Como construir um sistema de apresentação de Dichoptic que inclui um Tracker do olho
Summary
Propusemos recentemente um método que permite a apresentação de estímulo visual dichoptic e olho binocular simultaneamente de controle1. A chave é a combinação de um tracker do olho infravermelho e os correspondentes espelhos infravermelho-transparente. Este manuscrito fornece em profundidade de uma protocolo para configuração inicial e operação diária.
Abstract
A apresentação de estímulos diferentes para os dois olhos, apresentação de dichoptic, é essencial para estudos envolvendo a visão 3D e supressão interocular. Há uma crescente literatura sobre o valor experimental exclusivo das medidas da pupila e oculomotoras, especialmente para a pesquisa sobre supressão interocular. Embora a obtenção de medidas de acompanhamento de olho assim beneficiaria estudos que usam dichoptic apresentação, o hardware essencial para apresentação de dichoptic (por exemplo, espelhos) muitas vezes interfere com olho de alta qualidade, acompanhamento, especialmente quando se utiliza um olho em vídeo rastreador. Recentemente descrevemos uma instalação experimental que combina um sistema de apresentação de dichoptic padrão com um tracker do olho infravermelho usando espelhos infravermelho-transparente1. A instalação é compatível com monitores padrão e rastreadores de olho, fácil de implementar e acessíveis (da ordem de US$ 1.000). Relativo aos métodos existentes tem os benefícios de não exigir equipamentos especiais e posando alguns limites sobre a natureza e a qualidade do estímulo visual. Aqui nós fornecemos um guia visual para a construção e a utilização da nossa instalação.
Introduction
Sob condições de visualização normal, cada um dos nossos olhos recebe uma entrada visual ligeiramente diferente. Esta entrada é então processada para produzir uma representação tridimensional, coerente do mundo. Apresentação de Dichoptic, a prática de forma independente, controlando a entrada apresentada para cada um dos dois olhos, assim, permite aos pesquisadores estudar como os seres humanos reconstruir uma representação tridimensional de duas imagens da retina bidimensional2 ,3,4. Além disso, se imagens dos dois olhos são muito diferentes, esta combinação interocular falha e observadores em vez disso relatam a percepção de uma única das imagens de cada vez enquanto o outro permanece reprimido, em fenômenos como a rivalidade binocular5 e contínua supressão flash6. Pesquisadores de tal supressão interocular, usam também, apresentação de dichoptic, neste caso para examinar questões relacionadas a temas como o locus neural da consciência7, seleção perceptual8,9e inconsciente processamento de10.
Dinâmica de olhar e aluno é registrada para fins múltiplos em pesquisas sobre comportamento humano e percepção. Direção de olhar pode informar sobre, por exemplo, atenção alocação11,10,13 e decisão fazer14, enquanto o tamanho da pupila pode revelar aspectos do processamento visual15, 16, tarefa noivado17ou inteligência fluida18.
Combinando o olho segue com apresentação de dichoptic é útil na pesquisa em, por exemplo, três dimensões (3D) percepção19,20,21,22 ou oculares respostas para visual entrada durante supressão interocular23,24,25. Por exemplo, movimentos oculares foram encontrados para revelar o processamento inconsciente sem percepção subjetiva durante contínua supressão flash23. Os investigadores clínicos de visuais podem usar a capacidade para controlar ambos os olhos durante a apresentação de dichoptic para investigar doenças oculares que afetam os dois olhos assimetricamente, por exemplo, para monitorar as distorções visuais monoculares e binoculares, ocorrendo em a ambliopia26 e maculopathy27.
Recentemente descrevemos uma configuração1 que permite a combinação de olho em vídeo de alta qualidade acompanhamento e estimulação de dichoptic com pequena limitação no tamanho ou cor dos estímulos, e avaliamos o seu desempenho. Abaixo nós resumirá a construção e a utilização desta configuração.
Protocol
Representative Results
Discussion
Apresentamos um guia passo a passo para a construção e a utilização de uma instalação experimental que permite o acompanhamento simultâneo dos dois olhos e dichoptic apresentação de estímulos visuais. Em muitas situações onde a estimulação dichoptic é usada, a questão crítica prevenção eficaz olho de monitoramento é que os espelhos para apresentação de dichoptic bloqueiam a visão de trackers de olho em vídeo. Isto é resolvido aqui usando espelhos infravermelho-transparente e um tracker do olho in…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores Obrigado Pieter Schiphorst por seu papel na concepção da instalação e por fornecer os gráficos das figuras 1 e 3 e Marnix Naber para discussão útil e sua contribuição para a Figura 6. Os autores reconhecem também pesquisadores e editores para reutilização Figura 1 e 6 de um artigo publicado1.
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).
