Introduction
Die Prävalenz von Hirnschäden im Zusammenhang mit Sehstörungen bei Kindern hat sich erhöht. Da Sehstörungen großen Einfluss auf die Entwicklung des Kindes haben kann, ist die Früherkennung bei jungen Säuglingen und Kindern mit einem Risiko sehr wichtig. Derzeit visuelle Funktionstests visuelle Sinnesfunktionen wie Sehschärfe und Kontrastempfindlichkeit zu bewerten (zB Sehzeichen - Tests) sind anwendbar bei Kindern von 1 bis 2 Jahren 1. Bei jüngeren Kindern werden diese Tests auf der Basis strukturierter Beobachtungen eines Betrachtungs Verhalten des Kindes auf visuelle Informationen. Die Interpretation eines solchen Verhaltens, dh wenn man sich eines Kindes Augenbewegungen suchen, können durch oculomotor oder Aufmerksamkeits Dysfunktionen des Kindes behindert werden, oder auch durch das Verhalten des Beobachters betrachtet. Cerebral vermittelte visuelle Funktionen wie visuospatial Speicher und Objekterkennung sind mit visuellen Wahrnehmungstests (zB DTVP 2) bewertet. Diese Tests erfordern verbal instructions und Kommunikation und kann von 4 bis 5 Jahren verwendet werden. Im Hinblick auf die postnatale Entwicklung des visuellen Systems und die Vorteile der hohen Plastizität früh im Leben zu nehmen, ist es wünschenswert, das Vorhandensein und das Ausmaß von Störungen in visuellen Informationsverarbeitung so früh wie möglich festzustellen. Auf diese Weise Kinder mit (zerebrale) Sehbehinderungen können von Frühintervention, visuelle Stimulation oder unterstützende Strategien maximal profitieren. Folglich besteht ein Bedarf für ein Bewertungsverfahren der visuellen Informationsverarbeitung, die bei Kindern ohne verbale Kommunikation verwendet werden kann, und dass auf quantitative Ergebnisse beruhen.
Die Augenbewegungen sind ein gutes Modell visuell geführte Orientierungsverhalten zu studieren 3,4 auf Reize, und im Zusammenhang mit der Wahrnehmung und kognitiven Funktionen 5. Die Augenbewegungen zeigen den Fokus der visuellen Aufmerksamkeit in Szenen und sind dafür bekannt, ergeben sich entweder aus Bottom-up (reflexiv, salience gesteuert) oder von oben nach unten (intentional verarbeitet kognitive) 6. Augenbewegungen werden verwendet , um die Fovea zu lenken, das heißt, die Schärfe der Vision, um neue Objekte. Der visuelle Inhalt eines Objekts von Interesse wird über Pfade verarbeitet , die über den seitlichen geniculate Kern primären visuellen Kortex (V1) von der Netzhaut führen, und daß sich über cerebral Verarbeitungsbereiche zu verteilen (beispielsweise in Aufmerksamkeit beteiligt, räumliche Orientierung, die Anerkennung, Gedächtnis und Emotionen). Die Augenbewegungen sind sowohl eine Voraussetzung und eine Fortsetzung der visuellen Informationsverarbeitung.
Die Entwicklungen bei der Messung der Augenbewegungen mit Infrarot-Auge-Tracker die Möglichkeit geben, quantitative Parameter okulomotorischer und visuelle Funktion zu erhalten. Automatisierte Eyetracker sind heutzutage allgegenwärtig in der medizinischen und psychologischen Forschung an gesunden und klinischen Populationen. Ihr Zweck ist nicht nur oculomotor Funktion und Aufmerksamkeit Zuteilung 7, zu studieren , aber auch Fragen zu beantworten about Verhaltens- und psychologische Mechanismen 8,9. Mit dem Aufstieg der zugänglich und kommerzielle Eye - Tracking - Systeme, sind sie zunehmend gebrauchte gefährdeten Bevölkerungsgruppen von Kleinkindern zu testen und Kinder 10-12, ohne einschränkende Bedingungen, komplexe Befehle oder aktive Zusammenarbeit 12,13. Durch die enge Kopplung des oculomotor und visuellen Systems auf ein Okular und zerebrale Ebene, Eye-Tracking-basierte Methoden sind eminent geeignet visuellen Kapazitäten zu bewerten. Bisher Neben der Messung der Sehschärfe 14 wird die Verwendung der Technik bei der Beurteilung der Sehfunktion bei Kindern wurde relativ wenig Aufmerksamkeit erhalten.
Unsere Gruppe hat mit einem Vorzugs aussehendes Paradigma 13 Augenbewegungsmessungen kombiniert. Bevorzugte suchen , ist die Präferenz auf gemusterten Oberflächen über homogene diejenigen fixieren 15. Dieses Prinzip wird unter Verwendung von visuellen Stimuli mit einem Zielbereich in einem von vier Quadranten angelegt, der differ aus dem Hintergrund in Bezug auf eine bestimmte visuelle Funktion, zB kohärente Form, kohärente Bewegung, Kontrast und Farbe. Diese visuellen Merkmale sind bekannt durch separate peripheren und zentralen Sehbahn verarbeitet werden. Beispielsweise Informationen über die Form wird von ventral Bahnen verarbeitet werden, von V1 auf der temporalen Kortex. Informationen über Bewegung wird durch dorsale Wege verarbeitet, von V1 16 parietalen Kortex nach posterior. Daher werden spezifische Stimuli verwendet visuellen Informationsverarbeitung in verschiedenen Bereichen des visuellen Systems auszulösen. Wenn ein Kind die spezifische visuelle Informationen zu sehen, ist in der Lage, die präsentiert wird, wird diese Information visuelle Aufmerksamkeit in Form von Augenbewegungen zu gewinnen. Diese reflexive Augenbewegung Antworten auf die visuellen Reize werden mit einer Infrarot-Fern Eye-Tracker erfasst. Auf diese Weise Augenbewegung Maßnahmen bieten eine kommunikationsfreie Beurteilung der Qualität der verschiedenen Aspekte der visuellen Informationsverarbeitung 13.
Die Augenbewegungen bieten nicht nur Beobachtungsdaten eines Kindes Sehverhalten 11, kann aber auch für mehr objektive Ergebnisse Maßnahmen verwendet werden. In Kombination mit einem sorgfältig gestalteten Test Paradigma können Augenbewegungen geben genaue und objektive Informationen über die visuelle Informationsverarbeitung. Diese Information wird durch die Berechnung quantitative Parameter auf räumlichen und zeitlichen Eigenschaften der Augenbewegung basierend Antworten erhalten. Beispiele für solche Parameter sind Reaktionszeit 13, Fixierzeit 17, Sakkaden Metriken 7 oder kumulative Aufmerksamkeit Zuteilung 18. Die Verfügbarkeit dieser Parameter ist neu auf dem Gebiet der visuellen Beurteilung bei Kindern bereits in jungen Entwicklungsstadium.
Das Ziel dieser Arbeit ist ein Eye-Tracking-basierte Methode zur Messung der visuellen Informationsverarbeitung bei Kindern ab dem Alter von 6 Monaten zu präsentieren. Der Messaufbau und Verfahren (dh nonverbale Paradigma, Post-Kalibrierung und mobility) gelten speziell diese Methode bei Kindern mit einem Risiko zu verwenden. Ein wichtiger Aspekt ist die quantitative Analyse von visuellen Antwortparameter, dh Reaktionszeit, Fixierung Dauer und Fixierungsgenauigkeit. Diese Parameter werden verwendet, um Bereiche zu schaffen Bezug von visuell geführten Reaktionen in der Regel entwickeln Kinder, die visuelle Informationsverarbeitung in Risikogruppen von Kindern mit Sehbehinderungen zu charakterisieren.
Protocol
Das hier beschriebene Protokoll wurde von der Medizinischen Ethik-Research Committee des Erasmus Medical Center, Rotterdam, Niederlande (MEC 2012-097) zugelassen. Die Verfahren, die den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki (2013) eingehalten für Forschung am Menschen.
1. Visuelle Reize
- Wählen Sie eine Reihe von visuellen Reizen, also Bilder und Filme, die Verarbeitung von Grund oculomotor Funktionen und visuelle Verarbeitungsfunktionen zum Ziel.
- Verwenden Sie Bilder und Filme zu grundlegenden oculomotor Funktionen wie die Fixierung bewerten, Sakkaden, glatte Verfolgung und optokinetischer Nystagmus. Wenn Anomalien in okulomotorischen Funktionen erkannt werden, berücksichtigen Sie dies bei der Datenanalyse und Interpretation.
- Verwenden Sie eine Bildfixierung und Sakkaden zu beurteilen. Das gegenwärtige Paradigma enthält Smiley Bilder mit einem Radius von 3e Sehwinkel, die in der linken präsentiert werden, rechten, oberen und unteren Hälfte des Bildschirms.
- USE langsam bewegte Bild glatt Verfolgung zu beurteilen. Das gegenwärtige Paradigma enthält Filme von Smileys, die 16º in Sinus horizontaler und vertikaler Richtung über den Monitor, mit einer Geschwindigkeit von 4º / s bewegen.
- Verwenden Sie einen Film optokinetischer Nystagmus Reflexe zu bewerten. Das gegenwärtige Paradigma enthält Filme von Schwarz-Weiß-sinusförmigen Gitter, die in nach links und rechts Richtung bewegen.
- Verwenden Sie Bilder und Filme visuelle Verarbeitungsfunktionen zu beurteilen, zB Kontrast, Farbe, Form oder Bewegung.
- Verwenden Sie eine Reihe von visuellen Reizen , die auf einer 4-Alternative gezwungen Wahl Vorzugs aussehendes Paradigma (4-AFC PL 19) basieren. Im vorliegenden Paradigma, die vier Ecken Stimulus (dh oberen linken und rechten Quadranten, unteren linken und rechten Quadranten) jeweils eine alternative Wahl, das heißt, einen Zielbereich. Jedes Zielgebiet mit einem Radius von 6º hat und unterscheidet sich von den anderen drei Quadranten in Bezug auf spezifische visuelle Informationen,zB basierend auf Kontrast, Farbe, Form oder Bewegung. Die folgende visuelle Reize kann als Beispiel verwendet werden:
- Verwenden Sie ein Bild zu erzeugen Kohärenz Verarbeitung beurteilen: ein Bild mit einer Reihe von zufällig kurz w eiß Linien orientiert (0,2 ° x 0.6º; Dichte 4,3 Zeilen / Grad 2) vor einem schwarzen Hintergrund. Im Zielbereich sind alle Leitungen in der Form eines Kreises angeordnet sind.
- Verwenden Sie einen Film Local Motion Verarbeitung zu bewerten: einen Film mit einem schwarz / weiß gemusterten Quadrat Ziel, mit einem Blickwinkel von 2.3º, gegen einen gleich gemusterten Hintergrund, 2,5 ° nach links zu bewegen und auf der rechten Seite in einem Quadranten bei 2,5 ° / sec.
- Verwenden Sie einen Film Global Motion Verarbeitung beurteilen: ein Bild mit einer Reihe von weißen Punkten (Durchmesser 0.25º, Dichte 2,6 Punkte / Grad 2) von der Mitte des Zielbereichs Ausbau in Richtung der Grenzen des Monitors. Die Punkte bewegen sich über einem schwarzen Hintergrund mit einer Geschwindigkeit von 11.8º / s und eine begrenzte Lebensdauervon 0,4 sec.
- Verwenden Sie ein Bildkontrasterkennung zu bewerten: ein Bild mit einer 0% Helligkeit (schwarz) Hiding Heidi Bild im Zielbereich, gegen einen 75% (hellgrau) Helligkeit Hintergrund.
- Verwenden Sie ein Bild Farberkennung zu bewerten: ein Bild mit einer grünen Nummer 17 im Zielbereich, vor einem rot-gelben Hintergrund.
- Verwenden Sie einen Film simultane visuelle Verarbeitung zu bewerten, zum Beispiel eine Karikatur: ein buntes, kontrastreiche Bild (mit Genehmigung von Dick Bruna, Mercis BV, Amsterdam, Niederlande) mit einem Blickwinkel von 4,5º x 9.0º (Breite x Höhe ) Bewegen 1,5 ° nach oben und unten mit einer Geschwindigkeit von 3º / sec in dem Zielgebiet, vor einem schwarzen Hintergrund.
HINWEIS: Zum Zwecke der Klarheit, die repräsentativen Ergebnisse dieses Papier auf dem sehr ausgeprägten Cartoon Stimulus konzentrieren , die verschiedene Arten von visuellen Informationen (Abbildung 1) enthält. Für Bilder der anderen visuellen Stimuli, konsultieren Sie bitte einen früheren Studie 20
Abbildung 1. Cartoon Reiz. Die Karikatur Reiz enthält verschiedene visuelle Modalitäten (Form, Bewegung, Farbe und Kontrast). Dieser Reiz löst die visuelle Aufmerksamkeit und gibt schnellste Reaktionszeiten bei Kindern. Überlagert ist eine Augenbewegung (grau), von der linken unteren Ecke des Monitors in den Zielbereich in der oberen rechten Ecke (dh eine reflexive Reaktion auf den Reiz) gehen. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
2. Eye Tracking-basierten Test Paradigm
- Wählen Sie ein Eye - Tracking - System geeignet für die pädiatrische Bevölkerungsgruppen (zB nicht-invasive, Toleranz von Kopfbewegungen und einfache Bedienung) 12. Dies beinhaltet im Allgemeinen Infrarot-FernEyetracker (zB Tobii T60XL, SMI RED) 10,11.
- Wählen Sie einen Weitwinkel Größe Computer - Monitor vollständig jeden Stimulus anzuzeigen (dh Mindestsichtwinkel von 24º x 30 ° bei 60 cm Betrachtungsabstand). Der Remote-Eye-Tracker ist entweder mit dem Monitor integriert, kann aber auch separat an einen Monitor angeschlossen werden.
HINWEIS: Remote Eye Tracker emittieren Infrarotlicht, das Hornhautreflexions abgetastet werden. Ein Eye-Tracking-Sampling-Rate von ~ 60 Hz ist in der Regel ausreichend Muster Blickverhalten bei Kindern zu untersuchen. - Bauen Sie eine mobile Messaufbau durch Verbindung mit einem Monitor und das Remote Eye-Tracking-System an einen Laptop oder Desktop-PC.
- Installieren Sie einen kompatiblen Software - Programm auf dem PC (zB Tobii Studio, iView) für die Darstellung von visuellen Reizen und die Aufzeichnung von Augenbewegungen.
- Entwerfen Sie eine Testsequenz alle Stimulus-Typen enthalten, die oculomotor Funktionen sind erforderlich, um zu testen und / oder visuelle Verarbeitungsfunktionen(Siehe Protokoll Schritt 1: visuelle Reize). Das vorliegende Beispiel zeigt alle Stimulus - Typen , die in Schritt 1, also insgesamt 9 beschrieben werden.
- Platzieren Sie die verschiedenen Arten von visuellen Stimuli in zufälliger Reihenfolge in der Testsequenz, aber stellen Sie sicher, dass die Position des Zielbereichs wechselt von Versuch zu Versuch. Dies gewährleistet die Notwendigkeit zur Herstellung von Reflexaugenbewegungen zum Ziel.
- Präsentieren jeden Stimulus mindestens 4 mal (dh mit dem Zielbereich zumindest einmal in jedem Quadranten) und für mindestens 4 sec, eine ausreichende Zeit, um eine Augenbewegung Antwort zu machen. Im vorliegenden Beispiel sind die Cartoon-Reize 16 Mal gezeigt, während alle anderen Stimuli 4 mal gezeigt werden. Dies erhöht insgesamt 48 Reizdarbietungen und einer Gesamttestzeit von ca. 3,5 min.
HINWEIS: Die wiederholte Präsentationen erhöhen die Chance des Abtastens ausreichend Blickpunkte für jeden Reiz und jede Zielbereich im Sichtfeld des Kindes. Im allgemeinen Blickdaten f die Verfügbarkeit vonoder zumindest 25% der Reizdarbietungen benötigt 21 zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten. - Stellen Sie sicher, Testzeit pro Sequenz nicht mehr als ~ 5 min, weil, sobald eine Testsequenz ausgeführt wird, es nicht angehalten werden kann. Es ist bevorzugt, zwei Sequenzen zu bilden, die nacheinander ausgeführt werden kann, eine Ruhezeit auf halbem Weg bereitzustellen.
ANMERKUNG: Um die Aufmerksamkeit während des Tests, vorhanden Audio- oder audiovisuellen Signale in der Nähe des Monitors dazwischen, aber nicht gleichzeitig mit der Präsentation der visuellen Stimuli maximieren. Kinder mit Sehbehinderungen sind besonders empfindlicher und reagiert auf akustische Signale. Solche Signale könnten Test Aufmerksamkeit in dieser Population zu verbessern.
- Übernehmen Sie die Testsequenz (en) in der Eye-Tracker-Software. Wählen Sie zunächst die Art des Reizes auf der Zeitleiste der Eye-Tracker-Software hinzugefügt werden: Bild oder einen Film. Als nächstes wählen Sie die aus dem Ordner gewünschten Stimulus, in dem sie sich befindet, und klicken Sie auf "Hinzufügen". Wiederholen Sie diese Schritte, bis alle Reizehinzugefügt.
3. Ausführen des Eye Tracking Experiment
- Bringen Sie den Eye-Tracker-Monitor mit einem flexiblen LCD-Arm an einen festen Tisch oder an der Wand. Wählen Sie einen Arm, der in 3 Dimensionen (dh 3 Übersetzungen, 3 Rotationen) bewegen kann.
- Kinder Position in einem geringen Abstand (in der Regel ~ 60 cm) von dem Monitor effiziente Pupillenverfolgungs beider Augen zu gewährleisten.
- Stellen Sie die Monitorposition perfekt senkrecht zu sein, um die Augen des Kindes. Mit einem LCD-Arm ist dies möglich, auch wenn das Kind liegt oder in einem Kinderwagen oder im Rollstuhl sitzen.
HINWEIS: Dieser Aufbau erlaubt die Beurteilung von sehr jung und geistig behinderte Kinder, da es nicht eine bestimmte Körperhaltung, verbale Kommunikation oder die aktive Teilnahme erfordert. Bestimmte oculomotor Beeinträchtigungen (zB Nystagmus) sind je nach Präferenz Positionen des Kopfes , um für abweichende Augenpositionen (zB torticollis) zu kompensieren gekennzeichnet. Die Fähigkeit zustellen Sie den Eye-Tracker-Monitor an individuelle Kopfposition in dieser Gruppe von Kindern ermöglicht eine genaue Schüler Verfolgung. - Prüfen Sie die Qualität der Schüler-Rezeption. Dies wird im allgemeinen durch die Anwesenheit von zwei Markern gekennzeichnet die Augen des Kindes repräsentieren (beispielsweise weiße Punkte). Wenn die beiden Markierungen gut sichtbar sind und nicht regelmäßig verschwinden, ist die Qualität ausreichend. In einem separaten Display, prüfen Sie den Abstand der Augen auf dem Monitor (vorzugsweise ~ 60 cm).
Hinweis: Die meisten Eyetracker die Blickposition jedes Auge getrennt aufzeichnen und zu kompensieren freie Kopfbewegungen. Schüler Signalempfang ist in der Regel bei Kindern nicht gefährdet, die eine Brille oder Kontaktlinsen, bei Kindern mit einem oder zwei funktionierende Augen tragen, oder bei Kindern mit Strabismus. - Starten Sie den Eye-Tracker-Software-Kalibrierung vor, um die Blickpositionen mit vordefinierten Positionen auf dem Bildschirm auszurichten, vor der Messung zu beginnen. In den meisten Eye-Tracker-Software-Pakete diese Kalibrierung procedure besteht aus der Darstellung von Punkten in vordefinierten Bereichen des Monitor bewegen, die fixiert werden müssen. Für Kinder kann eine Version mit Cartoons oder drohenden Punkte verwendet werden, die visuelle Aufmerksamkeit zu verbessern.
Hinweis: Obwohl Kalibrierungsverfahren für Kinder deutlich verbessert haben, können sie immer noch eine Herausforderung sein, bei kleinen Kindern und Kindern mit bestimmten Augen- oder Verhaltensstörungen durchzuführen. - Prüfen Sie die Qualität der voreingestellten Kalibrierung. Wenn die Qualität der Kalibrierung schlecht ist, (zB durch übermäßige Bewegungen des Kopfes, der Mangel an richtigen Fixierungen, abweichenden Blickposition oder abweichenden Kopfposition), kann keine Aufnahme gemacht werden. Um dies zu umgehen, wenden Sie einen Post-Kalibrierungsverfahren , nachdem die Aufnahme beendet wurde, vor der weiteren Datenanalyse (siehe Diskussion Abschnitt).
- Bevor Sie die Testaufzeichnung starten, aktivieren Sie die "Live Viewer": ein separates Fenster, das die Augenbewegung Antworten auf die Teststimuli durch Super des Kindes zeigtEinführung der Blick Signal auf der Videoaufzeichnung.
- Aktivieren Sie einen Web-Cam, die auf das Kind gerichtet ist, zu beobachten und das Kind das allgemeine Verhalten während der Prüfung aufzuzeichnen. Eine solche Aufnahme gibt einen Überblick über die visuelle Aufmerksamkeit des Kindes, Verhalten, Müdigkeit und Umweltbedingungen.
- Vor Beginn des Tests, sagen Sie dem Kind, das er oder sie wird "Fernsehen". Keine speziellen Hinweise sind während des Tests notwendig.
- Während der Testdurchführung, beobachten das physikalische Verhalten und die Augenbewegung Antworten des Kindes. Dies kann durch die Beobachtung behaviorally in Echtzeit durchgeführt werden, oder durch die Aufnahmen mit der Web-Cam gemacht zu beobachten.
- Wenn der Schüler-Signal während der Testausführung verschwindet, neu positionieren entweder das Kind oder den Monitor richtigen Schüler Erkennung fortgesetzt.
- Wenn ein Kind nicht die Aufmerksamkeit auf den Monitor zu bezahlen, ermutigen verbal das Kind den Monitor zu beobachten. Nicht die Aufmerksamkeit des Kindes direkt direkt an das ZielBereich; direkt den Blick des Kindes nur auf die allgemeine Position des Eye-Tracker-Monitor.
- Nach der Testdurchführung, spielen Sie den Blick off-line Aufzeichnung der Blick Antworten auf die dargebotenen Stimuli zu beobachten. Dies ist ein erster Schritt in das Kind visuelle Orientierungsverhalten charakterisieren.
ANMERKUNG: Eine Vielzahl von Parametern während des gesamten Testzeit kontinuierlich durch die Augenverfolgungssoftware aufgezeichnet werden. Wesentliche Parameter, die exportiert müssen die Datenanalyse für die vorliegende Paradigmas durchzuführen sind: Zeitstempel, Betrachtungsabstand zwischen beiden Augen und dem Monitor, die Position des linken und des rechten Auges auf dem Monitor (in x- und y-Koordinaten) , Gültigkeit der Blickdaten und das Timing und die Position der dargebotenen Stimuli (dh Ereignisse). - Pro Thema, Export und speichern Sie die aufgezeichneten zeitbasierten Daten auf Augenbewegungseigenschaften (Blickdaten wie Sehabstand und Blickpositionen) und separat die zeitbasierte Liste der präsentierten visuellen stimuli (Ereignisdaten wie Reizpositionen). Stellen Sie sicher , die beiden Dateien als Textdateien und konvertiert sie in ein Datentabellen (zB speichern als Excel - Datei) zu exportieren.
HINWEIS: Die beiden Textdateien (Ereignisdaten und Blickdaten) kombiniert werden ihre entsprechenden Zeitstempel verwendet, und werden in eine Reihe von quantitativen Parameterwerte mit einem selbst geschriebenen Software-Programm umgewandelt (siehe nächster Abschnitt). Im Vergleich zu Standard-Eye-Tracker-Analyse-Software, bieten solche Parameter eine genauere und quantitative Augenbewegungsanalyse, um detaillierte visuelle und kognitive Prozesse zu zielen.
4. Quantitative Analyse der Augenbewegungen
HINWEIS: Das vorliegende Protokoll zu einem selbst geschriebenen Software-Programm spezifisch ist. Um es zu wiederholen, sollte man so ein Software - Programm, zum Beispiel in MATLAB oder Python, schreiben Sie das Kind das visuelle Orientierungsverhalten zu quantifizieren. In dem Software-Programm werden die folgenden Schritte für jedes s durchgeführttimulus Typ. Das vorliegende Beispiel ist auf Cartoon konzentriert; das gleiche Protokoll ist auf andere Reizarten anwendbar.
- Post-Kalibrierung des Blickdaten
- Öffnen Sie MATLAB. Wählen Sie den Reiz Blickdaten zu analysieren, indem Sie in "1" neben dem Reiz der Wahl.
- Drücken Sie Ausführen. In dem erscheinenden Kontextmenü wählen Sie die Option "Post-Kalibrierung der Daten". Eine Liste mit Blickdatendateien pro Motiv erscheint. Wählen Sie Blickdaten von einem Thema und drücken Sie auf "Öffnen".
- Ab dem nächsten Pop-up-Menü wählen Sie die Auge (n) zu analysieren: links, rechts, oder beides. Das Programm erzeugt nun ein Streudiagramm aller aufgezeichneten Blickpositionen und Zielpositionen, über die gesamte Stimuluspräsentation Zeit.
- Überprüfen Sie, ob Blickpositionen korrekt mit den entsprechenden Zielpositionen überlappen. Wenn diese Kalibrierung korrekt ist, drücken Sie "Ja". Andernfalls drücken Sie "Nein". Dadurch wird die Option starten Sie eine Post-Kalibrierung durchzuführen.
- Übersetzen Sie die Mitte of Blick auf die Mitte des Monitors, indem Sie auf die Mitte der Blickpunkte einmal darauf klicken. Dieser Mittelpunkt befindet sich genau in der Mitte der Vertikal- und Horizontalachsen.
- Skalieren Sie die Blickpositionen zu den entsprechenden Zielpositionen , indem Sie auf die Mitte des Blickpunkte in jeder der vier Zielbereiche einmal (dh die vier Quadranten).
- Überprüfen Sie noch einmal, ob Blickpositionen korrekt mit den entsprechenden Zielpositionen überlappen. Wenn dies der Fall ist, geben Sie im nächsten Popup-Menü, dass die Kalibrierung korrekt durchgeführt wurde, durch Drücken der Taste "Ja", wonach der kalibrierten Blickdaten gespeichert wird. Andernfalls drücken Sie "Nein", nach dem Post-Kalibrierung beginnt wieder von Schritt 4.1.5.
HINWEIS: Nach der Post-Kalibrierung, sind mehrere Blick Antworten pro Stimulustyp und pro Thema zur Verfügung. Diese können verwendet werden, um quantitative Parameter der visuellen Verarbeitung zu berechnen. Vor der Berechnung dieser Parameter, stellen Sie sicher, dass die Blick Antworten warenhergestellt in den Zielbereich (dh , dass der spezifische Reiz durch das Kind zu sehen ist).
- Ermitteln, ob das Stimulus gesehen worden
- Die entsprechenden Blickdaten pro Stimulus Präsentation jedes Thema, die während der gesamten Präsentationszeit wird in einem Diagramm sichtbar gemacht (Abbildung 2) aufgezeichnet wurde. Überprüfen Sie, ob dieser Reiz gesehen haben, indem sie die Kriterien überprüft , die in Tabelle 1 angegeben sind, und das sichtbar sind in Abbildung 2. Wenn die Augenbewegung als Reaktion auf die Kriterien hält, dh der Reiz klassifiziert werden , wie zu sehen ist , klicken Sie auf " Übernehmen 'im Pop-up-Menü. Wenn die Augenbewegung Antwort nicht in Übereinstimmung mit den Kriterien ist, klicken Sie auf "Ablehnen".
- Gleichzeitig zeichnen alle Punkte Fixierung auf die präsentierten Stimulus gehören , und die entsprechenden Zielbereich (dh Quadrant) in einem zweiten Diagramm. Überprüfen Sie visuell, ob die Befestigungspunkte in der entspre befindenct-Quadranten.
- Fahren Sie mit dem nachfolgenden Stimulus Präsentation und führen Sie die Schritte 4.2.1 und 4.2.2 für alle verfügbaren Augenbewegung Antworten. Nach der manuellen die Augenbewegung Antworten überprüft, berechnet die Software - Programm drei Ergebnisparameter: RTF, FD und GFA (Abbildung 3).
Abbildung 2. Augenbewegung als Reaktion auf die Zielfläche eines Reizes. Eine Augenbewegung trace (horizontaler und vertikaler Richtung kombiniert) in Abstand von der Mitte des Zielbereichs (in Grad, y-Achse) über Stimulus Präsentationszeit (in ms, x-Achse). Die gestrichelte Linie stellt die Grenze des Zielbereichs (6 ° Radius). Letters Kriterien angeben , um festzustellen , ob der Reiz gesehen wurde: (A) Anstarren Signal in den ersten 500 ms; (B) Anstarren war im Zielbereich nicht befoRe 120 ms; (C) für ≥200 ms innerhalb des Zielbereichs Blicks. Beachten Sie, dass in dieser Figur, die dargestellte Präsentationszeit max 2.000 ms ist die erste, reflexive Reaktion sichtbar zu machen. Bei Tests wurde insgesamt Präsentationszeit aller Stimuli 4000 msec. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
| Criterium (Figur 2) | Stellen Sie sicher, dass der Blick Signal: | Begründung: |
| EIN | Wurde für ≥500 ms nach Beginn des Stimulus aufgezeichnet | Capture-Reflex orientierende Antworten |
| B | Haben Sie nicht den Zielbereich <120 ms nach Beginn des Stimulus geben, und nicht schon innerhalb der Ziel zu Beginn der Stimuluspräsentation | Ausschließenkorrekte Leistung basierend auf Chance |
| C | War in den Zielbereich für ≥200 msec | Sicherzustellen Fixierung auf dem Ziel |
| D | Trat in den Zielbereich innerhalb eines Zeitfensters von 1500 msec, und weniger als 4 Sakkaden wurden gemacht | Ausschließen visuelle Suchverhalten |
Tabelle 1:. Criteria festzustellen , ob ein Stimulus gesehen hat Kriterien A, B und C sind in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 3. Visualisierung der quantitativen Parameter RTF, FD und GFA. Eine Augenbewegung Spur in Abstand von der Mitte des Zielbereichs (in Grad, y-Achse) über Stimuluspräsentationszeit (in msec, x-Achse). Die vertikale rote Linie stellt den Zeitpunkt, an dem Blick den Teer eingegebenerhalten Bereich, das heißt, die Reaktionszeit zu Fixation (RTF). Die horizontale rote Linie stellt die gesamte Zeit den Blick auf den Zielbereich fixiert wurde, dh Fixationsdauer (FD). Die vertikale rote Pfeil stellt die Breite der Fixierung Spur, in Grad Blickwinkel, dh Anstarren Fixation Fläche (BGF). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Representative Results
Die vorgestellte Methode wurde in zwei Populationen von Kindern angewandt: eine Kontrollgruppe von 337 Kindern ohne Sehbehinderungen (mittleres Alter (SD) = 4,8 (3,3) Jahre) und eine Gruppe von 119 Kindern mit Sehbehinderungen (mittleres Alter (SD) = 8,10 (2,96) Jahre), die in einem visuellen Rehabilitationszentrum (Royal Dutch Visio, Niederlande) rekrutiert. Von diesen Kindern hatten 74 Augen Sehstörungen und 45 hatte zerebrale Sehbehinderungen. 6, separat für die Reaktionszeit, Fixationsdauer und Blick Fixationssystem - Die Ergebnisse aller Steuer Kinder sind in den 4 visualisiert. Bezugsgrenzen (durch schwarze Linien angedeutet) wurden durch Anpassen einer logarithmischen Funktion auf die Steuerdaten aufgebaut basierend auf dem Alter. Diese Zahlen dienen als Grundlage für die Charakterisierung von visuellen Verarbeitungsfunktionen bei Kindern mit Sehbehinderungen, in Bezug auf die Beeinträchtigung oder intakte Funktion.
13). Je niedriger der RTF-Wert ist, desto schneller ist die Augenbewegung Antwort. Eine gute Wiederholbarkeit von RTF wurde in einer Gruppe von typischerweise entwickeln Kinder von 0-12 Jahren 13,21,22 und bei Kindern mit verschiedenen Arten von Fehlsichtigkeiten 21 gezeigt. Abbildung 4 zeigt die durchschnittlichen RTF zum dynamischen Cartoon Reiz über Alter, für Kinder Kontrolle, Kinder mit zerebralen Sehstörungen (CVI) und Kinder mit Augen Sehstörungen (OVI). RTF - Werte sind deutlich höher bei Kindern mit- ohne Sehbehinderungen im Vergleich zu Kindern (mittlere Differenz = 85 ms; t = -13,91, p <0,001, Cohens d = 1.32) und in children mit CVI im Vergleich zu OVI (mittlere Differenz = 99 ms; t = -6,90, p <0,001, Cohens d = 1.25). Diese Ergebnisse bestätigen die zuvor veröffentlichten Ergebnisse auf RTF in Untergruppen der vorliegenden Datensatzes 20,24,25.
Abbildung 4. Durchschnittliche RTF bei Kindern mit- und ohne Sehbehinderungen. Durchschnittliche RTF - Werte in ms (y-Achse) pro Kind, im Alter über (x-Achse). Die Werte werden separat für die Steuerung Kinder (offene Kreise), Kinder mit OVI (schwarze Kreise) und Kinder mit CVI (Kreuze) gezeigt. Die schwarze Linie stellt die obere Referenzgrenze von RTF in der Kontrollgruppe. RTF - Werte oberhalb dieser Linie sind als abweichend angesehen, dh lange Reaktionszeiten. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 5 zeigt die mittlere FD über Alter, getrennt für die Kontrolle Kinder, Kinder mit CVI und Kinder mit OVI. FD deutlich kürzer ist bei Kindern mit- als bei Kindern ohne Sehbehinderungen (Differenz = 850 ms bedeuten; t = 11,72, p <0,001, Cohens d = -1,12) und deutlich kürzer bei Kindern mit CVI als bei Kindern mit OVI (Mittelwert Differenz = 325 ms; t = 2,44, p <0,05, Cohens d = -0,50). Dies bestätigt frühere Ergebnisse bei Kindern mit-, im Vergleich zu Kindern ohne Sehbehinderungen (Kooiker MJG et al., Eingereicht).
Abbildung 5. Durchschnittliche FD bei Kindern mit- und ohne Sehbehinderungen. Durchschnittliche FD Werte in ms (y-Achse) pro Kind, im Alter über (x-Achse). Die Werte werden separat für die Steuerung Kinder (offene Kreise), Kinder mit OVI (schwarze Kreise) und Kinder mit CVI (Kreuze) gezeigt. Die schwarze Linie stellt die untere Referenzgrenze von FD in der Kontrollgruppe. FD - Werte unterhalb dieser Linie sind als abweichend angesehen, dh kurze Fixationsdauer. Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Der Parameter Blick Fixationsfläche (BGF) ist empfindlich Störungen in oculomotor Kontrolle, insbesondere Nystagmus zu erkennen. GFA repräsentiert die Größe der Fläche der Fixierung in Grad, und ist ein Maß fürFixierung Genauigkeit (für Berechnungen siehe frühere Studien 13,23). Ein kleiner Bereich der Fixierung zeigt eine hohe Fixierung Genauigkeit. GFA hängt von der Größe des Reizes und der entsprechende Zielgebiet (dh ein 6º Radius in dem vorliegenden Beispiel). Eine gute Wiederholbarkeit von GFA wurde in einer Gruppe von typischerweise entwickeln Kinder von 0-12 Jahren 13, 21, und bei Kindern mit verschiedenen Arten von Fehlsichtigkeiten 21. Abbildung 6 zeigt die mittlere GFA in Reaktion auf die Cartoon Stimulus über Alter, gesondert ausgewiesen für Kinder Kontrolle, Kinder mit dem oculomotor Beeinträchtigung Nystagmus, und Kinder mit Sehbehinderungen, aber ohne Nystagmus. GFA - Werte sind deutlich größer, dh niedrigere Fixierung Genauigkeit, bei Kindern mit- ohne Sehbehinderungen im Vergleich zu Kindern (mittlere Differenz = 1.34º; t = -25,09, p <0,001, Cohens d = 2.37). Darüber hinaus haben Kinder mit Nystagmus unteren Befestigungsgenauigkeit als Kinder wi thout Nystagmus , aber mit anderen Arten von Sehstörungen (mittlere Differenz = 0.71º; t = 5,03, p <0,001; Cohens d = 1.04). Dies ist mit den zuvor veröffentlichten Ergebnisse auf GFA in Untergruppen der vorliegenden Datensatzes 20,24,25 konsistent.
Abbildung 6. Durchschnittlich GFA bei Kindern mit und ohne Sehbehinderungen. Durchschnittliche GFA - Werte in Grad (y-Achse) pro Kind, im Alter über (x-Achse). Die Werte werden separat für die Steuerung Kinder (offene Kreise), Kinder mit Sehbehinderung und Nystagmus (Stern), und Kinder mit Sehbehinderung ohne Nystagmus (schwarzer Diamant) gezeigt. Die schwarze Linie stellt die obere Referenzgrenze von GFA in der Kontrollgruppe. GFA - Werte oberhalb dieser Linie sind als abweichendes, dh geringe Fixierung Genauigkeit angesehen.t = "_ blank"> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Discussion
Die vorgestellte Messaufbau in Kombination mit quantitativen Blickbewegungsanalyse liefert eine eindeutige Charakterisierung der visuellen Verarbeitungsfunktionen in verschiedenen Gruppen von Kindern mit oculomotor und Sehbehinderungen. Das Hauptmerkmal dieses Paradigmas ist, dass die Leistung auf Augenbewegung Reaktionen auf visuelle Reize basiert, die in einer reflexiven Weise ausgelöst werden. Keine spezifischen verbale Anweisungen gegeben werden, und es gibt keine Notwendigkeit für Kinder verbal zu reagieren. Die Parameter RTF, GFA und FD zeigen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen von typischerweise Entwicklungs- und sehbehinderte Kinder, trotz der begrenzten Verbreitung der Parameterwerte , die in jeder Gruppe (Figuren 4 - 6) vorhanden ist . So wurde auf dem ausgewerteten Parameter abhängig, können einige der Regel entwickeln Kinder abweichende Leistung zeigen, während einige Kinder mit Sehbehinderungen "normalen" Leistung zeigen. Letztlich mehrere Ergebnisse Maßnahmen in Reaktion auf mehrere visuelleModalitäten sollten auf individueller Ebene in Betracht gezogen werden. Eine Zusammenfassung aller Ergebnisse Maßnahmen bietet eine einzigartige Charakterisierung von visuellen Informationen Verarbeitungskapazitäten, die in einem visuellen Profil bei Kindern ab 6 Monaten umgesetzt werden können.
Mehrere Studien haben den Wert von Remote - Eye - Tracking in gefährdeten Bevölkerungsgruppen von Kindern, gezeigt 9,12,18 attentional oder psychologischen Fähigkeiten zu schließen. Während die meisten Studien über Verhaltensbeobachtungen stützen und die Verwendung von Anweisungen, ein besonderes Merkmal des aktuellen Paradigma ist die nonverbale, quantitativen Ansatz. Kritische Schritte innerhalb des Protokolls sind daher die Reize, die zu Vorzugs suchen, die mobile Messaufbau und die individuelle Kalibrierung und Analyse-Software basieren. Die vorgestellte Erweiterung der beobachtungsbasierten Ergebnisse mit aufwendigen Analyseverfahren liefert standardisierte und detaillierte Ergebnisse auf einer visuellen Verarbeitungsfunktionen. Dies steht im Einklang mit der Arbeit an der Beurteilung derSäugling Sehschärfe mit einem Eye - Tracker 14, und die Arbeit an den Blick Kontrolle in verschiedenen Störungen 7. Das Verfahren ist flexibel und ermöglicht den mobilen Beurteilung, die unverzichtbar ist, wenn der klinischen Beurteilung bei kleinen Kindern oder Kindern mit mehrfachen Behinderungen durchführen. Daher ist es geeignet, praktisch alle Kinder in oculomotor und visuelle Verarbeitungskapazitäten zu messen, die einen Monitor zu beobachten können.
Die Bedeutung dieses Verfahrens in Bezug auf den bestehenden visuellen Diagnoseverfahren (dh Validität) wurde als erster Schritt zur klinischen Anwendung untersucht. Das gegenwärtige Paradigma wurde mit derzeit verwendeten visuellen Funktion Beurteilung (VFA) bei Kindern kombiniert. Beobachtungen von oculomotor und visuellen Funktionen, die auf Augenbewegung Aufnahmen waren vergleichbar mit Standard-Verhaltensbeobachtungen dieser Funktionen basieren. Darüber hinaus Eye - Tracking - Parameter, zB Fixationsdauer und Sakkaden Richtung, sofern adsätzliche Wert oculomotor und Sehleistung bei Kindern während der VFA bei der Charakterisierung (Kooiker MJG et. al., 2015, eingereicht). Die Hauptverstärkung des dargestellten Verfahrens liegt in der Möglichkeit , mehr Sehfunktionen zu bewerten als die derzeit in Sehfunktion Abschätzungen in jungen Jahren durchgeführt wird, und sie in einer quantitativen Weise 26 zu beurteilen. Eine Einschränkung in Bezug auf bestehende Methoden ist , dass, ohne Anpassungen, es noch nicht möglich ist , mit der vorliegenden Testbatterie 14 Sehschärfe oder Gesichtsfeld gründlich zu beurteilen.
Obwohl wir beschränkten uns in zukünftigen Anwendungen auf die Darstellung der Ergebnisse von Cartoon Reize können unterschiedliche visuelle Modalitäten mit anderen Stimuli getestet werden (zB verschiedene Formen, Bewegung, Farbe und Kontrast Informationen) 22,20,25. Auf diese Weise bestimmte visuelle Verarbeitungsbereiche jenseits der primären Sehbahn sind gezielte, wie visuelle Assoziation Bereiche in zeitlicher oder parietalen Kortex.Eine Beschränkung des Verfahrens besteht darin, daß die vorliegenden visuelle Reize lediglich die Erkennung der visuellen Eingangs auslösen, und der Anfangsphase der visuellen Verarbeitung aufzurufen. Diese Reize zielen nicht auf Funktionen höherer Ordnung, die nach dem Stimulus Erkennung relevant werden und dass in der Regel mit der visuellen Wahrnehmung Tests gemessen. Obwohl ihre Ausführung ohne den Einsatz von Kommunikation ist eine Herausforderung, ein Eye - Tracking-basierte Paradigma ist eine vielversprechende Zukunft Format für den Nachweis von wahrnehmungsbezogenen Informationen, zB visuelle Suche, -Speicher oder -selektiven Aufmerksamkeit.
Zusammengefasst bieten detaillierte Augenbewegungsantworten auf verschiedene Typen von visuellen Stimulation umfassende Charakterisierung von visuellen Informationsverarbeitungsfunktionen, früh in der Entwicklung. Folglich ist für jedes Kind ein individuelles visuelles Profil in Bezug auf intakte und beeinträchtigte Funktionen erstellt werden. Ein solches Profil detaillierte Informationen über Stärken und Schwächen in oculomotor und visuelle können vorsehen,Funktion. Es kann als Ausgangspunkt für die Unterstützung im täglichen Leben verwendet werden, und für Lehrer und Betreuer Ausbildung. Die quantitative Informationen, die mit diesem Verfahren verfügbar geworden ist, kann für folgende visuelle Entwicklung im Laufe der Zeit von Vorteil sein, und für Programme visuelle Interventionen und Rehabilitation zu überwachen.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tobii T60 XL | Tobii Technology: http://www.tobii.com | http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/ | remote infrared eye tracker |
| Tobii Studio | Tobii Technology: http://www.tobii.com | http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/ | eye tracker software |
| MATLAB | MathWorks Inc | http://nl.mathworks.com/products/matlab/ | data analysis software |
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