方法文章

视觉时长感知中的眼动：在决策前过程中分离刺激与时间因素

2.2K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/65990

⸱

2024年1月19日

 ,  , 
1Center for Psychology at the University of Porto, Faculty of Psychology and Educational Sciences, University of Porto

本文内容

摘要

我们提出了一种利用眼动追踪技术监测受试者在基于视觉事件的时间间隔比较（时长感知）任务中眼动行为的实验方案。该方案旨在初步指导如何将受试者在时长感知任务（时间间隔的比较或分辨）中的眼动反应与对刺激本身的眼动反应区分开来。

摘要

眼动追踪方法可能实现对视觉时距知觉任务中认知加工过程的在线监测，此类任务要求参与者估计、辨别或比较由视觉事件（如闪烁的圆圈）定义的时间间隔。然而，据我们所知，目前针对这一可能性的验证尝试仍无定论，相关结果仍局限于刺激呈现后做出的行为决策的离线分析。本文介绍了一种眼动追踪实验方案，用于探究在时间间隔比较任务中行为反应之前的认知加工过程，参与者需观察两个连续的时间间隔，并判断其是加速（第一个间隔长于第二个）还是减速（第二个间隔长于第一个）。

我们的主要关注点是将对视觉刺激本身的视觉运动反应与和时长判断相关的反应区分开来。为此，我们根据关键事件定义了三个连续的时间窗口：基线开始、第一区间开始、第二区间开始以及刺激结束。随后，我们提取了每个时间窗口的传统眼动指标（注视次数、瞳孔大小），并着重分析与时间窗口相关的变化，以区分对视觉刺激的反应和与区间比较相关的反应 本身如示例结果所示，眼动追踪数据表现出与行为结果一致的显著差异，从而提出了有关所涉机制的假设。该方案尚处于初级阶段，还需诸多改进，但代表了当前技术水平的重要进展。

引言

近年来，时间感知能力吸引了越来越多的研究关注，部分原因是不断积累的证据表明这些能力可能与阅读技能或病理状态相关1,2,3,4,5。视觉持续时间感知——即估计、区分或比较由视觉事件定义的时间间隔的能力——是其中一个受关注的子领域6,7，眼动追踪方法在该领域可能发挥重要作用。然而，现有研究结果仍主要集中于刺激后的行为决策任务，例如通过按键来报告经过的时间（估计）、判断时间间隔是否相同或不同（区分），或判断一系列时间间隔中哪一个最长或最短。少数研究曾尝试将行为结果与眼动数据进行相关性分析8,9，但均未能发现两者之间存在显著相关性，提示二者之间可能不存在直接关联。

本文介绍了一种在视觉持续时间感知任务中记录和分析眼动反应的实验方案。具体而言，该方法描述了一项区间比较任务，参与者观察由三个事件组成的序列，这些事件定义了两个时间间隔，并被要求判断序列是加速（第一个间隔长于第二个）还是减速（第一个间隔短于第二个）。研究中使用的时间间隔范围为133 至733 ms，符合时间采样框架（Temporal Sampling Framework, TSF）的原则10。TSF理论认为，大脑的振荡活动（特别是在delta频段，1-4 Hz）会与传入的语音单元（如重音序列）同步。这种同步可增强语音编码、提高对语音单元的注意力，并有助于提取序列中的规律性信息，这对于理解诸如阅读障碍等表现为异常低频振荡的状况具有重要意义。本研究旨在探讨阅读障碍者在视觉持续时间感知方面的困难（在区间比较任务中表现出的组间效应）是否反映了其对视觉对象本身（即运动和亮度对比度）加工的缺陷11。如果确实如此，我们预期阅读障碍者相较于对照组在具有运动和低亮度对比度的刺激条件下表现更差（组别与刺激类型之间的交互效应）。

原始研究的主要结果基于刺激后的行为判断。在刺激呈现期间记录的眼动数据——瞳孔大小和注视次数——被用于探索行为决策之前的心理过程。然而，我们认为，只要研究目标设置得当，当前方案可独立于行为数据的采集而使用。该方案也可能被调整用于时距辨别任务。将其用于时间估计任务则不那么直接，但我们不会排除这种可能性。我们使用瞳孔大小作为指标，因为它反映了认知负荷12,13,14等多种心理状态，因此可能提供关于被试能力水平的信息（认知负荷越高，表明能力越低）。至于注视次数，更多的注视可能反映被试对任务的参与程度更高15,16。原始研究使用了五种刺激类型，为简化起见，当前方案仅使用其中两种（球体运动 vs. 闪光，代表与运动相关的对比）。

我们试图解决的主要挑战是，将对视觉刺激本身的反应与涉及时间间隔比较的反应区分开来，因为已知眼动反应会随着运动或亮度对比度等特征而变化17。基于视觉刺激一旦出现在屏幕上即被处理（第一个时间间隔），而只有在第二个时间间隔开始后才能进行时间间隔比较这一前提，我们定义了三个时间窗口：刺激前窗口、第一个时间间隔、第二个时间间隔（不包括行为反应）。通过分析从刺激前窗口到第一个时间间隔的变化，我们可以获得参与者对刺激本身反应的指标。而通过比较第一个与第二个时间间隔，则可探测到可能反映时间间隔比较的眼动特征——这正是要求参与者完成的任务。

方案

从社区（通过社交媒体和便利性电子邮件联系）以及一所大学课程中招募了52名参与者（25名被诊断为阅读障碍或疑似病例，27名为对照组）。在完成确认性神经心理学评估及后续数据分析后（更多细节参见Goswami10），有7名参与者被排除出研究。排除原因包括：4名阅读障碍者未达到诊断标准，2名阅读障碍参与者在主要实验任务中存在离群值，以及1名对照组参与者的眼动追踪数据受到噪声干扰。最终样本包括45名参与者，其中19名为阅读障碍成人（男性1名），26名为对照组（男性5名）。所有参与者均为葡萄牙语母语者，视力正常或矫正至正常，且均无已诊断的听力、神经或言语障碍。本研究所采用的方案已获得波尔图大学心理与教育科学学院本地伦理委员会批准（编号：2021/06-07b），所有参与者均根据《赫尔辛基宣言》签署知情同意书。

1. 刺激材料的制作

  1. 定义八组包含两个时间间隔的序列（表1），其中第一个间隔短于第二个间隔（减速序列）；根据动画软件的帧率（此处为30帧/秒，即33毫秒/帧），使用帧持续时间换算表选择合适的时间间隔。
  2. 对每个减速序列，通过颠倒时间间隔的顺序生成相应的加速序列（表1）。
  3. 在电子表格中，将时间间隔长度转换为帧数：将目标时间间隔（毫秒）除以33（例如，对于300–433毫秒的时间间隔序列，对应为9–13帧）。
  4. 为每个序列定义关键帧：刺激起始位于第7帧（前有6个空白帧，对应200毫秒），第一个时间间隔结束于第6帧加上该间隔的帧数（示例中为6 + 9），第二个时间间隔结束点同理（6 + 9 + 13）。在第二个时间间隔结束后再设置两个帧以标记刺激结束（6 + 9 + 13 + 2）。
  5. 创建闪光序列的动画。
    1. 运行动画软件（例如 Adobe Animate），新建一个黑色背景的文件。
    2. 在第7帧时，在屏幕中央绘制一个蓝色圆圈。确保其尺寸在预设的屏幕与眼睛距离（此处为55 cm）下占据约2°的视野，即球体直径为1.92 cm。
    3. 将此图像复制并粘贴到下一个相邻帧（从第7帧开始），使每次闪光持续约99毫秒。
    4. 将这个两帧序列复制到其余两个关键帧（即时间间隔1和2的起始点）。
    5. 通过复制该文件并调整时间间隔的起始帧，构建其余15个动画。
  6. 创建弹跳球序列的动画。
    1. 在动画软件中打开一个与闪光动画具有相同规格（尺寸、背景）的文件。同时打开包含关键帧参数的电子表格，使关键帧对应于球体压扁接触地面的时刻。
    2. 开始使用三个黑色背景帧（99毫秒）。在第4th帧时，在屏幕顶部中央绘制一个蓝色球体，其大小与闪光实验中使用的球体相同。
    3. 在刺激起始点绘制一个压扁的球体（宽度大于高度），持续三帧（时间间隔1的起始点）。确保球体在水平方向居中，垂直位置低于屏幕中心。
      1. 点击对象属性按钮，然后选择位置和大小，将球体定位在选定的压扁高度，并增加宽度、减小高度。
    4. 使用tween命令生成从顶部球体到压扁球体之间的连续变化（垂直下落）。
    5. 将包含压扁球体的三帧序列复制到其余两个关键帧（时间间隔1和2的起始点）。
    6. 在电子表格中，将每个时间间隔的持续时间除以2，以确定两个压扁点之间的中点（即球体在上升后、下落前达到最高点的位置）。
    7. 在步骤1.6.6定义的中点处，于轨迹最低点正上方绘制一个未压扁的球体。生成从时间间隔起始点（球体触地）到最高点的上升动画，以及从最高点到下一个压扁点（下落）的动画。
  7. 将文件适配至其余15种时间结构。
  8. 将所有动画导出为.xvd格式。若该选项不可用，则先导出为.avi格式，再进行转换，以便可在Eyelink系统中使用。

2. 实验准备

  1. 创建实验文件夹
    1. 打开 实验设计工具 应用并选择 新 从菜单文件中。
    2. 通过点击保存项目 文件 | 另存为指定项目名称及保存位置。
      注意：这将创建一个包含刺激文件和其他材料子文件夹的完整文件夹。实验文件将以 .ebd 扩展名出现在该文件夹中。
    3. 在项目文件夹内，单击 文献库 然后在名为 视频. 将 .xvid 视频刺激文件上传至该文件夹。
      注意：实验中使用的所有刺激材料必须存储在资料库中。
  2. 构建系统内部及人机系统交互的基本结构
    1. 拖动 起始面板 和 显示屏 图标到 图形编辑器 窗口。通过鼠标从第一个点点击并拖动至第二个点来创建连接。
    2. 在 显示屏特性，点击 插入多行文本资源 按钮并输入一段说明文字，解释接下来将进行的校准步骤。
    3. 选择两个 触发因素 （用于推进实验的输入通道）： 键盘 和 el按钮 （按钮盒）。将显示屏与两者连接。
      注意：这些触发器允许参与者或实验者点击任意按钮以继续操作。
    4. 选择 相机设置 图标和链接均可触发该操作。
      注意：这将建立与眼动仪的通信，以便监控受试者的眼睛，进行摄像头调整、校准和验证（参见第4节）。
    5. 选择图标 结果文件 并将其拖动到流程图的右侧。
      注意：此操作可用于记录实验的动物行为反应。
  3. 定义区块结构
    1. 选择 序列 图标并将其链接（参见步骤 2.2.1）到 相机设置.
    2. 在 性质，点击 迭代次数 并选择 2 用于 区块数量 （闪光与小球）
    3. 注意：这将分离闪光与球体的呈现。
    4. 输入序列（模块定义）并拖动一个 起始面板 图标，a 显示 图标，以及 触发器 el_button 和 键盘按此顺序连接。
    5. 在 显示屏 图标，单击 插入多行文本资源 按钮并输入说明文本以解释该实验。
  4. 定义试验结构
    1. 在模块序列内，拖动一个 新序列 向编辑器添加图标以创建试验序列。
      注意：将试验序列嵌套在区块序列内，可在每个区块中运行多个试验。
    2. 在试验序列内，拖动一个 起始面板 和一个 准备序列 图标，并将第二个链接到第一个。
      注意：此操作将加载将向参与者呈现的实验刺激材料。
    3. 拖动 漂移校正 将图标添加到界面并将其链接到准备序列图标。
      注意：漂移校正会在刺激计算机的显示器上呈现一个单一的注视目标，从而实现对光标注视位置与记录计算机上实际刺激位置的比较。每次试验结束后，系统将自动进行漂移检查及相应的校正，以确保初始校准的质量得以持续。
  5. 定义记录结构
    1. 在试验序列内，拖动一个 新序列 单击编辑器中的图标以创建录制序列。
      注意：记录序列负责采集眼动数据，同时也是呈现视觉刺激的位置。
    2. 选择选项 记录 该序列的性质。
      注意：通过此设置，眼动仪将在刺激开始时启动记录，并在刺激结束时停止记录。
    3. 在 性质，点击 数据来源 并在表格的每一行中（键入或选择）填入每个刺激的确切文件名、试验类型（练习或正式实验）、每个刺激呈现的次数（此处为1次）以及 预期反应 按钮
      注意：文件名必须与上传至数据库中的文件名完全一致，包括文件扩展名（例如 ball_sp_1.xvd）。
    4. 在界面的顶部面板中，单击 随机化设置秒，并标记 启用试验随机化 确保每个区组内的刺激呈现是随机化的。点击 好的 返回界面的按钮。
    5. 在记录序列中，创建起始面板与显示屏幕的连接。在显示屏幕内，选择 插入视频资源 按钮（相机图标）并将其拖动到界面。
    6. 将键盘和 el 按钮触发器连接到 显示 图标（如步骤 2.2.1 中所示），以允许参与者作出回应。
    7. 拖动 检查准确性 图标并将其链接到触发器，如步骤 2.2.1 所示。
      注意：此操作允许软件检测所按的键是否与数据源中正确反应列的值相匹配。
  6. 完成实验
    1. 在主面板顶部，单击 运行箭头图标 进行实验测试。

3. 仪器设置

  1. 将刺激计算机连接至一个五按钮按钮盒和键盘。
  2. 将配备专用系统呈现软件的刺激计算机连接至眼动仪（图1），眼动仪置于显示器下方或前方。
  3. 将眼动仪连接至记录计算机。

眼动追踪实验示意图，包含刺激计算机、记录计算机及视觉反应分析的设备设置。
图1：眼动追踪实验装置示意图。 记录系统的空间布局包括刺激计算机、记录计算机、眼动仪、反应装置（按钮盒）和键盘。受试者坐在距离刺激屏幕55 cm的位置。请点击此处查看该图的放大版本。

4. 数据采集的准备工作

  1. 向参与者获取知情同意，并向其说明实验流程。将参与者安置在距离刺激计算机一定距离的位置，使刺激圆（闪光或球）对应于2°的视野（通常距离约为 60 cm）。
  2. 选择采样频率（高分辨率建议为1,000 Hz）以及需要记录的眼（优势眼）。
  3. 在记录计算机提供的可视化界面中，确保眼动仪能够稳定地追踪目标（放置在参与者眉心之间的标记棒）和优势眼。如有必要，上下调整摄像头位置。
  4. 打开实验程序。通过记录计算机运行系统提供的五点校准和验证程序，以确保眼动记录的准确性和可靠性。指导参与者注视屏幕上依次出现在（5）个不同位置的光点（校准一次，验证两次）。
    注意：仅接受误差小于 0.5° 的结果。

5. 实验操作

  1. 向参与者说明任务内容。
  2. 进行练习试验，并解答参与者的疑问。
  3. 点击 Run 开始实验。
  4. 在不同条件之间暂停实验，并说明刺激现在将有所不同，但问题保持不变。

6. 创建分析时间窗口

  1. 在 Dataviewer 软件18中，进入文件（File），然后选择导入数据，最后选择多个 EyeLink 数据文件。在弹出的对话框中，选择所有参与者的文件。
  2. 选择一个试验。点击方形图标以绘制感兴趣区域。
    注意：感兴趣区域既定义了屏幕上的一个区域，也定义了试验中的一个时间窗口。此处，我们始终选择整个屏幕。
  3. 要创建TW all（图 2），点击绘制图标并选择整个屏幕。在打开的对话框中，将该感兴趣区域标记为TW_all，并定义一个与整个试验相匹配的时间段。
    1. 点击保存感兴趣区域集合，并将此模板应用于所有具有相同长度的试验（例如，表 1中的时间结构 1 和 8，适用于所有参与者的球体和闪光刺激）。
  4. 从表 1中选择 16 种时间结构之一。按照步骤 6.3 的方法定义 TW_0、TW_1 和 TW_2，但需遵循图 2中示意的时间界限（时间窗口边界对应闪光出现和球体压扁的时刻）。TW0 的长度可自定义。
    1. 为每个感兴趣区域标注标签，并将该模板应用于具有相同时间结构的试验（球体和闪光刺激，所有参与者）。
    2. 对剩余的 15 种时间结构重复此过程。

弹跳球与闪光运动序列示意图；运动的视觉帧分析；时间窗口 TW 0-2。
图2：刺激类型。 实验中使用的弹跳球序列（左侧）和闪光序列（右侧）。虚线表示用于分析的时间窗口：TW0 为刺激前时期；TW1 为刺激首次出现在屏幕上的时刻，标志着第一个时间间隔——此时参与者已获得关于刺激特征及第一间隔时长的信息；TW2 标志着第二个时间间隔——此时参与者可将第一间隔与第二间隔进行比较，以做出判断（变慢或变快）。请点击此处查看该图的放大版本。

7. 提取测量指标

  1. 在菜单栏中，点击 分析 | 报告 | 感兴趣区域报告。
  2. 选择以下测量指标以提取 注视时间、注视次数 和 瞳孔大小，然后点击 下一步。
    注意：输出结果应包含每位参与者 16 次闪光试验和 16 次弹跳球试验的数据（共 32 次试验 × n 名参与者），并针对四个时间窗口（TW0、TW1、TW2、TW all）分别列出。
  3. 将矩阵导出为 .xlsx 文件。

8. 去除含有伪迹的试验数据

  1. 考虑使用总览（TW all）的停留时间指标，并标记信号丢失超过30%的试验（停留时间 < 70% 的试验时间）。
    注意：每个32次试验的持续时间均不相同。
  2. 排除矩阵中标记的噪声轨迹，并保存矩阵。

9. 统计学分析

  1. 对每个指标分别进行两次重复测量方差分析（时间窗 × 组别 × 刺激类型），一次包含时间窗 0 和 1，另一次包含时间窗 1 和 2。
  2. 如有行为学结果，将其与时间窗相关的变化进行相关性分析。

结果

为了更好地理解与时间窗口（TW）相关的变化，我们的分析重点关注了时间窗口（TW0 与 TW1、TW1 与 TW2）与刺激类型及分组之间的交互作用。如图3所示，在两种与时间窗口相关的比较（TW01 和 TW12）中，根据刺激类型的不同（TW × 刺激类型的交互作用），TW相关变化的程度存在差异；在两组中，球体刺激引发的眼动反应在时间窗口上的变化均大于闪光刺激（无 TW × 刺激类型 × 分组的三重交互作用）。这一现象在瞳孔大小和注视次数上均有体现。关于分组的影响，我们发现从 TW0 到 TW1（即对刺激 onset 的反应）的注视次数变化存在 TW × 分组的交互作用：阅读障碍者的变化幅度较小，主要归因于其刺激前数值较低。TW、刺激类型与分组之间的三重交互作用不存在，表明两组在球体和闪光刺激下的分组效应相似。

瞳孔大小、注视图；刺激对对照组与阅读障碍者的影响；TW0-1 与 TW1-2。
图 3：结果。 瞳孔大小和注视次数随时间窗口（对照组 vs. 阅读障碍组，TW × 组别）和刺激类型（球体 B vs. 闪光 F，TW × 刺激）的变化情况。TW 0-1 反映无刺激与刺激可见性之间的对比；TW 1-2 比较第一和第二时间区间，以评估区间差异。垂直条表示 95% 置信区间。在两种眼动追踪指标和两组受试者中，球体刺激相较于闪光刺激在 TW0 到 TW1 期间引起更大的下降变化，在 TW1 到 TW2 期间引起更大的上升变化（TW × 刺激，无 TW × 刺激 × 组别交互效应）。无论刺激类型如何，阅读障碍组在 TW 0-1 期间注视次数的变化均小于对照组（TW × 组别，无 TW × 刺激 × 组别交互效应）。请点击此处查看该图的放大版本。

d-prime 数据图表，阅读障碍者与对照组，显示注视变化的图表，TW01 相关分析。
图 4：行为学结果。（A）各组别及刺激类型在加速与减速序列辨别任务中的表现（d-prime 值）。（B）行为表现（d-prime 值）与眼动在时间窗口相关变化之间的显著相关性，均为刺激平均数据。请点击此处查看该图的放大版本。

关键的是，这些数值结果与行为学发现一致（图4A），符合本研究的主要结论：行为学结果显示出刺激效应（Balls 的准确率低于 Flashes）和组间效应（阅读障碍者表现更差），但不存在组别与刺激类型的交互作用。此外，在包含五种不同刺激的原始研究中，我们将行为学数据与眼动数据（所有刺激类型平均的注视次数）进行相关性分析，发现在阅读障碍组中存在相关性：从 TW0 到 TW1 的变化越小，行为表现改善越明显。总体而言，结果似乎支持这一假设，即这些（成年）阅读障碍者可能在刺激呈现前阶段采用了补偿性策略，以有意识地控制对刺激本身的注意力（在空白屏幕上的注视次数越少，越有利于刺激出现时集中注意力）。在对照组中未发现此类相关性，提示他们可能无需依赖此类策略即可维持注意力。本研究为说明目的所采用的受限数据集（仅包含两种刺激：Balls 和 Flashes）也呈现出相同模式（图4B）：仅在阅读障碍者中，d-prime（行为辨别指数）与 TW01 相关的变化之间存在显著相关性，而对照组则无此现象。

综上所述，眼动追踪结果在刺激呈现初期（时间窗 0-1）和时间间隔比较阶段（时间窗 1-2）均重复验证了行为学证据，即在有或无阅读障碍的个体中，球体与闪光刺激引发的反应存在差异（眼动指标上的时间窗 × 刺激交互效应，以及刺激对辨别力指标 d-prime 的影响）。眼动追踪结果的一部分还与 d-prime 上的组间效应一致，表现为阅读障碍者在刺激呈现初期（时间窗 0-1）的注视次数变化较小。此外，刺激类型与组别之间的交互作用（阅读障碍者对球体与闪光的偏离程度不同）在行为学数据和眼动追踪数据中均不显著。最后，在阅读障碍组中，行为表现与眼动反应之间的相关性达到显著水平。

序列类型间隔 1间隔 2差值
1加速433300133
2加速300167133
3加速46743334
4加速733167566
5加速467300167
6加速433134299
7加速534233301
8加速50043367
9减速300433-133
10减速167300-133
11减速433467-34
12减速167733-566
13减速300467-167
14减速133434-301
15减速233534-301
16减速433500-67
平均间隔377.1
平均差值212.6
平均差值/间隔294.8

表1：时间间隔持续时间。 加速和减速序列的刺激序列（单位：毫秒）。

讨论

当前方案包含一个新颖的组成部分，该部分可能对解决目前在视觉持续时间感知任务中引入眼动追踪技术所面临的障碍至关重要。此处的关键步骤是根据推测在各个时间窗口内发生认知过程来定义时间窗口。在我们使用的系统中，时间窗口只能被定义为兴趣区域（一种与这些系统中时间相关联的空间概念），但在其他系统中，可以通过导出试验的不同片段来实现。除了对试验进行这种时间上的分割之外，重要的是应关注分析跨时间窗口的变化，而非每个时间窗口内的参数本身。

关于必须对实验方案进行的修改，这些修改主要与感兴趣区域的尺寸有关。我们最初尝试使用动态感兴趣区域（AOI），即在刺激物周围定义一个随其移动的空间选择区域，而非整个屏幕。然而，我们很快意识到，这种方法可能会遗漏该区域外的相关事件。鉴于我们的测量指标与对刺激物的关注无关（瞳孔大小预计会随认知负荷变化，而非随对闪光或球体的注意力变化；注视次数预计会反映空间搜索行为），因此我们选择将整个屏幕作为感兴趣区域。

目前的方案仍是一项初步设想，尚需进行诸多完善。尽管还有大量可改进之处，我们仅强调其中两点。第一点涉及三个时间窗口时长的差异，这使我们无法解释时间窗口对注视次数的影响（例如，较长的时间窗口会导致更多的注视次数，因此从TW0到TW1呈现下降趋势，见图3）。解决这一问题的一种方法是考虑单位时间内的注视次数。

第二个问题涉及时间窗口与假设的持续过程之间的对应关系，其中包含多种问题。其一是，TW1 不仅代表刺激的出现，还可能包含一种明确的时间间隔估计形式（第一个间隔），这种估计是时间间隔比较的辅助过程，而在 TW0 中可能并不存在。类似地，不同时间窗口之间的变化也可能反映了持续性注意和工作记忆等一般性过程的变化18，尽管其中一些变化在时间间隔比较任务中是可以预期的（例如，工作记忆负荷预计会从 TW1 到 TW2 逐渐增加）。为减轻这些潜在的混淆因素，一种方法是引入与纯粹时长估计、持续性注意和工作记忆相关的控制任务，然后基于实验任务（时间间隔比较）与控制任务之间的比较来开展眼动数据的分析。另一个问题是，TW0 的持续时间与任务无关，而已知任务无关的时长可能对任务表现产生不利影响19。未来的研究可致力于改进这一点，例如通过在 TW0（无关间隔）与 TW1 之间设置 300 ms 的差异，以更清晰地界定视觉加工反应，因为仅仅在时间上邻近的位置添加另一个事件，就可能导致对短暂事件的感知时间被偏向性地判断为早于或晚于其实际呈现时间20,21。

最后，自发性眨眼可能通过扭曲时间感知（如果眨眼发生在时间间隔之前，则会拉长时间感知；如果同时发生，则会压缩时间感知），从而可能引入个体内时间判断表现的变异性22。减少这一问题的一种方法是在参与者的行為判断中应用基于眨眼的校正因子（例如，根据刺激呈现前或呈现期间是否出现眨眼，为每次判断分配相应的可靠性评分）。此外，采用将试验视为随机变量的统计方法也可能有助于解决这一问题。

关于未来的研究，一个重要的课题是自发性眨眼率（EBR）与时间知觉之间的关联。已知EBR是中枢多巴胺功能（DA）的一种非侵入性间接指标23，而最近的研究发现较高的EBR与较差的时间感知能力相关。该研究提示多巴胺在区间计时中的作用，并指出可将EBR作为多巴胺水平的替代测量指标24。另一个重要课题是我们所分析的（与变化相关的）测量指标的功能意义，这在本实验范式中的确切含义仍有待确定。在原始研究以及当前简化的数据集中，瞳孔尺寸从TW0到TW1的增加与认知负荷增强的假设一致，但该指标缺乏组间效应，因此无法进行进一步推论。一个似乎存在的模式是：在不同时间窗口中变化越小，行为表现越好（闪光条件优于小球条件，且阅读障碍者的d-prime值与较小的变化相关），但仍需进一步研究加以验证。

尽管存在局限性，但据我们所知，本实验方案是首个在眼动追踪和行为数据方面均显示出平行结果（相同效应模式）以及两者之间存在相关性的一些证据的方案。

披露

作者声明无利益冲突。

致谢

本工作由葡萄牙科学技术基金会资助，项目编号为 UIDB/00050/2020 和 PTDC/PSI-GER/5845/2020。文章处理费由葡萄牙科学技术基金会全额资助，项目编号为 PTDC/PSI-GER/5845/2020（http://doi.org/10.54499/PTDC/PSI-GER/5845/2020）。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Adobe AnimateAdobe它是一种用于设计 Flash 动画影片、GIF 和卡通的工具。
EyeLink 数据查看器这是一款功能强大的软件，可为 EyeLink 眼动仪捕获的注视数据提供全面的可视化与分析解决方案。该软件可在 Windows、macOS 和 Linux 平台上使用。Data Viewer 具备先进的功能，能够轻松实现 EyeLink 注视数据的可视化、分组、处理和报告。
眼动追踪系统SR ResearchEyeLink 1000 Portable Duo该系统包含便携式双摄像头、笔记本电脑主机和响应装置。EyeLink 可与 SR Research Experiment Builder、Data Viewer 和 WebLink 集成，同时也兼容多种第三方刺激呈现软件和工具。
显示器三星 Syncmaster 957DF这是一台 19" 平面显示器 
SR Research 实验构建器SR Research这是一种先进且用户友好的拖放式图形化编程平台，专为心理学和神经科学领域的计算机化实验设计而开发。该平台以 Python 为基础，兼容 Windows 和 macOS 系统，可方便地创建包含 EyeLink 眼动追踪和非眼动追踪功能的实验。

参考文献

  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. , ACM Press. New York. 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).

重印与许可

标签

眼动追踪时间间隔比较眼动反应时间知觉行为反应瞳孔大小注视次数视觉刺激认知加工
视觉时长感知中的眼动：在决策前过程中分离刺激与时间因素
联系我们
向图书馆推荐

隐私政策

使用条款

政策

版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。