Eine Methode zur Quantifizierung von Visual Information Processing bei Kindern Eye-Tracking

Das übergeordnete Ziel dieser Eye-Tracking-basierten Methode des bevorzugten Schauens ist es, die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung bei Kindern zu quantifizieren, basierend auf reflexiven visuell geführten Orientierungsreaktionen. Diese Methode wird im Bereich der klinischen visuellen Beurteilung und Rehabilitation bei Kindern ab einem Alter von sechs Monaten von erheblichem Wert sein. Außerdem basiert die Methode auf objektiven Messungen und der Analyse von Augenbewegungsreaktionen.

Diese Antworten liefern quantitative Informationen über die visuelle Leistung und können ohne verbale Kommunikation erhalten werden. Die quantitativen visuellen Verarbeitungsparameter, wie z. B. Reaktionszeiten und Fixationsqualität, haben einen zusätzlichen Wert für die Charakterisierung der visuellen Leistungsfähigkeit, insbesondere bei Kleinkindern und Kindern mit geistiger Behinderung. Die Implikationen dieser Angelegenheit reichen von der Charakterisierung der visuellen Verarbeitung und der Augenmotorik bei gesunden Kindern bis hin zur Identifizierung abnormaler visueller Leistungen bei Kindern mit Sehbehinderungen.

Beginnen Sie mit der Auswahl einer Reihe visueller Reize, z. B. Bilder oder Filme, um die Verarbeitung grundlegender okulärer motorischer Funktionen und visueller Verarbeitungsfunktionen zu fördern. Verwenden Sie visuelle Reize, um grundlegende okuläre motorische Funktionen wie Fixationen und Sakkaden, sanfte Verfolgung und optokinetischer Nystagmus zu bewerten. Als nächstes verwenden Sie eine Reihe von visuellen Reizen, die auf einem Vier-Alternativen-erzwungenen Präferenz-Paradigma basieren, so dass vier verschiedene Reizecken, die jeweils eine alternative Wahl oder einen Zielbereich darstellen, darstellen.

Verwenden Sie diese visuellen Reize, um visuelle Verarbeitungsfunktionen wie gleichzeitige Verarbeitung, Form, Kontrast, Farbe oder Bewegung zu bewerten. Entwerfen Sie als Nächstes eine Testsequenz in der Eye-Tracker-Software, indem Sie die Art des hinzuzufügenden Stimulus auswählen, entweder ein Bild oder einen Film. Wählen Sie dazu den gewünschten Stimulus aus dem Ordner aus, in dem er sich befindet, und klicken Sie auf Hinzufügen.

Wiederholen Sie diese Schritte, bis alle Stimuli zur Timeline hinzugefügt wurden. Platzieren Sie abschließend die verschiedenen Arten von visuellen Reizen in zufälliger Reihenfolge in der Testsequenz. Stellen Sie sicher, dass die Position des Zielbereichs von Versuch zu Versuch wechselt, um reflexartige Augenbewegungen des Teilnehmers in Richtung des Ziels auszuführen.

Beginnen Sie mit der Auswahl eines Eye-Tracking-Systems, das für pädiatrische Bevölkerungsgruppen geeignet ist, z. B. mit ferngesteuertem Infrarotlicht, und befestigen Sie den Eye-Tracker-Monitor mit einem flexiblen LCD-Arm an einem soliden Tisch. Wählen Sie einen Arm, der sich in drei Dimensionen bewegen kann. Begleiten Sie das Kind in den Testraum und positionieren Sie es in einem Abstand von etwa 60 Zentimetern zum Monitor, um eine effiziente Pupillenverfolgung beider Augen zu gewährleisten.

Stellen Sie dann die Monitorposition so ein, dass sie senkrecht zu den Augen des Kindes steht. Bestätigen Sie anschließend die Qualität der Pupillenaufnahme durch das Vorhandensein von zwei deutlich sichtbaren weißen Punkten, die die Augen des Kindes auf dem Bildschirm darstellen. Starten Sie das Eye-Tracker-Software-Kalibrierungsverfahren, das bewegliche Punkte in vordefinierten Bereichen des Monitors anzeigt, um die Blickpositionen auszurichten.

Überprüfen Sie die Qualität dieser voreingestellten Kalibrierung, um sicherzustellen, dass Aufnahmen gemacht werden können. Aktivieren Sie als Nächstes ein separates Fenster namens Viewer, das die Augenbewegungsreaktionen des Kindes auf die Testreize auswählt, indem es das Blicksignal auf die Videoaufzeichnung überlagert. Aktivieren Sie eine Webcam, die auf das Kind gerichtet ist, um das allgemeine Verhalten des Kindes während des Tests zu beobachten und aufzuzeichnen.

Sagen Sie dem Kind, dass es fernsehen wird. Führen Sie dann den Test durch und beobachten Sie das körperliche Verhalten des Kindes und die Augenbewegungsreaktionen. Nach der Testdurchführung wird die Blickaufzeichnung offline abgespielt und die Blickreaktionen auf die präsentierten Reize beobachtet, um eine qualitative Charakterisierung des visuellen Orientierungsverhaltens des Kindes zu erhalten.

Exportieren und speichern Sie schließlich die aufgezeichneten, zeitbasierten Daten jedes Probanden zu Augenbewegungsmerkmalen, wie z. B. Betrachtungsabstand und Blickpositionen, und separat die zeitbasierte Liste der präsentierten visuellen Reize, wie z. B. Reizpositionen. Wenden Sie nach Abschluss der Aufzeichnung ein Nachkalibrierungsverfahren an, um eine schlechte Kalibrierung vor dem Test aufgrund übermäßiger Kopfbewegungen, fehlender Fixierungen und abnormaler Blick- oder Kopfhaltung zu vermeiden. Öffnen Sie dazu die Analysesoftware und wählen Sie den Stimulus aus, um die Blickdaten zu analysieren, indem Sie einen Stimulus neben dem gewünschten Stimulus eingeben.

Drücken Sie Ausführen. Wählen Sie im Popup-Menü die Option Daten nachkalibrieren. Wählen Sie dann in der Liste der Dateien die Option "Anvisieren" für ein Motiv aus, und drücken Sie auf "Öffnen".

Wählen Sie im nächsten Einblendmenü aus, welche Augen analysiert werden sollen. Entweder Links, Rechts oder Beides, um ein Streudiagramm aller aufgezeichneten Blick- und Zielpositionen über die gesamte Stimuluspräsentationszeit zu erzeugen. Wählen Sie anschließend Ja oder Nein aus, je nachdem, ob sich die Anvisiertenpositionen korrekt mit den entsprechenden Zielpositionen überlappen.

Wenn die Kalibrierung nicht korrekt ist, wählen Sie Nein, um eine Nachkalibrierung durchzuführen. Verschieben Sie den Mittelpunkt der Anvisiertpunkte in die Mitte des Monitors, indem Sie einmal auf den Mittelpunkt der Anvisiertpunkte oder auf den Mittelpunkt klicken, der sich genau in der Mitte der vertikalen und horizontalen Achse befindet. Skalieren Sie die Anvisiertenpositionen auf die entsprechenden Zielpositionen, indem Sie in jedem der vier Zielquadranten einmal auf den Mittelpunkt der Anvisiertpunkte klicken.

Prüfen Sie erneut, ob sich die Blickpositionen korrekt mit den entsprechenden Zielpositionen überlappen. Wenn die Kalibrierung korrekt ist, wählen Sie Ja, um die kalibrierten Blickdaten zu speichern. Andernfalls wählen Sie Nein und wiederholen Sie den Vorgang nach der Kalibrierung.

Stellen Sie außerdem sicher, dass der Proband die Stimuluspräsentation gesehen hat, indem Sie überprüfen, ob die Blickdaten mit den folgenden Kriterien übereinstimmen, sowie mit dem Visualisierungsdiagramm. Wenn der Stimulus als gesehen klassifiziert werden kann, klicken Sie im Einblendmenü auf "Ja". Andernfalls klicken Sie auf Nein.Gleichzeitig werden alle Fixationspunkte, die zum präsentierten Stimulus gehören, im entsprechenden Zielquadranten dargestellt

Überprüfen Sie visuell, ob sich die Fixierungspunkte im richtigen Quadranten befinden. Nachdem Sie die Augenbewegungsreaktionen manuell überprüft haben, verwenden Sie die Software, um drei Parameter zu berechnen. Reaktionszeit auf die Fixierung (RTF), Fixationsdauer (FD) und Blickfixationsbereich (GFA).

RTF ist ein Maß für die Zeit, die benötigt wird, um visuelle Informationen zu verarbeiten und eine Augenbewegung auszuführen. Hier sind die durchschnittlichen RTF-Werte während des dynamischen Cartoon-Stimulus bei Kindern mit Sehbehinderung signifikant höher als bei Kindern ohne Sehbehinderung. Darüber hinaus sind die RTF-Werte bei Kindern mit zerebralen Sehbehinderungen signifikant höher als bei Kindern mit okulären Sehbehinderungen.

Die Fixationsdauer ist die Gesamtzeit, die der Blick innerhalb des Zielbereichs fixiert war. Die FD ist bei Kindern mit Sehbehinderung signifikant kürzer als bei Kindern ohne Sehbehinderung. Darüber hinaus ist die FD bei Kindern mit zerebralen Sehbehinderungen signifikant kürzer als bei Kindern mit okulären Sehbehinderungen.

Des Weiteren ist der Blickfixationsbereich ein Maß für die Fixationsgenauigkeit, bei dem ein kleiner Fixationsbereich eine hohe Fixationsgenauigkeit anzeigt. Hier sind die GFA-Werte deutlich größer, bei Kindern mit Sehbehinderung als bei Kindern ohne Sehbehinderung. Darüber hinaus ist die GFA bei Kindern mit Sehbehinderungen und Nystagmus signifikant größer als bei Kindern mit Sehbehinderungen, jedoch ohne Nystagmus.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie Eye-Tracking-basierte Methoden in Klinik und Praxis einsetzen können. Mit diesen Methoden kann die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung bei Kindern ab einem Alter von sechs Monaten quantifiziert werden. Zu den wesentlichen Schritten innerhalb des Protokolls gehören die Stimuli, die auf bevorzugtem Schauen basieren, die Möglichkeit, die Eye-Tracking-Daten nachzukalibrieren, und die Verfügbarkeit quantitativer Ergebnisprobleme.

Die mit diesen Methoden erhaltenen offiziellen Verarbeitungsparameter können vorteilhaft sein, um visuelle Entwicklungen im Laufe der Zeit zu verfolgen und die Auswirkungen von visuellen Interventionsprogrammen zu überwachen. Diese Methoden können individuelle Profile der visuellen Leistung liefern. Solche Profile können zur funktionellen Unterstützung im täglichen Leben verwendet werden, die auf die Bedürfnisse des Kindes zugeschnitten ist.