La inteligencia artificial predice los movimientos oculares
El software DeepMReye utiliza inteligencia artificial para predecir directamente la posición y los movimientos oculares a partir de imágenes de resonancia magnética. Crédito: MPI CBS
Una gran cantidad de información fluye constantemente hacia nuestro cerebro a través de los ojos. Los científicos pueden medir la actividad cerebral resultante utilizando imágenes de resonancia magnética (IRM). La medición precisa de los movimientos oculares durante una resonancia magnética puede brindar mucha información a los científicos sobre nuestros pensamientos, recuerdos y objetivos actuales, pero también sobre enfermedades del cerebro. Investigadores del Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas y Cerebrales Humanas (MPI CBS) 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 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.
Para registrar los movimientos oculares, las instituciones de investigación suelen utilizar la denominada tecnología de sensor eye trackera en la que la luz infrarroja se proyecta en la retina, se refleja y finalmente se mide. «Debido a que una resonancia magnética tiene un campo magnético muy fuerte, no se pueden usar cámaras estándar. Se necesita un equipo especial compatible con resonancia magnética, que a menudo no es factible para clínicas y laboratorios pequeños debido a los altos costos y el uso intensivo de tiempo». 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 presentaron recientemente su software gratuito y fácil de usar «DeepMReye» en la revista Nature Neuroscience.
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 usamos 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 y los disponibles públicamente de los participantes del estudio de tal manera que ahora puede realizar un seguimiento ocular incluso 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 participantes y pacientes incluso en datos de resonancia magnética existentes, que se adquirieron originalmente sin seguimiento ocular. De esta manera, los científicos podrían usar estudios y conjuntos de datos más antiguos para responder preguntas completamente nuevas.
Además, el software también puede predecir cuándo los ojos están abiertos o cerrados, y rastrea los movimientos de los ojos incluso cuando los ojos permanecen cerrados. Esto puede permitir realizar un seguimiento ocular incluso cuando los participantes del estudio están dormidos. «Me imagino 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 pacientes ciegos, las cámaras tradicionales de seguimiento ocular rara vez se han utilizado porque una calibración precisa era muy engorrosa. «Aquí también, los estudios pueden llevarse a cabo más fácilmente con DeepMReye, ya que la inteligencia artificial puede calibrarse con la ayuda de sujetos sanos y luego aplicarse en exámenes de pacientes ciegos». Por lo tanto, el software podría habilitar una variedad de aplicaciones en entornos clínicos y de investigación, lo que quizás incluso conduzca a que el seguimiento ocular finalmente se convierta en un estándar en los estudios de resonancia magnética y en la práctica clínica diaria.
El software DeepMReye es una aplicación de código abierto y puede descargarse de GitHub.
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El equipo desarrolla IA para decodificar señales cerebrales y predecir el comportamiento Más información: Markus Frey et al, Seguimiento ocular basado en resonancia magnética usando redes neuronales profundas, Nature Neuroscience (2021) . DOI: 10.1038/s41593-021-00947-w
Software DeepMReye: github.com/DeepMReye/DeepMReye/ Información de la revista: Nature Neuroscience