アイトラッキングを使用した子どもたちに視覚情報処理を定量化する方法

ここで説明するプロトコルは、エラスムス医療センター、ロッテルダムの医学倫理調査委員会、オランダ（MEC 2012から097）によって承認されました。手順は、ヒトを対象とする研究のためのヘルシンキ宣言（2013年）の教義に付着しました。 1.視覚刺激視覚刺激、 すなわち 、画像や動画のセットを選択し、基本的な眼球運動機能や視覚処理機能の処理をターゲットにします。 このような固定、サッカード、スムーズな追跡、および視運動性眼振などの基本的な眼球運動機能を評価するために、画像や動画を使用してください。眼球運動機能の異常が検出されると、データ分析および解釈にこれを考慮。 固定とサッカードを評価するために画像を使用してください。現在のパラダイムは、左側に示されている視角の3ºの半径、モニターの右側、上側と下半分でス​​マイリーの写真が含まれています。 U滑らかな追求を評価するために、ゆっくりと動画像をSE。現在のパラダイムは4º/秒の速度で、モニタ上で正弦波水平方向と垂直方向に16º移動スマイリーの映画が含まれています。 視運動性眼振の反射を評価するために、ムービーを使用してください。現在のパラダイムは、左右方向に移動白黒正弦波格子の映画が含まれています。 例えば、コントラスト、色、形や動き、視覚処理機能を評価するために、画像や動画を使用してください。 4 -代替強制選択優先探しパラダイム（4-AFC PL 19）に基づいている視覚刺激のセットを使用してください。現在のパラダイムでは、4刺激コーナー（ すなわち、左上と右象限、左下と右象限）は、それぞれ、 すなわち 、標的領域を代替選択肢を表します。各対象領域は、6ºの半径を有し、特定の視覚情報に対して他の3つの象限とは異なります例えば 、コントラスト、色、形や動きに基づきます。次の視覚刺激を例として使用することができます。 フォームコヒーレンス処理を評価するために画像を使用します。画像をランダムに配向短いワットハイトライン（0.2ºX0.6º、密度4.3本/度2）の配列を使用して黒の背景に。ターゲット領域のすべての行は、円状に配置されています。 左へと1つの象限の右に2.5ºを移動し、同じようにパターン化された背景に、2.3ºの視角で、白/黒のパターン化された四角の対象と映画2.5º：ローカルモーション処理を評価するために、ムービーを使用して、 /秒。 モニタの境界に向かってターゲット領域の中心から拡大し、白のドット（直径0.25º、密度2.6ドット/度2）の配列を有する画像：グローバルモーション処理を評価するために、ムービーを使用してください。ドットが11.8º/秒の速度および限られた寿命と黒の背景の上に移動します0.4秒の。 75パーセント（ライトグレー）の明るさを背景に、対象エリア内のハイジの画像を非表示0％の明るさ（黒）を持つ画像：コントラスト検出を評価するために画像を使用してください。 カラー検知を評価するために画像を使用します。対象地域の緑の数17で画像を、赤、黄色の背景に。 4.5ºのx9.0º（幅×高さの視角で（ディック・ブルーナ、Mercis BV、アムステルダム、オランダからの許可を得て複製）カラフル、高コントラストの画像：同時視覚処理を評価するための映画、 例えば 、漫画を使用してください）黒の背景に、対象地域の3º/秒の速度で上下1.5ºを動かします。 注：わかりやすくするために、本 ​​論文の代表的な結果は、視覚情報（ 図1）の様々な種類が含まれている非常に顕著な漫画の刺激に焦点を当てます。他の視覚刺激の写真については、以前の研究を参照してください20 </s>アップ。 図1.漫画の刺激。漫画の刺激は、様々な視覚モダリティ（形、動き、色やコントラスト）が含まれています。この刺激は視覚的注意をトリガし、子どもたちに最速の応答時間を提供します。スーパーインポーズは、右上のターゲット領域にモニターの左下隅から行く、眼球運動（灰色）である（ すなわち 、刺激に対する反射的な応答）。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 2.アイトラッキングベースのテストパラダイム小児集団に適したアイトラッキングシステム（ 例えば 、非侵襲的、頭部の動きの許容値、および使いやすさ）12を選択してください。これは、一般的に、リモート赤外線を伴いますアイトラッカー（ 例えば 、トビーT60XL、SMI RED）10,11。 完全に各刺激（60センチメートルの視距離で24ºのx 30°のすなわち、最小視角）を表示するには、広角サイズのコンピュータモニタを選択します。リモートアイトラッカーは、モニタと統合されている、またはモニタに別々に取り付けることができます。 注：リモートアイトラッカーは、角膜反射を使用してサンプリングされた赤外光を発します。 60ヘルツ〜のアイトラッキングのサンプリングレートは、小児における視線行動のパターンを研究するのに一般に十分です。 ラップトップやデスクトップPCにモニターし、リモートアイトラッキングシステムを接続することにより、モバイル測定セット・アップを組み立てます。 PC上の互換性のあるソフトウェアプログラムをインストールします（ 例えば、トビースタジオ、iViewの）視覚刺激の提示と眼球運動の記録のため。 眼球運動機能および/または視覚処理機能をテストするために必要なすべての刺激の種類を含む試験シーケンスを設計します（：視覚刺激プロトコルのステップ1を参照）。本実施例では、合計でステップ1、 すなわち 、9に記載されているすべての刺激の種類が含まれています。 テストシーケンスにランダムな順序で視覚刺激の種類を置きますが、裁判を裁判からターゲット領域が交互の位置ていることを確認します。これは、ターゲットに反射眼球運動を行うための必要性を保証します。 眼球運動反応を行うのに十分な時間を可能にするために、少なくとも4回（ すなわち 、少なくとも一回の象限内の標的領域を含む）と、少なくとも4秒間各刺激を提示します。他のすべての刺激が4回示されているのに対し、本実施例では、漫画の刺激は、16時間を示しています。これは、48刺激プレゼンテーション及び〜3.5分の合計試験時間の合計に加算します。 注：繰り返しのプレゼンテーションは、各刺激し、子供の視野内の各ターゲット領域に十分な注視点をサンプリングする機会を増やします。視線データfの一般的に、利用可能または刺激プレゼンテーションの少なくとも25％は、信頼性の高い結果21を確保するために必要とされます。 一度テストシーケンスが実行されているため、シーケンスあたりの試験時間は、約5分よりも長くなっていないことを確認し、それが一時停止することはできません。休止期間の途中を提供するために、連続して実行することができる2つの配列を作成することが好ましいです。 注：ではなく、同時に視覚刺激の提示、と、の間でモニターに近いテストは、本オーディオまたはオーディオビジュアル手がかりの間に注目を最大にするために。視覚障害を持つ子どもたちは、オーディオキューに特により敏感と応答性です。このような手がかりは、この集団でテスト注意力を高める可能性があります。 アイトラッカーソフトウェアのテストシーケンス（複数可）を適用します。画像やムービー：まず、アイトラッカーソフトウェアのタイムラインに追加される刺激の種類を選択します。次に、それが配置されているフォルダから目的の刺激を選択し、[追加]をクリックします。すべての刺激が持っているまで、これらの手順を繰り返します追加されて。 3.アイトラッキングの実験を実行します固体テーブルや壁にフレキシブルLCDアーム付きアイトラッカーモニターを接続します。 3次元（ すなわち 、3翻訳、3回転）に移動することができるアームを選択してください。 モニターから短い距離（一般~60センチ）での位置の子供たちは、両眼の効率的な瞳孔の追跡を確保します。 子供の目に完全に垂直になるように、モニターの位置を調整します。 LCDアームでは、これは、子供が横たわっている、または乳母車または車椅子に座っている場合でも可能です。 注：それは、特定の体の姿勢、口頭でのコミュニケーションや積極的な参加を必要としないので、このセットアップは、非常に若いと知的障害児の評価を可能にします。特定の眼球運動障害（ 例えば 、眼振）逸脱目の位置（ 例えば 、斜頸）を補償するためにヘッドの優先位置によって特徴付けられます。する能力個々のヘッド位置にアイトラッカーモニターを調整する子どもたちのこのグループで正確な瞳孔の追跡を可能にします。 瞳の受信品質を確認してください。これは、一般的に子供の目（ 例えば 、白ドット）を表す2つのマーカーの存在によって示されます。 2マーカーがはっきりと表示され、定期的に消えない場合は、品質が十分です。独立したディスプレイでは、モニター（好ましくは~60センチ）に目の距離を確認してください。 注：ほとんどのアイトラッカーは、個別の眼の注視位置を記録し、無料の頭の動きを補償します。瞳信号の受信が1または2の機能の目で子どもたちに、眼鏡やコンタクトレンズを着用し、または斜視の小児における小児に損なわれない一般的です。 測定開始前に、モニター上の事前定義された位置に視線位置を合わせるために目追跡ソフトウェア較正手順を開始します。最もアイ・トラッカー・ソフトウェア・パッケージでは、このキャリブレーションはprocedUREは固執する必要はモニターの事前定義された領域にドットを移動するプレゼンテーションで構成されています。子どもたちのために、漫画や迫り来るドットでバージョンが視覚的注意を改善するために使用することができます。 注：子供のための較正手順が大幅に改善しているが、彼らはまだ若い子供や特定のeye-または行動障害を持つ子供に行うために挑戦することができます。 あらかじめ設定されたキャリブレーションの品質を確認してください。キャリブレーションの品質は、悪い場合（過度の頭の動きに、 例えば 、適切な凝視、逸脱した注視位置や逸脱ヘッド位置の欠如）は、全く記録が行うことはできません。記録は前の更なるデータ分析（ ディスカッションセクションを参照）、終了した後にこれを回避するために、ポスト較正手順を適用します。 テスト記録を開始する前に、「ライブ視聴者アクティベート：スーパーによってテスト刺激に子供の眼球運動応答を示す別のウィンドウをビデオ録画に視線信号を課します。 試験中に子供の一般的な動作を観察し、記録するために、子供に向けられているWebカムをアクティブにします。このような記録は、子供の視覚的注意、行動、疲労、および環境条件の概要を説明します。 テストを開始する前に、彼または彼女は「テレビを見て」される子を教えてください。いいえ具体的な手順は、テスト中に必要ありません。 テスト実行中は、子どもの身体的行動と眼球運動の応答を観察します。これは、リアルタイムで、またはウェブカメラで作られた記録を観察することによって、行動を観察することによって行うことができます。 瞳信号は、テスト実行中に消えると、適切な瞳孔検出を再開するために、子供やモニタのいずれかを再配置します。 子供がモニターに注意を払っていない場合、口頭でモニターを見るために子供を奨励します。ターゲットに直接子どもの目を向けないでください。エリア;アイトラッカーモニターの一般的な場所だけに、子供の視線を向けます。 テストの実行後、提示刺激に対する視線応答を観察するためにオフラインで記録視線を再生。これは、子供の視覚定位行動を特徴づけるための最初のステップです。 注：多数のパラメータは、総試験時間中にアイトラッカーソフトウェアによって連続的に記録されています。現在のパラダイムのためのデータ分析を実行するためにエクスポートする必要がある重要なパラメータは以下のとおりです。タイムスタンプ、目とモニターの両方の間の距離を表示して、モニターの左右の目の位置（x座標とy座標で） 、視線データの有効性、およびタイミング提示の刺激（ すなわち 、イベント）の位置。 件名あたり、輸出や眼球運動特性（そのような視聴距離と視線位置と視線データ）に記録された時間ベースのデータ、および提示視覚番目の別々時間ベースのリストを保存imuli（例えば、刺激位置とイベントデータ）。テキストファイルとして2つのデータファイルをエクスポートし、データのスプレッドシート（ 例えば、Excelファイルとして保存）に変換することを確認します。 注：2つのテキストフ​​ァイル（イベントデータと視線データ）は、それらの対応するタイムスタンプを使用して合成され、そして（次のセクションを参照）、自己記述さ​​れたソフトウェアプログラムで定量的なパラメータ値のセットに変換されます。標準のアイトラッカー解析ソフトウェアと比較すると、このようなパラメータは、詳細な視覚と認知プロセスを目指して、より正確で定量的な眼球運動の分析を提供します。 眼球運動の4定量分析注：現在のプロトコルは、自己書かれたソフトウェアプログラムに固有のものです。それを再現するためには、子どもの視覚定位行動を定量化するために、MATLABやPythonで、 例えば 、そのようなソフトウェアプログラムを書く必要があります。ソフトウェアプログラムでは、以下のステップは、すべてのために実行されますtimulusタイプ。本実施例は、漫画に焦点を当てています。同じプロトコルは、他の刺激の種類にも適用可能です。 視線データをポストキャリブレーション MATLABを開きます。次の選択肢の刺激に「1」を入力して、視線データを分析するために刺激を選択します。 プレスラン。現れたポップアップメニューで、オプションのデータをポストキャリブレーション」を選択します。主題ごとの注視データファイルのリストが表示されます。一人の被験者を押して「開く」の視線データを選択します。 次のポップアップメニューから、分析するためにどの目（複数可）を選択：左、右、または両方を。プログラムは現在、全体の刺激提示時間にわたって記録されたすべての注視位置と目標位置の散布図を生成します。 視線の位置が正確に対応する目標位置と重なるかどうかを確認してください。このキャリブレーションが正しい場合は、を押して「はい」。それ以外の場合は、押して「いいえ」。これは、後のキャリブレーションを実行するためのオプションを開始します。 中心O翻訳します注視点の中心を一度クリックすることにより、モニターの中央にF注視ポイント、。この中心点を正確vertical-及び横軸の中央に位置しています。 一度（ すなわち 、4象限）は、4つのターゲット領域の各々における注視点の中心をクリックして、対応する目標位置に視線位置をスケール。 視線の位置が正確に対応する目標位置と重なっているかどうかを再度確認してください。この場合、キャリブレーションは、キャリブレーション凝視データが保存されている「はい」、その後に押すことにより、正しく行われたことを、次のポップアップメニューに示します。それ以外の場合は、Enterキーを押して、「いいえ」、その後ポストキャリブレーションは、ステップ4.1.5から再び開始します。 注：校正​​後の後、複数の視線応答は、刺激の種類ごとに、被験者ごとに用意されています。これらは、視覚処理の定量的なパラメータを計算するために使用することができます。これらのパラメータの計算に先立ち、視線応答があったことを確認します（特定の刺激が子供によって見られたこと、 すなわち、）標的領域に対して行わ。 刺激が見られているかどうかを判断します各被験者の刺激提示ごとに、合計プレゼンテーション時間中に記録された対応する注視データはグラフ（ 図2）に可視化されます。この刺激は、表1に記載されている基準をチェックすることによって、見られている、とそれは、図2に可視化されているかどうか。眼球運動応答が基準に付着した場合、 すなわち 、刺激が見られるように分類することができることを確認し、クリックして[承認「ポップアップメニューインチ眼球運動応答が基準に従っていない場合は、「拒否」をクリック。 同時に、第2のグラフに示された刺激に属するすべての固定点と対応する標的領域（ すなわち、四分円）をプロットします。固定点はカレに位置しているかどうかを視覚的に点検しCT象限。 その後の刺激提示を続行し、すべての利用可能な眼球運動応答のステップ4.2.1と4.2.2を実行します。 RTF、FD、およびGFA（ 図3）：手動で眼球運動の応答を確認した後、ソフトウェアプログラムは、三結果パラメータを算出します。 刺激の標的領域へ図2.眼球運動応答。一つ目の移動軌跡（水平方向と垂直方向の組み合わせ）の距離で（度で、y軸）ターゲット領域の中心からの刺激提示時間をかけて（ミリ秒で、 x軸）。点線は、標的領域（6°半径）の境界を表します。手紙には刺激が見られているかどうかを確立するための基準を示している：最初の500ミリ秒に（A）視線信号を、 （B）視線はbefo対象エリア内にありませんでした120ミリ秒の再; （C）≥200ミリ秒のターゲット領域内視線。この図では、描かれたプレゼンテーションの時間が第1、反射的反応を可視化するために、最大2000ミリ秒であることに注意してください。テスト中、すべての刺激の総提示時間は4000ミリ秒であった。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 クリテリオム（ 図2） 視線信号ことを確認します。 理論的根拠： A 刺激開始後≥500ミリ秒のために記録されています反射配向応答をキャプチャ B 120ミリ秒、刺激開始後<ターゲット領域を入力しないと、刺激提示の開始時にターゲットの内側にもうありませんでしたでした除外するチャンスに基づいて、適切なパフォーマンス C言語 ≥200ミリ秒のターゲット領域にありましたターゲット上の固定を確認してください D 1,500ミリ秒の時間窓内の標的領域に入り、4未満のサッカードを作製しました視覚探索行動を除外 表1：刺激が見られているかどうかを確立するための基準条件A、B、及びCは、図2に視覚化されます。 （ミリ秒、x軸で）刺激提示時間の経過（度で、y軸）ターゲット領域の中心からの距離の定量的なパラメータRTF、FD、及びGFA。一つ目の移動軌跡の図3.可視化 。縦の赤い線は視線がタールに入った時刻を表し、すなわち、固定（RTF）への反応時間;面積を得ます。水平方向の赤線は注視がターゲット領域に固執した合計時間を表し、 すなわち、固定期間（FD）。縦の赤い矢印はすなわち 、視線固定エリア（GFA）、視角の度に、固定トレースの幅を表している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。