Name: 利用眼动追踪和偏好外观范式探索婴儿对视觉语言的敏感度 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 7 s
Description: 探索眼动追踪与偏好外观范式在婴儿视觉语言敏感度研究中的应用。该方法安全无创，可高效收集注视数据，帮助研究者理解婴儿如何利用环境线索进行语言学习。

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本研究的数据收集工作在加利福尼亚大学圣地亚哥分校的UCSD心智、经验与感知实验室（UCSD MEP实验室）进行。研究经费由美国国立卫生研究院R01EY024623项目（Bosworth & Dobkins）和美国国家科学基金会SBE-1041725项目（Petitto & Allen；Bosworth子项目）提供。我们感谢MEPLab的学生研究团队，以及来自加利福尼亚州圣地亚哥市参与本研究的婴儿及其家庭。

以下涉及人类参与者的实验程序已获得加州大学圣地亚哥分校人类研究保护项目的批准。
1. 受试者筛选与准备
<ol>
	<li>招募特定年龄范围内的婴儿（例如，5至14个月大）。采用多种方法，包括社交媒体、传单、邮寄信件等。可考虑与当地医院或政府机构达成协议，获取包含新生儿及其父母姓名和邮寄地址的记录，以便通过邮政信件直接联系他们。</li>
	<li>当家长致电实验室预约时，对婴儿进行筛选。确保婴儿在孕期或分娩过程中无任何并发症，无任何神经系统疾病，并具有正常的听力和视力。 
	注意：在我们的实验7中，由于我们关注的是对手语的初步敏感性，因此确保参与实验的婴儿在家中未接触过任何手语，也未观看过任何婴儿手语教学视频（依据家长报告）。为进一步减少语言经验中的非预期变异，我们还仅招募了在家中仅接触过英语的婴儿。</li>
	<li>尽量在婴儿常规喂奶或小睡后安排测试，以确保其烦躁程度最低。告知家长实验室提供私密的喂奶和/或小睡空间。通过支付报酬或赠送实验室T恤、连体衣或小玩具等方式补偿家长的参与。</li>
</ol>
2. 注视偏好范式与实验设计
<ol>
	<li>采用偏好注视范式，设置两个不同的视频刺激同时呈现在屏幕的左右两侧。确保两个刺激仅在一个维度或特征上存在差异，而其他所有视觉元素均保持一致。 
	注意：在本实验方案中，我们重点关注婴儿对基于响度的有声语言语音线索的敏感性7，但该方案可轻松推广至涉及视觉刺激的其他婴儿眼动追踪研究。我们的主要被试内实验条件为响度条件（见 图1）。该条件包含两个不同的词汇化指语序列，其中一个 &#34;音系结构良好”（即符合基于响度的音系学限制）的另一个 &#34;畸形的。&#34;</li>
	<li>设计第二个 &#34;对照”条件，包含两个视频刺激，预期可引发婴儿的注视偏好。同样，需确保两个刺激仅在一个维度或特征上存在差异，而其他所有视觉元素均保持一致。 
	注意：在我们的方案中7，这一第二个条件是 &#34;视频朝向”条件。该条件包含两个视频，均展示与音峰度条件中相同的指语序列，但其中一个视频进行了垂直和水平翻转（见 图1）。该设计的 &#34;对照&#34; 条件取决于研究问题，可以是与语言条件进行对比的非语言控制条件，也可以是预期婴儿表现出偏好的验证性条件。</li>
</ol>
3. 刺激材料的构建
<ol>
	<li>根据具体的实验问题确定语言项目。项目持续时间应较短（通常为4-10秒），因为尽管婴儿通常能够耐受6至10分钟的实验时间，但仍需保证有足够的试验次数和重复次数。 
	注意：我们的方案7在32次随机化的十秒试验中使用了4个手语拼写序列，包括结构良好和结构不良的变体（共8个序列），其中16次为音节响亮度条件试验，16次为视频朝向条件试验。总时长（不包括校准时间（少于1分钟）或吸引注意力片段（每个约3-5秒））为5.3分钟。</li>
	<li>确定随机化方案。将不同条件随机混合，并随机分配语言项目在屏幕左右两侧的呈现位置，确保例如A对B和B对A的项目数量相等。</li>
	<li>确定平衡设计方案。构建两个不同的随机化实验序列（即运行），并将参与者均等地分配到每个实验序列中，同时控制年龄、性别及其他感兴趣的变量。</li>
	<li>如果制作包含人物的视频，应使用配备完善的摄影/摄像工作室，让人物站在蓝色或绿色色键背景前。 
	注意：在我们的方案7中，我们专注于手语拼写序列，因此视频中未使用面部或身体。然而，本方案假设您可能选择展示全身或仅头部的画面。</li>
	<li>确保照明均匀分布于图像各个部分，人物和背景均无明显阴影。</li>
	<li>使用固定在三脚架上的高清摄像机，并将其高度调整至人物颈部水平。关闭自动对焦功能，以防止录制过程中焦点变化。使用胶带标记人物在拍摄时脚部应放置的位置，并尽量减少拍摄期间的走动。</li>
	<li>选择所研究语言的母语使用者，且其能够自然、轻松地再现语言项目。服装颜色应与肤色形成对比，且不得包含与色键背景相似的颜色。移除所有首饰或装饰品。任何松散的头发应梳理整齐或扎起。 
	注意：在对婴儿进行测试之前，建议先开展一项配套的&#34;验证性”实验，以确认刺激材料和实验条件能被该语言的母语使用者所接受。</li>
	<li>要求人物在摄像机录制下自然地重复每个语言项目数次，所有重复均记录在一个视频片段中。由于这些视频片段可能需要循环播放，请确保视频片段的起始和结束帧中人物的身体位置相同，以实现循环之间的无缝过渡。</li>
	<li>拍摄完成后，将视频导入视频编辑软件。为每个语言项目选择最佳的再现版本，并将片段裁剪至对应内容。在每个语言项目前后插入相同数量的前导帧和尾随帧。如有必要，使用变换工具放大或居中人物图像，但需对所有刺激材料统一应用相同处理。</li>
	<li>尽可能使用高对比度的刺激材料。使用视频编辑软件的色键功能将背景更改为白色，以最大化角膜反射，从而为采集注视数据提供最佳条件。</li>
	<li>若需循环播放刺激材料，请确保同时呈现的任意两段视频刺激的循环时长相等（即两侧语言项目的长度必须相同）。为此，可略微调整每个语言项目的视频速度。 
	注意：需注意婴儿处理动态刺激需要较慢的呈现速率。任何调整都应细微，不得显著改变或扭曲语言项目。在我们的方案7中，刺激材料的速度减慢了50%，我们已确认这种操作对成年观察者而言不易察觉。</li>
	<li>将成对的语言项目并排放置在一个合成片段中。请注意，这些成对项目在上一步骤中已实现视频长度相等。确保每个语言项目在两侧的位置完全一致（例如，左侧项目不得高于、低于、大于或偏离中心位置），且两个项目同时开始和结束。</li>
	<li>与刺激材料设计类似，控制视频片段的低级视觉特征（如亮度和颜色），使其在屏幕两侧保持一致。</li>
	<li>通过在视频时间轴中复制合成片段来实现循环播放。为最小化循环之间的跳跃感，请注意循环起始帧和结束帧之间的任何差异。如有必要，使用短暂的视频过渡效果以实现更平滑的循环切换。</li>
	<li>以适合眼动追踪程序的格式导出编辑后的视频，并尽可能保持最高分辨率。</li>
	<li>使用通常随眼动仪配套提供的实验呈现软件，对刺激材料进行编程和呈现，并实现刺激顺序的随机化。也可使用通用实验呈现软件，前提是其能够控制眼动仪并记录数据。</li>
	<li>在每次试验开始前插入吸引注意力的图像，以维持并重新引导婴儿在试验开始前立即注视屏幕中央（见图2）。 
	注意：示例包括静态或动态的小狗、小猫、玩具、笑脸或卡通形象，只要它们具有高度吸引力且大小相等即可。尽管动画可能更有效，但其内存占用较高，我们发现静态图像同样有效。这些图像应较小（约2至5度视角），并位于显示器中央，以确保每次试验开始前婴儿注视屏幕中心。</li>
	<li>在实验序列的开始和结束时，插入一个三点校准检查程序，包含三张幻灯片，每张幻灯片的目标分别出现在左上角、屏幕中心和右下角（见图2）。</li>
</ol>
4. 眼动仪设备
<ol>
	<li>使用一种远程眼动仪，该设备无需任何固定装置来限制或固定头部位置，且采样率至少达到 50 Hz。 
	注意：远程眼动仪内置有不可见的红外发光二极管（LED），可向观察者的眼睛发射红外光。内置的红外摄像头会检测瞳孔位置和角膜反射，并通过算法计算出观察者在显示器上的注视点，以三维坐标（x, y, z）表示。坐标值通过对双眼数据取平均得到单一的双眼值。通常仅分析（x, y）坐标，因为 z 坐标（即与显示器之间的距离）通常无关紧要。</li>
	<li>使用尺寸不小于 15 英寸、分辨率不低于 1024 × 728 像素的计算机显示器来呈现实验刺激材料。</li>
	<li>将眼动仪直接置于刺激显示器正下方，并以尽可能正对婴儿面部的低角度进行安装。使用直尺和数字角度仪测量眼动仪与显示器的位置和角度。如有需要，将这些数值输入眼动追踪软件中。 
	注意：若安装角度过高（例如眼动仪离地面较近，因而仰角较大），可能会因婴儿脸颊或手部遮挡眼睛而导致眼动追踪中断。有关眼动仪位置的最佳实践，请参考具体眼动仪型号的使用指南。此外，大多数眼动仪软件可保存这些设置，以便每次实验前加载。然而，若实验间隔期间眼动仪或显示器可能发生任何轻微移动，则应在每次实验前重新测量并校准，以确保最精确的校准效果。</li>
	<li>在刺激显示器上方另设一个网络摄像头（通常称为用户摄像头或场景摄像头），用于记录实验过程中被试的完整面部画面。该摄像头在实验期间提供实时视频流，其录制内容将与原始注视数据一同保存。</li>
	<li>设置实验呈现软件（通常随眼动仪商业配套提供），用于呈现刺激材料、记录眼动轨迹、录制用户或场景摄像头视频、在实验过程中实时显示注视点，并可选择性地进行注视数据的分析。 
	注意：也可使用通用型实验呈现软件，前提是该软件具备与眼动仪集成的功能，能够控制眼动仪并接收其数据。</li>
</ol>
5. 眼动追踪程序
<ol>
	<li>受试者入组 &amp;#38; 背景测量
	<ol>
		<li>到达后，向参与者说明研究内容，并按照大学机构审查委员会（IRB）的规定获取签署的知情同意书。若婴儿处于清醒状态，即可开始测试，并在实验结束后完成相关问卷。若到达时婴儿尚未准备好（例如哭闹、正在睡觉或需要喂食），可利用此时间让家长填写所有背景信息及家庭语言问卷。</li>
		<li>让家长填写任何相关的家庭背景和语言问卷。收集标准的人口统计学和医学信息，以及有关婴儿语言环境和技术使用情况的信息（例如，家中使用的语言数量；接触视频、智能手机、平板电脑的情况）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>设置
	<ol>
		<li>调暗实验室内灯光，并确保房间内无其他明显的视觉干扰物。使用窗帘遮挡房间内所有可能干扰物，以遮蔽婴儿的视野（参见 图3). 确保实验期间计算机上所有后台应用程序（包括杀毒软件扫描和软件更新）均未运行。</li>
		<li>邀请家长坐在椅子上，让婴儿坐在其膝部。为了提供更稳定的支撑，家长可将柔软的增高座椅放在自己膝上，并用安全带将婴儿固定在座椅内。 
		注意：此类加高座椅既能保持婴儿与父母的亲近，又能防止较小的婴儿过度向后或向前倾斜（导致数据丢失），以及防止较大的婴儿爬走。</li>
		<li>根据眼动仪操作指南，检查婴儿头部与显示器及眼动仪之间的距离是否处于最佳位置。通过眼动仪软件确认婴儿的眼睛能否被眼动仪清晰捕捉。若无法识别，指导家长轻轻摇动婴儿，使其向各个方向轻微移动，直至眼动仪成功检测到眼睛并处于合适距离范围内。</li>
		<li>为家长提供遮蔽眼镜，以防止其看到实验刺激。 
		注意：遮蔽眼镜可降低婴儿对特定刺激或屏幕侧边产生偏向性的可能性，同时防止眼动仪意外追踪家长的眼睛而非婴儿的眼睛。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>校准
	<ol>
		<li>根据眼动仪的说明书执行校准程序。</li>
		<li>如果眼动仪软件支持，使用对应于显示器四个角和中心的五点校准程序。 
		注意：为了确保校准成功，婴儿必须注视校准图像。因此，该图像必须具有高度吸引力。旋转类动画效果较好，可使 &#34;图像的“中心”保持静止，因为需要让婴儿的眼睛尽可能对准校准点的中心。</li>
		<li>校准过程中，不要指向图像，也不要让家长将注意力引向校准图像，因为这可能会使婴儿的注意力从屏幕转移至指向图像的人。</li>
		<li>使用眼动追踪软件验证校准是否成功。如果校准过程中家长或婴儿有较大移动（例如家长站起），则需根据需要重复校准。 
		注意：校准过程的效果取决于其新颖性、趣味性和简短性。婴儿需要接受校准的次数越多，其效果可能越差。</li>
		<li>校准确认成功后，立即开始实验。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>实验
	<ol>
		<li>从三点校准检查开始实验（参见 图2）。手动控制每个目标的显示时间；当婴儿注视某一幻灯片中的目标时，立即进入下一个目标。如果眼动注视点持续偏离每个目标中心一度或以上，则中止实验并重新进行校准。</li>
		<li>继续实验，从第一次试验前的注意力吸引开始（参见 图2）。手动控制注意力吸引物的显示时间。当婴儿注视注意力吸引物时，开始试验。如果婴儿在数秒后仍未注视该物体，可使用发声玩具或闪烁灯光将婴儿的注意力重新引导至屏幕。</li>
		<li>所有试验呈现完毕后，再次执行相同的三点校准检查程序，以检测实验过程中是否出现信号漂移或校准变化。检查完成后，结束实验。</li>
		<li>如果婴儿表现出无法安抚的烦躁情绪，或家长要求停止实验，则应终止实验。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>总结
	<ol>
		<li>如果尚未完成，请让家长填写背景家庭和语言问卷。</li>
		<li>提供补偿，并在获得同意的情况下，分享额外的传单或宣传材料，供家长在其同龄人中分发，以协助招募。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. 数据分析
<ol>
	<li>首先，通过绘制速度图或随时间变化的注视位置轨迹图，评估每位受试者的数据质量，检查数据是否存在噪声（如高速峰值期）。&#160;高速变化或数据位置的系统性漂移可能表明校准不良或数据采集错误。</li>
	<li>使用降噪算法或滤波器（例如移动平均法）滤除注视数据中的高频信息。这些算法还可以对数据中的短暂缺失进行插值，这类缺失通常由眨眼或头部运动引起。 
	注意：不建议使用常见的时空滤波器来分类注视和扫视，因为这些算法基于成人的视觉行为，不能推广到婴儿的视觉行为。</li>
	<li>在屏幕两侧各绘制一个感兴趣区域（AOI），确保每个AOI略大于视觉元素本身（例如，在人物周围各扩大25像素或1º视角度），以适应可能存在的轻微校准误差或仪器标准误差。 
	注意：尽管AOI是静态的，但它需覆盖视频中移动的对象，因此应确保AOI大于该移动对象在整个视频过程中可能出现的最大尺寸。如条件允许且眼动仪软件支持，也可使用动态移动的AOI。</li>
	<li>在屏幕中央位置，保持两个AOI之间约25像素或更大的间距。</li>
	<li>使用眼动仪软件或辅助分析程序，通过累加落在每个AOI内的所有注视点，并将该数量乘以采样间隔（例如，若使用120 Hz的眼动仪，则采样间隔为8.33 ms），计算每次试验中每个AOI的总注视时间。</li>
	<li>若仍在使用眼动仪软件，请导出注视时间数据。随后，计算每个婴儿在完整实验过程中对每种刺激类型的总注视时间。排除未提供足够注视数据的婴儿（例如，有效数据少于最大可能值的25%）。 
	注意：在Stone等人的研究7中，所有接受测试的婴儿中有24%因校准不佳或因烦躁、视线偏离、记录期间眼睛被遮挡、频繁眨眼、眼睑下垂、仪器误差或实验人员操作失误导致注视数据不足而被排除。</li>
	<li>为每位婴儿计算一个注视偏好指数。首先，将一种刺激类型的总注视时间除以另一种刺激类型的总注视时间。 
	注意：此步骤可使不同婴儿之间进行直接比较，无论他们在整个实验中的总体注视时长是否存在差异。</li>
	<li>对该比值进行对数转换以实现归一化处理，从而使注视偏好指数在所有婴儿中具有可比性，其中-1.0和1.0表示相同程度但方向相反的偏好。</li>
	<li>采用适当的统计检验方法，比较不同被试组之间的总注视时间和注视偏好指数。报告统计检验结果时，应同时提供效应量和/或置信区间。 
	注意：在Stone等人的研究7中，为检验婴儿在不同年龄阶段对基于响度的有声语言音系限制的敏感性，采用独立样本t检验比较了年幼组与年长组婴儿的响度注视偏好指数（即对结构良好项目与结构不良项目的注视时间之比的对数值）。</li>
</ol>

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作者无任何披露信息。

我们采用偏好看范式，发现婴儿可能对语言信号中的特定视觉线索具有敏感性，尽管他们此前并无手语经验。此外，这种敏感性仅在年龄较小的婴儿中观察到，而在年龄较大的婴儿中则未出现，这体现了经典的感知范围收窄功能。基于响度限制的音节结构偏好证据使我们进一步假设，响度可能是婴儿语言学习中的一个重要线索7。实验所用刺激材料经过精心设计，提供了两种在某一细微方面存在差异的语言信号，另一实验条件则有助于更准确地解释可能出现的阴性结果。婴儿在一个简单而愉快的实验室环境中可自由观看任一刺激材料，无需接受指令或展示语言理解能力。本研究还建立了一个重要基线，可用于与其他婴儿群体（如由聋人手语父母抚养的接触手语的婴儿）进行对比。研究接触手语的婴儿（包括聋人和听力正常的婴儿），尽管招募难度较大，将有助于揭示早期感官和语言经验在塑造婴儿对视觉语言线索敏感性方面的作用。特别是评估聋人婴儿对视觉语言中线索的敏感性尤为重要，因为这一人群在幼儿期常常面临语言剥夺问题28,29。我们预测，年龄较大的接触手语的婴儿（无...

发展科学的首要目标是研究婴儿和儿童认知功能、语言以及社会认知的形成过程。眼动受到参与者意图、理解能力、知识水平、兴趣以及对外部世界注意力的调节。在婴儿对静态或动态视觉图像进行定向和扫描时记录其眼动反应，可以提供有关婴儿对外部视觉世界及其所接收语言输入的逐步理解能力和注意力的信息。
尽管眼动追踪技术已存在一百多年，但直到最近才在效率和可用性方面取得显著进展，使其能够被用于婴儿研究。在过去的十年中，眼动追踪技术揭示了大量关于婴儿内心世界的信息。例如，我们现在通过注视行为已深入了解6个月大婴儿的短期记忆、客体遮挡以及对即将发生事件的预期能力1,2,3。眼动追踪还可用于研究婴儿的语言学习过程4。通常，婴儿语言学习依赖于区分环境中存在的感觉线索，并识别出对语言传递最具显著性的线索的能力5,6。发展科学家致力于更深入地理解这些感觉线索的具体内容、它们为何能吸引婴儿的注意力，以及婴儿对这些线索的注意如何促进其语言学习。本文介绍了一种眼动追踪实验方案和一种偏好注视范式，二者可结合使用，以研究婴儿对口语或手语中此类线索的敏感性。
在 Stone 等人的研究中7，采用眼动追踪技术结合偏好注视范式，检验了无手语经验的婴儿是否对手语中的一组音位对比具有敏感性。这些对比在响度（即感知显著性）上有所不同，而响度是口语和手语中均存在的结构语言学特征7,8,9,10,11,12,13。响度被认为在口语和手语的音节构成中的音系限制中具有重要作用，遵循响度相关限制的音节被视为更&#34;合式”。研究发现，婴儿在聆听言语时，会表现出对合式音节的行为偏好，而非不合式音节，这种现象存在于多种语言中，甚至出现在他们从未听过的语言中14,15。我们假设，即使婴儿此前从未接触过手语，他们也会对手语中的合式音节表现出类似的偏好。
我们进一步假设，这种偏好或敏感性会受到知觉窄化的影响。知觉窄化是一种语言习得现象：随着婴儿接近一周岁，其早期对多种语言特征普遍存在的敏感性会逐渐减弱，最终仅保留对其所接触语言中特征的敏感性16,17。我们招募了年龄较小（6个月大）和年龄较大（12个月大）的婴儿，选择这两个年龄段是因为它们处于对新颖语音对比敏感性的知觉窄化函数的两个相反端点17,18,19。我们预测，年龄较小的婴儿会对符合音系结构的音节在手语中表现出偏好，而年龄较大的婴儿则不会。婴儿观看的视频包含结构良好和结构不良的指语，选择这些刺激材料基于两个原因。&#160; 首先，流畅指语中的音节被认为遵循基于响度的音系限制8，这为我们提供了生成实验对比的机会，以直接检验婴儿在早期语言学习中是否对基于响度的线索具有敏感性。其次，我们选择指语而非在身体和面部完成的完整手语，是因为与在空间范围和运动速度上变化较大的完整手语相比，指语能更严格地控制可能的感知混淆因素，例如手部运动的速度和幅度。本研究使用的视频仅显示手部，但该范式可推广至包含手语者或说话者头部或全身的视频，甚至可扩展至动物或无生命物体，具体取决于所研究的科学问题和对比类型。
采用偏好注视范式来测量对语言或感觉差异的敏感性，其价值在于该方法相对简单且易于控制。在此类范式中，婴儿会同时看到并排呈现的两个刺激，二者仅在一个与研究问题相关的维度或特征上有所不同。婴儿可自由选择注视任一刺激，系统记录并分析其对每个刺激的总注视时间。若对两个刺激的注视行为存在显著差异，则表明婴儿可能能够感知这两个刺激之间的差异维度。由于两个刺激同时呈现且持续时间相等，整个实验能较好地控制婴儿行为的个体差异（如注意力不集中、视线偏移、烦躁、哭闹）。相比之下，在刺激按顺序依次呈现的其他范式中，婴儿可能因与刺激无关的因素（例如，在刺激A的试次较多的时段婴儿恰好更烦躁）而对不同刺激表现出不同程度的注意力。此外，该范式无需向婴儿提供指令，也无需其理解刺激内容，婴儿只需注视即可。最后，该范式不需要实时监控婴儿行为以确定是否达到标准后再改变刺激呈现，而这一点在由婴儿控制的习服范式中较为常见16,20。偏好注视范式也适用于检验关于注视偏好的假设，而不仅仅是差异检测。换句话说，除了判断婴儿能否区分刺激A和刺激B之外，研究者还可以进一步检验哪种刺激引发了增加或减少的注视行为，这可能为了解婴儿早期的认知偏向和发展中的认知过程提供重要信息。
总体而言，现代非侵入性眼动追踪技术具有诸多优势。眼动追踪依赖于测量由设备发射并从受试者眼睛反射回来的近红外光1,21。这种红外光不可见、无感知，且完全安全。眼动追踪实验无需提供指令，仅依赖被动观看即可完成。当前的眼动仪仅需简单设置，便可在短时间内生成大量注视数据。婴儿可以坐在父母的膝上，在我们的经验中，他们通常对实验表现出兴趣。大多数现代远程眼动仪无需头部固定装置，也不需要在婴儿身上佩戴任何设备，并且能够耐受头部移动，在眨眼、哭泣、移出检测范围或视线偏移后均可快速恢复追踪。如有需要，除眼动位置数据外，还可同步记录扫视模式、头部位置数据以及瞳孔测量数据。
开展婴儿眼动追踪研究面临的挑战确实存在，但并非不可克服。由于婴儿的活动、注意力不集中、烦躁或困倦，眼动追踪数据可能含有较多噪声。实验设计需确保在约10分钟或更短时间内完成——这虽然有利于缩短实验室访问时间，但也存在局限性，特别是当需要获取更多数据或设置多个实验条件时。另一个重要注意事项是，阴性结果并不意味着婴儿对实验操纵不敏感。若婴儿在刺激A与刺激B之间未表现出显著差异，该结果可能有两种解释：（1）婴儿对A与B之间的差异不敏感；或（2）未能成功引发行为偏好。例如，婴儿可能对A和B均表现出同等程度的兴趣，即使其能够察觉二者之间的差异。这一问题可通过增设第二个实验条件来解决，理想情况下应使用相同或高度相似的刺激材料，但在另一个不同维度上进行测试，以验证其 已知 婴儿确实会表现出行为偏好。如果婴儿在第一种条件下未表现出偏好，但在第二种条件下表现出偏好，则可以解释为婴儿能够对刺激材料表现出注视偏好，这有助于澄清对任何阴性结果的解释。最后，精确校准眼动仪至关重要。校准必须准确，空间误差和时间误差均需保持在较低水平，以便将眼动数据精确映射到实验刺激上。换句话说， &#34;你的研究质量取决于校准的准确性。在刺激呈现前后进行校准检查，可以进一步提高可信度。有关婴儿眼动追踪校准的详细且出色的综述已在其他文献中发表。1,21,22,23,24,25,26,27.&#160;

<table><tbody><tr><td>眼动仪</td><td>Tobii</td><td></td><td>Model X120</td></tr><tr><td>实验展示 &amp;眼动与注视分析软件</td><td>Tobii</td><td></td><td>Tobii Studio Pro</td></tr><tr><td>实验者监视器</td><td>戴尔</td><td></td><td>戴尔专业级 P2210 22&quot; 宽屏显示器</td></tr><tr><td>刺激监测器</td><td>戴尔</td><td></td><td>通用 17&quot; 监测</td></tr><tr><td>CPU</td><td>戴尔</td><td></td><td>戴尔 Precision T5500 高级版，配备 2.13 GHz 四核 Intel Xeon 处理器和 4 GB DDR3 内存，250 GB SSD 硬盘及标准视频输出卡</td></tr><tr><td>网络摄像头</td><td>罗技</td><td></td><td>罗技 C150 HD 摄像头</td></tr><tr><td>视频采集卡</td><td>鹗</td><td></td><td>Osprey 230 视频采集卡（用于采集输出至刺激显示器的刺激信号）</td></tr></tbody></table>

使用眼动追踪与偏好注视范式探究婴儿对视觉语言的敏感性

Exploring Infant Sensitivity to Visual Language using Eye Tracking and the Preferential Looking Paradigm

我们讨论在眼动追踪研究中使用偏好注视范式，以探究婴儿如何发展、理解并关注周围世界。眼动追踪是一种安全且非侵入性的方法，可用于采集婴儿的注视数据，而偏好注视范式设计简单，仅需婴儿注视屏幕即可。通过同时呈现两个在某一维度上存在差异的视觉刺激，我们可以评估婴儿是否对其中某一刺激表现出不同的注视行为，从而揭示其对该差异的敏感性。此类实验方法面临的挑战在于：实验时长必须较短（不超过10分钟），且需严格控制条件，确保两个刺激仅在一个方面存在差异。此外，对阴性结果的解释也需谨慎考虑。本文展示了一项成功的婴儿眼动追踪研究实例，采用偏好注视范式发现，尽管6个月大的婴儿此前从未接触过手语，但他们已能感知手语中的语言线索，这表明婴儿对这些线索具有内在或先天的敏感性。

Stone 等人7的研究样本包括16名年龄较小的婴儿（平均年龄 = 5.6 ± 0.6 个月；范围 = 4.4–6.7 个月；8名女性）和13名年龄较大的婴儿（平均年龄 = 11.8 ± 0.9 个月；范围 = 10.6–12.8 个月；7名女性）。这些婴儿此前均未接触过手语。首先，我们评估了不同年龄组之间在总注视时间上的差异，结果未发现显著差异（均值：48.8 秒 vs. 36.7 秒；t(27) = 1.71；p = 0.10）。这排除了后续结果可能由其他与年龄相关的因素（例如注意力、转头、眨眼）所导致的可能性。在响度条件中，年龄较小的婴儿对合乎语音结构的刺激项目的注视时间长于不合语音结构的项目（均值：28.6 秒 vs. 20.2 秒；配对 t(15) = 4.03，p = 0.001，Cohen's d = 0.74）。相比之下，年龄较大的婴儿对这两类刺激的注视行为差异很小（均值：18.1 秒 vs. 18.6 秒；t(12) = 0.29，p = 0.78）。年龄较小的婴儿在响度偏好指数上的得分显著高于年龄较大的婴儿（图...

采用偏好注视范式的眼动追踪研究可用于探究婴儿对外部视觉世界的初步认知及其注意力发展。

我们讨论在眼动追踪研究中使用偏好注视范式，以探究婴儿如何发展、理解以及关注周围世界。

眼动追踪是研究婴儿如何学习周围环境，以及如何利用这些环境线索学习语言的理想方法。在这里，我们研究可能引导婴儿语言学习的那些感知线索。眼动追踪及其相关方法的主要优势在于，它是一种安全、可靠且无创的技术，可在短时间内收集大量注视数据。首先设计视觉偏好范式，同时在屏幕的左右两侧分别呈现两个不同的视频刺激，确保两个刺激仅在一个特征上存在差异，而其他所有视觉元素均保持一致。在每次试验开始前插入引人注目的图像，以维持并重新引导婴儿在试验开始前立即将注意力集中到屏幕中央。在实验序列的开始和结束时，插入一个三点校准检查程序，该程序包含三张幻灯片，每张幻灯片中的目标点分别出现在左上角、屏幕中心和右下角。接下来，将眼动仪直接放置在刺激显示器正下方，并调整为较低的角度，使其尽可能正对婴儿的面部。使用直尺和数字角度仪测量眼动仪和显示器的位置及角度。在刺激显示器上方安装一个独立的网络摄像头（通常称为主试或场景摄像头），用于记录实验过程中被试的完整面部。最后，设置实验呈现软件（通常随眼动仪 commercially available），用于呈现刺激材料、记录眼动数据、记录主试或场景摄像头的视频、实时显示注视点，并可选择性地进行注视数据的分析。首先带领家长和婴儿进入测试室。解释实验流程，并获取家长签署的同意书以开始实验。收集标准的人口统计学和医学信息，以及有关婴儿语言环境和技术使用情况的信息。然后，调暗实验室内灯光，并确保房间内无其他明显的视觉干扰物。使用窗帘遮挡房间内所有干扰物，以遮蔽婴儿的视野。请家长坐在椅子上，让婴儿坐在其膝上。为了提供更大的稳定性，家长可将婴儿用安全带固定在置于自己膝上的软质增高座椅内。使用眼动仪软件确认婴儿的眼睛能够被眼动仪清晰捕捉。随后，根据眼动仪的操作说明执行五点校准程序。在成功验证校准后，使用三点校准检查开始实验。手动控制每个目标的呈现时间，当婴儿注视某一张幻灯片中的目标时，立即进入下一个目标。随后继续实验，在第一次试验前先使用注意力吸引刺激。手动控制注意力吸引物的显示时间，并在婴儿注视注意力吸引物时开始试验。在所有试验呈现完毕后，再次执行相同的三点校准检查程序，以检测实验过程中可能出现的信号漂移或校准变化。实验结束后，提供相应的补偿；若家长已同意，可额外提供传单或其他材料，供其在同龄人中分发，以协助后续被试招募。最后，通过绘制两个感兴趣区域（AOI）来分析数据，每个屏幕一侧各一个。确保每个AOI略大于视觉元素本身，以容纳可能存在的微小校准偏差或标准仪器误差。在屏幕中央的两个AOI之间，保持约25像素或更大的间隙。然后，通过累加每次试验中落在每个感兴趣区域（AOI）内的所有注视点，并将该数量乘以采样间隔，计算每个AOI的总注视时间。结果表明，尽管从未接触过手语，较年幼的婴儿对基于响度的音系限制具有敏感性，而较年长的婴儿则无此敏感性。此外，较年幼和较年长的婴儿在观看直立与倒置的手语刺激时表现出不同的注视偏好。具体而言，年龄较小的婴儿对正立刺激的注视时间更长，而年龄较大的婴儿对倒立刺激的注视时间更长。需要注意一些重要事项。首先，确保在记录过程中没有发生重大变化，例如婴儿体位的改变。应避免大幅度的身体移动或光线变化。此外，向婴儿呈现的两个刺激物仅能在某一方面存在差异，这样如果婴儿更倾向于注视其中一个，研究者就能明确其原因，并针对这一视觉特征对结果进行解释。眼动追踪技术使科学家能够更深入地了解婴儿如何感知并组织其周围环境中的线索。集成化的追踪软件和设备已变得更加先进和多样化，使我们能够更便捷地对婴儿进行测试，并以过去十年无法实现的方式来探究问题，从而更深入地理解婴儿发育过程。

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Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

利用眼动追踪和偏好外观范式探索婴儿对视觉语言的敏感度

本文介绍了一种可靠的、基于家庭的评估方法，用于评估正常发育的婴幼儿以及自闭症儿童的语言理解能力。该方法通过让儿童在观看并排图片的同时聆听只与其中一张图片匹配的音频，分析其眼球注视情况。刺激材料的设计充分考虑了低龄受试者的特点。...

便携式跨模态偏好注视（IPL）：探究正常发育幼儿及自闭症儿童的语言理解能力

本文描述了一种基于特定视觉模式下反射性眼动来量化视觉信息处理质量的方法。通过反应时间和注视输出参数，对6个月及以上儿童在有无视觉障碍情况下的视觉功能表现进行表征。...

一种利用眼动追踪量化儿童视觉信息处理的方法

本文综述了一种用于语言理解研究的眼动追踪方法。为了获得可靠的数据，必须遵循该方案中的关键步骤，其中包括正确设置眼动仪（例如，确保眼图像和头像质量良好）以及精确的校准。...

在视觉情境下的语言理解过程中进行眼动追踪：揭示视觉情境效应的灵活性与局限性

视觉世界范式通过监测参与者在倾听或说出口语时其在视觉工作区中的眼动，来研究心理语言学中的多种在线加工问题，包括诸如析取语句等语义复杂的陈述。...

利用视觉世界范式中记录的眼动数据探究口语的在线加工过程

我们提出了一项方案，用于研究自闭症儿童在实时句子理解过程中对形态学线索的使用情况。...

使用视觉世界范式研究汉语母语自闭症儿童的句子理解能力

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动态行为中儿童动态视觉注意的头戴式眼动追踪研究

本文介绍了一种用于熟悉-测试范式的实验方案，该范式可直接检验婴儿的范畴化能力，并有助于明确语言在早期范畴学习中的作用。...

利用眼动追踪范式界定语言在婴儿物体范畴化中的作用

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利用眼动追踪区分阅读过程中基于理解的和基于眼动控制的回视眼动

本实验方案结合了眼动追踪和扫视前视觉敏感性的评估，采用双重任务范式，包括自由选择扫视任务和视觉分辨任务，以研究在精确扫视和平均扫视之前的视觉空间注意的分配情况。...

通过眼动追踪和视觉敏感性评估研究准确性和平均性扫视前视觉注意的分配

本文介绍了一种利用迷宫任务检测句子加工过程中与年龄相关衰退的实验方案，该任务使我们能够在阅读过程中定位受试者在句子每个词上的加工困难。...

一种用于测量衰老对句子加工影响的实验范式

探索眼动追踪与偏好外观范式在婴儿视觉语言敏感度研究中的应用。该方法安全无创，可高效收集注视数据，帮助研究者理解婴儿如何利用环境线索进行语言学习。

使用眼动追踪与偏好注视范式探究婴儿对视觉语言的敏感性

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