DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1492246
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39840007
تاريخ النشر: 2025-01-07
المؤلف: Kiki W. K. Kuijpers وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم السموم الجنائي وتحليل المخدرات
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التأثيرات العينية لأربعة أدوية ذات إمكانية إدمان—الأوكسيكودون، اللورازيبام، الليسديكسامفيتامين، والقنب المستنشق—على حجم البؤبؤ وحركة العين تحت ظروف إضاءة محيطة مسيطر عليها باستخدام تقنية الهواتف الذكية. تم إعطاء 48 مشاركًا (أعمارهم بين 18-70) جرعات فردية من كل دواء، وتم تسجيل استجابات عيونهم في حالتين من الإضاءة (حوالي 50 لوكس و500 لوكس) على مدى فترة 5 ساعات. ركز التحليل على ثلاثة اختبارات ملاحظة رئيسية: عدم التقارب (NC)، الرأرأة (NY)، وانعكاس الضوء البؤبؤي (PLR)، مما أدى إلى استخراج 24 سمة عينية مميزة.
كشفت النتائج عن تأثيرات محددة لكل دواء على الاستجابات العينية. ارتبط الأوكسيكودون بتقلص البؤبؤ (p < 0.001)، واللورازيبام بعدم التقارب (p < 0.001)، والليسديكسامفيتامين بتوسع البؤبؤ (p < 0.001)، بغض النظر عن ظروف الإضاءة. أنتج القنب المستنشق الميوزيس (p = 0.05 عند ~50 لوكس، p = 0.10 عند ~500 لوكس)، وانخفاض في السعة الناتجة عن الضوء (p = 0.003 عند ~50 لوكس، p = 0.3 عند ~500 لوكس)، واحمرار الصلبة (p = 0.14 عند ~50 لوكس، p = 0.007 عند ~500 لوكس). استمرت تأثيرات هذه الأدوية لمدة لا تقل عن 5 ساعات، باستثناء القنب المستنشق، الذي استمر لمدة 2-3 ساعات. بشكل عام، أثبتت الدراسة بنجاح أنماط استجابة عينية مميزة لكل مادة، مما يبرز إمكانية التقييمات المعتمدة على الهواتف الذكية في التقييمات السريرية.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية اضطراب استخدام المواد (SUD)، وهو حالة معقدة تتميز بالاستخدام القهري للمواد على الرغم من العواقب السلبية، والتي تؤثر بشكل كبير على حياة الأفراد. معترف بها كمرض دماغي من قبل الجمعية الأمريكية للطب النفسي، يرتبط اضطراب استخدام المواد بفقدان السيطرة على استخدام المخدرات، والخلل الاجتماعي، واحتمالية عالية للانتكاس. تؤكد الورقة على التأثير العصبي للاستخدام المتكرر للمواد على اتخاذ القرار ومناطق معالجة المكافأة في الدماغ، مما يبرز الحاجة إلى رعاية خارجية مكثفة كاستراتيجية إدارة فعالة من حيث التكلفة.
تناقش القسم أيضًا انعكاس الضوء البؤبؤي (PLR) كمؤشر حاسم لوظيفة الجهاز العصبي المركزي (CNS)، والذي يمكن أن يتأثر بمختلف المواد التي يتم إساءة استخدامها، مثل الأفيونيات، الكوكايين، والبنزوديازيبينات. بينما يمكن أن توفر ردود الفعل البؤبؤية رؤى حول استخدام المخدرات، لا تزال هناك تحديات في تمييز التأثيرات المتعلقة بالمخدرات عن التباين الفردي والعوامل البيئية. تشير الورقة إلى إمكانية الهواتف الذكية في مراقبة ردود فعل العين لاكتشاف المخدرات، على الرغم من القيود السابقة في دقة القياس وغياب الأدوات التجارية للاستخدام المنزلي. يهدف المؤلفون إلى استكشاف جدوى الاستفادة من تقنية الهواتف الذكية لتعزيز منهجيات اكتشاف المخدرات، مما يساهم في تحسين إدارة اضطراب استخدام المواد في البيئات الخارجية.
الطرق
تحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. توضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، بالإضافة إلى مصادرها. يتم وصف المنهجية بطريقة خطوة بخطوة، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. كما يتم تحديد التقنيات الرئيسية، مثل التحليلات الإحصائية، طرق جمع البيانات، وأي أدوات حسابية مستخدمة، لتوفير وضوح حول كيفية الحصول على النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات حول حجم العينة، الضوابط، وأي اعتبارات أخلاقية ذات صلة بالبحث. يضمن هذا النهج الشامل أن تكون الطرق شفافة ويسمح بالتقييم النقدي للنتائج المقدمة في الدراسة.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى أن نموذج الذكاء الاصطناعي عالج بنجاح إطارات الفيديو إلى بؤبؤيات، مستخرجًا الميزات الرئيسية من 87-97% من البيانات. بشكل ملحوظ، بعد تحسين النموذج، ظلت معدلات الاستخراج متسقة، مع تحسينات ملحوظة في ميزات انعكاس الضوء البؤبؤي (PLR) للمواضيع التي تعاني من قوس القرنية. ومع ذلك، فشلت حوالي 10% من الاختبارات بسبب عدم قدرة المواضيع على إبقاء عيونهم مفتوحة، خاصة عندما كانوا تحت تأثير المهدئ اللورازيبام. لم تسجل الدراسة أي آثار جانبية خطيرة، وكشف استبيان قابلية الاستخدام أن 98% من المشاركين كانت لديهم تجربة إيجابية مع التطبيق.
كشفت تحليل البيانات عن أنماط مميزة في استجابة البؤبؤ لمختلف الأدوية، مع اختلافات ملحوظة في الميزات الرئيسية بين الحالات السليمة والحالات المتأثرة بالمخدرات. أبرز تحليل المكونات الرئيسية أن ميزات حجم البؤبؤ كانت مرتبطة بشكل قوي، بينما كانت الميزات الأخرى، مثل زمن رد فعل البؤبؤ ولون الصلبة، أقل بروزًا. وجدت الدراسة أن تأثيرات الأدوية على رد فعل العين تختلف بشكل كبير مع ظروف الإضاءة المحيطة، حيث توفر مستويات الإضاءة المنخفضة قدرة تمييز أفضل لاكتشاف تأثيرات المخدرات. أظهر الأوكسيكودون والديكستامفيتامين تغييرات ملحوظة في ميزات PLR، بينما كانت تأثيرات القنب أقل وضوحًا. بشكل عام، أظهر إجراء PLR أعلى قوة تفسيرية للأدوية المختبرة، مع إظهار الرأرأة أقل تأثير بسبب التباين في قيم الميزات الرئيسية.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحثنا في ردود فعل العين للمتطوعين الأصحاء تحت تأثير أربعة أدوية مختلفة—الأوكسيكودون، الليسديكسامفيتامين، اللورازيبام، والقنب الطبي—باستخدام تطبيق هاتف ذكي مصمم للإدارة الذاتية. التزمت الدراسة بالإرشادات الأخلاقية وتمت في بيئة مسيطر عليها، مما سمح بجمع بيانات خصائص العين التي ارتبطت بشكل كبير بإدارة الأدوية (p < 0.01 لجميع الأدوية). تدعم نتائجنا جدوى استخدام التكنولوجيا الاستهلاكية لمراقبة الاستجابات الفسيولوجية لتناول المخدرات، متماشية مع الأبحاث السابقة حول العلاقة بين وظيفة العين واستهلاك المخدرات. أكدت النتائج التأثيرات المعروفة للأدوية على خصائص العين، مثل الميوزيس الناتج عن الأفيونيات وتوسع البؤبؤ الناتج عن الفينيثيلامينات. ومع ذلك، تم ملاحظة تناقضات في تأثيرات اللورازيبام والقنب على انعكاس الضوء البؤبؤي، مما يشير إلى أن التباين الفردي وتوقيت القياسات قد يؤثران على النتائج. تبرز الدراسة إمكانية التقييمات المعتمدة على الهواتف الذكية لتوفير طريقة غير جراحية، ذاتية الإدارة لمراقبة استخدام المخدرات، والتي قد تكون مفيدة بشكل خاص في البيئات السريرية لاضطرابات استخدام المواد. على الرغم من القيود المتعلقة بالبيئة المسيطر عليها والجرعات العلاجية، فإن الآثار المترتبة على التطبيقات الأوسع في السيناريوهات الواقعية واعدة، مما يستدعي مزيدًا من البحث في فعالية هذا النهج في اكتشاف استخدام المخدرات، خاصة في حالات استخدام المخدرات المتعددة والمخدرات المصممة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1492246
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39840007
Publication Date: 2025-01-07
Author(s): Kiki W. K. Kuijpers et al.
Primary Topic: Forensic Toxicology and Drug Analysis
Overview
This study investigates the ocular effects of four drugs with addiction potential—oxycodone, lorazepam, lisdexamphetamine, and inhaled cannabis—on pupil size and eye movement under controlled ambient light conditions using smartphone technology. A total of 48 participants (ages 18-70) were administered single doses of each drug, and their eye responses were recorded in two lighting conditions (approximately 50 lux and 500 lux) over a 5-hour period. The analysis focused on three key observational tests: non-convergence (NC), nystagmus (NY), and pupillary light reflex (PLR), resulting in the extraction of 24 distinct eye characteristics.
The findings revealed significant drug-specific effects on ocular responses. Oxycodone was associated with pupil constriction (p < 0.001), lorazepam with non-convergence (p < 0.001), and lisdexamphetamine with pupil dilation (p < 0.001), regardless of light conditions. Inhaled cannabis produced miosis (p = 0.05 at ~50 lux, p = 0.10 at ~500 lux), decreased light-induced amplitude (p = 0.003 at ~50 lux, p = 0.3 at ~500 lux), and scleral redness (p = 0.14 at ~50 lux, p = 0.007 at ~500 lux). The effects of these drugs persisted for at least 5 hours, except for inhaled cannabis, which lasted 2-3 hours. Overall, the study successfully demonstrated distinct ocular response patterns for each substance, highlighting the potential of smartphone-based assessments in clinical evaluations.
Introduction
The introduction of this research paper addresses Substance Use Disorder (SUD), a complex condition marked by compulsive substance use despite negative consequences, which significantly affects individuals’ lives. Recognized as a brain disease by the American Psychiatric Association, SUD is associated with impaired control over drug use, social dysfunction, and a high likelihood of relapse. The paper emphasizes the neurological impact of repeated substance use on decision-making and reward processing areas of the brain, highlighting the need for intensive outpatient care as a cost-effective management strategy.
The section further discusses the pupillary light reflex (PLR) as a critical indicator of central nervous system (CNS) function, which can be influenced by various substances commonly abused, such as opioids, cocaine, and benzodiazepines. While pupillary reactions can provide insights into drug use, challenges remain in distinguishing drug-related effects from individual variability and environmental factors. The paper notes the potential of smartphones in monitoring eye reactions for drug detection, despite previous limitations in measurement precision and the lack of commercial tools for home use. The authors aim to explore the feasibility of leveraging smartphone technology to enhance drug detection methodologies, contributing to improved management of SUD in outpatient settings.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, as well as their sources. The methodology is described in a step-by-step manner, ensuring reproducibility of the experiments. Key techniques, such as statistical analyses, data collection methods, and any computational tools utilized, are also specified to provide clarity on how the results were obtained.
Additionally, the section may include information on the sample size, controls, and any ethical considerations relevant to the research. This comprehensive approach ensures that the methods are transparent and allows for critical evaluation of the findings presented in the study.
Results
The study’s results indicate that the AI model effectively processed video frames into pupillograms, successfully extracting key features from 87-97% of the data. Notably, after refining the model, the extraction rates remained consistent, with significant improvements observed in the pupillary light reflex (PLR) features for subjects with corneal arcus. However, approximately 10% of tests failed due to subjects being unable to keep their eyes open, particularly when under the influence of the sedative lorazepam. The study reported no serious adverse effects, and a usability questionnaire revealed that 98% of participants had a positive experience with the app.
Data analysis revealed distinct patterns in pupil response to various drugs, with significant differences in key features observed between sober and drug-influenced states. The principal component analysis highlighted that pupil size features were strongly correlated, while other features, such as pupil reaction time and scleral color, were less prominent. The study found that the effects of drugs on eye reaction varied significantly with ambient light conditions, with lower light levels providing better discrimination power for detecting drug effects. Oxycodone and dexamphetamine showed notable changes in PLR features, while cannabis effects were less pronounced. Overall, the PLR procedure demonstrated the highest explanatory power for the drugs tested, with nystagmus showing the least due to variability in key feature values.
Discussion
In this study, we investigated the eye reactions of healthy volunteers under the influence of four different drugs—oxycodone, lisdexamphetamine, lorazepam, and medicinal cannabis—using a smartphone application designed for self-administration. The study adhered to ethical guidelines and was conducted in a controlled environment, allowing for the collection of eye characteristic data that correlated significantly with drug administration (p < 0.01 for all drugs). Our findings support the feasibility of using consumer-grade technology for monitoring physiological responses to drug intake, aligning with previous research on the relationship between eye function and drug consumption. The results confirmed known effects of the drugs on eye characteristics, such as miosis from opioids and pupil dilation from phenethylamines. However, discrepancies were noted in the effects of lorazepam and cannabis on the pupillary light reflex, suggesting that individual variability and timing of measurements may influence outcomes. The study highlights the potential of smartphone-based assessments to provide a non-invasive, self-administered method for monitoring drug use, which could be particularly beneficial in clinical settings for substance use disorders. Despite limitations regarding the controlled setting and therapeutic dosing, the implications for broader applications in real-world scenarios are promising, warranting further research into the efficacy of this approach in detecting drug use, especially in cases of poly-drug use and designer drugs.