Early-stage diagnosis of Alzheimer's disease using artificial intelligence based on spatial navigation and eye tracking metrics acquired through virtual reality based cognitive serious games
Alzheimer hastalığının VR tabanlı bilişsel ciddi oyunlar (serious games) üzerinden alınan uzamsal (spatial) veriler ve göz takibi verileri kullanılarak yapay zeka (AI) ile erken evrede teşhisi
- Tez No: 1003432
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKER TEKİN ERGÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Nöroloji, Psikoloji, Neurology, Psychology
- Anahtar Kelimeler: 3D sanal dünyalar, Bölünmüş dikkat, Episodik bellek, Görsel dikkat, Görsel-uzamsal zeka, Hafif kognitif bozukluk, Kısa süreli bellek, Neurobilişsel işlevler, Seçici dikkat, Alzheimer's Disease, Mild Cognitive Impairment, Virtual Reality, Eye Tracking, Artificial Intelligence (AI), 3D virtual worlds, Divided attention, Episodic memory, Visual attention, Visual-spatial intelligence, Mild cognitive impairment, Short term memory, Neurocognitive functions, Selective attention
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Üsküdar Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nörobilim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nörobilim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu araştırma, sanal gerçeklik tabanlı ciddi oyunlardan elde edilen uzamsal navigasyon ve göz izleme metrikleri ile yapay zekâ modellerinin Alzheimer hastalığının erken evre tanısında kullanılabilirliğini incelemiştir. VH-Alzheimer adlı yüksek ekolojik geçerliliğe sahip bir sanal ortam değerlendirme sistemi geliştirilmiş; gerçek hayat senaryoları uygulanarak bellek, dikkat, yürütücü işlevler ve görsel-uzamsal beceriler eşzamanlı göz izleme kayıtlarıyla ölçülmüştür. 25 katılımcı (AD n=14, MCI n=6, SK n=5) çalışmaya dâhil edilmiştir. Navigasyon verilerinden yol verimliliği, tekrar ziyaret sıklığı ve duraklama oranı çıkarılmıştır. Göz izleme verilerinden sakkad hızı, dikkat stabilitesi, pupil dinamiği ve göz kırpma hızı gibi dijital biyobelirteçler elde edilmiştir. Bulguların, Alzheimer grubunda belirgin navigasyon verimsizliği (ortalama hız: 0,417 ± 0,17 m/s), azalmış uzamsal keşif, bozulmuş pupil yanıtları ve oculomotor kontrol zayıflığı göstermiştir. MCI grubu bu göstergelerde ara düzey performans sergilerken, sağlıklı kontrol grubu en iyi performansı göstermiştir. VR tabanlı metriklerin MoCA skorlarıyla anlamlı şekilde ilişkili olması, VR ve göz izleme temelli biyobelirteçlerin erken evre Alzheimer ve MCI ayrımında dil ve eğitim düzeyinden nispeten bağımsız, ekolojik geçerliliği yüksek bir tamamlayıcı tanı aracı sağladığını göstermiştir
Özet (Çeviri)
This thesis investigated the feasibility of using spatial navigation and eye-tracking metrics derived from virtual reality-based serious games in conjunction with artificial intelligence models for the early-stage diagnosis of Alzheimer's disease. A high-ecological-validity virtual reality assessment system called VH-Alzheimer was developed, implementing a real-life scenarios to simultaneously evaluate memory, attention, executive functions, and visuospatial abilities while recording binocular eye-tracking data. Twenty-five participants were enrolled: Alzheimer's disease group (n=14), mild cognitive impairment group (n=6), and healthy control group (n=5). Navigation metrics including path efficiency, revisit frequency, and rest time ratio were extracted. From eye-tracking data, digital biomarkers such as saccade velocity, attentional stability, pupil dynamics, and blink rate were obtained. Results demonstrated pronounced navigational inefficiency in the Alzheimer group (mean speed: 0.417 ± 0,17 m/s), reduced spatial exploration, impaired pupillary responses, and weakened oculomotor control. The MCI group displayed intermediate performance on these metrics, while the healthy control group showed optimal performance. The significant correlation between VR-based metrics and Montreal Cognitive Assessment scores indicated that VR and eye-tracking-based biomarkers provide an ecologically valid, relatively language- and education-independent complementary diagnostic tool for differentiating early-stage Alzheimer's disease and mild cognitive impairment.
Benzer Tezler
- Alzheimer hastalığında beyin aktivitesinin analizinde permütasyon entropisi ve dispersiyon entropisinin karşılaştırılması: makine öğrenmesi yaklaşımı
Comparison of permutation entropy and dispersion entropy in brain activity analysis of alzheimer's disease: a machine learning approach
HÜLYA KILBAHRİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR DENİZ TOSUN
- Computer aided diagnosis of cognitive disorders using neuropsychological and neuroimaging data
Nöropsikolojik ve nörogörüntüleme verileri ile bilişsel bozuklukların bilgisayar destekli tanısı
FÜSUN ER
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DIONYSIS GOULARAS
- Parkinson hastalarının dikkat fonksiyonlarına ait beyin aktivasyonlarının fonksiyonel MRG ile incelenmesi ve evrişimsel sinir ağları ile sınıflandırılması
Analysis of the brain activations of attention functions of Parkinson patients with functional MRI and classification with conventional neural networks
NUR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikSelçuk ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜZİN ÖZMEN
- Alzheimer hastalığının farklı düzeylerinin sınıflandırılmasında yapay zeka ve logit regresyon modellerinin karşılaştırılması
Comparison of artificial intelligence and logit regression models in the classification of different levels of alzheimer's disease
NURGÜL BULUT
Doktora
Türkçe
2023
BiyoistatistikEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBiyoistatistik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEVSER SETENAY ÖNER
- Derin öğrenme yöntemleri ile Alzheimer hastalığının tespiti ve sınıflandırılması
Detection and classification of Alzheimer's disease using deep learning methods
FİRDEVS SÜMEYYE ÇELENLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMalatya Turgut Özal ÜniversitesiEnformatik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN BİNGÖL