How to Build een Dichoptic presentatie systeem waarin een Eye Tracker
Summary
Wij hebben onlangs voorgesteld een methode waarmee dichoptic visuele stimuli presentatie en verrekijker eye tracking tegelijkertijd1. De sleutel is de combinatie van een infrarood oog tracker en de bijbehorende infrarood-transparante spiegels. Dit manuscript biedt een diepgaande protocol voor de eerste installatie en de dagelijkse werking.
Abstract
De presentatie van verschillende stimuli voor de twee ogen, presentatie van de dichoptic, is essentieel voor studies met 3D visie en interocular onderdrukking. Er is een groeiende literatuur op de unieke experimentele waarde bestaat en oculomotor maatregelen, met name voor onderzoek naar interocular onderdrukking. Hoewel het verkrijgen van eye-tracking maatregelen dus zou profiteren studies die vaak gebruik van dichoptic presentatie, de hardware essentieel voor dichoptic presentatie (bijvoorbeeld spiegels) interfereert met kwalitatief hoogwaardige eye tracking, vooral bij gebruik van een videogebaseerd oog tracker. We onlangs beschreven een experimentele opzet die een standaard dichoptic presentatie systeem met een infraroodoog tracker combineert met behulp van de infrarood-transparante spiegels1. De setup is compatibel met standaardschermen en oog trackers, eenvoudig te implementeren, en betaalbare (volgorde van US$ 1.000). Ten opzichte van bestaande methoden zijn er de voordelen van niet vereist speciale uitrustingen en poseren enkele beperkingen op de aard en de kwaliteit van de visuele stimuli. Wij bieden hier een visuele gids voor de bouw en het gebruik van onze opstelling.
Introduction
Onder normale weergaveomstandigheden krijgt elk van onze ogen een iets andere visuele input. Deze ingang is vervolgens verwerkt tot een samenhangend, driedimensionale weergave van de wereld. Dichoptic presentatie, de praktijk van zelfstandig beheersen de input gepresenteerd aan elk van de twee ogen, dus kan onderzoekers bestuderen hoe mensen reconstrueren een driedimensionale weergave van twee twee-dimensionale beelden van retinale2 ,3,4. Bovendien, als de twee ogen beelden te verschillend zijn, deze interocular combinatie mislukt, en waarnemers in plaats daarvan verslag perceptie van slechts één van de beelden tegelijkertijd terwijl anderzijds blijft onderdrukt, in verschijnselen zoals verrekijker rivaliteit5 en continu flash onderdrukking6. Onderzoekers van dergelijke interocular onderdrukking, ook gebruiken dichoptic de presentatie, in dit geval te onderzoeken vragen met betrekking tot onderwerpen als de neurale locus van bewustzijn7, perceptuele selectie8,9en onbewuste verwerking van10.
Blik en leerling dynamiek worden geregistreerd voor meerdere doeleinden in onderzoek naar menselijk gedrag en beleving. Blik richting kan informeren over, bijvoorbeeld, aandacht toewijzing11,10,13 en besluit maken14, terwijl pupilgrootte aspecten van visuele verwerking15onthullen kan, 16, taak betrokkenheid17of vloeistof intelligentie18.
De combinatie van eye tracking met dichoptic presentatie is nuttig in onderzoek in, bijvoorbeeld, drie dimensionale (3D) perceptie19,20,21,22 of oogbeschadigingen en/of reacties op visuele ingang tijdens interocular onderdrukken23,24,25. Bijvoorbeeld, oogbewegingen gevonden te onthullen van onbewuste verwerking zonder subjectieve perceptie tijdens continu flash onderdrukking23. Klinische visuele onderzoekers kunnen de mogelijkheid gebruiken voor het bijhouden van beide ogen tijdens dichoptic presentatie te onderzoeken oogbeschadigingen en/of ziekten die van invloed zijn op de twee ogen asymmetrisch, bijvoorbeeld om te controleren de monoculaire en verrekijker visuele vervormingen die zich voordoen in amblyopie26 en maculopathy27.
We beschreven onlangs een setup-1 waarmee voor de combinatie van hoge kwaliteit video-based eye tracking en dichoptic stimulatie met kleine beperking van de grootte of de kleur van de prikkels en we zijn prestaties geëvalueerd. Hieronder zullen we de bouw en het gebruik van deze opstelling samenvatten.
Protocol
Representative Results
Discussion
We presenteren een stapsgewijze gids voor de bouw en het gebruik van een experimentele opstelling waarmee gelijktijdige opvolging van de beide ogen en dichoptic presentatie van visuele stimuli. In veel situaties waar dichoptic stimulatie wordt gebruikt, is de cruciale kwestie effectief eye tracking te voorkomen dat de spiegels voor dichoptic presentatie de aanblik van videogebaseerd oog trackers blokkeren. Dit wordt hier opgelost met behulp van de infrarood-transparante spiegels en een infrarood-gevoelige oog-tracker. De…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs bedanken Pieter Schiphorst voor zijn rol in het ontwerpen van de installatie en voor het verstrekken van de grafische vormgeving van de figuren 1 en 3, en Marnix Naber voor nuttige discussie en zijn bijdrage aan de figuur 6. De auteurs erkennen ook onderzoekers en uitgevers voor het hergebruik van figuur 1 en 6 van een gepubliceerde papier1.
Materials
| Mirrors in Setup 1 | Edmund Optics | #64-452 | dimensions 10.10 × 12.70 cm; Reflectance: 400 ~ 690 nm; Transmission: 750 ~ 1200nm |
| Mirrors in Setup 2 | Edmund Optics | Item discontinued | dimensions 10.10 × 12.70 cm; Reflectance: 425 ~ 650 nm; Transmission: 800 ~ 1200nm |
| Other Mirror Option | Edmund Optics | #62-634 | dimensions 12.50 × 12.50 cm; Reflectance: 425 ~ 650 nm; Transmission: 800 ~ 1200nm |
| Eye Tracker in Setup 1 | SR Research Ltd., Mississauga, Ontario, Canada | Eyelink 1000 | Transmission: 890 ~ 940 nm |
| Eye Tracker in Setup 2 | The Eye Tribe Aps, Copenhagen, Denmark | Eye Tribe (item discontinued) | Transmission: around 850 nm |
Referencias
- Brascamp, J. W., Naber, M. Eye tracking under dichoptic viewing conditions: a practical solution. Behav. Res. Methods. , 1-7 (2016).
- Barendregt, M., Harvey, B. M., Rokers, B., Dumoulin, S. O. Transformation from a Retinal to a Cyclopean Representation in Human Visual Cortex. Curr. Biol. 25 (15), 1982-1987 (2015).
- Held, R. T., Cooper, E. A., Banks, M. S. Blur and Disparity Are Complementary Cues to Depth. Curr. Biol. 22 (5), 426-431 (2012).
- Julesz, B. . Foundations of cyclopean perception. xiv, (1971).
- Carmel, D., Arcaro, M., Kastner, S., Hasson, U. How to Create and Use Binocular Rivalry. J. Vis. Exp. (45), (2010).
- Tsuchiya, N., Koch, C. Continuous flash suppression reduces negative afterimages. Nat. Neurosci. 8 (8), 1096-1101 (2005).
- Crick, F., Koch, C. Consciousness and neuroscience. Cereb Cortex. 8 (2), 97-107 (1998).
- Jiang, Y., Costello, P., Fang, F., Huang, M., He, S. A gender- and sexual orientation-dependent spatial attentional effect of invisible images. Proc. Natl. Acad. Sci. 103 (45), 17048-17052 (2006).
- Jiang, Y., Costello, P., He, S. Processing of Invisible Stimuli: Advantage of Upright Faces and Recognizable Words in Overcoming Interocular Suppression. Psychol. Sci. 18 (4), 349-355 (2007).
- Bahrami, B., Carmel, D., Walsh, V., Rees, G., Lavie, N. Spatial attention can modulate unconscious orientation processing. Perception. 37 (10), 1520-1528 (2008).
- Smith, D. T., Ball, K., Ellison, A., Schenk, T. Deficits of reflexive attention induced by abduction of the eye. Neuropsychologia. 48 (5), 1269-1276 (2010).
- Deubel, H., Schneider, W. X. Saccade target selection and object recognition: Evidence for a common attentional mechanism. Vision Res. 36 (12), 1827-1837 (1996).
- Pastukhov, A., Braun, J. Rare but precious: Microsaccades are highly informative about attentional allocation. Vision Res. 50 (12), 1173-1184 (2010).
- Reddi, B. a. J., Carpenter, R. H. S. The influence of urgency on decision time. Nat. Neurosci. 3 (8), 827-830 (2000).
- Barbur, J. L. Learning from the pupil-studies of basic mechanisms and clinical applications. Vis. Neurosci. 1, 641-656 (2004).
- Naber, M., Nakayama, K. Pupil responses to high-level image content. J. Vis. 13 (6), 7-7 (2013).
- Gilzenrat, M. S., Nieuwenhuis, S., Jepma, M., Cohen, J. D. Pupil diameter tracks changes in control state predicted by the adaptive gain theory of locus coeruleus function. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 10 (2), 252-269 (2010).
- Van Der Meer, E., et al. Resource allocation and fluid intelligence: Insights from pupillometry. Psychophysiology. 47 (1), 158-169 (2010).
- Erkelens, C. J., Regan, D. Human ocular vergence movements induced by changing size and disparity. J. Physiol. 379, 145-169 (1986).
- Wismeijer, D. A., Erkelens, C. J., van Ee, R., M, W. e. x. l. e. r. Depth cue combination in spontaneous eye movements. J. Vis. 10 (6), 25-25 (2010).
- Takagi, M., et al. Adaptive Changes in Dynamic Properties of Human Disparity-Induced Vergence. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 42 (7), 1479-1486 (2001).
- Maiello, G., Harrison, W. J., Bex, P. J. Monocular and Binocular Contributions to Oculomotor Plasticity. Sci. Rep. 6, (2016).
- Rothkirch, M., Stein, T., Sekutowicz, M., Sterzer, P. A direct oculomotor correlate of unconscious visual processing. Curr. Biol. 22 (13), R514-R515 (2012).
- Spering, M., Pomplun, M., Carrasco, M. Tracking Without Perceiving A Dissociation Between Eye Movements and Motion Perception. Psychol. Sci. 22 (2), 216-225 (2011).
- Spering, M., Carrasco, M. Acting without seeing: eye movements reveal visual processing without awareness. Trends Neurosci. 38 (4), 247-258 (2015).
- Piano, M. E. F., Bex, P. J., Simmers, A. J. Perceptual Visual Distortions in Adult Amblyopia and Their Relationship to Clinical FeaturesPerceptual Visual Distortions in Adult Amblyopia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 56 (9), 5533-5542 (2015).
- Wiecek, E., Lashkari, K., Dakin, S. C., Bex, P. Novel Quantitative Assessment of Metamorphopsia in MaculopathyQuantitative Assessment of Metamorphopsia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 56 (1), 494-504 (2015).
- Wheatstone, C. Contributions to the Physiology of Vision.–Part the First. On Some Remarkable, and Hitherto Unobserved, Phenomena of Binocular Vision. Philos. Trans. R. Soc. Lond. 128, 371-394 (1838).
- Beach, G., Cohen, C. J., Braun, J., Moody, G. Eye tracker system for use with head mounted displays. 1998 IEEE Int. Conf. Syst. Man. 5, 4348-4352 (1998).
- Gibaldi, A., Vanegas, M., Bex, P. J., Maiello, G. Evaluation of the Tobii EyeX Eye tracking controller and Matlab toolkit for research. Behav. Res. Methods. , 1-24 (2016).
- Fox, R., Todd, S., Bettinger, L. A. Optokinetic nystagmus as an objective indicator of binocular rivalry. Vision Res. 15 (7), 849-853 (1975).
- Leopold, D. A., Fitzgibbons, J. C., Logothetis, N. K. The Role of Attention in Binocular Rivalry as Revealed through Optokinetic Nystagmus. , (1995).
- Zaretskaya, N., Thielscher, A., Logothetis, N. K., Bartels, A. Disrupting Parietal Function Prolongs Dominance Durations in Binocular Rivalry. Curr. Biol. 20 (23), 2106-2111 (2010).
- Robinson, D. A. A Method of Measuring Eye Movemnent Using a Scieral Search Coil in a Magnetic Field. IEEE Trans. Bio-Med. Electron. 10 (4), 137-145 (1963).
- Kalisvaart, J. P., Goossens, J. Influence of Retinal Image Shifts and Extra-Retinal Eye Movement Signals on Binocular Rivalry Alternations. PLOS ONE. 8 (4), e61702 (2013).
- Frässle, S., Sommer, J., Jansen, A., Naber, M., Einhäuser, W. Binocular rivalry: frontal activity relates to introspection and action but not to perception. J. Neurosci. 34 (5), 1738-1747 (2014).
- Duchowski, A. T., et al. Binocular Eye Tracking in Virtual Reality for Inspection Training. Proc. 2000 Symp. Eye Track. Res. Appl. , 89-96 (2000).
- Hayashi, R., Tanifuji, M. Which image is in awareness during binocular rivalry? Reading perceptual status from eye movements. J. Vis. 12 (3), 5-5 (2012).
- van Dam, L. C. J., van Ee, R. Retinal image shifts, but not eye movements per se, cause alternations in awareness during binocular rivalry. J. Vis. 6 (11), 3-3 (2006).
- Maiello, G., Chessa, M., Solari, F., Bex, P. J. Simulated disparity and peripheral blur interact during binocular fusionShort Title??. J. Vis. 14 (8), 13-13 (2014).
- Vinnikov, M., Allison, R. S., Fernandes, S. Impact of depth of field simulation on visual fatigue: Who are impacted? and how?. Int. J. Hum.-Comput. Stud. 91, 37-51 (2016).
- Tsuchiya, N., Wilke, M., Frässle, S., Lamme, V. A. F. No-Report Paradigms: Extracting the True Neural Correlates of Consciousness. Trends Cogn. Sci. 19 (12), 757-770 (2015).
- Naber, M., Frässle, S., Einhäuser, W. Perceptual Rivalry: Reflexes Reveal the Gradual Nature of Visual Awareness. PLOS ONE. 6 (6), e20910 (2011).
