Summary

Movimentos Oculares na Percepção Visual da Duração: Desembaraçando o Estímulo do Tempo em Processos Pré-Decisórios

Published: January 19, 2024
doi:

Summary

Apresentamos um protocolo que emprega o rastreamento ocular para monitorar os movimentos oculares durante uma tarefa de comparação intervalar (percepção de duração) baseada em eventos visuais. O objetivo é fornecer um guia preliminar para separar as respostas oculomotoras às tarefas de percepção de duração (comparação ou discriminação de intervalos de tempo) das respostas ao estímulo em si.

Abstract

Os métodos de rastreamento ocular podem permitir o monitoramento on-line do processamento cognitivo durante tarefas de percepção da duração visual, onde os participantes são solicitados a estimar, discriminar ou comparar intervalos de tempo definidos por eventos visuais, como círculos piscantes. No entanto, e até onde sabemos, as tentativas de validar essa possibilidade permaneceram inconclusivas até o momento, e os resultados permanecem focados em decisões comportamentais off-line tomadas após o aparecimento do estímulo. Este artigo apresenta um protocolo de rastreamento ocular para explorar os processos cognitivos que precedem as respostas comportamentais em uma tarefa de comparação intervalar, onde os participantes visualizaram dois intervalos consecutivos e tiveram que decidir se ele acelerava (primeiro intervalo maior que o segundo) ou desacelerava (segundo intervalo maior).

Nossa principal preocupação era desembaraçar as respostas oculomotoras ao próprio estímulo visual dos correlatos de duração relacionados aos julgamentos. Para isso, definimos três janelas de tempo consecutivas com base em eventos críticos: início da linha de base, início do primeiro intervalo, início do segundo intervalo e final do estímulo. Em seguida, extraímos as medidas oculomotoras tradicionais para cada uma (número de fixações, tamanho da pupila) e focamos nas mudanças relacionadas à janela de tempo para separar as respostas ao estímulo visual daquelas relacionadas à comparação de intervalos per se. Como mostramos nos resultados ilustrativos, os dados de rastreamento ocular mostraram diferenças significativas que foram consistentes com os resultados comportamentais, levantando hipóteses sobre os mecanismos envolvidos. Este protocolo é embrionário e exigirá muitas melhorias, mas representa um importante passo em frente no estado atual da arte.

Introduction

As habilidades de percepção de tempo têm atraído crescente atenção de pesquisas nos últimos anos, em parte devido ao acúmulo de evidências de que estas podem estar ligadas a habilidades de leitura ou condições patológicas 1,2,3,4,5. A percepção visual da duração – a capacidade de estimar, discriminar ou comparar intervalos de tempo definidos por eventos visuais – é um subcampo de interesse 6,7 no qual os métodos de rastreamento ocular poderiam contribuir. No entanto, os resultados permanecem focados em decisões comportamentais pós-estímulo, como pressionar um botão para indicar quanto tempo passou (estimativa), se os intervalos de tempo são iguais ou diferentes (discriminação), ou qual de uma série de intervalos de tempo é o maior ou menor. Alguns estudos tentaram correlacionar resultados comportamentais com dados de rastreamento ocular 8,9, mas não conseguiram encontrar correlações entre ambos, sugerindo que uma relação direta está ausente.

No presente artigo, apresentamos um protocolo para registro e análise das respostas oculomotoras durante a apresentação de estímulos em uma tarefa de percepção visual de duração. Especificamente, a descrição refere-se a uma tarefa de comparação intervalar em que os participantes viram sequências de três eventos que definiram dois intervalos de tempo e foram solicitados a julgar se eles aceleraram (primeiro intervalo maior que segundo) ou desaceleraram (primeiro menor que segundo). Os intervalos de tempo utilizados no estudo variaram de 133 a 733 ms, aderindo aos princípios do Temporal Sampling Framework (TSF)10. A TSF sugere que a atividade oscilatória do cérebro, particularmente em bandas de frequência, como oscilações delta (1-4 Hz), sincroniza-se com unidades de fala recebidas, como sequências de acentos de estresse. Essa sincronização melhora a codificação da fala, melhora a atenção às unidades de fala e ajuda a extrair regularidades sequenciais que podem ser relevantes na compreensão de condições como a dislexia, que apresentam oscilações atípicas de baixa frequência. O objetivo do estudo em que desenvolvemos o método aqui apresentado foi determinar se as dificuldades dos disléxicos na percepção visual da duração (efeitos de grupo na tarefa de comparação intervalar) refletem problemas no processamento do próprio objeto visual, ou seja, os contrastes de movimento eluminância11. Se esse fosse o caso, esperava-se que a desvantagem dos disléxicos em relação aos controles fosse maior para estímulos com movimento e baixos contrastes de luminância (interação entre grupo e tipo de estímulo).

O principal resultado do estudo original foi impulsionado por julgamentos comportamentais pós-estímulo. Dados de rastreamento ocular – tamanho da pupila e número de fixações – registrados durante a apresentação do estímulo foram usados para explorar processos que precedem as decisões comportamentais. Acreditamos, no entanto, que o protocolo atual possa ser utilizado independentemente da coleta de dados comportamentais, desde que as metas sejam estabelecidas de acordo. Também pode ser possível ajustá-lo para tarefas de discriminação intervalar. Usá-lo em tarefas de estimativa de tempo não é tão imediato, mas não descartamos essa possibilidade. Utilizou-se o tamanho da pupila por refletir a carga cognitiva12,13,14, entre outros estados, podendo, assim, fornecer informações sobre as habilidades dos participantes (maior carga significando menos habilidades). Em relação ao número de fixações, mais fixações podem refletir maior engajamento dos participantes com a tarefa 15,16. O estudo original utilizou cinco tipos de estímulos. Para simplificação, foram utilizados apenas dois no protocolo atual (Ball vs. Flash, representando um contraste relacionado ao movimento).

O principal desafio que procuramos abordar foi desembaraçar as respostas ao próprio estímulo visual daquelas relacionadas à comparação intervalar, pois se sabe que as respostas oculomotoras mudam de acordo com características como movimento ou contrastes de luminância17. Partindo da premissa de que o estímulo visual é processado assim que aparece na tela (primeiro intervalo), e a comparação intervalar só é possível quando se inicia o segundo intervalo de tempo, definimos três janelas de tempo: janela pré-estímulo, primeiro intervalo, segundo intervalo (resposta comportamental não incluída). Analisando as mudanças da janela pré-estímulo ao longo do primeiro intervalo, obteríamos índices de respostas dos participantes ao estímulo em si. A comparação do primeiro com o segundo intervalo exploraria possíveis assinaturas oculomotoras da comparação intervalar – a tarefa que os participantes foram solicitados a executar.

Protocol

Cinquenta e dois participantes (25 diagnosticados com dislexia ou sinalizados como casos potenciais e 27 controles) foram recrutados na comunidade (por meio de mídias sociais e contatos de e-mail de conveniência) e em um curso universitário. Após uma avaliação neuropsicológica confirmatória e subsequente análise de dados (para mais detalhes, ver Goswami10), sete participantes foram excluídos do estudo. Essa exclusão foi composta por quatro indivíduos com dislexia que não preencheram os critérios, dois participantes disléxicos com valores atípicos na tarefa experimental primária e um participante controle cujos dados de rastreamento ocular foram afetados pelo ruído. A amostra final foi composta por 45 participantes, sendo 19 adultos disléxicos (um do sexo masculino) e 26 controles (cinco do sexo masculino). Todos os participantes eram falantes nativos do português, tinham visão normal ou corrigida para normal, e nenhum tinha problemas auditivos, neurológicos ou de fala diagnosticados. O protocolo aqui descrito foi aprovado pela comissão de ética local da Faculdade de Psicologia e Ciências da Educação da Universidade do Porto (ref. número 2021/06-07b), e todos os participantes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido de acordo com a Declaração de Helsínquia. 1. Criação de estímulos Definir oito sequências de dois intervalos de tempo (Tabela 1) em que a primeira é menor que a segunda (sequência lenta); Escolha intervalos compatíveis com a taxa de quadros do software de animação (aqui, 30 quadros/s, 33 ms/quadro) usando uma tabela de conversão de duração de quadro. Para cada sequência de desaceleração, crie um analógico de aceleração obtido invertendo a ordem dos intervalos (Tabela 1). Em uma planilha, converta o comprimento do intervalo para o número de quadros dividindo o intervalo de destino (ms) por 33 (por exemplo, para a sequência de intervalo de 300-433 ms, indique 9-13 quadros). Defina quadros-chave para cada sequência: início do estímulo no quadro 7 (após seis quadros em branco, correspondendo a 200 ms), deslocamento do intervalo 1 no quadro 6 + comprimento do intervalo 1 (6 + 9 para o exemplo dado), o mesmo para o deslocamento do intervalo 2 (6 + 9 + 13). Defina mais dois quadros no final do intervalo 2 para marcar o final do estímulo (6+ 9 + 13 +2). Crie sequências flash como animações.Execute o software de animação (por exemplo, Adobe Animate) e crie um novo arquivo com um plano de fundo preto. No quadro 7, desenhe um círculo azul no centro da tela. Certifique-se de que suas dimensões o façam ocupar cerca de 2° do campo visual com a distância tela-olho planejada (55 cm aqui), o que significa que o diâmetro da bola é de 1,92 cm. Copie e cole esta imagem no próximo quadro adjacente (começando no quadro 7), de modo que cada flash dure cerca de 99 ms. Copie e cole essa sequência de dois quadros nos outros dois quadros-chave (início dos intervalos 1 e 2). Crie as 15 animações restantes criando cópias do arquivo e movendo as inicializações de intervalo para os quadros apropriados. Crie sequências de bolas saltitantes como animações.Abra um arquivo no software de animação com as mesmas especificações (tamanho, fundo) usadas em animações em flash. Abra a planilha com especificações de quadro-chave para que os quadros-chave agora correspondam a bolas esmagadas batendo no chão. Comece com três quadros com um fundo preto (99 ms). No4º quadro, desenhe uma bola azul no centro superior, igual à usada para flashes. Desenhe uma bola esmagada (largura maior que a altura) no ponto de início do estímulo, com duração de três quadros (início do intervalo 1). Certifique-se de que a bola esteja centralizada horizontalmente e verticalmente abaixo do centro da tela.Clique no botão Propriedades do objeto e, em seguida, em Posição e Tamanho para posicionar a bola na altura de esmagamento escolhida e aumentar a largura/diminuir a altura. Gere uma mudança contínua usando o comando de interpolação da bola no topo para a bola esmagada (descida vertical). Copie a sequência de três quadros com a bola esmagada nos outros dois quadros-chave (início dos intervalos 1 e 2). Na planilha, divida a duração de cada intervalo por 2 para definir os pontos médios entre dois squashes para os intervalos 1 e 2, onde a bola atinge a altura máxima após subir e antes de descer. Desenhe uma bola não esmagada verticalmente acima do ponto mais baixo da trajetória nos pontos médios definidos na etapa 1.6.6. Gere a animação ascendente entre o início do intervalo (quando a bola bate no chão) e o ponto mais alto e entre o ponto mais alto e o próximo squash (descida). Adapte o arquivo às outras 15 estruturas de tempo. Exporte todas as animações como .xvd. Se a opção não estiver disponível, exporte como .avi e, em seguida, converta, de modo que possa ser usado no sistema eyelink. 2. Preparação da experiência Criando a pasta de experimentoAbra o aplicativo Construtor de Experiências e escolha novo no arquivo de menu. Salve o projeto clicando em Arquivo | Salvar como. Especifique o nome do projeto e o local onde ele deve ser salvo.Observação : isso criará uma pasta inteira com subpastas para arquivos de estímulo e outros materiais. O arquivo de experimento aparecerá na pasta com a extensão .ebd. Dentro da pasta do projeto, clique em Biblioteca e, em seguida, na pasta chamada Vídeo. Carregue os arquivos de estímulo de vídeo .xvid para esta pasta.OBS: Todos os estímulos utilizados no experimento devem ser armazenados na Biblioteca. Criando a estrutura básica para a interação intra-sistema e homem-sistemaArraste o painel inicial e os ícones da tela de exibição para a janela do editor de gráficos . Crie um link entre eles clicando e arrastando o mouse do primeiro para o segundo. Nas propriedades da tela de exibição, clique no botão Inserir recurso de texto de várias linhas e digite um texto de instrução explicando o procedimento de calibração que será seguido. Selecione dois gatilhos (canais de entrada para avançar no experimento): teclado e botão el (caixa de botão). Vincule a tela de exibição a ambos.NOTA: Esses gatilhos permitem que o participante ou o experimentador clique em qualquer botão para prosseguir. Selecione o ícone Configuração da câmera e vincule os dois gatilhos a ele.NOTA: Isso permitirá estabelecer comunicação com o rastreador ocular para que o(s) olho(s) do participante possa ser monitorado para ajuste, calibração e validação da câmera (ver seção 4). Selecione o ícone Arquivo de resultados e arraste-o para o lado direito do fluxograma.NOTA: Esta ação permite registrar as respostas comportamentais do experimento. Definindo a estrutura do blocoSelecione o ícone Sequência e vincule-o (consulte a etapa 2.2.1) à configuração da câmera. Em Propriedades, clique em Contagem de iterações e selecione 2 para o número de blocos (Flashes e Bolas). OBS: Isso vai separar a apresentação de flashes da de bolas. Insira a sequência (definição de bloco) e arraste um ícone do painel inicial , um ícone de exibição e os gatilhos el_button e teclado. Vincule-os nesta ordem. No ícone da tela de exibição , clique no botão Inserir recurso de texto de várias linhas e digite um texto de instrução explicando o experimento. Definindo a estrutura do testeDentro da sequência de blocos, arraste um ícone Nova sequência para o editor para criar a sequência de avaliação.Observação : aninhar a sequência de avaliação dentro da sequência de bloco permite executar várias tentativas em cada bloco. Dentro da sequência de avaliação, arraste um painel inicial e um ícone Preparar sequência e vincule o segundo ao primeiro.OBS: Esta ação carrega os estímulos experimentais que serão apresentados ao participante. Arraste o ícone de correção de desvio para a interface e vincule-o ao ícone de sequência de preparação.OBS: A correção de deriva apresenta um único alvo de fixação no monitor do computador de estimulação e permite comparar a posição do cursor do olhar com a posição real dos estímulos no computador de gravação. A verificação de desvio e a respectiva correção começarão automaticamente após cada ensaio para garantir que a qualidade da calibração inicial persista. Definindo a estrutura de gravaçãoDentro da sequência de avaliação, arraste um ícone Nova sequência para o editor para criar a sequência de gravação.OBS: A sequência de gravação é responsável pela coleta dos dados oculares, e é onde os estímulos visuais são apresentados. Selecione a opção Gravar nas propriedades desta sequência.NOTA: Ao fazer isso, o rastreador ocular começa a gravar quando o estímulo começa e pára quando o estímulo termina. Nas propriedades, clique em Fonte de Dados e preencha em cada linha a tabela (digite ou selecione) com o nome exato de cada estímulo, o tipo de experimento-prática ou experimental, quantas vezes cada estímulo será apresentado (1 aqui) e o botão de resposta esperada .NOTA: Os nomes de arquivos devem ser idênticos aos carregados na Biblioteca, extensão de arquivo incluída (por exemplo, ball_sp_1.xvd). No painel superior da interface, clique em Randomization Settings e marque as caixas Enable trial randomization para garantir que os estímulos serão randomizados dentro de cada bloco. Clique no botão Ok para retornar à interface. Na sequência de gravação, crie a conexão do painel de início com a tela de exibição. Dentro da tela de exibição, selecione o botão Inserir recurso de vídeo (ícone da câmera) e arraste-o para a interface. Vincule os gatilhos do teclado e do botão el ao ícone de exibição (como na etapa 2.2.1) para permitir que o participante responda. Arraste o ícone Verificar precisão e vincule-o aos gatilhos como na etapa 2.2.1.Observação : essa ação permite que o software verifique se a tecla que foi pressionada corresponde ao valor da coluna de resposta correta da fonte de dados. Finalizando o experimentoNa parte superior do painel principal, clique no ícone de seta Executar para executar um teste do experimento. 3. Configuração do aparelho Conecte o computador de estimulação a uma caixa de 5 botões e a um teclado. Conecte o computador de estimulação (com o software de apresentação dedicado ao sistema) ao rastreador ocular (Figura 1), colocado abaixo ou na frente do monitor. Conecte o rastreador ocular ao computador de gravação. Figura 1: Configuração do rastreamento ocular. A disposição espacial do sistema de gravação é composta pelo computador de estimulação, pelo computador de gravação, pelo rastreador ocular, pelo dispositivo de resposta (caixa de botões) e pelo teclado. Os participantes sentaram-se a 55 cm de distância da tela de estimulação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. 4. Preparação da coleta de dados Obter consentimento informado dos participantes e descrever o formato experimental para eles. Posicionar o participante a uma distância do computador de estimulação de forma que o círculo do estímulo (flash ou bola) corresponda a 2° do campo visual ( distância típica ~ 60 cm). Escolha a frequência de amostragem (1.000 Hz para alta resolução) e olho(s) para gravar (olho dominante). Na visualização fornecida pelo computador de gravação, certifique-se de que o rastreador ocular rastreie o alvo (um bastão colocado entre as sobrancelhas do participante) e o olho dominante de forma estável. Mova a câmera para cima ou para baixo, se necessário. Abra o experimento. Execute os procedimentos de calibração e validação de 5 pontos fornecidos pelo sistema a partir do computador de gravação para permitir o registro preciso e confiável dos movimentos oculares. Instrua o participante a olhar para um ponto que aparecerá na tela em (5) lugares diferentes (uma para calibração, duas vezes para validação).NOTA: Aceite erros somente abaixo de 0,5°. 5. Executando o experimento Explique a tarefa ao participante. Apresente os ensaios práticos e esclareça as dúvidas dos participantes. Inicie o experimento clicando em Executar. Pause o experimento entre as condições e explique que o estímulo agora será diferente, mas a questão é a mesma. 6. Criando janelas de tempo para análise No software Dataviewer18, vá para Arquivo, depois Importar Dados e, finalmente, Arquivos de Dados Múltiplos EyeLink. Na caixa de diálogo, selecione os arquivos de todos os participantes. Selecione uma avaliação. Selecione o ícone quadrado para desenhar uma área de interesse.NOTA: A área de interesse define uma região da tela e uma janela de tempo dentro da avaliação. Aqui, sempre selecionaremos a tela cheia. Para criar TW all (Figura 2), clique no ícone de desenho e selecione a tela cheia. Na caixa de diálogo Abrir, rotule a área de interesse como TW_all e defina um segmento de tempo correspondente à avaliação completa.Clique em Salvar o conjunto de áreas de interesse e aplique este modelo a todas as tentativas com o mesmo comprimento (por exemplo, estruturas de tempo 1 e 8 da Tabela 1, para bolas e flashes, para todos os participantes). Selecione uma das 16 estruturas de tempo da Tabela 1. Defina TW_0, TW_1 e TW_2 como na etapa 6.3, mas seguindo os limites de tempo esquematizados na Figura 2 (limites de janela de tempo correspondentes a aparições de flash e abóboras de bola). O comprimento de TW0 é personalizável.Rotule cada área de interesse e aplique o modelo às provas com a mesma estrutura de tempo (bolas e flashes, todos os participantes). Repita o processo para as 15 estruturas de tempo restantes. Figura 2: Tipo de estímulo. Sequências de bolas quicando (esquerda) e flashes (direita) que foram utilizadas no experimento. As linhas tracejadas indicam as janelas de tempo utilizadas para análise: TW0 é o período pré-estímulo; O TW1 é a primeira aparição do estímulo na tela e marca o primeiro intervalo – quando o participante tem informações sobre as características do estímulo e a duração do primeiro intervalo, e o TW2 marca o segundo intervalo – quando o participante pode comparar o primeiro com o segundo intervalo para elaborar uma decisão (desacelerada ou acelerada). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. 7. Medidas de extracção Na barra de menus, clique em Análise | Relatório |Relatório da Área de Interesse. Selecione as seguintes medidas para extrair o tempo de permanência, o número de fixações e o tamanho da pupila e clique em Avançar.NOTA: A saída deve conter dados de 16 tentativas flash e 16 tentativas de bola quicando por participante (32 tentativas x n participantes), especificadas para cada uma das quatro janelas de tempo (TW0, TW1, TW2, TW all). Exporte a matriz como um arquivo .xlsx. 8. Remova testes com artefatos Considere medidas de tempo de permanência para TW todos e marque os ensaios com mais de 30% de perda de sinal (tempo de permanência < 70% do tempo de teste).NOTA: Leve em conta que cada uma das 32 tentativas tem uma duração diferente. Exclua trilhas barulhentas (marcadas) da matriz e salve-as. 9. Análise estatística Realizar duas ANOVA de medidas repetidas (TW x grupo x estímulo) para cada medida, uma com TW 0 e 1, a outra com TW 1 e 2. Correlacione as mudanças relacionadas à TW com os resultados comportamentais, se disponíveis.

Representative Results

Para entender melhor as mudanças relacionadas à TW, nossa análise concentrou-se na interação das janelas de tempo (TW0 vs. TW1, TW1 vs. TW2) com tipo de estímulo e grupo. Como mostrado na Figura 3, ambas as comparações relacionadas a TW (PT01 e PT12) mostraram diferentes níveis de mudança de acordo com o Estímulo (interação TW x Estímulo), com Balls provocando mais mudanças relacionadas a TW nas respostas oculomotoras do que flashes em ambos os grupos (sem TW x estímulo x interação grupo). Isso ocorreu tanto para o tamanho da pupila quanto para o número de fixações. Em relação às influências dos grupos, encontrou-se interação TW x grupo na mudança do número de fixações de TW0 para TW1 (resposta ao início do estímulo): os disléxicos apresentaram diminuição da mudança, principalmente devido aos menores valores pré-estímulo. Interações entre TW, estímulo e grupo estavam ausentes. Isso mostra que as influências do grupo foram semelhantes tanto para bolas quanto para flashes. Figura 3: Resultados. Mudanças relacionadas à janela temporal no tamanho da pupila e no número de fixações em função do grupo (controle vs. disléxico, TW x Grupo) e do tipo de estímulo (Bolas, B, vs. Flashes, F, TW x Estímulo). O TW 0-1 aborda o contraste entre ausência de estímulo e visibilidade do estímulo; TW 1-2 compara o primeiro e segundo intervalos para abordar a comparação de intervalos. Os intervalos de confiança de 95% são representados por barras verticais. As bolas provocaram mais mudanças do que os flashes de TW0 sobre TW1 (mais diminuição) e de TW1 sobre TW2 (mais aumento) em ambas as medidas de rastreamento ocular e em ambos os grupos (TW x estímulo, sem TW x estímulo x grupo). As mudanças no número de fixações entre TW 0-1 foram menores em disléxicos do que em controles, independentemente do tipo de estímulo (TW x grupo, sem TW x estímulo x grupo). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4: Resultados comportamentais. (A) Discriminação entre sequências de aceleração e desaceleração (d-prime) por grupo e tipo de estímulo. (B) Correlações significativas entre o desempenho comportamental (d-prime) e as mudanças relacionadas à janela temporal nos movimentos oculares, ambas médias de estímulo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Criticamente, esses valores se assemelharam aos achados comportamentais (Figura 4A), em consonância com o estudo principal: os achados comportamentais apontaram para efeitos de estímulo (menor acurácia para Bolas do que para Flashes) e efeitos de grupo (pior desempenho em disléxicos), sem interações grupo x estímulo. Além disso, no estudo original com cinco estímulos diferentes, correlacionamos os dados comportamentais com o rastreamento ocular (número de fixações) em média para todos os tipos de estímulo e encontramos uma correlação no grupo disléxico: mudanças menores de TW0 sobre TW1 coexistiram com melhor desempenho. Em conjunto, os resultados pareceram consistentes com a hipótese de que esses disléxicos (adultos) podem estar recorrendo a estratégias compensatórias para o controle deliberado da atenção ao próprio estímulo no período pré-estímulo (menos fixações na tela vazia favoreceriam o foco no estímulo no momento em que ele aparecesse). Não encontramos essa correlação nos controles, sugerindo que eles podem não precisar recorrer a estratégias para manter o foco. O conjunto de dados restrito utilizado para ilustração (apenas dois estímulos, Bolas e Flashes) mostrou o mesmo padrão (Figura 4B): disléxicos, mas não controles, apresentaram correlações significativas entre d-prime (índice de discriminação comportamental) e alterações relacionadas ao TW01. Em suma, os resultados do rastreamento ocular abordando as respostas dos participantes tanto ao início do estímulo (TW 0-1) quanto à comparação intervalar (TW 1-2) replicaram a evidência comportamental de que bolas versus flashes provocam respostas diferentes em indivíduos com e sem dislexia (TW x estímulo em medidas de rastreamento ocular, efeitos do estímulo em d-prime). Uma parte dos resultados do rastreamento ocular também acompanhou os efeitos do grupo sobre o d-prime, em que as mudanças no número de fixações no início do estímulo (TW 0-1) foram menores nos disléxicos. Além disso, as interações entre estímulo e grupo (diferentes níveis de desvio em disléxicos para bolas vs. flashes) foram nulas para dados comportamentais e de rastreamento ocular. Finalmente, a correlação entre o desempenho comportamental e a resposta oculomotora foi significativa no grupo disléxico. Seqüenciar Tipo Intervalo 1 Intervalo 2 Diferença 1 Acelerar 433 300 133 2 Acelerar 300 167 133 3 Acelerar 467 433 34 4 Acelerar 733 167 566 5 Acelerar 467 300 167 6 Acelerar 433 134 299 7 Acelerar 534 233 301 8 Acelerar 500 433 67 9 Vá mais devagar 300 433 -133 10 Vá mais devagar 167 300 -133 11 Vá mais devagar 433 467 -34 12 Vá mais devagar 167 733 -566 13 Vá mais devagar 300 467 -167 14 Vá mais devagar 133 434 -301 15 Vá mais devagar 233 534 -301 16 Vá mais devagar 433 500 -67 Intervalo médio 377.1 Diferença média 212.6 Diferença/intervalo médio 294.8 Tabela 1: Duração do intervalo. Sequências de estímulos para sequências de aceleração e desaceleração em milissegundos.

Discussion

O protocolo atual contém um novo componente que pode ser crítico para enfrentar os obstáculos atuais à incorporação do rastreamento ocular em tarefas de percepção visual da duração. O passo crítico aqui é a definição de janelas de tempo com base em processos cognitivos que supostamente ocorrem em cada uma dessas janelas de tempo. No sistema que usamos, as janelas de tempo só podem ser definidas como Áreas de Interesse (um conceito relacionado ao espaço que está acoplado ao tempo nesses sistemas), mas em outros sistemas, é possível fazer isso exportando diferentes segmentos do ensaio. Além dessa segmentação temporal do estudo, é importante focar na análise das mudanças através das janelas de tempo, em vez dos parâmetros por janela de tempo.

Quanto às modificações no protocolo que tiveram que ser feitas, elas foram em sua maioria relacionadas às dimensões da área de interesse. Fizemos uma primeira tentativa usando AOIs dinâmicas – definindo uma seleção espacial em torno do estímulo que o seguiu, em vez de toda a tela. No entanto, logo percebemos que poderíamos estar perdendo eventos relevantes fora daquela área. Como nossas medidas não estavam relacionadas ao foco no estímulo (esperava-se que o tamanho da pupila mudasse de acordo com a carga cognitiva e não de acordo com a atenção ao flash ou à bola; esperava-se que o número de fixações refletisse a busca espacial), optamos por usar a tela cheia como região de interesse.

O protocolo atual é uma proposta embrionária que ainda está sujeita a muitos refinamentos. Destacaremos apenas dois deles, embora haja muito mais espaço para melhorias. A primeira diz respeito às diferenças no comprimento das três janelas de tempo, que nos impedem de interpretar os efeitos da janela de tempo no número de fixações (por exemplo, uma janela de tempo mais longa implica mais fixações, daí a diminuição de TW0 para TW1, ver Figura 3). Uma maneira de resolver esse problema seria considerar o número de fixações por unidade de tempo.

A segunda diz respeito à correspondência entre janelas de tempo e processos putativos em andamento, que inclui várias questões. Uma delas é que TW1 não representa apenas a aparência do estímulo, mas provavelmente também uma forma explícita de estimativa intervalar (primeiro intervalo) subsidiária à comparação intervalar e provavelmente ausente em TW0. De maneira semelhante, mudanças ao longo das janelas de tempo também podem refletir mudanças em processos gerais, como atenção sustentada e memória de trabalho18, embora algumas dessas mudanças possam ser esperadas em uma tarefa de comparação intervalar (espera-se que a carga de memória de trabalho aumente de TW1 sobre TW2). Uma maneira de atenuar esses potenciais fatores de confusão seria introduzir tarefas de controle relacionadas à estimativa de duração pura, atenção sustentada e memória de trabalho e, em seguida, basear a análise dos dados de rastreamento ocular na comparação entre tarefas experimentais (comparação intervalar) e controle. Outra questão é que a duração do TW0 foi irrelevante para a tarefa, e sabe-se que durações irrelevantes para a tarefa podem ser deletérias para o desempenho19. Trabalhos futuros poderiam se concentrar em melhorar isso, ou seja, criando uma diferença de 300 ms entre TW0 (intervalo irrelevante) e TW1 para melhor delimitar as respostas do processamento visual, uma vez que um evento curto pode ser enviesado para ser percebido mais cedo ou mais tarde do que sua apresentação simplesmente adicionando outro evento em proximidade quase temporal20,21.

Finalmente, o piscar espontâneo pode afetar a percepção do tempo, distorcendo-o (dilatando o tempo se um piscar precede o intervalo, contraindo-se se ocorrer simultaneamente), potencialmente introduzindo variabilidade no desempenho do tempo intra-individual22. Uma maneira de minimizar esse problema seria aplicar um fator de correção baseado em piscar de olhos nos julgamentos comportamentais dos participantes (por exemplo, atribuir uma taxa de confiabilidade a cada julgamento dependendo da presença de piscadas antes ou durante os estímulos. Além disso, a incorporação da abordagem estatística de tratar os ensaios como variáveis aleatórias também pode auxiliar na abordagem desse problema.

Em relação a pesquisas futuras, um tópico importante a ser abordado seria a associação entre taxa de piscamento ocular espontâneo (EBR) e percepção de tempo. Sabe-se que a EBR é um marcador indireto não invasivo da função dopaminérgica (AD) central23 e, mais recentemente, a ERB elevada foi associada a pior percepção temporal. O estudo sugere uma implicação da dopamina no tempo de intervalo e aponta para o uso de ERB como proxy da medida de dopamina24. Outro tópico importante é o significado funcional das medidas (relacionadas à mudança) que analisamos, que ainda não foi determinado no contexto de nosso paradigma. No estudo original, bem como no conjunto de dados simplificado atual, aumentos no tamanho da pupila de TW0 para TW1 foram consistentes com a ideia de aumento da carga cognitiva, mas a ausência de efeitos de grupo sobre essa medida impede considerações adicionais. Um padrão que parece apresentar é que mudanças menores ao longo das janelas de tempo se correlacionaram com melhor desempenho comportamental (Flashes melhores que Bolas, e d-prime em disléxicos relacionados a mudanças menores), mas mais pesquisas são necessárias.

Apesar de suas limitações, o protocolo atual é, até onde sabemos, o primeiro a mostrar resultados paralelos em rastreamento ocular e dados comportamentais (mesmo perfil de efeitos), bem como algumas evidências da correlação entre ambos.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia no âmbito das bolsas UIDB/00050/2020; e PTDC/PSI-GER/5845/2020. A APC foi integralmente financiada pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia no âmbito do processo PTDC/PSI-GER/5845/2020 (http://doi.org/10.54499/PTDC/PSI-GER/5845/2020).

Materials

Adobe Animate Adobe It is a tool for designing flash animation films, GIFs, and cartoons.
EyeLink Data Viewer It is robust software that provides a comprehensive solution for visualizing and analyzing gaze data captured by EyeLink eye trackers. It is accessible on Windows, macOS, and Linux platforms. Equipped with advanced capabilities, Data Viewer enables effortless visualization, grouping, processing, and reporting of EyeLink gaze data.
Eye-tracking system SR Research EyeLink 1000 Portable Duo It has a portable duo camera, a Laptop PC Host, and a response device. The EyeLink integrates with SR Research Experiment Builder, Data Viewer, and WebLink as well as many third-party stimulus presentation software and tools.
Monitor Samsung Syncmaster  957DF It is a 19" flat monitor 
SR Research Experiment Builder SR Research It is an advanced and user-friendly drag-and-drop graphical programming platform designed for developing computer-based experiments in psychology and neuroscience. Utilizing Python as its foundation, this platform is compatible with both Windows and macOS, facilitating the creation of experiments that involve both EyeLink eye-tracking and non-eye-tracking functionalities.

References

  1. Bellinger, D., Altenmüller, E., Volkmann, J. Perception of time in music in patients with parkinson’s disease – The processing of musical syntax compensates for rhythmic deficits. Frontiers in Neuroscience. 11, 68 (2017).
  2. Plourde, M., Gamache, P. L., Laflamme, V., Grondin, S. Using time-processing skills to predict reading abilities in elementary school children. Timing & Time Perception. 5 (1), 35-60 (2017).
  3. Saloranta, A., Alku, P., Peltola, M. S. Listen-and-repeat training improves perception of second language vowel duration: evidence from mismatch negativity (MMN) and N1 responses and behavioral discrimination. International Journal of Psychophysiology. 147, 72-82 (2020).
  4. Soares, A. J. C., Sassi, F. C., Fortunato-Tavares, T., Andrade, C. R. F., Befi-Lopes, D. M. How word/non-word length influence reading acquisition in a transparent language: Implications for children’s literacy and development. Children (Basel). 10 (1), 49 (2022).
  5. Sousa, J., Martins, M., Torres, N., Castro, S. L., Silva, S. Rhythm but not melody processing helps reading via phonological awareness and phonological memory. Scientific Reports. 12 (1), 13224 (2022).
  6. Torres, N. L., Luiz, C., Castro, S. L., Silva, S. The effects of visual movement on beat-based vs. duration-based temporal perception. Timing & Time Perception. 7 (2), 168-187 (2019).
  7. Torres, N. L., Castro, S. L., Silva, S. Visual movement impairs duration discrimination at short intervals. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 77 (1), 57-69 (2024).
  8. Attard, J., Bindemann, M. Establishing the duration of crimes: an individual differences and eye-tracking investigation into time estimation. Applied Cognitive Psychology. 28 (2), 215-225 (2014).
  9. Warda, S., Simola, J., Terhune, D. B. Pupillometry tracks errors in interval timing. Behavioral Neuroscience. 136 (5), 495-502 (2022).
  10. Goswami, U. A neural basis for phonological awareness? An oscillatory temporal-sampling perspective. Current Directions in Psychological Science. 27 (1), 56-63 (2018).
  11. Catronas, D., et al. Time perception for visual stimuli is impaired in dyslexia but deficits in visual processing may not be the culprits. Scientific Reports. 13, 12873 (2023).
  12. Zagermann, J., Pfeil, U., Reiterer, H. Studying eye movements as a basis for measuring cognitive load. Extended Abstracts of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , 1-6 (2018).
  13. Rafiqi, S., et al. PupilWare: Towards pervasive cognitive load measurement using commodity devices. Proceedings of the 8th ACM International Conference on PETRA. , 1-8 (2015).
  14. Klingner, J., Kumar, R., Hanrahan, P. Measuring the task-evoked pupillary response with a remote eye tracker. Proceedings of the 2008 Symposium on ETRA. , 69-72 (2008).
  15. Mahanama, B., et al. Eye movement and pupil measures: a review. Frontiers in Computer Science. 3, 733531 (2022).
  16. Pfleging, B., Fekety, D. K., Schmidt, A., Kun, A. L. A model relating pupil diameter to mental workload and lighting conditions. Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , 5776-5788 (2016).
  17. Cicchini, G. M. Perception of duration in the parvocellular system. Frontiers in Integrative Neuroscience. 6, 14 (2012).
  18. EyeLink Data Viewer 3.2.1. SR Research Ltd Available from: https://www.sr-research.com/data-viewer/ (2018)
  19. Spencer, R., Karmarkar, U., Ivry, R. Evaluating dedicated and intrinsic models of temporal encoding by varying contex. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 364 (1525), 1853-1863 (2009).
  20. Coull, J. T. Getting the timing right: experimental protocols for investigating time with functional neuroimaging and psychopharmacology. Advances in Experimental Medicine and Biology. 829, 237-264 (2014).
  21. Burr, D., Rocca, E. D., Morrone, M. C. Contextual effects in interval-duration judgements in vision, audition and touch. Experimental Brain Research. 230 (1), 87-98 (2013).
  22. Grossman, S., Gueta, C., Pesin, S., Malach, R., Landau, A. N. Where does time go when you blink. Psychological Science. 30 (6), 907-916 (2019).
  23. Jongkees, B. J., Colzato, L. S. Spontaneous eye blink rate as predictor of dopamine-related cognitive function-a review. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 71, 58-82 (2016).
  24. Sadibolova, R., Monaldi, L., Terhune, D. B. A proxy measure of striatal dopamine predicts individual differences in temporal precision. Psychonomic Bulletin & Review. 29 (4), 1307-1316 (2022).

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Cite This Article
Catronas, D., Lima Torres, N., Silva, S. Eye Movements in Visual Duration Perception: Disentangling Stimulus from Time in Predecisional Processes. J. Vis. Exp. (203), e65990, doi:10.3791/65990 (2024).

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