta patrones específicos en la señal de resonancia magnética de los ojos. Esto nos permite predecir dónde está mirando la persona. La inteligencia artificial ayuda mucho aquí, porque a menudo no sabemos exactamente qué patrones buscar como científicos", explica Markus Frey. Él y sus colegas han entrenado la red neuronal con sus propios datos disponibles públicamente de los participantes del estudio de tal manera que ahora puede realizar un seguimiento ocular en datos en los que el software no ha sido entrenado. Esto abre muchas posibilidades. Por ejemplo, ahora es posible estudiar el comportamiento de la mirada de los participantes y pacientes en los datos de resonancia magnética existentes, que originalmente se adquirieron sin seguimiento ocular. De esta manera, los científicos podrían usar estudios y conjuntos de datos más antiguos para responder preguntas completamente nuevas.

El software también puede predecir cuándo los ojos están abiertos o cerrados. Además, puede rastrear los movimientos oculares incluso cuando los ojos permanecen cerrados. Esto puede permitir realizar un seguimiento ocular incluso cuando los participantes del estudio están dormidos. "Puedo imaginar que el software también se utilizará en el campo clínico, por ejemplo, en el laboratorio del sueño para estudiar los movimientos oculares en diferentes etapas del sueño", dice Matthias Nau. Además, para los pacientes ciegos, las cámaras tradicionales de seguimiento ocular rara vez se han utilizado porque una calibración precisa era muy engorrosa. "Aquí también, los estudios se pueden llevar a cabo más fácilmente con DeepMReye, ya que la inteligencia artificial se puede calibrar con la ayuda de sujetos sanos y luego aplicarse en exámenes de pacientes ciegos". Por lo tanto, el software podría permitir una variedad de aplicaciones en entornos clínicos y de investigación, tal vez incluso llevando a que el seguimiento ocular finalmente se convierta en un estándar en los estudios de resonancia magnética y la práctica clínica diaria.

El software DeepMReye es una aplicación de código abierto y se puede descargar aquí

 
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