Summary

Comment construire un système de présentation de Dichoptic qui comprend un Eye-Tracker

Published: September 06, 2017
doi:

Summary

Nous avons récemment proposé une méthode qui permet la présentation du stimulus visuel dichoptic et binoculaire oculométrique simultanément1. La clé est la combinaison d’un traqueur d’oeil infrarouge et les miroirs transparents infrarouge correspondants. Ce manuscrit fournit une profondeur en protocole pour la configuration initiale et l’exploitation quotidienne.

Abstract

La présentation de stimuli différents pour les deux yeux, présentation de dichoptic, est indispensable pour les études concernant la vision 3D et répression interoculaires. Il y a une littérature croissante sur l’unique valeur expérimentale de mesures pupillaires et oculomoteurs, surtout pour la recherche sur la répression interoculaires. Bien que l’obtention de mesures d’oculométrie bénéficieraient donc études qui utilisent souvent les dichoptic présentation, le matériel essentiel pour dichoptic présentation (par exemple les miroirs) interfère avec la qualité oculométrique, surtout lorsque vous utilisez un œil axée sur la vidéo Traqueur. Nous avons récemment décrit un montage expérimental qui combine un système de présentation standard dichoptic avec un traqueur d’oeil infrarouge à l’aide de miroirs infrarouge-transparent1. Le programme d’installation est compatible avec les moniteurs standards et eye trackers, faciles à implémenter et abordables (l’ordre d’US$ 1 000). Relative aux méthodes existantes il a les avantages de pas nécessitant un équipement spécial et poser quelques limites sur la nature et la qualité du stimulus visuel. Ici, nous fournissons un guide visuel pour la construction et l’utilisation de notre programme d’installation.

Introduction

Dans des conditions d’écoute normale, chacun de nos yeux reçoit une entrée visuelle légèrement différente. Cette entrée est ensuite traitée pour produire une représentation cohérente, en trois dimensions du monde. Présentation de Dichoptic, la pratique de façon indépendante contrôlant l’entrée remises à chacun des deux yeux, permet donc aux chercheurs d’étudier comment les humains reconstruire une représentation en trois dimensions des deux images rétiniennes bidimensionnelle2 ,3,4. En outre, si les images des deux yeux sont trop dissemblables, cette combinaison interoculaires échoue et observateurs signalent au contraire la perception d’une seule des images à la fois tandis que l’autre reste supprimé, dans des phénomènes comme la rivalité binoculaire5 et continu de répression flash6. Chercheurs de telle suppression interoculaires, utilisent aussi, présentation de dichoptic, dans ce cas afin d’examiner les questions se rapportant à des sujets comme le locus neural de conscience7, sélection perceptuelle8,9et inconscient le traitement de10.

Regard et élève la dynamique est enregistrée à des fins multiples dans la recherche sur la perception et le comportement humain. Direction de regard peut informer, par exemple, attention allocation11,10,13 et décision faisant14, tandis que la taille de la pupille peut révéler des aspects de traitement visuel15, 16, tâche engagement17ou intelligence fluide18.

Oculométrique avec dichoptic présentation est utile dans la recherche en, par exemple, trois dimensions (3D) perception19,20,21,22 ou réponses oculaires à visual l’entrée au cours de la répression interoculaires23,24,25. Par exemple, les mouvements oculaires ont été trouvés pour révéler le traitement inconscient sans perception subjective au cours de la répression flash continue23. Cliniciens-chercheurs visuels peuvent utiliser la capacité de suivre les deux yeux lors de dichoptic présentation d’enquêter sur les maladies oculaires qui touchent les deux yeux asymétrique, par exemple, pour surveiller les distorsions visuelles monoculaires et binoculaires, survenant dans l’amblyopie26 et maculopathies27.

Nous avons récemment décrit une configuration1 qui permet la combinaison de haute qualité axée sur la vidéo oculométrique et stimulation dichoptic avec peu de limitation sur la taille ou la couleur des stimuli, et nous évaluons ses performances. Ci-dessous, nous résumerons la construction et l’utilisation de cette configuration.

Protocol

ce protocole a été approuvé par les conseils institutionnels examen de Michigan State University. 1. construction du système Justification préparer l’installation de miroir, une variante des classiques de stéréoscope de Wheatstone 28 illustré en Figure 1 , composé de deux miroirs placés à un angle de 45° par rapport au participant ' ligne médiane s. Les miroirs reflètent des stimuli…

Representative Results

Après l’étalonnage décrite dans le protocole, nous avons effectué une procédure de validation du calibrage sans problèmes avec les miroirs en place. L’efficacité de la méthode est clairement illustrée par la Figure 5, qui montre l’image de la caméra (à l’aide d’un œil de fin de recherche système de suivi) avec les miroirs en place. Les deux ensembles de lignes parallèles le long du nez des participants et les lignes au-dessus des sourc…

Discussion

Nous présentons un guide étape par étape pour la construction et l’utilisation d’un dispositif expérimental qui permet un suivi simultané des deux yeux et dichoptic présentation de stimuli visuels. Dans de nombreuses situations où la stimulation dichoptic est utilisée, la question critique empêchant la suivi des yeux efficace est que les miroirs pour dichoptic présentation bloquent la vue des trackers oeil axée sur la vidéo. Ceci est résolu ici en utilisant des miroirs infrarouge-transparent et un traque…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs remercient Pieter Schiphorst pour son rôle dans la conception de l’installation et de fournir les graphiques des Figures 1 et 3 et Marnix Naber pour discussion utile et sa contribution à la Figure 6. Les auteurs reconnaissent également les chercheurs et éditeurs pour la réutilisation de la Figure 1 et 6 dans un document publié1.

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

  1. Brascamp, J. W., Naber, M. Eye tracking under dichoptic viewing conditions: a practical solution. Behav. Res. Methods. , 1-7 (2016).
  2. 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).
  3. Held, R. T., Cooper, E. A., Banks, M. S. Blur and Disparity Are Complementary Cues to Depth. Curr. Biol. 22 (5), 426-431 (2012).
  4. Julesz, B. . Foundations of cyclopean perception. xiv, (1971).
  5. Carmel, D., Arcaro, M., Kastner, S., Hasson, U. How to Create and Use Binocular Rivalry. J. Vis. Exp. (45), (2010).
  6. Tsuchiya, N., Koch, C. Continuous flash suppression reduces negative afterimages. Nat. Neurosci. 8 (8), 1096-1101 (2005).
  7. Crick, F., Koch, C. Consciousness and neuroscience. Cereb Cortex. 8 (2), 97-107 (1998).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Bahrami, B., Carmel, D., Walsh, V., Rees, G., Lavie, N. Spatial attention can modulate unconscious orientation processing. Perception. 37 (10), 1520-1528 (2008).
  11. 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).
  12. Deubel, H., Schneider, W. X. Saccade target selection and object recognition: Evidence for a common attentional mechanism. Vision Res. 36 (12), 1827-1837 (1996).
  13. Pastukhov, A., Braun, J. Rare but precious: Microsaccades are highly informative about attentional allocation. Vision Res. 50 (12), 1173-1184 (2010).
  14. Reddi, B. a. J., Carpenter, R. H. S. The influence of urgency on decision time. Nat. Neurosci. 3 (8), 827-830 (2000).
  15. Barbur, J. L. Learning from the pupil-studies of basic mechanisms and clinical applications. Vis. Neurosci. 1, 641-656 (2004).
  16. Naber, M., Nakayama, K. Pupil responses to high-level image content. J. Vis. 13 (6), 7-7 (2013).
  17. 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).
  18. Van Der Meer, E., et al. Resource allocation and fluid intelligence: Insights from pupillometry. Psychophysiology. 47 (1), 158-169 (2010).
  19. Erkelens, C. J., Regan, D. Human ocular vergence movements induced by changing size and disparity. J. Physiol. 379, 145-169 (1986).
  20. 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).
  21. Takagi, M., et al. Adaptive Changes in Dynamic Properties of Human Disparity-Induced Vergence. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 42 (7), 1479-1486 (2001).
  22. Maiello, G., Harrison, W. J., Bex, P. J. Monocular and Binocular Contributions to Oculomotor Plasticity. Sci. Rep. 6, (2016).
  23. Rothkirch, M., Stein, T., Sekutowicz, M., Sterzer, P. A direct oculomotor correlate of unconscious visual processing. Curr. Biol. 22 (13), R514-R515 (2012).
  24. Spering, M., Pomplun, M., Carrasco, M. Tracking Without Perceiving A Dissociation Between Eye Movements and Motion Perception. Psychol. Sci. 22 (2), 216-225 (2011).
  25. Spering, M., Carrasco, M. Acting without seeing: eye movements reveal visual processing without awareness. Trends Neurosci. 38 (4), 247-258 (2015).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Fox, R., Todd, S., Bettinger, L. A. Optokinetic nystagmus as an objective indicator of binocular rivalry. Vision Res. 15 (7), 849-853 (1975).
  32. Leopold, D. A., Fitzgibbons, J. C., Logothetis, N. K. The Role of Attention in Binocular Rivalry as Revealed through Optokinetic Nystagmus. , (1995).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. Duchowski, A. T., et al. Binocular Eye Tracking in Virtual Reality for Inspection Training. Proc. 2000 Symp. Eye Track. Res. Appl. , 89-96 (2000).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. Naber, M., Frässle, S., Einhäuser, W. Perceptual Rivalry: Reflexes Reveal the Gradual Nature of Visual Awareness. PLOS ONE. 6 (6), e20910 (2011).

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Citar este artículo
Qian, C. S., Brascamp, J. W. How to Build a Dichoptic Presentation System That Includes an Eye Tracker. J. Vis. Exp. (127), e56033, doi:10.3791/56033 (2017).

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