Summary
우선적으로 보이는 패러다임을 이용한 아이트래킹 연구는 유아의 외부 시각 세계에 대한 새로운 이해와 관심을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
우리는 유아가 주변 세계를 개발하고, 이해하고, 참석하는 방법을 연구하기 위해 아이 트래킹 연구에서 우선적으로 보이는 패러다임의 사용에 대해 논의합니다. 아이트래킹은 유아의 시선 데이터를 수집하는 안전하고 비침습적인 방법이며, 우선적으로 보이는 패러다임은 디자인이 간단하며 유아가 화면에 참석하도록 요구합니다. 한 차원에서 다른 두 가지 시각적 자극을 동시에 보여줌으로써, 우리는 유아가 어느 자극에 대해 서로 다른 행동을 보이는지 여부를 평가하여 그 차이에 대한 민감성을 입증할 수 있습니다. 이러한 실험 접근법의 과제는 실험을 짧게 유지해야 한다는 것입니다(10분 이상) 두 자극이 한 가지 방법으로만 다르게 되도록 신중하게 제어해야 합니다. null 결과의 해석도 신중하게 고려해야 합니다. 이 논문에서는 6개월된 어린이가 서명된 언어에 사전 노출이 없음에도 불구하고 서명된 언어로 언어 적 단서에 민감하다는 것을 발견하기 위해 선호하는 패러다임을 가진 유아 아이 트래킹 연구의 성공적인 예를 설명합니다. 유아는 이 단서에 본질적인 또는 타고난 감도를 가지고 있다는 것을 건의합니다.
Introduction
발달 과학의 가장 중요한 목표는 유아와 어린이의 인지 기능, 언어 및 사회적 인식의 출현을 연구하는 것입니다. 눈의 움직임은 참가자의 의도, 이해력, 지식, 관심 및 외부 세계에 대한 관심에 의해 조절됩니다. 영상 정적 또는 동적 이미지를 방향을 지정하고 스캔하는 동안 유아의 oculomotor 반응을 수집하면 외부 시각 세계와 수신하는 언어 입력에 대한 유아의 새로운 이해와 관심에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
아이트래킹 기술은 100년 이상 지속되어 왔지만, 최근에는 효율성과 유용성이 향상되어 유아를 연구하는 데 사용할 수 있게 되었습니다. 지난 10 년 동안, 아이 트래킹은 유아의 정신 세계에 대해 많은 것을 밝혔습니다. 예를 들어, 우리는 이제 단기 기억, 개체 폐색 및 시선 행동 1,2,3에서6 개월 된 향후 이벤트에 대한 기대에 대해 많이 알고 있습니다. 아이 트래킹은 유아 언어 학습을공부하는 데 사용할 수 있습니다 4. 일반적으로 유아 언어 학습은 환경에 존재하는 감각 단서를 구별하고 언어 전송에 가장 두드러진 단서를 식별하는능력에 따라 달라집니다 5,6. 발달 과학자는 이 감각 단서가 무엇인지, 왜 유아의 주의를 끄는지, 그리고 유아에 있는 이 단서 비계 언어 학습에 어떻게 주의하는지 더 잘 이해하기 위하여 노력합니다. 본 논문은 아이트래킹 프로토콜과 유아의 민감성을 음성 또는 서명된 언어로 연구하는 데 함께 사용할 수 있는 우대적 패러다임을 제시합니다.
Stone, et al.7에서아이 트래킹은 기호 순진한 유아가 서명 된 언어로 음운 대조세트에 대한 민감성을 가지고 있는지 여부를 테스트하기 위해 우선적으로 보이는 패러다임과 함께 사용되었습니다. 이러한 대조는 음부 (즉, 지각 salience), 음성 및 서명 언어모두에 존재하는 구조적 언어 속성에 의해 달랐다 7, 8,9,10,11, 12,13. Sonority는 음음 기반 제한을 준수하는 음절이 더 "잘 형성된"것으로 간주되도록 음성 및 서명 된 언어의 음운 학적 제한에 중요하다고 생각됩니다. 유아, 연설을들을 때, 여러 언어에 걸쳐 잘못 형성 된 음절을 통해 잘 형성 된 음절에 대한 행동 환경 설정을 표시하기 위해 관찰되었습니다, 심지어 언어에서 그들은 전에 들어 본 적이 없는14,15. 우리는 유아가 서명 된 언어에 대한 사전 경험이 없더라도 서명 된 언어로 잘 형성 된 음절에 대해 유사한 환경 설정을 보일 것이라고 가설했습니다.
우리는 또한 이 환경 설정 - 또는 감도 - 지각 축소의 대상이 될 것이라고 가설. 이것은 유아가 첫 번째 생일에 접근할 때, 많은 언어 기능에 대한 유아의 초기 보편적 인 민감도가 언어 내의 기능만으로 감쇠되는 언어 습득 현상으로 16에 노출되었습니다. ,17. 우리는 젊은 (6 개월) 및 더 오래된 (12 개월) 유아를 모집, 그들은 새로운 음성 대조에 대한 감도에 대한 지각 축소 기능의 반대쪽 끝에 있기 때문에 이 연령을 선택17,18, 18, 19. 우리는 젊은 유아가 서명된 언어로 잘 형성된 음절에 대한 선호를 보여줄 것이라고 예측했지만, 더 오래된 유아는 그렇지 않을 것이라고 예측했습니다. 유아는 두 가지 이유로 선택된 잘 형성되고 나쁜 형성된 핑거스펠링으로 구성된 비디오를 시청했습니다. 첫째, 유창한 손가락 맞춤법으로 음절은 음량 기반 음운 제한8을 준수하도록 이론화되어 유아가 음비성 기반 큐에 민감한지 여부를 조기에 직접 테스트하는 실험적 대조를 생성할 수 있는 기회를 제공합니다. 언어 학습. 둘째, 우리는 손가락 맞춤법이 서명에 크게 변화하는 전체 징후와 비교하여 손 움직임의 속도와 크기를 포함하여 가능한 지각 혼동을 보다 엄격하게 제어 할 수 있기 때문에 몸과 얼굴에 전체 징후 대신 손가락 맞춤법을 선택했습니다. 공간과 이동 속도. 우리의 연구는 손만 보여주는 비디오를 사용하지만,이 패러다임은 서명자와 스피커의 머리 또는 전신을 보여주는 비디오에 일반적이다, 심지어 동물이나 무생물을 보여주는, 과학적 질문과 대조에 따라 연구되고.
언어 또는 감각 적 대비에 대한 민감도를 측정하기 위해 우선적으로 보이는 기본 설정 패러다임을 사용하는 값은 상대적으로 단순하고 제어가 용이합니다. 이러한 패러다임에서 유아는 연구 질문과 관련된 하나의 차원 또는 하나의 기능에 의해 다이같은 두 가지 자극을 나란히 제시합니다. 유아는 어느 자극에 foveate 기회가 주어집니다. 각 자극을 향한 총 조사 시간이 기록되고 분석됩니다. 2개의 자극에 대한 행동을 찾는 데 있어 유의한 차이는 유아가 두 자극이 다른 차원을 인식할 수 있음을 나타냅니다. 두 자극이 동시에 동일한 기간에 표시되기 때문에, 전체 실험은 유아 행동의 특이성에 대해 잘 제어됩니다 (부주의, 다른 곳을 찾고, 소란, 울음). 즉, 자극이 순차적으로 표시되는 다른 패러다임과 비교하여, 이 경우 유아는 자극과 관련이없는 이유로 다른 자극에 대해 다른 자극에 대해 다른 양의 주의를 자발적으로 보여줄 수 있습니다 (예를 들어, 소란스러운 기간 동안 자극 A보다 자극 A의 더 많은 시험이었다). 또한, 지침 및 자극의 이해는 필요하지 않습니다; 유아는 단지 그것을 볼 필요가있다. 마지막으로, 이러한 패러다임은 유아 제어 습관 패러다임16,20에서흔히 볼 수 있는 바와 같이 자극 프리젠테이션을 변경하기 위해 기준에 대한 유아 행동을 능동적으로 모니터링할 필요가 없다. 찾고 있는 기본 설정 패러다임은 차이점보다는 환경 설정 에 대한 가설을 테스트하는 데도 적합합니다. 다른 말로, 자극 A와 자극 B 사이 구별 할 수 있는 유아 이외에, 연구원은 또한 자극 증가 또는 감소 찾고 행동을 유도 하는 테스트할 수 있습니다., 유아에 대 한 유익한 수 있습니다. 그리고 새로운 인식.
더 일반적으로, 현대의 비침습적 아이트래킹 기술의 장점은 무수합니다. 아이트래킹은 기기에서 방출되어 참가자의 눈에서 반사되는 근적외선 측정에의존합니다 1,21. 이 적외선은 보이지 않으며 눈에 보이지 않으며 완전히 안전합니다. 아이트래킹 실험은 지침이 필요하지 않으며 수동 보기에만 의존합니다. 현재 모델은 간단한 설정으로 짧은 시간 내에 풍부한 양의 시선 데이터를 생성합니다. 유아는 부모의 무릎에 앉을 수 있으며, 우리의 경험에서 종종 실험을 즐길 수 있습니다. 대부분의 최신 원격 아이 트래커는 유아에게 헤드 레스트 나 아이템을 배치 할 필요가 없으며, 깜박임, 울음, 범위 밖으로 이동하거나 멀리 보고 후 신속하게 회복, 머리 움직임에 강력한입니다. 원하는 경우, 사케이드 패턴, 헤드 위치 데이터 및 눈 위치 데이터 이외에 동공을 기록할 수 있습니다.
유아 아이 트래킹 연구를 수행하는 데 따르는 과제는 현실적이지만 극복할 수 없는 과제는 아닙니다. 아이 트래킹 데이터는 유아의 움직임, 부주의, 소란, 졸음으로 인해 시들해질 수 있습니다. 실험은 약 10분 이내에 완료될 수 있도록 설계되어야 하며, 이는 실험실 방문이 빠르다는 장점이 될 수 있지만 더 많은 데이터를 획득해야 하거나 여러 실험 조건을 가지고 있어야 하는 경우 단점이 될 수 있습니다. 또 다른 중요한 주의 사항은 널 발견이 유아가 실험 조작에 민감하지 않다는 것을 의미하지 않는다는 것입니다. 유아가 자극 A와 자극 B 사이에 유의한 차이를 보이지 않는 경우, 이 발견은 (1) A와 B의 차이에 대한 무감각, 또는 (2) 행동 선호도를 유도하는 실패를 의미 할 수있다. 예를 들면, 아마 유아는 그(것)들의 다름에 민감하더라도, A와 B에 동등하게 매료되었습니다. 이 문제는 두 번째 조건의 추가에 의해 해결 될 수 있습니다., 이상적으로 동일한 사용 (또는 매우 유사한) 자극 하지만 유아 행동 환경 설정을 전시 할 것으로 알려져 있는 다른 차원을 따라 테스트. 유아가 첫번째 조건에서 특혜를 보여주지 않는 경우에, 그러나 두 번째에서 이렇게 하는 경우에, 유아는 어떤 널 결과의 해석을 명확히 하는 것을 도울 수 있는 자극에 대한 선호도를 보여주는 것을 보여줄 수 있다는 것을 해석될 수 있습니다. 마지막으로 아이 트래커를 정밀하게 교정하는 것이 중요합니다. 시선 데이터를 실험 자극에 정확하게 매핑할 수 있도록 낮은 공간 및 시간 적 오류모두에서 교정이 정확해야 합니다. 즉, "당신의 연구는 교정만큼이나 훌륭합니다." 자극 프리젠 테이션 전후의 교정 검사는 추가적인 신뢰도를 제공할 수 있습니다. 유아와 아이 트래킹 교정에 대한 상세하고 우수한리뷰는 다른 곳에서 출판되었습니다 1,21,22,23,24,25, 26,27.
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Protocol
인간 참가자를 관련시키는 다음 절차는, 캘리포니아 대학, 샌디에고에 있는 인간 적인 연구 보호 프로그램에 의해 승인되었습니다.
1. 참가자 선발 및 준비
- 정해진 연령대의 유아(예: 5~14개월)를 모집합니다. 소셜 미디어, 전단지, 우편 을 포함한 여러 가지 방법을 사용합니다. 지역 병원이나 정부 기관에 연락하여 신생아, 부모 및 우편 주소를 나열하는 기록을 검색하여 우편을 통해 직접 연락할 수 있도록 하는 것이 좋습니다.
- 관심 있는 부모가 실험실에 전화하여 일정을 잡을 때 유아를 선별합니다. 유아는 임신 또는 출산 중 합병증이 없는지, 신경 장애도 없고 정상적인 청력과 시력을 갖도록 하십시오.
참고 : 우리의실험 7에서, 우리는 수화에 대한 초기 감도에 관심이 있었기 때문에, 우리는 우리의 참여 유아가 가정에서 어떤 수화를 볼 수 없었고 (부모 보고서에 따라) 어떤 아기 기호 명령 동영상이 표시되지 않았는지 확인했다. 언어 경험의 의도하지 않은 변동성을 더욱 줄이기 위해 집에서 영어에만 노출된 유아를 모집했습니다. - 최소한의 소란을 보장하기 위해 유아의 정기적 인 수유 또는 낮잠 시간 직후 에 대한 테스트를 예약하십시오. 실험실에서 개인 수유 및 / 또는 낮잠 공간이 있음을 부모에게 알립니다. 실험실 티셔츠, 원면 또는 작은 장난감을 지불하거나 선물하여 부모에게 참여를 보상하십시오.
2. 선호도 패러다임 과 실험 적 디자인
- 두 개의 서로 다른 비디오 자극이 동시에 표시되는 조건과 함께 찾고 환경 설정 패러다임을 채택, 화면의 절반에 각각. 두 자극이 정확히 하나의 차원 이나 피쳐에 따라 다르고 다른 모든 시각적 요소에 대해 동일한지 확인합니다.
참고 : 우리의 프로토콜에서, 우리는 수화7에서음비성 기반 음운 큐에 유아 감도에 초점을 맞추고 7,하지만이 프로토콜은 시각적 자극을 포함하는 다른 유아 아이 트래킹 연구에 쉽게 일반화된다. 우리의 주요 반복-피험자 실험 조건은 음비성 상태였다(도 1참조). 이 조건은 2개의 다른 어휘화된 핑거스펠링 시퀀스를 포함, 1개의 "잘 형성된" (즉, 음투기반 음운 학적 제한을 준수함) 및 다른 "잘못된 형성". - 유아의 선호도를 유도할 것으로 예상되는 두 가지 비디오 자극으로 두 번째 "제어" 조건을 설계합니다. 다시 말하지만, 두 자극이 정확히 하나의 차원 이나 기능을 따라 다르도록 하고 다른 모든 시각적 요소에 대해 제어됩니다.
참고 : 우리의프로토콜 7에서,이 두 번째 조건은 "비디오 방향"조건이었다. 이 조건에는 두 개의 비디오가 포함되어 있었는데, 둘 다 음수 조건에 사용된 것과 동일한 핑거스태펠링 시퀀스를 보여 주지만 한쪽은 수직 및 수평으로 뒤집혔습니다(그림 1참조). "통제" 조건의 디자인은 연구 질문에 달려 있고, 언어 조건을 대조하는 비언어적 대조, 또는 유아가 선호도를 보여줄 것으로 예상되는 확증조건일 수 있다.
3. 자극 구조
- 특정 실험 적 질문에 따라 언어 항목을 정의합니다. 유아는 일반적으로 실험의 6 ~10 분 사이에 견딜 수 있지만, 또한 충분한 시험과 반복이 있어야하기 때문에, 기간이 짧은 항목 (일반적으로 4-10 초)에 대한 목표.
참고: 우리의 프로토콜 7은 32개의 무작위 10초 시험, 16개의 음비 성 상태 시험 및 16개의 비디오 방향 조건 시험에서 잘 형성되고 잘못된 변형(총 8개의 시퀀스)을 가진 4개의 핑거스펠링 시퀀스를 사용했습니다. 교정(1분 미만) 또는 주의-그래버 세그먼트(각각 약 3-5초)를 계수하지 않는 총 길이는 5.3분이었습니다. - 무작위화 체계를 정의합니다. 조건을 임의로 혼합하고 화면의 왼쪽과 오른쪽에 나타나는 언어 항목을 무작위로 지정하여 A 와 B 항목, B 항목 및 A 항목과 같은 수의 항목이 동일합니다.
- 카운터밸런싱 체계를 정의합니다. 두 개의 서로 다른 무작위 실험 시퀀스를 구성하거나 실행하고, 연령, 성별 및 기타 관심 요인을 제어하는 각 실험 시퀀스에 동일한 수의 참가자를 할당합니다.
- 사람들과 함께 동영상을 만드는 경우, 파란색 또는 녹색 크로마키 배경 앞에 서있는 사람과 잘 프로비저닝 된 사진 / 촬영 스튜디오를 사용하십시오.
참고 : 우리의프로토콜 7에서, 우리는 손가락 맞춤법 시퀀스에 초점을 맞추고, 그래서 우리는 우리의 비디오에 얼굴이나 몸을 사용하지 않았다. 그러나 이 프로토콜은 전신 또는 헤드 전용 보기에서 사람들을 표시하도록 선택할 수 있다고 가정하여 작성됩니다. - 사람 또는 배경에 강한 그림자없이 이미지의 모든 부분에 걸쳐 균일하게 조명을 배치합니다.
- 삼각대에 놓고 사람의 목 높이까지 올려 놓은 고화질 비디오 카메라를 사용하십시오. 녹화 중에 초점이 변경되지 않도록 자동 초점을 끕니다. 테이프를 사용하여 촬영 중에 사람의 발을 어디에 두어야 하는지 표시하고 촬영 세션 중에 걷는 것을 최소화하십시오.
- 조사 중인 언어의 기본 사용자와 노력 없이 자연스럽게 언어 항목을 재현할 수 있는 사용자를 선택합니다. 의류는 피부톤과 대조되어야 하며 크로마키 배경과 유사한 색상을 포함하지 않아야 합니다. 보석이나 장식을 제거합니다. 느슨한 모발은 빗질하거나 묶아야 합니다.
참고: 유아를 테스트하기 전에, 자극과 실험 조건이 모국어 사용자가 받아 들인다는 것을 확인하기 위해 동반자 "확인"실험을 수행하는 것이 좋습니다. - 카메라가 단일 비디오 클립에서 모든 복제를 기록하는 동안 각 언어 항목을 몇 번 자연스럽게 재현하도록 요청합니다. 이러한 비디오 클립은 루프에서 재생될 수 있으므로 비디오 클립의 시작과 끝이 모두 루프 간 원활한 전환을 위해 동일한 바디 위치에 있는 사람을 표시하도록 합니다.
- 촬영 후 비디오 편집 프로그램에서 비디오를 가져옵니다. 각 언어 항목에 가장 적합한 복제를 선택하고 이러한 항목에 클립을 트리밍합니다. 각 언어 항목 주위에 동일한 수의 선행 및 후행 프레임을 삽입합니다. 필요한 경우 변환 도구를 적용하여 사람의 이미지를 확대하거나 중심에 두되 모든 자극에 동일하게 적용합니다.
- 가능하면 고대비 자극을 사용하십시오. 비디오 편집 프로그램의 크로마키 기능을 사용하여 각막 반사를 최대화하기 위해 배경을 흰색으로 변경하여 시선 데이터를 캡처하는 데 가장 적합한 조건을 허용합니다.
- 자극을 반복하는 경우, 루프의 지속 시간이 함께 표시된 비디오 자극의 두 쌍에 대해 동일한지 확인하십시오 (즉, 양쪽에있는 언어 항목의 길이가 동일해야합니다). 이를 위해 각 언어 항목의 비디오 속도를 약간 조정합니다.
참고: 유아는 효과적으로 움직이는 자극을 처리하기 위하여 프리젠테이션의 더 느린 비율이 필요하다는 것을 명심하십시오. 모든 조정은 미묘해야 하며 언어 항목을 크게 변경하거나 왜곡하지 않아야 합니다. 우리의 프로토콜7에서, 자극의 속도는 50 %로 느려졌으며, 우리는이 조작이 성인 관찰자에 의해 눈에 띄지 않았다는 것을 확인했습니다. - 언어 항목 쌍을 복합 클립에 나란히 배치합니다. 이 쌍은 이미 이전 단계에서 비디오 길이가 동일화되어 있음을 기억하십시오. 각 언어 항목의 위치가 양쪽 모두에 대해 동일한지(예: 왼쪽 항목이 오른쪽 항목에 비해 높거나 낮거나 크거나 중심이 아닌 경우) 두 항목이 동시에 시작되고 끝나는지 확인합니다.
- 자극 디자인과 마찬가지로 휘도 및 색상과 같은 비디오 클립의 낮은 수준의 시각적 기능을 제어하여 화면의 양쪽에서 동일하게 유지합니다.
- 비디오 타임라인에서 합성 클립을 복제하여 반복 동작을 적용합니다. 루프 간의 경련을 최소화하려면 루프의 시작 및 끝 프레임의 차이점에 대해 다름을 참조하십시오. 필요한 경우 짧은 비디오 전환을 사용하여 루프 간 전환을 보다 부드럽게 할 수 있습니다.
- 아이트래킹 프로그램에 적합한 형식으로 편집된 동영상을 최대한 높은 해상도로 내보냅니다.
- 일반적으로 아이 트래커와 함께 포장된 실험적인 프리젠테이션 소프트웨어를 사용하여 자극을 프로그래밍하고 제시하고 자극 순서를 무작위로 지정합니다. 범용 실험 프리젠 테이션 소프트웨어는 아이 트래커를 제어하고 그것에서 데이터를 기록 할 수있는 제공, 또한 사용될 수있다.
- 각 시험 전에 주의-그래버 이미지를 삽입하여 유아의 주의를 시험시작 직전에 화면 중앙으로 유지하고 리디렉션합니다(그림 2참조).
참고: 정적 또는 애니메이션 강아지, 새끼 고양이, 장난감, 웃는 얼굴 또는 만화 피규어가 매우 비약적이고 크기가 같은 경우를 예로 들 수 있습니다. 애니메이션이 더 효과적일 수 있지만 메모리집약적이며 정적 이미지가 똑같이 잘 작동한다는 것을 발견했습니다. 이 심상은 각 예심이 시작되기 전에 유아가 모니터의 중심을 보고 있다 그래야(약 2~5도) 모니터에 중앙에 위치해야 합니다. - 실험 시퀀스의 시작과 끝에서 왼쪽 위 모서리, 화면 중심 및 오른쪽 아래 모서리에 나타나는 하나의 대상이 각각 3개의 슬라이드로 구성된 3점 교정 검사 절차를 삽입합니다(그림 2참조).
4. 아이트래킹 장치
- 머리의 위치를 고정하기 위해 구속이나 장치가 필요하지 않고 최소 50Hz의 샘플링 속도를 낼 수 있는 원격 아이 트래커를 사용합니다.
참고: 원격 아이 트래커에는 관찰자의 눈에 빛을 방출하는 눈에 보이지 않는 적외선 발광 다이오드(LED)가 포함되어 있습니다. 내장 된 적외선 카메라는 동공의 위치와 각막 반사를 감지하고 알고리즘을 적용하여 모니터의 관찰자 고정 지점을 3 차원 (x, y, z) 좌표로 계산합니다. 좌표는 단일 쌍안경 값을 생성하기 위해 양쪽 눈에서 평균화됩니다. 일반적으로 모니터로부터의 거리인 z는 관련이 없는 (x, y) 좌표만 분석됩니다. - 15" 이상의 컴퓨터 모니터를 사용하여 1024 x 728 픽셀 이상의 해상도로 실험 자극을 표시합니다.
- 아이 트래커를 자극 모니터 바로 아래에 놓고 유아의 얼굴을 향하게 하는 낮은 각도로 가능한 한 정면으로 향합니다. 눈금자와 디지털 각도 게이지를 사용하여 아이트래커와 모니터의 위치와 각도를 측정합니다. 필요한 경우 이 숫자를 아이트래킹 소프트웨어에 입력합니다.
참고: 더 높은 각도(예: 아이 트래커는 지면이 낮아서 더 높이 기울어져 있음)는 유아의 뺨과 손에 의한 눈의 폐색으로 인해 아이 트래킹을 방해할 수 있습니다. 아이트래커 포지션의 모범 사례는 특정 아이트래커 모델의 가이드라인을 참조하세요. 또한 대부분의 아이 트래커 소프트웨어는 각 세션 전에 로드할 이 정보를 저장할 수 있습니다. 그러나 아이 트래커 나 모니터가 실험 세션 사이에 약간 도서 될 가능성이있는 경우 가장 정확한 교정을 달성하기 위해 각 세션 전에 측정을 다시 수집하십시오. - 사용자 또는 장면 카메라라고도 하는 별도의 웹 카메라를 자극 모니터 위에 배치하여 실험 중에 참가자의 전체 얼굴을 기록합니다. 실험 중에 라이브 피드를 제공하고, 그 기록은 원시 시선 데이터와 함께 저장된다.
- 아이 트래커와 함께 일반적으로 시판되는 실험 프리젠테이션 소프트웨어를 설정하여 자극을 제시하고, 눈의 움직임을 기록하고, 사용자 또는 장면 카메라를 기록하고, 실험 중에 시선 포인트를 표시하고, 선택적으로 시선 데이터를 수행합니다. 분석.
참고: 범용 실험 용 프리젠 테이션 소프트웨어는 아이 트래커를 제어하고 데이터를 기록 할 수있는 통합이 포함되어 있는 경우 사용할 수 있습니다.
5. 아이트래킹 절차
- 참가자 입장 및 배경 측정
- 도착시, 연구를 설명, 대학 IRB 규정에 따라 서명 된 동의를 얻을. 유아가 경고를 받으면 실험을 진행하고 실험 후 설문지를 작성하십시오. 도착 시 유아가 준비되지 않은 경우(예: 유아가 소란스럽거나 수면중이거나 먹이를 주어야 하는 경우), 부모가 모든 배경 가족 및 언어 설문지를 작성할 때 이 시간을 사용하십시오.
- 부모가 배경 가족 및 언어 설문지를 작성하도록 하십시오. 표준 인구 통계 학적 및 의료 정보, 유아의 언어 및 기술 환경에 대한 정보 (예 : 가정에서 사용되는 언어의 수, 비디오, 스마트 폰, 태블릿에 노출)를 수집합니다.
- 설정
- 실험방에 조명을 어둡게하고 방에 다른 명백한 시각적 산만이 없는지 확인합니다. 커튼을 사용하여 실내의 모든 산만한 곳에서 유아의 시야를 가려내세요(그림 3참조). 실험 중에 바이러스 백신 검색 및 소프트웨어 업데이트를 비롯한 컴퓨터의 모든 백그라운드 응용 프로그램이 실행되지 않았는지 확인합니다.
- 부모에게 유아가 무릎에 앉은 채 의자에 앉게 한다. 안정성을 높이기 위해 부모는 유아를 부모의 무릎에 놓은 부드러운 부스터 시트에 묶을 수 있습니다.
참고: 이러한 부스터 시트는 부모와의 친밀감을 유지하지만 어린 유아가 뒤로 기울거나 앞으로 너무 많이 기울어지는 것을 방지합니다(데이터 손실의 결과) 나이가 많은 유아가 기어다니는 것을 방지합니다. - 아이 트래커 지침에 따르면, 유아의 머리가 모니터와 아이 트래커에서 최적의 거리에 위치하고 있는지 확인하십시오. 아이 트래커 소프트웨어를 사용하여 유아의 눈이 아이 트래커에 보이는지 확인합니다. 보이지 않는 경우, 부모가 눈이 감지될 때까지, 적절한 거리 내에 있는 때까지 아기를 사방으로 부드럽게 흔들라고 한다.
- 부모에게 실험자극을 볼 수 없도록 안경을 착용하십시오.
참고: 안경을 착용하면 유아가 특정 자극이나 화면 측면에 편향될 가능성을 줄이고 아이 트래커가 유아대신 부모의 눈을 실수로 추적하지 못하도록 방지합니다.
- 교정
- 아이 트래커 지침에 따라 교정 절차를 수행합니다.
- 아이 트래커 소프트웨어에서 지원하는 경우 모니터의 네 모서리와 중앙에 해당하는 5포인트 교정 절차를 사용하십시오.
참고: 교정이 작동하려면 유아는 교정 이미지를 보아야 합니다. 따라서 이미지는 매우 흥미로바여야 합니다. 스피닝 유형의 애니메이션은 이미지의 "중심"이 고정된 상태로 유지되도록 잘 작동하며, 유아의 눈이 교정 지점의 중심으로 가능한 한 지시되도록 합니다. - 교정 중에는 이미지를 가리키지 않거나 부모가 교정 이미지에 직접 주의를 기울이지 마십시오.
- 아이 트래커 소프트웨어를 사용하여 교정이 성공했는지 확인합니다. 필요한 경우, 특히 교정 중에 부모 또는 유아가 실질적으로 이동하는 경우(예: 부모가 서 있는 경우) 교정을 반복합니다.
참고: 교정 과정은 참신하고 흥미롭고 간략하게 설명되는 것에 따라 달라집니다. 유아가 교정을 받아야 하는 시간이 많을수록 효과가 적을 수 있습니다. - 교정이 성공한 것으로 확인된 후 즉시 실험을 시작합니다.
- 실험
- 3점 교정 검사로 실험을 시작합니다(그림 2참조). 각 대상의 지속 시간을 수동으로 제어합니다. 유아가 한 슬라이드로 대상에 고정되면 즉시 다음 대상으로 진행하십시오. 시선이 각 대상의 중심에서 일관되게 1도 이상 떨어져 있으면 실험을 중단하고 교정을 반복합니다.
- 첫 번째 시험 전에 주의-그래버로 시작하여 실험을 계속합니다(그림 2참조). 주의-그래버가 표시되는 길이를 수동으로 제어합니다. 유아가 주의-그래버에 고정될 때 시험을 시작합니다. 유아가 몇 초 후에 그것에 고정하지 않는 경우에, 화면에 유아의 주의를 리디렉션하기 위하여 삐걱 거리는 장난감 또는 깜박이는 빛을 이용하십시오.
- 모든 시험이 표시된 후, 실험 중에 가능한 신호 드리프트 또는 교정 변화를 테스트하기 위해 동일한 3점 교정 검사 절차를 다시 수행합니다. 확인 후 실험을 종료합니다.
- 유아가 회복할 수 없는 소란을 보여주거나 부모가 중지를 요청하는 경우 실험을 종료합니다.
- 랩 업
- 아직 완료되지 않은 경우, 부모에게 배경 가족 및 언어 설문지를 작성해 두게 한다.
- 보상을 제공하고, 동의하는 경우, 부모가 모집을 돕기 위해 동료에게 배포 할 수있는 추가 전단지 / 자료를 공유하십시오.
6. 데이터 분석
- 먼저, 속도 차트 또는 시간이 지남에 따라 시선 위치의 흔적을 플로팅하여 데이터의 품질을 평가하여 각 주제에 대한 데이터가 시끄러운지(고속 피크 기간)인지 검사합니다. 데이터 위치의 고속 변경 또는 체계적인 드리프트는 잘못된 교정 또는 데이터 수집 오류를 나타낼 수 있습니다.
- 이동 평균을 사용하는 것과 같은 노이즈 감소 알고리즘 또는 필터를 사용하여 시선 데이터에서 고주파 정보를 필터링합니다. 이러한 알고리즘은 일반적으로 깜박임과 머리 움직임으로 인해 데이터의 짧은 간격에 보간할 수도 있습니다.
참고: 이러한 알고리즘은 성인의 눈 행동을 기반으로 하며 유아 의 눈 행동에 일반화할 수 없기 때문에 일반적인 공간 시간 필터를 사용하여 고정 및 사카데스를 분류하는 것은 권장되지 않습니다. - 화면의 각 측면에 대해 하나씩 두 가지 관심 영역(AOI)을 그립니다. 사소한 보정 부정확성이나 표준 계측기 오류를 수용하기 위해 AOI가 시각적 요소 자체(예: 25픽셀 또는 1º 시각적 각도)보다 약간 큰지 확인합니다.
참고: AOI는 정적이지만 비디오에서 움직이는 오브젝트를 포함하므로 비디오 전체에서 변경하는 동안 AOI가 움직이는 개체의 최대 치수보다 커야 합니다. 아이 트래커 소프트웨어에서 원하는 지원을 받는 경우 동적 이동 AOI를 대신 사용할 수 있습니다. - 화면 중앙에 두 AOI 사이에 약 25픽셀 또는 더 큰 간격을 유지합니다.
- 아이 트래커 소프트웨어 또는 보조 분석 프로그램을 사용하여 AOI 내에 속하는 모든 시선 포인트를 합산하고 이 카운트에 샘플링 간격을 곱하여 각 시험에 대한 각 AOI의 총 검색 시간을 계산합니다(예: 120Hz 아이 트래커를 사용하는 경우 샘플링 간격은 8.33 ms)입니다.
- 여전히 아이 트래커 소프트웨어를 사용하는 경우, 찾고 시간 데이터를 내보냅니다. 다음으로, 전체 실험 실행에 걸쳐 각 자극 유형에 대한 각 유아의 총 검색 시간을 계산합니다. 충분한 양의 시선 데이터를 제공하지 않은 유아는 제외합니다(예: 가능한 최대 데이터의 25% 이상).
참고: Stone, etal. 7, 테스트된 모든 유아의 24%는 교정 이력이 좋지 않거나, 소란스러움, 멀리 바라보며, 녹화 중 눈의 폐색, 과도한 깜박임, 처진 눈꺼풀, 기기 오류 또는 실험자 오류. - 각 유아에 대한 선호도 지수를 계산합니다. 먼저 한 자극 유형에 대한 총 검색 시간을 다른 자극 유형위로 나눕니다.
참고: 이 단계는 유아가 실험을 전반적으로 본 기간에 유아가 변화했는지 여부에 관계없이 유아를 서로 직접 비교할 수 있게 합니다. - -1.0 과 1.0의 인덱스가 같은 크기를 나타내지만 반대 방향으로 모든 유아에서 찾고 있는 기본 설정 인덱스를 의미 있게 해석할 수 있는 로그 변환으로 이 값을 정규화합니다.
- 적절한 통계 테스트를 수행하여 총 조사 시간과 참가자 그룹 간에 선호도 지수를 비교합니다. 효과 크기 및/또는 신뢰 구간과 함께 통계 테스트 결과를 보고합니다.
참고 : 돌, 외7, 수화의 음운 기반 음운 제한에 대한 연령 관련 감도를 테스트하기 위해, 독립적 인 t 테스트는 선호도 지수를 찾고 공명 (에 대한 찾고 시간의 지수의 로그)를 비교하기 위해 수행되었다 젊은 유아 그룹과 더 오래된 유아 그룹 사이에 잘 형성 된 항목)
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Representative Results
돌, 외. 7의 샘플은 16 명의 어린 유아 (평균 연령 = 5.6 ± 0.6 개월, 범위 = 4.4-6.7 개월, 8 여성) 및 13 명의 더 오래된 유아 (평균 연령 = 11.8 ± 0.9 개월; 범위 = 10.6-12.8 개월; 7 여성)로 구성되었습니다. 이 유아들 중 누구도 수화를 본 적이 없었습니다. 첫째, 연령 그룹 간의 총 조사 시간의 차이를 평가한 결과 유의한 차이를 발견하지 못했습니다(평균: 48.8s 대 36.7s; t(27) = 1.71; p = 0.10). 이것은 다음과 같은 결과에 대한 불필요한 연령 관련 설명 (예 : 주의력, 머리 회전, 깜박임)의 가능성을 배제합니다. 음수 조건에서, 젊은 유아는 잘못 형성된 품목 보다는 잘 형성된 에서 더 길게 보였습니다 (의미: 28.6 s 대 20.2s; 쌍을 이루는 t (15) = 4.03, p = 0.001, Cohen의 d = 0.74). 비교하여, 더 오래된 유아는 2개의 자극 모형 사이 보는 행동에 있는 작은 다름을 보여주었습니다 (평균: 18.1 s 대 18.6 s; t(12) = 0.29, p = 0.78). 유아의 경우 유아보다 음부선호도 지수가 더많았습니다(그림 4; 평균: 0.15 대 -0.03; t(27) = 3.35, p = 0.002, 코헨의 d = 0.74). 결과는 더 젊은 유아, 그러나 더 오래된 유아가, 이전에 수화에 노출되었던 적이 에도 불구하고, 수화에 있는 음운 기지를 둔 음운 제한에 민감하다는 것을 표시합니다.
또한 비디오 방향 조건에서 보이는 동작을 살펴보기도 했습니다. 방향 기본 설정 인덱스를 종속 변수로 사용하여 반복 측정 계수 Sonority(잘 형성된 대 잘못된 형성) 및 피험자 간 계수 연령(더 젊은 대 이전)을 사용하여 양방향 ANOVA를 실행했습니다. 나이(F(1,27) = 6.815, p = 0.015, 부분 h2 = 0.20의 주요 효과가 있었는데, 이는 더 젊고 나이가 많은 유아가 직립 및 반전 된 서명 자극에 대한 다른 보기 환경 설정을 가지고 있음을 나타냅니다(그림4). 특히, 젊은 유아는 직립 자극 (평균 = 0.11)에서 더 이상 보였고, 더 오래된 유아는 반전 된 자극 (평균 = -0.12)에서 더 길게 보았습니다. sonority(F(1, 27) = 2.04, p = 0.165, 부분 h2 = 0.07)의 주요 효과는 음수성이 업라이트 기본 설정 인덱스 값에 영향을 미치지 않음을 나타냅니다. 소노리티 x 연령 그룹 상호작용은 F(1,27) = 0.12, p = 0.73, 부분 h2 = 0.004)를 발견하였다. 더 오래된 유아는 공명 조건에 있는 특혜를 보여주지 않는 동안, 그럼에도 불구하고 비디오 방향 조건에 있는 특혜를 보여줄 수 있었습니다. 따라서, 우리는 음운 상태에 있는 더 오래된 유아를 가진 널 결과를 서명된 언어로 그 음운 단서에 참된 무감각에서 생겨났다는 것을 해석했습니다.
그림 1 . 음위 및 비디오 방향 조건. 왼쪽에는 두 개의 서로 다른 핑거스펠링 시퀀스(잘 형성된 v. 잘못된 형성)가 표시됩니다. 오른쪽에는 동일한 손가락 맞춤법 입력 시퀀스가 표시되지만 하나는 똑바로 서식하고 다른 하나는 반전됩니다(수직 및 수평으로 뒤집히기). 이전에 스톤 외 7에 게시 된 이미지 (https://www.tandfonline.com 참조). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2 . 교정 검사 및 자극 프리젠 테이션 절차. 3점 보정 검사 시퀀스는 왼쪽 위 모서리, 화면 중심 및 오른쪽 아래 모서리에 바람개비 타겟을 표시합니다. 유아가 대상에 고정하면 실험자는 다음 슬라이드로 진행합니다. 교정 검사는 모든 자극이 표시되기 전과 후에 수행됩니다. 자극 프리젠 테이션은 주의 - 그래버 (강아지)를 보여 주며, 그 기간은 실험자가 제어합니다. 유아가 강아지에 고정되면, 실험은 10 s 자극 비디오를 시작합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 . 아이 트래킹 실험실 설정. 부모와 유아는 왼쪽에 조정 가능한 높이의 흰색 의자에 앉아, 연구원은 오른쪽에 앉아있는 동안. 참가자와 연구자 영역을 구분하는 흰색 커튼이 있으며, 아이 트래커와 모니터를 제외한 모든 장비를 닫는 흰색 커튼과 보드가 추가로 있습니다. 유아는 부모의 무릎에 놓인 파란색 부스터 좌석에 앉을 수 있으며, 유아는 부모의 무릎에 직접 앉을 수 있습니다. 사진에 표시된 노란색 새 장난감과 같은 모든 장난감 및 시각적 산만은 실험을 시작하기 전에 참가자 영역에서 제거됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4 . 선호도 지수 데이터의 대표 요약 차트입니다. 왼쪽 차트는 두 연령 대의 음부 선호도 지수 사이의 유의한 차이를 보여 주며, 어린 유아는 나이가 많은 유아가 그렇지 않은 동안 잘 형성 된 손가락 맞춤법에 대한 선호를 보여줍니다. 오른쪽 차트는 방향 기본 설정 인덱스에 대한 2 x 2 ANOVA 스타일 분석의 그래픽 표현을 보여 줍니다. 기본 설정 지수 계산에 대한 지침은 6단계: 데이터 분석을 참조하십시오. 두 연령대 모두 직립 또는 반전 된 자극에 대한 선호도를 보였습니다. 오류 막대는 평균의 표준 오류를 나타냅니다. 스톤 외 7에서 수정 된 이미지 (https://www.tandfonline.com 참조). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
우리는 유아가 서명 된 언어에 대한 사전 경험이 없음에도 불구하고 언어 신호의 특정 시각적 단서에 민감 할 수 있다는 증거를 발견하기 위해 우선적으로 보이는 패러다임을 사용했습니다. 더욱이, 이 감도는 더 오래된 유아에서만 관찰되었습니다, 아니 더 오래된 유아, 고전적인 지각 협착 기능의 표현. 음부 제한에 따라 잘 형성 된 음절에 대한 연령 기반 선호의 증거는 우리가 더 가설을 허용 하는 유아언어 학습에 대 한 중요 한 단서 가설 7. 자극은 한 가지 미묘한 방법으로 다른 두 개의 대조적인 언어 신호를 제공하도록 신중하게 설계되었으며, 두 번째 조건은 가능한 null 결과를 더 잘 해석할 수 있도록 허용했습니다. 유아는 지침이나 언어 이해력을 입증하지 않고도 간단하고 즐거운 실험실 환경에서 우리의 자극을 자유롭게 볼 수 있었습니다. 이 연구 결과는 또한 청각 장애인 서명 부모를 가진 사인 드러난 유아와 같은 유아의 그밖 단을 대조하기 위하여 중요한 기준선을 설치했습니다. 사인에 노출된 유아(청각 및 청각)를 연구하는 것은 모집하기 어렵지만, 유아가 시각 언어 적 단서에 대한 민감성을 형성하는 데 있어 초기 감각 및 언어 경험의 역할에 대한 새로운 정보를 생성할 것입니다. 청각 장애인의 시각 언어 에 대한 민감도를 평가하는 것은 특히, 이것은 종종 어린 시절28,29에서언어 부족으로 고통받는 인구이기 때문에 중요합니다. 우리는 청각 장애인과 청각 모두 더 오래된 표시 드러난 유아가 더 오래된 비 표시 드러난 유아에서 관찰된 감소된 감도를 보여주지 않을 것이라는 점을 예측합니다.
현재의 패러다임에서 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 아이 트래킹의 사용은 유아가 볼 수있는 것 (시력)과 유아가 보기로 선택하는 곳 (시각적 선호도) 사이에 직접적인 관계가 있다는 가정에 달려 있습니다. 당연히, 은밀한 주의력 변화는 saccades의 형태로뿐만 아니라 일어날 수 있지만, 여기에서 분석되지 않았습니다. 그러나, 높은 시력과 선명도를 제공하는 중앙 foveal 영역은 매우 작습니다 (약 2º). 이 지역 밖의 시력은 매우 가난하기 때문에 관찰자가 미세한 세부 사항을 명확하게 볼 필요가 있어야하므로 시선을 리디렉션하고 foveate해야합니다. 또 다른 문제는 총 조사 시간(즉, 거주 시간)이 총 측정값이며 항상 주의, 의도적 또는 의도하지 않은 것과 정확하게 상관 관계가 없을 수 있다는 것입니다. 고정 시간이 줄어든다고 해서 반드시 집중력이나 집중력이 떨어지는 것은 아닙니다. 그것은 또한 분리 또는 피로 나타낼 수 있습니다. 시선 데이터의 주요 장점은 다양한 방법으로 분석할 수 있다는 것입니다. 우리는 고정 시간 (즉, 거주 시간)에 초점을 맞추고 있는 동안, saccades 및 스캐닝 패턴 (즉, 스캔 경로)은 또한 유아가 다른 자극30,31사이에서 그들의 주의를 조절하는 방법을 배우기 위해 동일한 원시 데이터 세트에서 파생될 수 있다. 공간 및 시간데이터 분석 접근법은 유용하고 다양하며, 동공 측정 데이터를 분석하여 유아의 시선 행동에 대한 더 많은 통찰력을 제공하고 세계 2를 인식하고 구성하는 방법에 대한 추론을 그릴 수 있습니다. 32.
새로운 아이트래킹 연구를 설계할 때, 데이터 수집과 품질에 영향을 미치기 때문에 테스트 환경과 참가자의 개별 특성을 신중하게 고려해야 합니다. 주변 조명 레벨과 레코딩 세션 동안 자극 모니터 또는 아이 트래커의 위치가 미묘하게 변경되어 교정 및 추적 성에 영향을 줄 수 있습니다. 연령 및 민족성과 같은 참가자 요인도 데이터 품질에도 영향을 줄 수 있습니다. 우리는 실증적 연구를 수행하기 전에 아이 트래커가 있는 실험실에서 실험실 설정및 다양한 연령대의 참가자 샘플을 테스트하고 문서화할 것을 권장합니다. 데이터 수집 과정에서 측정 오차가 누적되는 신호 드리프트를 감지하고 방지하려면 각 세션 전에 아이 트래커 및 자극 모니터의 위치와 각도를 다시 측정하고 앞에서 설명한 것처럼 세션 전 및 후 교정 검사를 실시할 수 있습니다. 이것은 연구원이 정확한 시선 시프트/saccadic 패턴 및 스캔 경로를 수집하고자하는 경우에 특히 중요합니다. 우선적으로 보이는 패러다임의 한 가지 장점은 더 많은 헤미필드 차이에 의존하기 때문에 사소한 교정 오류에 관대하다는 것입니다.
본 연구는 아이트래킹 기술의 명확한 가치와 유아를 우선적으로 바라보는 패러다임을 보여줍니다. 이 패러다임은 유연하며 광범위한 연구 질문을 다루기 위해 확장할 수 있습니다. 가장 일반적인 응용 프로그램은 현재 얼굴 차별의 개발을 연구하는 것입니다33,34,35,하지만 시청각 또는 시각 언어 감도 및 숙련도, 사회적 단서, 공부에 적용 할 수 있습니다, 감정적 인 가치, 심지어 이해. 또한, 각 데이터 수집 세션이 짧고 간단하기 때문에 다른 연령대의 유아 (예 : 세로 또는 단면)와 관련된 연구에 이상적이며 패러다임은 젊은 유아와 노인 모두에게 잘 작동합니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없다.
Acknowledgments
연구 결과에 대한 데이터 수집은 캘리포니아 대학, 샌디에고에 UCSD 마음, 경험 및 지각 실험실 (UCSD MEP 실험실)에서 실시되었습니다. 자금은 NIH R01EY024623 (보스워스 & 도킨스)와 NSF SBE-1041725 (쁘띠토 & 알렌 및 보스워스에 하위 상)에 의해 제공되었다. 우리는 MEPLab 학생 연구 팀과 이 연구에 참여한 캘리포니아 샌디에이고의 유아 및 가족에게 감사드립니다.
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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