Regard en Action : Head-mounted Eye Tracking d’Attention visuelle dynamique de l’enfant au cours de comportement naturaliste
Summary
Jeunes enfants ne font pas passivement observer le monde, mais plutôt activement Explorer et engager avec leur environnement. Ce protocole prévoit des principes directeurs et des recommandations pratiques pour l’utilisation des trackers visiocasques oeil pour enregistrer des nourrissons et des tout-petits environnements visuels dynamiques et attention visuelle dans le contexte du comportement naturel.
Abstract
Environnements visuels pour jeunes enfants sont dynamiques, changeant de chaque instant comme enfants physiquement et visuellement explorent des espaces et objets et interagissent avec les gens autour d’eux. Visiocasques oculométrique offre une occasion unique pour capturer les enfants dynamiques vues égocentriques et comment ils affectent l’attention visuelle au sein de ces points de vue. Ce protocole prévoit des principes directeurs et des recommandations pratiques pour les chercheurs qui utilisent des traqueurs de visiocasques oeil en laboratoire et des réglages plus naturalistes. Visiocasques oculométrique vient compléter les autres méthodes expérimentales en améliorant les possibilités de collecte de données dans des contextes plus écologiquement valides par le biais de portabilité accrue et de la liberté des mouvements de tête et le corps par rapport à oculométrique axée sur l’écran. Ce protocole peut également être intégré avec d’autres technologies, telles que le suivi de mouvement et rythme cardiaque suivi, afin de fournir un ensemble de données multimodal à haute densité pour examiner le comportement naturel, d’apprentissage et le développement qu’auparavant. Cet article illustre les types de données issues des visiocasques oculométrique dans une étude visant à examiner l’attention visuelle dans un cadre naturel pour les tout-petits : fluide jouet jouer avec un parent. Bonne utilisation de ce protocole permettra aux chercheurs de recueillir des données qui peuvent être utilisées pour répondre à des questions non seulement sur l’attention visuelle, mais aussi sur un large éventail d’autres habiletés perceptives, cognitives et sociales et leur développement.
Introduction
Ces dernières décennies ont vu un intérêt croissant pour l’étude du développement des nourrissons et des tout-petits attention visuelle. Cet intérêt a découlé en grande partie de l’utilisation de la recherche temporelle comme principal moyen d’évaluer d’autres fonctions cognitives dans la petite enfance et a évolué dans l’étude de l’attention visuelle infantile à part entière. Investigations contemporaines des nourrissons et des tout-petits attention visuelle mesurent principalement les mouvements des yeux lors de tâches d’oculométrie axée sur l’écran. Les bébés assis dans une chaise ou sur les genoux du parent devant un écran pendant que leurs mouvements oculaires sont surveillés lors de la présentation d’images statiques ou d’événements. Ces tâches, cependant, ne pas saisir la nature dynamique de l’attention visuelle naturelle et les moyens par lesquels sont générés environnements visuels naturels de l’enfant – exploration active.
Nourrissons et enfants en bas âge sont des créatures actives, déplaçant leurs mains, tête, yeux et organes à explorer les objets, personnes et les espaces autour d’eux. Chaque nouveau développement dans la morphologie du corps, motricité et comportement – ramper, marcher, ramasser des objets, s’engager avec les partenaires sociaux – s’accompagne de changements concomitantes dans l’environnement visual précoce. Parce que les bébés faire détermine ce qu’ils voient, et ce qu’ils voient sert pour ce qu’ils font en action visuellement guidée, étudiant le développement naturel de l’attention visuelle s’effectue mieux dans le contexte du comportement naturel1.
Visiocasques oeil trackers (ETs) ont été inventés et utilisés pour les adultes pour des décennies2,3. Seulement récemment ont avancées technologiques visiocasques oculométrie technologie appropriée pour les nourrissons et les tout-petits. Participants sont équipés de deux caméras légers sur la tête, une caméra de la scène vers l’extérieur qui capte la perspective du participant à la première personne et un appareil d’oeil vers l’intérieur qui saisit l’image de le œil. Une procédure d’étalonnage fournit des données de la formation à un algorithme qui correspond aussi exactement que possible le changement de la position de l’élève et le reflet cornéen (CR) dans l’image de le œil aux pixels correspondants à l’image de la scène qui ont été fréquentée visuellement. L’objectif de cette méthode consiste à capturer les deux milieux visuels naturels d’exploration visuelle active nourrissons et enfants en bas âge de ces environnements comme les nourrissons librement. Ces données peuvent aider à répondre à des questions non seulement sur l’attention visuelle, mais aussi sur un large éventail de développements perceptives, cognitives et sociales4,5,6,7,8. L’utilisation de ces techniques a transformé les compréhensions d’attention conjointe7,8,9, une attention soutenue10, changer des expériences visuelles avec l’âge et le développement de la motricité4 , 6 , 11et le rôle des expériences visuelles dans word apprentissage12. Le présent document fournit des principes directeurs et des recommandations pratiques pour mener à bien les visiocasques oculométrie expériences avec des nourrissons et des tout-petits et illustre les types de données qui peuvent être générées de visiocasques oculométrique dans un naturel contexte pour les tout-petits : fluide jouet jouer avec un parent.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole prévoit des principes directeurs et recommandations pratiques pour la mise en œuvre de visiocasques oculométrique nourrissons et jeunes enfants. Ce protocole repose sur l’étude des comportements naturels bambin dans le contexte de jeu parent-enfant en bas âge avec des jouets dans un environnement de laboratoire. Logiciel et matériel d’oculométrie interne ont été utilisés pour l’étalonnage et le codage des données. Néanmoins, ce protocole vise à être généralement applicable aux chercheu…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par les National Institutes of Health, subventions R01HD074601 (c), T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.) et F32HD093280 (L.K.S.) ; National Science Foundation grant BCS1523982 (L.B.S., C.Y.) ; et par l’Université de l’Indiana par le biais de l’Initiative de recherche zone émergente – apprentissage : cerveau, Machines et les enfants (L.B.S.). Les auteurs remercient les enfants et parents bénévoles qui ont participé à cette recherche et qui ont accepté d’être utilisés dans les figures et tournage du présent protocole. Nous remercions également les membres de la Cognition computationnelle et laboratoire d’apprentissage, surtout Sven Bambach, Chen Anting, Steven Elmlinger, Seth Foster, Grace Lisandrelli et Charlene Tay, pour leur aide dans l’élaboration et le rodage de ce protocole.
Referencias
- Tatler, B. W., Hayhoe, M. M., Land, M. F., Ballard, D. H. Eye guidance in natural vision: Reinterpreting salience. Journal of Vision. 11 (5), 1-23 (2011).
- Hayhoe, M. Vision using routines: A functional account of vision. Visual Cognition. 7 (1-3), 43-64 (2000).
- Land, M., Mennie, N., Rusted, J. The Roles of Vision and Eye Movements in the Control of Activities of Daily Living. Perception. 28 (11), 1311-1328 (1999).
- Franchak, J. M., Kretch, K. S., Adolph, K. E. See and be seen: Infant-caregiver social looking during locomotor free play. Developmental Science. 21 (4), 12626 (2018).
- Franchak, J. M., Kretch, K. S., Soska, K. C., Adolph, K. E. Head-mounted eye tracking: a new method to describe infant looking. Child Development. 82 (6), 1738-1750 (2011).
- Kretch, K. S., Adolph, K. E. The organization of exploratory behaviors in infant locomotor planning. Developmental Science. 20 (4), 12421 (2017).
- Yu, C., Smith, L. B. Hand-Eye Coordination Predicts Joint Attention. Child Development. 88 (6), 2060-2078 (2017).
- Yu, C., Smith, L. B. Joint Attention without Gaze Following: Human Infants and Their Parents Coordinate Visual Attention to Objects through Eye-Hand Coordination. PLoS One. 8 (11), 79659 (2013).
- Yu, C., Smith, L. B. Multiple Sensory-Motor Pathways Lead to Coordinated Visual Attention. Cognitive Science. 41, 5-31 (2016).
- Yu, C., Smith, L. B. The Social Origins of Sustained Attention in One-Year-Old Human Infants. Current Biology. 26 (9), 1-6 (2016).
- Kretch, K. S., Franchak, J. M., Adolph, K. E. Crawling and walking infants see the world differently. Child Development. 85 (4), 1503-1518 (2014).
- Yu, C., Suanda, S. H., Smith, L. B. Infant sustained attention but not joint attention to objects at 9 months predicts vocabulary at 12 and 15 months. Developmental Science. , (2018).
- Hennessey, C., Lawrence, P. Noncontact binocular eye-gaze tracking for point-of-gaze estimation in three dimensions. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (3), 790-799 (2009).
- Elmadjian, C., Shukla, P., Tula, A. D., Morimoto, C. H. 3D gaze estimation in the scene volume with a head-mounted eye tracker. Proceedings of the Workshop on Communication by Gaze Interaction. , 3 (2018).
- Castellanos, I., Pisoni, D. B., Yu, C., Chen, C., Houston, D. M., Knoors, H., Marschark, M. Embodied cognition in prelingually deaf children with cochlear implants: Preliminary findings. Educating Deaf Learners: New Perspectives. , (2018).
- Kennedy, D. P., Lisandrelli, G., Shaffer, R., Pedapati, E., Erickson, C. A., Yu, C. Face Looking, Eye Contact, and Joint Attention during Naturalistic Toy Play: A Dual Head-Mounted Eye Tracking Study in Young Children with ASD. Poster at the International Society for Autism Research Annual Meeting. , (2018).
- Yurkovic, J. R., Lisandrelli, G., Shaffer, R., Pedapati, E., Erickson, C. A., Yu, C., Kennedy, D. P. Using Dual Head-Mounted Eye Tracking to Index Social Responsiveness in Naturalistic Parent-Child Interaction. Talk at the International Congress for Infant Studies Biennial Congress. , (2018).
- Holmqvist, K., Nyström, M., Andersson, R., Dewhurst, R., Jarodzka, H., Van de Weijer, J. . Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures. , (2011).
- Saez de Urabain, I. R., Johnson, M. H., Smith, T. J. GraFIX: a semiautomatic approach for parsing low- and high-quality eye-tracking data. Behavior Research Methods. 47 (1), 53-72 (2015).
- Franchak, J. M., Hopkins, B., Geangu, E., Linkenauger, S. Using head-mounted eye tracking to study development. The Cambridge Encyclopedia of Child Development 2nd ed. , 113-116 (2017).
- Yonas, A., Arterberry, M. E., Granrud, C. E. Four-month-old infants’ sensitivity to binocular and kinetic information for three-dimensional-object shape. Child Development. 58 (4), 910-917 (1987).
- Smith, T. J., Saez de Urabain, I. R., Hopkins, B., Geangu, E., Linkenauger, S. Eye tracking. The Cambridge Encyclopedia of Child Development. , 97-101 (2017).
