Eye Tracking kleine Kinder mit Autismus

1. Eye-Tracking Ausrüstung Obwohl eine Vielzahl von Eye-Tracking-Systeme im Handel erhältlich sind, solche, die es am ehesten zur Prüfung kleinen Kindern mit ASD folgende gemeinsame Merkmale sind: In erster Linie muss der Eye-Tracker zur Berücksichtigung Kopfbewegung, die, wenn nicht korrigiert, kann die Integrität der Daten erworben Blick zu kompromittieren. Während viele ältere Systeme gewährleistet eine genaue Überwachung durch den Kopf Stabilisierung durch die Verwendung eines Kinn-Rest oder Head-Mounted-Systeme (siehe Abbildung 1), sind diese Optionen nicht ideal Eye-Tracking-Lösungen für kleine Kinder, die Bemühungen um die Kopfbewegung einschränken widerstehen kann, oder Ausrüstung haben, die ihnen gestellt. Zum Glück verwenden die meisten modernen kommerziellen Infrarot-Video-Eye-Tracking-Systeme ein Bezugssystem zum Hornhaut-Reflexionen, die widerstandsfähiger gegen kleinere Kopfbewegungen beruhen. Eye-Tracking-Systeme, die entweder anbieten oder integrierte Remote-Head-Tracking-Lösungen bevorzugt und sind nun breitly verfügbar. Unauffällig Eye-Tracking-Systeme, die nicht mit dem Test-Session nicht stören, werden zur Prüfung von Kindern mit ASD empfohlen. , Oder Table-Top-Versionen (zB Tobii Technology TX300, X120; Applied Science Laboratories Modell D6 Optics; Diese können Modelle, die innerhalb einer Display-Monitor (SensoMotoric Instruments Modell RED500 zB Tobii Technology Modelle TX300, T60XL oder T120) integriert sind ; SR Research Modell EyeLink 1000) platziert sich unauffällig in die Reichweite des Teilnehmers. Als Tisch-Versionen nicht in eine bestimmte Bildschirmgröße gesperrt sind, bieten sie erhöhte methodische Flexibilität sind aber weniger automatisiert und kann mehr manuelle Einstellung erfordern. Forscher sollten auch wählen Sie eine Eye-Tracking-System mit einer Sampling-Rate für die Adressierung geeigneter ihre Forschungsfragen. Die meisten Hornreflex Eye-Tracking-Systeme haben eine minimale Abtastrate von 50 Hz (dh 50 Datenpunkte pro Sekunde), die für die Prüfung ausreichend kleinen Kindern die Wahrnehmungs-Patt istErns während ihres visuellen Abtasten von statischen Bildern 13 und 10 dynamische Videos. Doch Forscher in subtilen okulomotorischen Verhalten 14 (z. B. smooth pursuit, Verstärkung und / oder Express-Sakkaden) interessiert sind, werden wollen, in einem System mit einer höheren Abtastrate (dh ≥ 250 Hz) zu investieren. Seien Sie sich bewusst, dass in manchen Systemen, die für mehrere Abtastrate Optionen ermöglichen es, höhere Abtastraten werden oft auf Kosten der Bewegungsfreiheit des Kopfes ermöglicht, wodurch es schwieriger ist, ein Kind in kinetische Eye-Tracking-Bereich zu halten. Höhere Bildraten erfordern höhere Abtastraten und Verarbeitung von Videodaten, die typischerweise durch Beschneiden des Bildes von der Kamera erhalten wird erreicht. Dies führt zu einer Reduktion des eingesetzten Sichtfeld, was zu einer Senkung der Bereich der zulässigen Kopfbewegung. Forscher, die Systeme, die verschiedene Optionen bieten Abtastrate verwenden sollten Sie eine, die hoch genug, um ihre Forschungsergebnisse Frage zu beantworten, aber niedrig genug, um für erwartete Niveau zu ermöglichen istder Kopfbewegung. 2. Testumgebung und Anregungen Sparse Raumausschmückung zur unmittelbaren Eye-Tracking-Umgebung empfohlen, um die Chancen, dass die Aufmerksamkeit des Kindes außerhalb des Displays gezogen zu minimieren. Ebenso hilft einem schwach beleuchteten Raum reduzieren die herausragende Rolle der konkurrierenden nicht-Display Reize. Da jedoch einige kleine Kinder mit ASD kann es zu visuellen und / oder auditive Überempfindlichkeiten, Forschern sollten es vermeiden, testet in einem völlig abgedunkelten Raum, der die Helligkeit des Displays oder auch übermäßig laut oder Erschütterungen Sound-Effekte in ihren Präsentationen erhöht, da diese aversive sein kann bei einigen Kindern mit ASD und führen zu einer verminderten Compliance-Tests. Abgedunkelten Umgebungen können ebenfalls den Pupillenerweiterung die zu der Schüler schwieriger zu verfolgen können, wenn dies in Abhängigkeit von der Eye-Tracking-Geräten verwendet werden. Für den meisten Fällen wird Standard-Office-Beleuchtung empfohlen. Um further die Chancen des Kindes wird vom Bildschirm weg abgelenkt, sollte der Experimentator nicht sichtbar sein, an die teilnehmenden Kind. Dies kann durch Platzieren einer Trennwand zwischen dem Eye-Tracking-Station und dem Experimentator-bemannten Host-Computer oder durch einfaches Positionieren der Experimentator aus der Ansicht von der Teilnehmer erreicht werden. Eine zweite Kamera kann helfen, der Experimentator behalten einen Blick auf die Teilnehmer in dieser Situation. In der Tat, integrieren einige kommerzielle eye-tracker eine Kamera innerhalb des Displays, so dass Video des Teilnehmers in Echtzeit auf dem Host-Computer für Experimentator Überwachung weitergeleitet wird. 3. Die Verfahren Kleine Kinder, insbesondere solche mit einem ASD, vielleicht besorgt, erlebt eine neuartige Testumgebung. Während vor Vertrautheit mit der Prüfung Raum und / oder Experimentator kann helfen, diese Gefühle zu besänftigen, ist dies nicht immer möglich. Als Minimum sollten besorgt Kinder von einem Elternteil begleitet werden oder familiar Erwachsenen während der Test-Session. In einigen Fällen sollten die Forscher bereit, geduldig zu sein, während das Kind untergebracht wird an die neue Umgebung werden. Bevor der Test-Session beginnt, kann der Experimentator dafür entscheiden, ein Kinderbecken Video oder Cartoon-Spielen auf dem Display-Monitor haben. Dies hilft oft, das Kind fühlen sich wohler, unter gleichzeitiger Gewährleistung Augenmerk wird auf die Test-Display geleitet. Der Versuchsleiter kann dann profitieren Sie von der kindlichen Aufmerksamkeit gefangen genommen, um das Kind innerhalb von Eye-Tracking-Bereich und Übergang direkt in die Kalibrierungssequenz positionieren. Sitzmöbel für das Kind muss für die vertikale Einstellung zu ermöglichen, um sicherzustellen, dass alle Kinder unabhängig von der Höhe und Haltung, in Eye-Tracking-Bereich positioniert werden kann. Während der Abstand des Stuhls aus der Anzeige von der Größe des Bildschirms und der gewünschten Blickwinkel abhängt, muss die Höhe des Stuhls auf der Grundlage des Kindes Statur so eingestellt werden, diese Zeile von sight ist standardisiert für alle Teilnehmer. Da nicht alle Kinder auf dem Stuhl sitzen in genau der gleichen Weise ist es auch oft notwendig, passen Sie die Teilnehmer-zu-Display Abstand, um sicherzustellen, dass jedes Kind in der optimalen Entfernung von der Leinwand wird für den Erwerb von qualitativ hochwertigen Daten positioniert . Dieser Abstand wird von der Eye-Tracking-Hersteller angegeben werden, und am einfachsten unter Verwendung eines mobilen Stuhl erreicht. Experimentatoren kann zunächst versuchen, das Kind zu haben, wenn klein genug, sitzen allein in einem Auto-Kindersitz angeschnallt auf einem verstellbaren Aufzug oder in einem tragbaren Hochstuhl, der höhenverstellbare Drehstuhl beimisst. Wir hatten auch Erfolg mit einem Rifton Stuhl, besonders mit Kindern, die es benutzt haben zuvor im Klassenzimmer oder zu Hause Einstellungen, da sie leicht zu positionieren ist und hilft, die Mobilität einschränken zu einem Datenverlust führen kann. Kinder, die nur konforme bleiben beim Sitzen auf dem Schoß der Betreuer oder die der Körper unterstützen das Pflegepersonal benötigen ca.n bereitzustellen, kann auch mit Pflegeperson sitzen in einem Bürostuhl, angehoben oder abgesenkt werden kann, um das Kind in den standardisierten Entfernungsparameter Position aufgenommen werden. Siehe Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für dieses Set-up. Statistik der Runde gegen Stuhl sollte immer für die Analyse möglicher verwechselt Einzelhandel verkauft werden. Um sicherzustellen, dass nur die Augen des Kindes durch den Eye-Tracker erworben werden, können Forscher haben Betreuer tragen Infrarot-Blockierung oder undurchsichtige Sonnenbrille, oder einfach anweisen, ihre Augen während der Prüfung zu schließen. Pflegepersonen sollten angewiesen werden, auch noch sein und davon absehen, verbal oder nonverbal kommuniziert mit dem Kind während des Testverfahrens werden. 1. Am Kopf angebrachte Eye-Tracking-System. Abbildung 2. </strong> Ein Kind kann auf dem Schoß der Bezugsperson sitzen, wenn das Kind erfordert körperliche Unterstützung im Sitzen, oder wenn es notwendig ist für die Aufrechterhaltung der Compliance. Für Eye-Tracking-Systeme, die den Experimentator stellen mit einem Fenster, um den Teilnehmer in die Augen in den Bereich der erlaubten Kopfbewegung, sollte den Augen des Kindes in der Mitte des Fensters positioniert werden, um die Chancen zu erhöhen, dass der Eye-Tracker wird ein Bild behalten des Auges selbst wenn das Kind sitzt krumm, begradigt oder schwankt während des Testens. Einmal richtig positioniert ist, sollte der Experimentator beginnt die Kalibrierung. Wie kleine Kinder mit ASD können unfähig oder nicht willens verbale Anweisungen folgen, um an bestimmten Stellen auf dem Bildschirm (wie es typisch für viele Kalibriersequenzen) aussehen, kann die Verwendung von dynamischen Reize, vertont effektiver einfangen Aufmerksamkeit und somit zu zu genaueren Blick Daten. Typischerweise ist eine 5-Punkt-Sequenz kurz genug zu haltendie Aufmerksamkeit des Kindes, während auch die Bereitstellung einer genauen Kalibrierung. Eye-Tracking-Studien mit Kleinkindern oft beschäftigen nur eine 2-Punkt-Kalibrierung, während ein 9-Punkt-Kalibrierung ist typisch für Untersuchungen mit Jugendlichen und Erwachsenen. Experimentatoren kann das Kind die visuelle Aufmerksamkeit auf das Display während des Tests zu maximieren, indem es eine übersichtliche und ansprechende Aufgabe, die Aufgabe minimale Anforderungen (z. B. eine passive Sehaufgabe) hat. Des Weiteren kann auch ein Inter-Stimulus-Animation mit einem begleitenden Sound-Effekt (vielleicht ähnlich wie bei der Kalibrierung Sequenz verwendet) helfen redirect auf die Anzeige für Kinder, deren Aufmerksamkeit abgelaufen ist. Zusätzlich kann die Positionierung dieses Inter-Stimulus-Animation in einer vordefinierten Stelle sicher, dass alle visuellen Scanning-Muster an der gleichen Stelle für alle Teilnehmer beginnen. Wenn die Aufgabe der Forschung ist langwierig, so kann der Experimentator diese Inter-Stimulus-Animation als "Anker" zu ermitteln, ob Kalibrierungsabweichung auftritt verwenden. Typically, wenn Drift mehr als 3 Grad Sehwinkel, sollten Re-Kalibrierung verabreicht werden. Darüber hinaus, wenn mehrere Aufgaben oder Studien enthalten sind, wird Neukalibrierung zwischen jeder um eine Drift im Laufe der Prüfung zu beseitigen empfohlen. 4. Analyse Die meisten Eye-Tracking-Systeme liefern Rohdaten-Dateien, die zählen, auf ein Minimum, einen Zeitstempel, X und Y Koordinaten des Punktes der Bezug (manchmal für beide Augen), die Entfernung von der Anzeige oder Reiz, zusammen mit einem Index, ein kennzeichnet Ereignis oder eine Änderung in Stimulus-Präsentation. Einige Software-Programme auch Rückschlüsse auf die Pupillendurchmesser und Fixierung Metriken. Wie man die große Menge an Rohdaten verdichten wählt wird von der Fragestellung bestimmt. In den meisten Fällen ist das Ziel, Metriken der Fixierung Dichte und / oder okulomotorischen Dynamik zu charakterisieren. Sobald jedoch diese Konstrukte gekennzeichnet sind, können übergeordnete Konstrukte wie Aufmerksamkeit und Gedächtnis unter spec untersucht werdenIFIC Design Bedingungen. Fixation Dichte: Während viele verschiedene Algorithmen, dass charakterisieren Fixierung 15 Dichte vorhanden sind, analysieren alle zwei Hauptkomponenten: zeitliche und räumliche Informationen. Zum Beispiel kann eine Fixierung als Ausgangspunkt Bezug restlichen innerhalb eines Durchmessers von 1 ° Blickwinkel von mindestens 100 Millisekunden festgelegt werden, wenn diese Parameter oft durch die Fragestellung verankert sind. Gemeinsame abhängigen Variablen beinhalten Anzahl der Fixationen, durchschnittliche Dauer der Fixierung und totale Fixierung Zeit, und die räumliche Anordnung und / oder Folge von einzelnen Fixierungen (dh Scan-Pfade) 16. Fixation Analysen werden häufig innerhalb vordefinierter "Areas of Interest" (AOI) durchgeführt. Die Forscher interessieren könnten, ob Kinder mit und ohne ASD in ihrer Fixierung auf bestimmte Zeit unterscheiden AOIs (wie die Augen auf einer Seite), deren Latenz zum ersten fixate AOIs, oder in den Mustern der ihren Blick verschiebt sich zwischen AOIs. Zusätzlich aufgeführt sind die Metrikenin 4,3 kann auch an AOI-Analysen angewendet werden. Kindern mit ASD, insbesondere solche mit Beeinträchtigungen in der Aufrechterhaltung von Aufmerksamkeit, zeigen oft mehr fehlende Blick Daten als die Kontrollen. Dies kann aufgrund weniger visuelle Reize die Aufmerksamkeit auf dem Bildschirm auftreten oder durch übermäßige blinkt (manchmal durch eine zu helle Display oder einem zu dunkel Testumgebung produziert). Um auf fehlende Daten Unterschiede zwischen den Gruppen zu steuern, kann Forscher wollen Analyse als Anteil an der Zeit den Blick auf dem Bildschirm statt in absoluten Werten, die durch fehlende Daten verwechselt werden können, befragen. Weitere, um gegen unzuverlässige Daten durch unzureichende Probenahmen verursacht zu schützen, sollten die Forscher voraus, dass alle Teilnehmer, die in der letzten Probe enthalten sind, eine "minimale Zeit" abgeschnitten passieren. Die Spezifität dieser Cut-off wird durch die Studie, aber im Allgemeinen Teilnehmer mit mehr als vermisst aufgezeichneten Daten in Betracht gezogen werden verdächtige variieren. Im Gegensatz zur Fixierung Analyse, integrieren Geschwindigkeit-basierte Algorithmen die CHAnge in euklidische Abstand zwischen aufeinander folgenden Aufnahmen und konzentrieren uns hauptsächlich auf Sakkaden. Eine Sakkade wird angezeigt, wenn die Geschwindigkeit (Weg / Zeit) einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenn gleichzeitige Aufnahmen nicht überschreiten diese Geschwindigkeit Schwelle für eine bestimmte Zeit, wird eine Fixierung angegeben. Oculomotorius Dynamics: Charakterisierung okulomotorischen Dynamik erfordert eine hohe Sampling-Eye-Tracking-System, das empfindlich genug ist, um subtile Veränderungen in Augenposition und Augenbewegung ist. Obwohl viele abhängigen Variablen innerhalb des Umfangs der Fahrdynamik, sowie okulomotorischen Sakkaden, okulare Drift und Verfolgung, alle Indizes Rest von der Geschwindigkeit der Augenbewegung untersucht werden. Die Charakterisierung dieser Geschwindigkeit basiert auf zwei Eigenschaften (dh Entfernung und Zeit) basiert und ermöglicht somit für die Untersuchung von anderen Eigenschaften der okulomotorischen Dynamik, einschließlich der Verteilung oder das Muster der Sakkade Geschwindigkeiten, die Verteilung oder das Muster der Sakkade Amplitude, die Verteilung oder das Muster der Sakkade DURATIonen sowie die Latenz der Sakkade und Genauigkeit der Beendigung Sakkade (dh Verstärkung). Paradigmen sind visuell geführte Sakkaden Aufgaben, Antisakkaden Aufgaben, Prozesse subsummiert, Aufgaben und prädiktive Sakkaden Aufgaben. 7, 17 Die vorhandene Literatur enthält eine große Anzahl von Studien auf, die Sakkade Dynamik profitieren interessierte Forscher konnten 18-20. 5. Repräsentative Ergebnisse Abbildung 3. Abbildung 3 stellt eine Fixierung Karte in der Forschung von unserer Gruppe erzeugt. Sehen Sie hier die einzelnen Fixierungen, durch violette Kreise dargestellt, von einem einzigen Kind mit ASD während der Anzeige eines statischen Bildes. Fixierungen aus dieser und ähnlichen Aufgaben werden analysiert, über die Teilnehmer zu bestimmen, ob Kinder mit und ohne ASD in ihre visuelle Aufmerksamkeit zu unterscheiden verschiedene AOI. <img alt="Abbildung 4"src = "/ files/ftp_upload/3675/3675fig4.jpg" /> . 4 4 stellt ein Beispiel eines Endprodukts, die viele der oben beschriebenen Schritte umfasst, einschließlich: 1) Aufbringen einer Fixierung Filter rohen Blick Daten, 2) Zuordnen Aufzeichnungen genauer AOI, und 3) Kondensieren und Vergleichen der Muster Fixierungen auf eine Gruppe von normal entwickelten (TD) Kinder und eine Gruppe von Kindern mit ASD. Genauer gesagt, zeigt diese Zahl, dass innerhalb einer visuellen Exploration Paradigma, Kindern mit ASD (dh, befestigen) erkunden weniger soziale Bilder TD Kinder, wenn "High Autismus-Interest" (HAI) Objekte werden gleichzeitig angezeigt. Beim "Low Interest Autismus" (LAI) Objekte mit sozialer Reize präsentiert werden, jedoch keine Exploration von sozialen Bildern nicht signifikant zwischen den Gruppen, was darauf hindeutet, dass die soziale Aufmerksamkeit in ASD moduliert wird basierend auf der relativen Salienz von konkurrierenden Reizen. 21