Quantification of the Relation between Pupillary Diameter and Cardiac Variability

Abstract

The diploma thesis is dedicated to measurement of the pupil size together with cardiac activity and to finding of the relationship between these two signals. There is hypothesis which expects strong relation between these signals as both are innervated by sympathetic and parasympathetic nervous system. In the biofeedback experiment based on eye-tracking is the luminance value of stimulus directed by real time pupil size and the pupil oscillations are generated. The ECG signal is monitored during the experiment. For data analysis was designed an application in Matlab. The application presents pupil and ECG data in time and frequency domain. The pupil oscillation variability and heart rate variability are computed for processing in time-frequency domain. The analysis is mainly in frequency domain and using statistical analyses are obtained values to compare with the theoretical heart rate values.

Diplomová práce se zaměřuje na měření velikosti zornic společně s měřením srdeční aktivity a na hledání vzájemného vztahu mezi těmito dvěma signály. Existuje hypotéza, která předpokládá silný vztah mezi těmito signály, jelikož jsou oba inervovány sympatickým a parasympatickým nervovým systémem. Během zpětnovazebního experimentu, založeného na eye-trackingu, se jas promítaného stimulu mění v závislosti na aktuální velikosti zornice a vznikají oscilace zornic. EKG signál je snímán po celou dobu tohoto experimentu. Pro analýzu dat je navržena aplikace v programu Matlab. Oscilace zornic a EKG signál jsou vyobrazeny v časové i frekvenční doméně. Zobrazení v časově-frekvenční doméně je zprostředkováno vykreslením srdeční variability a variability velikosti zornic. Analýza naměřených oscilací poskytla hodnoty pro porovnání s teoretickými znalostmi o srdeční variabilitě.