Summary
優遇的なパラダイムを用いてのアイトラッキング研究は、乳児の外見世界に対する新たな理解と注意を研究するために使用することができる。
Abstract
我々は、乳児がどのように発達し、理解し、そして彼らの周りの世界に出席するかを研究するために、アイトラッキング研究における優遇的見た目のパラダイムの使用について議論する。アイトラッキングは、乳児から視線データを収集するための安全で非侵襲的な方法であり、優遇的なパラダイムは設計が簡単で、乳児のみが画面に出席する必要があります。1次元で異なる2つの視覚刺激を同時に示すことで、乳児がいずれの刺激についても異なる見た目の行動を示すかどうかを評価し、その違いに対する感受性を実証することができる。このような実験アプローチの課題は、実験を簡潔に(10分以下)保ち、2つの刺激が一つの方法でしか異ならないように注意深く制御されなければならないことです。null 結果の解釈も慎重に検討する必要があります。本論文では、6ヶ月齢が署名言語に事前に触らなくても、署名言語の言語的手がかりに敏感であることを発見するために、優遇的に見えるパラダイムを持つ乳児のアイトラッキング研究の成功例を示す。乳児がこれらの手がかりに本質的または生来の感受性を持っていることを示唆する。
Introduction
発達科学の最も重要な目標は、幼児や小児における認知機能、言語、社会的認知の出現を研究することです。目の動きは、参加者の意図、理解、知識、興味、外界への注意によって調節されます。乳幼児のオキュロモーター応答を収集し、視覚的な静的または動的な画像を向けてスキャンすると、乳児の外的な視覚世界と受け取る言語入力に対する新たな理解と注意に関する情報を提供できます。
アイトラッキング技術は100年以上前から行われてきましたが、効率と使いやすさが進歩し、乳幼児の研究に使用できるばかりです。過去10年間で、アイトラッキングは幼児の精神的な世界について多くを明らかにしました。例えば、私たちは今、短期記憶、オブジェクト閉塞、および視線行動1、2、3から6ヶ月の間に起こったイベントの予測について多くを知っています。アイトラッキングは、幼児の言語学習4を研究するためにも使用することができます。一般的に、幼児の言語学習は、環境中に存在する感覚的手がかりを識別し、言語伝達5、6のために最も顕著な手がかりを識別する能力に依存する。発達科学者は、これらの感覚的な手がかりが何であるか、なぜ幼児の注意を引くのか、そしてこれらの手がかりが幼児の言語学習にどのように注意を払うかをよりよく理解しようとする。本論文では、アイトラッキングプロトコルと、話し言葉や署名言語での乳児の感受性を研究するために一緒に使用できる優遇的なパラダイムを提示する。
Stone, et al.7では、アイトラッキングは、サインナイーブな乳児が署名言語の一連のフォロジカルコントラストに対する感受性を持っているかどうかをテストするために、優先的に見えるパラダイムで使用されました。これらの対照は、ソノリティ(すなわち、知覚顕著)、話し言葉と署名言語7、8、9、10、11の両方に存在する構造的な言語特性によって異なる。 12、13.ソノリティは、話し言葉や署名言語における音声学的制約において重要であると考えられており、ソノリティに基づく制限に従う声は、より「整形式」であると考えられている。幼児は、スピーチを聞くとき、複数の言語にわたって形成されていない音音に対する良い形の音llableの行動の好みを示すために観察され、さらには14、15の前に聞いたことがなかった言語でさえ。我々は、幼児が署名言語の経験がなかったとしても、署名言語で整形された言語についても同様の好みを示すだろうと仮定した。
我々はさらに、この好み(または感受性)が知覚的狭窄の対象となると仮定した。これは、幼児が最初の誕生日に近づくにつれて、幼児の多くの言語機能に対する初期の普遍的な感受性が、幼児が16にさらされている言語内の特徴のみに減衰する言語獲得現象である。 、17.私たちは、若い(6ヶ月)とより高い(12ヶ月齢)乳児を募集し、彼らは新しい音声コントラストに対する感受性のための知覚狭窄機能の反対側にあるので、これらの年齢を選択しました17,18, 19.我々は、若い乳児が署名言語で整形された言語の好みを示すだろうが、高齢の乳児はそうでないだろうと予測した。乳児は、2つの理由で選択された、整形と不適切な形の指のスペルからなるビデオを見ました。 第一に、流暢な指のスペルの細かい文字は、ソノリティベースの超音波学的制限8に従うように定め、幼児が早期にソノリティベースの手がかりに敏感であるかどうかを直接テストする実験的なコントラストを作り出す機会を提供する。語学学習。第二に、私たちは、指のスペルが署名で大きく異なる完全な兆候と比較して、手の動きの速度や大きさを含む可能な知覚的な混乱をより厳密に制御することができたので、体と顔の完全な兆候の代わりに指のスペルを選びました。スペースと移動速度。我々の研究では、手だけを示すビデオを使用しましたが、このパラダイムは、科学的な質問やコントラストに応じて、署名者や話者の頭や全身を示すビデオ、あるいは動物や無生物の物体を示すビデオに一般化可能です。
言語や感覚コントラストに対する感度を測定するために優先的に見える好みのパラダイムを使用する値は、その相対的なシンプルさと制御の容易さにあります。このようなパラダイムでは、乳児は、研究の質問に関連する1次元または1つの特徴によって異なる2つの刺激を並べて提示される。乳児は、いずれかの刺激を受ける機会を与えられる。各刺激に対する総検索時間が記録され、分析されます。2つの刺激の探し行動の有意な違いは、乳児が2つの刺激が異なる次元を知覚することができるかもしれないことを示す。両方の刺激が同時に、同じ期間で示されているので、全体的な実験は、乳児の行動の特異性(不注意、他の場所を探して、騒ぎ、泣く)のためによく制御されています。それは、刺激が順次示される他のパラダイムと比較して、その場合、乳児は刺激とは無関係の理由で異なる刺激に対して異なる量の注意を自発的に示す可能性がある(例えば、ある期間中に騒がしい)。刺激Bより刺激Aの試験が多かった)。また、刺激の指示や理解は必要ありません。幼児は単にそれを見る必要があります。最後に、このパラダイムは、乳児制御習慣パラダイム16、20で一般的であるように、刺激提示を変更するために、基準のための乳児の行動を積極的に監視する必要はありません。見た目の好みのパラダイムは、違いではなく、見た目の好みに関する仮説をテストするのにも適しています。言い換えれば、乳児が刺激Aと刺激Bを区別できることを除いて、研究者は、刺激が乳児の生まれつきの偏見に関する有益な見た目の行動を引き起こしたか、または減少したかをテストすることもできる。そして新興の認知。
より一般的には、現代の非侵襲的なアイトラッキング技術の利点は数多くあります。アイトラッキングは、デバイスから放出され、参加者の目から反射された近赤外光の測定に依存しています1,21.この赤外線は目に見えず、目に見えず、完全に安全です。アイトラッキング実験は指示を必要とし、受動態表示のみに依存します。現在のモデルは、簡単なセットアップで短時間で大量の視線データを生成します。幼児は親の膝の上に座ることができ、私たちの経験では、彼らはしばしば実験を楽しみます。ほとんどの現代のリモートアイトラッカーは、頭部の拘束や幼児に置かれたアイテムを必要とせず、頭の動きに強く、点滅、泣き、範囲外に移動した後、すぐに回復します。必要に応じて、目の位置データに加えて、サッカデパターン、ヘッド位置データ、および瞳孔を記録することができます。
幼児のアイトラッキング研究を行う上での課題は本物ですが、克服できません。アイトラッキングデータは、乳児の動き、不注意、うるささ、眠気のために騒々しい場合があります。実験は、約10分以内で完了できるように設計する必要があります - これは、ラボの訪問が迅速であるという利点がありますが、より多くのデータを取得する必要がある場合や、いくつかの実験条件を持っている場合にも欠点があります。もう一つの重要な注意点は、ヌル発見は、乳児が実験操作に敏感でないることを意味しならないということです。乳児が刺激Aと刺激Bの間に有意な差を示さない場合、この発見は(1)AとBの違いに対する無感覚、または(2)行動の好みを引き出す失敗のいずれかを意味する可能性がある。例えば、乳児はAとBの違いに敏感であったとしても、おそらく幼児はAとBに同じように魅了された。この問題は、理想的には同じ(または非常に類似した)刺激を使用するが、乳児が行動の好みを示す知られている異なる次元に沿ってテストする第二の条件の追加によって解決することができる。乳児が最初の状態で好みを示さないが、第2の状態でそうする場合、乳児は刺激に対する好みを実証することができると解釈され、これはヌル結果の解釈を明確にするのに役立つ。最後に、アイトラッカーを正確に校正することが重要です。目の視線データを実験刺激に正確にマッピングできるように、キャリブレーションは、低い空間誤差と時間誤差の両方で正確でなければなりません。言い換えれば、「あなたの研究はあなたのキャリブレーションと同じくらい良いです。刺激プレゼンテーションの前後のキャリブレーションチェックは、自信の追加尺度を提供することができます。乳児との目の追跡のキャリブレーションに関する詳細かつ優れたレビューは、他の場所で公開されています1,21,22,23,24,25, 26、27。
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Protocol
人間の参加者を含む次の手順は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の人間研究保護プログラムによって承認されました。
1. 参加者の選考と準備
- 対象年齢の定められた年齢(例えば、5~14ヶ月)の乳幼児を募集する。ソーシャルメディア、チラシ、郵便など、複数の方法を使用します。地元の病院や官公庁と協定を結び、新生児、両親、住所を記載した記録を取得し、郵便で直接連絡できるようにすることを検討してください。
- 興味のある親がスケジュールのためにラボを呼び出すときに乳児をスクリーニングします。乳児が妊娠中または出産中、神経疾患の合併症をいずれもおらず、正常な聴覚と視力を持っていることを確認してください。
注:実験7では、手話に対する新しい感受性に興味があったので、参加している幼児が家庭で手話を見ておらず、赤ちゃんのサイン指導ビデオ(親の報告に基づく)が表示されていないことを確認しました。また、言語体験の意図しないばらつきをさらに減らすために、自宅で英語しか触れられていない乳幼児を募集しました。 - 乳児の定期的な授乳や昼寝の時間の直後にテストをスケジュールし、騒ぎを最小限に抑えます。研究室にプライベート給餌や居眠りスペースがあることを両親に伝えます。支払いや実験室のTシャツ、ワンシー、または小さなおもちゃを贈ることを介して両親の参加を補償します。
2. 好みのパラダイムと実験的なデザインを見る
- 2つの異なるビデオ刺激が同時に表示され、それぞれが画面の半分に表示される条件で、見た目の好みのパラダイムを採用します。両方の刺激が正確に 1 つの寸法またはフィーチャに沿って異なり、それ以外の場合は他のすべての視覚要素で同一であることを確認します。
注:我々のプロトコルでは、手話7でソノリティベースの音の手がかりに対する幼児の感受性に焦点を当てましたが、このプロトコルは視覚刺激を含む他の乳児のアイトラッキング研究に容易に一般化されています。私たちの主な繰り返し被験者の実験条件は、ソノリティ条件でした(図1参照)。この条件には、2つの異なる字句化された指のスペルシーケンス、1つは「整形式」(すなわち、ソノリティベースの音質学的制限に従った)と他の「不正な形式」を含んでいた。 - 幼児の見た目の好みを引き出すと予想される2つのビデオ刺激で2番目の「コントロール」条件を設計します。繰り返しますが、両方の刺激が正確に 1 つの寸法またはフィーチャに沿って異なり、他のすべての視覚要素に対して制御されていることを確認します。
注:プロトコル7では、この2番目の条件は「ビデオ向き」条件でした。この状態には 2 つのビデオが含まれており、どちらもソノリティ状態に使用されるのと同じスペル シーケンスを示していますが、片側が垂直方向と水平方向に反転しました (図 1参照)。「コントロール」条件の設計は、研究の質問に依存し、言語状態を対比させる非言語制御、または乳児が好みを示すことを期待される確認条件のいずれかである可能性があります。
3. 刺激構造
- 特定の実験質問に基づいて言語項目を定義します。乳児は一般的に6〜10分の実験を許容するが、十分な試行と繰り返しが必要であるため、持続時間が短いアイテムを目指します(通常は4〜10s)。
注:私たちのプロトコル7は、32の無作為化10秒試験、16のソノリティ条件試験および16のビデオオリエンテーション条件試験で、整形式および不正なバリアント(合計8つのシーケンス)を持つ4つの指のスペルシーケンスを使用しました。キャリブレーション(1分未満)または注意グラバーセグメント(それぞれ約3〜5s)をカウントしない全長は、5.3分であった。 - ランダム化スキームを定義します。条件をランダムに混在させ、画面の左右に表示される言語項目をランダム化して、A と B の項目と B 項目と B 項目の同じ数が存在するようにします。
- カウンターバランシングスキームを定義します。2つの異なるランダム化実験シーケンス(実行)を構築し、各実験シーケンスに同じ数の参加者を割り当て、年齢、性別、およびその他の目的の要因を制御します。
- その中の人と一緒にビデオを作成する場合は、青または緑のクロマキーの背景の前に立っている人とよくプロビジョニングされた写真/撮影スタジオを使用してください。
注:私たちのプロトコル7では、私たちは指のスペルシーケンスに焦点を当てたので、私たちは私たちのビデオで顔や体を使用しませんでした。ただし、このプロトコルは、フルボディビューまたはヘッドのみのビューでユーザーを表示することを選択できる場合を前提として作成されます。 - イメージのすべての部分で照明を均等に配置し、人物または背景に強い影を付けません。
- 三脚に置き、人の首の高さに上げた高精細ビデオカメラを使用してください。記録中のフォーカスの変更を防ぐには、オートフォーカスをオフにします。テープを使用して、撮影中に人の足を配置する場所をマークし、撮影セッション中の歩行を最小限に抑えます。
- 調査対象の言語のネイティブ ユーザーを選択し、言語項目を自然に、および労力をかけずに再現できるユーザーを選択します。衣服は肌の色と対照的で、クロマキーの背景に似た色を含んではなりません。ジュエリーや装飾品を削除します。緩い髪は、コームまたはバインドする必要があります。
注:乳児をテストする前に、刺激と実験条件が母国語ユーザーによって受け入れられていることを確認するために、コンパニオン「確認」実験を行うことをお勧めします。 - カメラが1つのビデオクリップにすべての複製を記録しながら、自然に各言語項目を数回再現するように人に依頼します。これらのビデオ クリップはループで再生される可能性があるため、ビデオ クリップの先頭と末端の両方が、ループ間のシームレスな遷移のために同じボディ位置の人物を表示していることを確認します。
- 撮影後、ビデオ編集プログラムにビデオを読み込みます。各言語項目に最適な再現を選択し、クリップをこれらの項目にトリミングします。各言語項目の周囲に、先頭と末尾のフレームの数を同数挿入します。必要に応じて、変換ツールを適用して画像を拡大または中央に表示しますが、すべての刺激に均等に適用します。
- 可能な限り高コントラスト刺激を使用してください。ビデオ編集プログラムのクロマキー機能を使用して、角膜反射を最大化するために背景を白に変更し、視線データをキャプチャするための最良の条件を可能にします。
- 刺激をループする場合は、一緒に表示される任意の 2 組のビデオ刺激に対してループの持続時間が等しいことを確認します (つまり、両側の言語項目の長さは同じである必要があります)。これを実現するには、各言語項目のビデオ速度を少し調整します。
注:乳児は効果的に動く刺激を処理するためにプレゼンテーションの速度を遅くする必要があることを覚えておいてください。調整は微妙で、言語項目を大幅に変更または歪めないようにする必要があります。我々のプロトコル7では、刺激の速度が50%遅くなり、この操作が成人観察者によって顕著でないことに確認した。 - 複合クリップ内に言語項目のペアを並べて配置します。これらのペアは、前の手順でビデオの長さが同じであることを覚えておいてください。各言語項目の位置が両側で同じであることを確認します (たとえば、左の項目が右の項目と比較して高く、低く、大きく、または中央から外れている)、両方の項目が同時に開始および終了していることを確認します。
- 刺激設計と同様に、明るさや色などのビデオ クリップの低レベルの視覚的特徴を制御して、画面の両側で同じにします。
- ビデオタイムラインでコンポジットクリップを複製してループ動作を適用します。ループ間のジャーク性を最小限に抑えるには、ループの開始フレームと終了フレームの違いに付き添います。必要に応じて、短いビデオトランジションを使用して、ループ間のスムーズな遷移を提供します。
- 編集した動画を、アイトラッキングプログラムに適した形式で、可能な限り高い解像度で書き出します。
- 通常、アイトラッカーでパッケージ化された実験的なプレゼンテーションソフトウェアを使用して、刺激をプログラムして提示し、刺激順序をランダム化します。アイトラッカーを制御し、そこからデータを記録することができる場合、汎用実験プレゼンテーションソフトウェアも使用することができます。
- 試行の直前に幼児の注意を画面の中央に維持し、リダイレクトするために、各トライアルの前に注意を引き付ける画像を挿入します(図2参照)。
注:例としては、静的またはアニメーションの子犬、子猫、おもちゃ、笑顔、または漫画のフィギュアが含まれます。アニメーションの方が効果的ですが、メモリを大量に消費する場合があり、静的イメージが同様に機能していることがわかりました。これらの画像は小さく(約2~5度)、モニターの中央に配置され、乳児が各試験が始まる前にモニターの中央を見るようにする必要があります。 - 実験シーケンスの先頭と最後に、3 つのスライドで構成される 3 点のキャリブレーション チェック手順を挿入し、それぞれ左上隅、画面中央、および右下隅に表示される 1 つのターゲットを持ちます (図 2を参照)。
4. アイトラッキング装置
- 頭部の位置を確保するために拘束や装置を必要とせず、少なくとも50 Hzのサンプリングレートが可能なリモートアイトラッカーを使用してください。
注:リモートアイトラッカーには、観察者の目に光を発する、知覚できない赤外線発光ダイオード(LED)が含まれています。内蔵の赤外線カメラは、瞳孔と角膜反射の位置を検出し、モニター上の観測者の固定点を3次元(x、y、z)座標として計算するアルゴリズムを適用します。座標は両眼で平均化され、単一の双眼鏡値が生成されます。通常、(x,y)座標のみが分析され、z はモニタからの距離としては関係ありません。 - 15 インチ以上のコンピュータ モニタを使用し、解像度が 1024 x 728 ピクセル以上で、実験刺激を表示します。
- アイトラッカーを刺激モニターの真下に置き、乳児の顔に向かう低い角度で可能な限り直接正面に置きます。ルーラーとデジタルアングルゲージを使用して、アイトラッカーとモニターの配置と角度を測定します。必要に応じて、これらの数字をアイトラッキングソフトウェアに入力します。
注:より高い角度(例えば、アイトラッカーは地面に低く、したがって、より高い角度)は、乳児の頬と手による目の閉塞によるアイトラッキングを妨げる可能性があります。アイトラッカー位置のベストプラクティスについては、特定のアイトラッカーモデルのガイドラインを参照してください。さらに、ほとんどのアイトラッカーソフトウェアは、各セッションの前にロードされるこの情報を保存することができます。ただし、アイトラッカーやモニターが実験セッションの間に少しでも動く可能性がある場合は、最も正確なキャリブレーションを達成するために、各セッションの前に測定値を再収集します。 - ユーザーまたはシーンカメラと呼ばれる別のウェブカメラを刺激モニターの上に配置し、実験中に参加者の顔全体を記録します。実験中にライブフィードを提供し、その記録は生の視線データと共に保存されます。
- 実験用プレゼンテーションソフトウェアを設定し、通常はアイトラッカーで市販され、刺激を提示し、目の動きを記録し、ユーザーまたはシーンカメラを記録し、実験中に視線点を表示し、必要に応じて視線データを実行する分析。
注:アイトラッカーを制御し、そこからデータを記録することを可能にする統合が含まれている場合は、汎用実験的なプレゼンテーションソフトウェアも使用できます。
5. アイトラッキング手順
- 参加者のエントリーと背景メジャー
- 到着時に、研究を説明し、大学のIRB規則に従って署名された同意を得る。乳児が警告を発する場合は、テストを進め、実験後にアンケートを完了します。到着時に乳児の準備ができていない場合(例えば、乳児がうるさい、睡眠、または給餌が必要である)、この時間を使用して親がすべての背景家族と言語アンケートを完了する。
- 背景家族と言語のアンケートを完了するために親を持っています。標準的な人口統計情報と医療情報、および幼児の言語と技術環境に関する情報(例えば、家庭で使用される言語の数、ビデオ、スマートフォン、タブレットへの露出)を収集します。
- セットアップ
- 実験室の明かりを暗くし、部屋に他の明白な視覚気晴らしがないことを確認してください。カーテンを使用して、部屋内のすべてのディストラクタから幼児の視野を塞ぎ込む(図3参照)。ウイルス対策スキャンやソフトウェアの更新など、コンピュータ上のすべてのバックグラウンド アプリケーションが実験中に実行されていないことを確認します。
- 幼児が膝の上に座って椅子に座るように親に勧める。より多くの安定性を提供するために、親は親の膝の上に置かれた柔らかいブースターの座席で幼児を紐で縛るかもしれない。
注:このようなブースターシートは、親との親密さを維持するだけでなく、若い乳児が後方または前方に傾きすぎないようにします(データ損失をもたらす)、高齢の乳児がクロールするのを防ぎます。 - アイトラッカーのガイドラインに従って、乳児の頭部がモニターおよびアイトラッカーから最適な距離に置かれていることを確認してください。アイトラッカーソフトウェアを使用して、乳児の目がアイトラッカーに見えるように確認します。目が見えない場合は、目が検出され、適切な距離内に入るまで、親に乳児をそっと揺らしてください。
- 実験的な刺激を見るのを妨げる眼鏡を親に与える。
注:眼鏡を閉塞すると、乳児が特定の刺激や画面の側面に偏る可能性が減少し、アイトラッカーが誤って乳児の代わりに親の目を追跡するのを防ぎます。
- 校正
- アイトラッカーの指示に従ってキャリブレーション手順を実行します。
- アイトラッカーソフトウェアでサポートされている場合は、モニターの4つのコーナーと中央に対応する5点のキャリブレーション手順を使用します。
注:キャリブレーションを機能させるには、乳児はキャリブレーション画像を見る必要があります。したがって、画像は非常に興味深いものでなければなりません。スピニングタイプのアニメーションは、幼児の目をキャリブレーションポイントの中心にできるだけ向けたままにして、画像の「中心」が静止したままになってくれます。 - キャリブレーション中は、画像を指さしたり、キャリブレーション画像に直接注意を向けたりしないでください。
- アイトラッカーソフトウェアを使用して、キャリブレーションが成功したことを確認します。必要に応じてキャリブレーションを繰り返し、特に親または乳児がキャリブレーション中に実質的に(例えば、親が立ち上がる)動く場合。
注:キャリブレーションプロセスは、それが新しく、興味深く、簡単であることに依存します。乳児が校正を受ける必要がある回数が多いほど、効果が低くなる可能性があります。 - キャリブレーションが成功したことを確認したら、直ちに実験を開始します。
- 実験
- 3 点校正チェックを使用して実験を開始します (図 2を参照)。各ターゲットの継続時間を手動で制御します。乳児が1つのスライドでターゲットに固定したら、すぐに次のターゲットに進みます。視線が各ターゲットの中心から一貫して 1 度以上離れている場合は、実験を中止し、キャリブレーションを繰り返します。
- 最初の試行前の注意を引く者から始めて、実験を続けます(図2参照)。アテンション グラバーの表示時間を手動で制御します。幼児が注意をつかむに固執するとき、試験を開始します。乳児が数秒後に固定しない場合は、きしむおもちゃや点滅するライトを使用して、乳児の注意を画面にリダイレクトします。
- すべての試験が示された後、同じ3点校正チェック手順をもう一度実行して、実験中にシグナルドリフトまたはキャリブレーションの変更が考えられることをテストします。チェックの後、実験を終了します。
- 乳児が回復不能な騒ぎを示した場合、または親が停止を要求した場合は、実験を終了します。
- ラップ
- まだ完了していない場合は、保護者に背景家族と言語アンケートに記入してもらいます。
- 報酬を提供し、同意した場合は、親が採用を支援するために同僚間で配布するための追加のチラシ/資料を共有します。
6. データ分析
- まず、速度チャートまたは時間の経過に伴う視線位置のトレースをプロットして、データが各被験者のノイズ(高速ピークの期間)であるかどうかを調べることによって、データの品質を評価します。データ位置の高速変化や体系的なドリフトは、校正不良やデータ取得エラーを示している可能性があります。
- 移動平均を使用するなど、ノイズリダクション アルゴリズムまたはフィルタを使用して、視線データから高周波情報を除外します。これらのアルゴリズムは、データの短いギャップを補間することもでき、通常は点滅や頭の動きによって引き起こされます。
注: 一般的な空間時系列フィルタを使用して固定とサッカデスを分類することはお勧めしません。 - 画面の両側に 1 つずつ、関心のある 2 つの領域 (AOIs) を描画します。AOI が視覚要素自体よりもわずかに大きいことを確認します (例えば、25 ピクセルまたは 1º の視覚角度が大きく、すべての人の周り) は、小さな校正の不正確さや標準的な計測器のエラーに対応します。
注: AOI は静的ですが、ビデオ内の移動オブジェクトが含まれるため、ビデオ全体を通して変更する間、AOI が移動オブジェクトの最大寸法よりも大きくなっていることを確認します。アイトラッカーソフトウェアで必要に応じてサポートされている場合は、代わりに動的移動AOIを使用することができます。 - 画面の中央にある 2 つの AOI の間に約 25 ピクセル以上のギャップを維持します。
- アイトラッカーソフトウェアまたはセカンダリ解析プログラムを使用して、AOI内に入るすべての視線点を合計し、このカウントにサンプリング間隔を掛けることによって、各試験の各AOIの合計検索時間を計算します(例えば、120Hzアイトラッカーを使用する場合は、サンプリング間隔は 8.33 ミリ秒)。
- それでもアイトラッカーソフトウェアを使用している場合は、探している時間データをエクスポートします。次に、各乳児の合計検索時間を計算し、各刺激タイプについて、完全な実験実行を通じて計算する。十分な量の視線データを提供しなかった乳児を除外する(例えば、可能な最大データの少なくとも25%)。
注:Stone, et al.7,et al. では、検査を受けたすべての乳児の24%が、騒々しさ、目の閉塞、記録中の目の閉塞、過度の点滅、垂れ下がったまぶた、器具の誤差、またはによる目の不十分な測定データのために除外されました。実験エラー。 - 各乳児の探している好み指数を計算します。まず、一方の刺激タイプの合計検索時間をもう一方の刺激タイプに分割します。
注:このステップでは、乳児が実験全体を見た時間が異なるかどうかにかかわらず、乳児を直接比較することができます。 - 対数変換でこの値を正規化すると、-1.0 と 1.0 のインデックスが同じ大きさを表すが、反対方向に表示されるすべての幼児に対して、見た目の優先インデックスを意味のある意味で解釈できます。
- 適切な統計テストを実行して、参加者グループ間の総表示時間と優先指標を比較します。統計テスト結果と効果サイズおよび/または信頼区間を報告します。
注:Stone, et al.7では、手話におけるソノリティベースの音文学的制限に対する年齢に関連する感受性をテストするために、ソノリティ探しの好み指数(探している時間の商のログ)を比較するために独立したt検定が行われました。若いと高齢の乳児グループの間の不適切な形の項目)上によく形成された項目。
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Representative Results
Stone, et al.7のサンプルは、16人の若い乳児(平均年齢=5.6±0.6ヶ月、範囲=4.4-6.7ヶ月、8人の女性)と13歳の高齢児(平均年齢=11.8±0.9ヶ月、範囲=10.6-12.8ヶ月;7人)で構成された。これらの幼児の誰も手話を見たことがなかった。まず、年齢層間の総検索時間の差を評価し、有意差は見つかりませんでした(平均:48.8 s対36.7s;t(27)=1.71;p= 0.10)。これは、次の結果のための無関係な年齢関連の説明(例えば、気配り、頭の回転、点滅)の可能性を除外します。ソノリティ状態では、若い乳児は、不適切な形の項目よりも良好な形で長く見えました(平均:28.6 s対20.2s;ペアt(15)=4.03、p = 0.001、コーエンのd =0.74)。対照的に、高齢児は2つの刺激タイプの間で見た目の行動にほとんど違いを示さなかった(平均:18.1s対18.6s;t(12)=0.29、p=0.78)。若い乳児は、高齢の乳児よりもソノリティの好み指数値が大きかった(図4;手段: 0.15 対 -0.03;t(27) = 3.35、 p = 0.002、コーエンの d = 0.74)この結果は、若い乳児(高齢の乳児ではない)が、手話にさらされたことがなかったにもかかわらず、手話におけるソノリティに基づくフォンロジカル制限に敏感であることを示している。
また、ビデオの向き条件での見た目の動作についても調べた。従動変数として方向設定指数を使用して、繰り返しメジャー因子ソノリティ(整形式と不整形)と被験者間因子年齢(若年型対古い)を持つ双方向分散分析を実行しました。年齢(F(1,27)=6.815、p=0.015、部分h2 =0.20)の主な効果があり、若い乳児と高齢の乳児は直立および逆化された署名刺激に対して異なる視聴好を持っていることを示した(図4)。具体的には、若い乳児は直立刺激(平均=0.11)で長く見え、高齢の乳児は反転刺激(平均=-0.12)で長く見えた。ソノリティ(F(1,27) = 2.04、p = 0.165、部分 h2 = 0.07) の主な効果はなく、ソノリティが直立プリファレンスインデックス値に影響を与えなかったことを示します。ソノリティ x 年齢グループの相互作用は見つかりませんでした F(1,27) = 0.12, p = 0.73, 部分 h2 = 0.004.高齢の乳児は、ソノリティ状態の好みを示すことができなかったが、それにもかかわらず、彼らはビデオオリエンテーション状態で好みを示すことができた。したがって、我々は、ソノリティ状態の高齢の乳児とのヌル結果を、署名言語のそれらのフォンロジカルな手がかりに対する真の無感覚から生じたものと解釈した。
図 1.ソノリティとビデオの向きの条件。左側には、2つの異なる指のスペルシーケンス(整形式v.不正な形式)が示されています。右側には、同じスペル シーケンスが表示されますが、1 つは直立し、もう 1 つは反転されます (垂直方向と水平方向に反転します)。以前にStone et al.7に掲載された画像(https://www.tandfonline.com参照)。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 2.キャリブレーションチェックと刺激表示手順。3 点キャリブレーション チェック シーケンスは、左上隅、画面中央、および右下隅のピンホイール ターゲットを示します。幼児がターゲットに固定されると、実験者は次のスライドに進みます。キャリブレーションチェックは、すべての刺激が示される前後に行われます。刺激プレゼンテーションは、注意グラバー(子犬)、その持続時間が実験者によって制御されるを示す。乳児が子犬に固執すると、実験は10s刺激ビデオを開始する。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 3.アイトラッキングラボセットアップ.親と幼児は左に調節可能な高さの白い椅子に座り、研究者は右側に座ります。参加者と研究者のエリアを隔てる白いカーテンと、アイトラッカーとモニターを除くすべての機器を遮る追加の白いカーテンとボードがあります。乳児は、親の膝の上に置かれる青いブースターシートに座るか、または幼児が親の膝の上に直接座っていてもよい。写真に写っている黄色い鳥のおもちゃなど、すべてのおもちゃや視覚的なディストラクタは、実験を開始する前に参加者エリアから削除されます。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図 4.プリファレンスインデックスデータの代表的なサマリーチャート。左のグラフは、2つの年齢層のソノリティ嗜好指数の間に有意な差を示し、若い乳児は整形した指のスペルを好むが、高齢の乳児はそうでない。右のグラフは、方向の好みのインデックスに対する 2 x 2 分散分析のグラフィカルな表現を示しています。プリファレンスインデックスの計算手順については、ステップ6:データ分析を参照してください。両方の年齢層は、直立または反転刺激のための好みを示しました。誤差余数は、平均の標準誤差を示します。Stone et al.7から変更された画像(https://www.tandfonline.com参照)。この図のより大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
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Discussion
我々は、幼児が署名言語の経験がないにもかかわらず、言語信号の特定の視覚的な手がかりに敏感であるかもしれないという証拠を発見するために、優先的に見えるパラダイムを使用しました。さらに、この感受性は若い乳児にのみ観察され、高齢の乳児ではなく、古典的な知覚狭窄機能の現れである。ソノリティの制限に基づく整形された器系の年齢ベースの好みの証拠は、ソノリティが幼児の言語学習7の重要な手がかりであるかもしれないという更なる仮説を可能にしました。刺激は、1つの微妙な方法で異なる2つの対照的な言語信号を提供するように慎重に設計され、第2の条件は、可能なnull結果のより良い解釈を可能にしました。幼児は、指示や言語理解を示すことなく、シンプルで楽しい実験室の設定で私たちの刺激のいずれかを自由に見ていました。この研究はまた、障害のある両親とサイン露出した乳児など、乳児の他のグループを対比させる重要なベースラインを確立した。サインにさらされた乳児(聴覚障害者)を研究することは、募集が困難であるが、視覚的な言語的手がかりに対する乳児の感受性を形成する際の初期の感覚と言語経験の役割に関する新しい情報を生み出すだろう。特に、視覚言語の手がかりに対する聴覚障害児の感受性を評価することは、幼児期28、29の言語不足に苦しむ集団である。我々は、聴覚障害と聴覚の両方の古い標識露出乳児は、高齢の非標識にさらされた乳児で観察された感受性の低下を示さないだろうと予測する。
現在のパラダイムで考慮すべき重要な点がいくつかあります。アイトラッキングの使用は、乳児が見ることができるもの(視力)と乳児が見ることを選択する場所(視覚的嗜好)との間に直接的な関係があるという仮定に依存する。当然のことながら、秘密の注意シフトはサッカデスの形でも起こるかもしれませんが、ここでは分析されませんでした。しかし、高い視力と透明度を提供する中央の葉の領域は非常に小さい(約2º)。この地域の外の視力は非常に悪いので、観察者が細かい詳細をはっきりと見る必要がある場合、彼または彼女は視線をリダイレクトし、それに従う必要があります。注意する必要があるもう 1 つの問題は、総所探し時間 (つまり、所要時間) が総計であり、常に注意、意図的または意図的でない注意と正確に相関しない可能性があることである。固定時間の減少は、必ずしも注意や焦点が少ないことを意味するわけではありません。また、離脱や疲労を示す場合があります。視線データの主な利点は、さまざまな方法で分析できることです。我々は固定時間(すなわち、ドウェル時間)に焦点を当てている間、サッカデおよびスキャンパターン(すなわち、スキャンパス)はまた、乳児が異なる刺激30、31の間で彼らの注意を調節する方法を学ぶために同一の生データセットから導き出すことができる。空間的および時間的なデータ分析アプローチは有用であり、多数であり、瞳孔データを分析して、乳児の視線行動に関するより多くの洞察を提供し、彼らが世界をどのように認識し、組織化するかについての推論を引き出すことができます2、 32.
新しいアイトラッキングスタディを設計する場合、データの取得と品質に影響を与えるため、テスト環境と参加者の個々の特性を慎重に検討する必要があります。周囲の照明レベルや、記録セッション中の刺激モニターやアイトラッカーの位置の微妙な変化は、キャリブレーションと追跡性に影響を与える可能性があります。年齢や民族性などの参加者要因も、データの品質に影響を与える可能性があります。私たちは、経験的研究を行う前に、彼らの実験室の設定と異なる年齢の参加者の多様なサンプルでそれらの制限をテストし、文書化するためにアイトラッカーを持つ研究室を奨励します。データ取得中の測定誤差の蓄積である信号ドリフトを検出して回避するために、各セッションの前にアイトラッカーと刺激モニターの位置と角度を再測定することをお勧めします。セッション前およびセッション後のキャリブレーションチェックを行います。これは、研究者が正確な視線シフト/サカディックパターンとスキャンパスを収集したい場合に特に重要です。優遇的な見た目のパラダイムの1つの利点は、より大きなヘミフィールドの違いに依存しているため、マイナーな校正エラーに耐性があることです。
本研究は、アイトラッキング技術の明確な価値と乳児に対する優遇的見た目のパラダイムを示す。このパラダイムは柔軟性があり、幅広い研究問題をカバーするために拡張することができます。現在最も一般的なアプリケーションは、顔の差別の開発を研究することです33,34,35, しかし、それは視聴覚や視覚言語の感受性や能力を研究するために適用することができます, 社会的手がかり,感情的な価値、さらには理解。さらに、各データ収集セッションは短くシンプルであり、パラダイムは若年および高齢の乳児の両方に適しているので、異なる年齢の乳児(例えば、縦断または断面)の研究に最適です。
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Disclosures
著者は何も開示していない。
Acknowledgments
研究のためのデータ収集は、カリフォルニア大学サンディエゴ校のUCSDマインド、経験、知覚ラボ(UCSD MEPラボ)で行われました。資金はNIH R01EY024623(ボスワース&ドブキンス)とNSF SBE-1041725(プチト&アレン、ボスワースへのサブアワード)によって提供されました。MEPLabの学生研究チームと、この研究に参加したカリフォルニア州サンディエゴの乳幼児や家族に感謝しています。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eye Tracker | Tobii | Model X120 | |
| Experiment Presentation & Gaze Analysis Software | Tobii | Tobii Studio Pro | |
| Experimenter Monitor | Dell | Dell Professional P2210 22" Wide Monitor | |
| Stimulus Monitor | Dell | Generic 17" Monitor | |
| CPU | Dell | Dell Precision T5500 Advanced with 2.13 Ghz Quad Core Intel Xeon Processor and 4 GB DDR3 Memory) with 250 GB SSD hard disk and standard video output cards. | |
| Webcamera | Logitech | Logitech C150 HD Cam | |
| Video Capture Card | Osprey | Osprey 230 Video Capture Card (to capture stimulus that is output to Stimulus Monitor) |
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