Name: Eine Methode zur Quantifizierung von Visual Information Processing bei Kindern Eye-Tracking (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 47 s
Description: Erfahren Sie eine Eye-Tracking-Methode zur Quantifizierung visueller Informationsverarbeitung bei Kindern ab sechs Monaten. Diese objektive Technik ermöglicht klinische Bewertungen ohne verbale Kommunikation.

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Die Autoren danken den Kindertagesstätten (Wasko, Alblasserwaard) für ihre Unterstützung bei der Rekrutierung der Kontrollgruppe und Mark Vonk für seine Hilfe bei der Datenerfassung in der Kontrollgruppe. Die Autoren danken auch den Kindern aus der Kontrollgruppe und den Kindern, die Kunden von Royal Dutch Visio sind, für die Teilnahme an der Studie. Die Autoren danken den Kindern und ihren Eltern für die Teilnahme an dem Video.
Die Entwicklung der Methode wurde durch einen Zuschuss der Novum Foundation unterstützt: eine gemeinnützige Organisation, die (Forschungs-)Projekte finanziell unterstützt, die die Lebensqualität von Menschen mit einer Sehbehinderung verbessern (www.stichtingnovum.org). Die aktuelle Studie wurde finanziell unterstützt von "ZonMw Inzicht" (Netherlands Organization for Health Research and Development-Insight Society), Fördernummer: 60-00635-98-10.

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Die Verfasser erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Die vorgestellte Messaufbau in Kombination mit quantitativen Blickbewegungsanalyse liefert eine eindeutige Charakterisierung der visuellen Verarbeitungsfunktionen in verschiedenen Gruppen von Kindern mit oculomotor und Sehbehinderungen. Das Hauptmerkmal dieses Paradigmas ist, dass die Leistung auf Augenbewegung Reaktionen auf visuelle Reize basiert, die in einer reflexiven Weise ausgelöst werden. Keine spezifischen verbale Anweisungen gegeben werden, und es gibt keine Notwendigkeit für Kinder verbal zu reagieren. Die Parameter RTF, GFA und FD zeigen signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen von typischerweise Entwicklungs- und sehbehinderte Kinder, trotz der begrenzten Verbreitung der Parameterwerte , die in jeder Gruppe (Figuren 4 - 6) vorhanden ist . So wurde auf dem ausgewerteten Parameter abhängig, können einige der Regel entwickeln Kinder abweichende Leistung zeigen, während einige Kinder mit Sehbehinderungen &quot;normalen&quot; Leistung zeigen. Letztlich mehrere Ergebnisse Maßnahmen in Reaktion auf mehrere visuelleModalitäten sollten auf individueller Ebene in Betracht gezogen werden. Eine Zusammenfassung aller Ergebnisse Maßnahmen bietet eine einzigartige Charakterisierung von visuellen Informationen Verarbeitungskapazitäten, die in einem visuellen Profil bei Kindern ab 6 Monaten umgesetzt werden können. Mehrere Studien haben den Wert von Remote - Eye - Tracking in gefährdeten Bevölkerungsgruppen von Kindern, gezeigt 9,12,18 attentional oder psychologischen Fähigkeiten zu schließen. Während die meisten Studien über Verhaltensbeobachtungen stützen und die Verwendung von Anweisungen, ein besonderes Merkmal des aktuellen Paradigma ist die nonverbale, quantitativen Ansatz. Kritische Schritte innerhalb des Protokolls sind daher die Reize, die zu Vorzugs suchen, die mobile Messaufbau und die individuelle Kalibrierung und Analyse-Software basieren. Die vorgestellte Erweiterung der beobachtungsbasierten Ergebnisse mit aufwendigen Analyseverfahren liefert standardisierte und detaillierte Ergebnisse auf einer visuellen Verarbeitungsfunktionen. Dies steht im Einklang mit der Arbeit an der Beurteilung derSäugling Sehschärfe mit einem Eye - Tracker 14, und die Arbeit an den Blick Kontrolle in verschiedenen Störungen 7. Das Verfahren ist flexibel und ermöglicht den mobilen Beurteilung, die unverzichtbar ist, wenn der klinischen Beurteilung bei kleinen Kindern oder Kindern mit mehrfachen Behinderungen durchführen. Daher ist es geeignet, praktisch alle Kinder in oculomotor und visuelle Verarbeitungskapazitäten zu messen, die einen Monitor zu beobachten können. Die Bedeutung dieses Verfahrens in Bezug auf den bestehenden visuellen Diagnoseverfahren (dh Validität) wurde als erster Schritt zur klinischen Anwendung untersucht. Das gegenwärtige Paradigma wurde mit derzeit verwendeten visuellen Funktion Beurteilung (VFA) bei Kindern kombiniert. Beobachtungen von oculomotor und visuellen Funktionen, die auf Augenbewegung Aufnahmen waren vergleichbar mit Standard-Verhaltensbeobachtungen dieser Funktionen basieren. Darüber hinaus Eye - Tracking - Parameter, zB Fixationsdauer und Sakkaden Richtung, sofern adsätzliche Wert oculomotor und Sehleistung bei Kindern während der VFA bei der Charakterisierung (Kooiker MJG et. al., 2015, eingereicht). Die Hauptverstärkung des dargestellten Verfahrens liegt in der Möglichkeit , mehr Sehfunktionen zu bewerten als die derzeit in Sehfunktion Abschätzungen in jungen Jahren durchgeführt wird, und sie in einer quantitativen Weise 26 zu beurteilen. Eine Einschränkung in Bezug auf bestehende Methoden ist , dass, ohne Anpassungen, es noch nicht möglich ist , mit der vorliegenden Testbatterie 14 Sehschärfe oder Gesichtsfeld gründlich zu beurteilen. Obwohl wir beschränkten uns in zukünftigen Anwendungen auf die Darstellung der Ergebnisse von Cartoon Reize können unterschiedliche visuelle Modalitäten mit anderen Stimuli getestet werden (zB verschiedene Formen, Bewegung, Farbe und Kontrast Informationen) 22,20,25. Auf diese Weise bestimmte visuelle Verarbeitungsbereiche jenseits der primären Sehbahn sind gezielte, wie visuelle Assoziation Bereiche in zeitlicher oder parietalen Kortex.Eine Beschränkung des Verfahrens besteht darin, daß die vorliegenden visuelle Reize lediglich die Erkennung der visuellen Eingangs auslösen, und der Anfangsphase der visuellen Verarbeitung aufzurufen. Diese Reize zielen nicht auf Funktionen höherer Ordnung, die nach dem Stimulus Erkennung relevant werden und dass in der Regel mit der visuellen Wahrnehmung Tests gemessen. Obwohl ihre Ausführung ohne den Einsatz von Kommunikation ist eine Herausforderung, ein Eye - Tracking-basierte Paradigma ist eine vielversprechende Zukunft Format für den Nachweis von wahrnehmungsbezogenen Informationen, zB visuelle Suche, -Speicher oder -selektiven Aufmerksamkeit. Zusammengefasst bieten detaillierte Augenbewegungsantworten auf verschiedene Typen von visuellen Stimulation umfassende Charakterisierung von visuellen Informationsverarbeitungsfunktionen, früh in der Entwicklung. Folglich ist für jedes Kind ein individuelles visuelles Profil in Bezug auf intakte und beeinträchtigte Funktionen erstellt werden. Ein solches Profil detaillierte Informationen über Stärken und Schwächen in oculomotor und visuelle können vorsehen,Funktion. Es kann als Ausgangspunkt für die Unterstützung im täglichen Leben verwendet werden, und für Lehrer und Betreuer Ausbildung. Die quantitative Informationen, die mit diesem Verfahren verfügbar geworden ist, kann für folgende visuelle Entwicklung im Laufe der Zeit von Vorteil sein, und für Programme visuelle Interventionen und Rehabilitation zu überwachen.

Die Prävalenz von Hirnschäden im Zusammenhang mit Sehstörungen bei Kindern hat sich erhöht. Da Sehstörungen großen Einfluss auf die Entwicklung des Kindes haben kann, ist die Früherkennung bei jungen Säuglingen und Kindern mit einem Risiko sehr wichtig. Derzeit visuelle Funktionstests visuelle Sinnesfunktionen wie Sehschärfe und Kontrastempfindlichkeit zu bewerten (zB Sehzeichen - Tests) sind anwendbar bei Kindern von 1 bis 2 Jahren 1. Bei jüngeren Kindern werden diese Tests auf der Basis strukturierter Beobachtungen eines Betrachtungs Verhalten des Kindes auf visuelle Informationen. Die Interpretation eines solchen Verhaltens, dh wenn man sich eines Kindes Augenbewegungen suchen, können durch oculomotor oder Aufmerksamkeits Dysfunktionen des Kindes behindert werden, oder auch durch das Verhalten des Beobachters betrachtet. Cerebral vermittelte visuelle Funktionen wie visuospatial Speicher und Objekterkennung sind mit visuellen Wahrnehmungstests (zB DTVP 2) bewertet. Diese Tests erfordern verbal instructions und Kommunikation und kann von 4 bis 5 Jahren verwendet werden. Im Hinblick auf die postnatale Entwicklung des visuellen Systems und die Vorteile der hohen Plastizität früh im Leben zu nehmen, ist es wünschenswert, das Vorhandensein und das Ausmaß von Störungen in visuellen Informationsverarbeitung so früh wie möglich festzustellen. Auf diese Weise Kinder mit (zerebrale) Sehbehinderungen können von Frühintervention, visuelle Stimulation oder unterstützende Strategien maximal profitieren. Folglich besteht ein Bedarf für ein Bewertungsverfahren der visuellen Informationsverarbeitung, die bei Kindern ohne verbale Kommunikation verwendet werden kann, und dass auf quantitative Ergebnisse beruhen. Die Augenbewegungen sind ein gutes Modell visuell geführte Orientierungsverhalten zu studieren 3,4 auf Reize, und im Zusammenhang mit der Wahrnehmung und kognitiven Funktionen 5. Die Augenbewegungen zeigen den Fokus der visuellen Aufmerksamkeit in Szenen und sind dafür bekannt, ergeben sich entweder aus Bottom-up (reflexiv, salience gesteuert) oder von oben nach unten (intentional verarbeitet kognitive) 6. Augenbewegungen werden verwendet , um die Fovea zu lenken, das heißt, die Schärfe der Vision, um neue Objekte. Der visuelle Inhalt eines Objekts von Interesse wird über Pfade verarbeitet , die über den seitlichen geniculate Kern primären visuellen Kortex (V1) von der Netzhaut führen, und daß sich über cerebral Verarbeitungsbereiche zu verteilen (beispielsweise in Aufmerksamkeit beteiligt, räumliche Orientierung, die Anerkennung, Gedächtnis und Emotionen). Die Augenbewegungen sind sowohl eine Voraussetzung und eine Fortsetzung der visuellen Informationsverarbeitung. Die Entwicklungen bei der Messung der Augenbewegungen mit Infrarot-Auge-Tracker die Möglichkeit geben, quantitative Parameter okulomotorischer und visuelle Funktion zu erhalten. Automatisierte Eyetracker sind heutzutage allgegenwärtig in der medizinischen und psychologischen Forschung an gesunden und klinischen Populationen. Ihr Zweck ist nicht nur oculomotor Funktion und Aufmerksamkeit Zuteilung 7, zu studieren , aber auch Fragen zu beantworten about Verhaltens- und psychologische Mechanismen 8,9. Mit dem Aufstieg der zugänglich und kommerzielle Eye - Tracking - Systeme, sind sie zunehmend gebrauchte gefährdeten Bevölkerungsgruppen von Kleinkindern zu testen und Kinder 10-12, ohne einschränkende Bedingungen, komplexe Befehle oder aktive Zusammenarbeit 12,13. Durch die enge Kopplung des oculomotor und visuellen Systems auf ein Okular und zerebrale Ebene, Eye-Tracking-basierte Methoden sind eminent geeignet visuellen Kapazitäten zu bewerten. Bisher Neben der Messung der Sehschärfe 14 wird die Verwendung der Technik bei der Beurteilung der Sehfunktion bei Kindern wurde relativ wenig Aufmerksamkeit erhalten. Unsere Gruppe hat mit einem Vorzugs aussehendes Paradigma 13 Augenbewegungsmessungen kombiniert. Bevorzugte suchen , ist die Präferenz auf gemusterten Oberflächen über homogene diejenigen fixieren 15. Dieses Prinzip wird unter Verwendung von visuellen Stimuli mit einem Zielbereich in einem von vier Quadranten angelegt, der differ aus dem Hintergrund in Bezug auf eine bestimmte visuelle Funktion, zB kohärente Form, kohärente Bewegung, Kontrast und Farbe. Diese visuellen Merkmale sind bekannt durch separate peripheren und zentralen Sehbahn verarbeitet werden. Beispielsweise Informationen über die Form wird von ventral Bahnen verarbeitet werden, von V1 auf der temporalen Kortex. Informationen über Bewegung wird durch dorsale Wege verarbeitet, von V1 16 parietalen Kortex nach posterior. Daher werden spezifische Stimuli verwendet visuellen Informationsverarbeitung in verschiedenen Bereichen des visuellen Systems auszulösen. Wenn ein Kind die spezifische visuelle Informationen zu sehen, ist in der Lage, die präsentiert wird, wird diese Information visuelle Aufmerksamkeit in Form von Augenbewegungen zu gewinnen. Diese reflexive Augenbewegung Antworten auf die visuellen Reize werden mit einer Infrarot-Fern Eye-Tracker erfasst. Auf diese Weise Augenbewegung Maßnahmen bieten eine kommunikationsfreie Beurteilung der Qualität der verschiedenen Aspekte der visuellen Informationsverarbeitung 13. Die Augenbewegungen bieten nicht nur Beobachtungsdaten eines Kindes Sehverhalten 11, kann aber auch für mehr objektive Ergebnisse Maßnahmen verwendet werden. In Kombination mit einem sorgfältig gestalteten Test Paradigma können Augenbewegungen geben genaue und objektive Informationen über die visuelle Informationsverarbeitung. Diese Information wird durch die Berechnung quantitative Parameter auf räumlichen und zeitlichen Eigenschaften der Augenbewegung basierend Antworten erhalten. Beispiele für solche Parameter sind Reaktionszeit 13, Fixierzeit 17, Sakkaden Metriken 7 oder kumulative Aufmerksamkeit Zuteilung 18. Die Verfügbarkeit dieser Parameter ist neu auf dem Gebiet der visuellen Beurteilung bei Kindern bereits in jungen Entwicklungsstadium. Das Ziel dieser Arbeit ist ein Eye-Tracking-basierte Methode zur Messung der visuellen Informationsverarbeitung bei Kindern ab dem Alter von 6 Monaten zu präsentieren. Der Messaufbau und Verfahren (dh nonverbale Paradigma, Post-Kalibrierung und mobility) gelten speziell diese Methode bei Kindern mit einem Risiko zu verwenden. Ein wichtiger Aspekt ist die quantitative Analyse von visuellen Antwortparameter, dh Reaktionszeit, Fixierung Dauer und Fixierungsgenauigkeit. Diese Parameter werden verwendet, um Bereiche zu schaffen Bezug von visuell geführten Reaktionen in der Regel entwickeln Kinder, die visuelle Informationsverarbeitung in Risikogruppen von Kindern mit Sehbehinderungen zu charakterisieren.

<table><tbody><tr><td>Tobii T60 XL</td><td>Tobii Technologie: http://www.tobii.com&nbsp;</td><td>http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/</td> <td>Ferngesteuerter Infrarot-Eyetracker&nbsp;</td></tr><tr><td>Tobii Studio</td><td>Tobii Technologie: http://www.tobii.com&nbsp;</td><td>http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/</td> <td>Eyetracker-Software</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks Inc</td><td>http://nl.mathworks.com/products/matlab/</td> <td>Datenanalyse-Software</td></tr></tbody></table>

eine methode zur quantifizierung von visual information processing bei kindern eye-tracking

A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking

Sehprobleme, die früh im Leben auftreten, können einen großen Einfluss auf die Entwicklung eines Kindes haben. Ohne verbale Kommunikation und nur auf der Grundlage von Beobachtungsmethoden ist es schwierig, die Sehprobleme eines Kindes quantitativ zu beurteilen. Dies schränkt die genaue Diagnostik bei Kindern unter 4 Jahren und bei Kindern mit geistiger Behinderung ein. Hier beschreiben wir eine quantitative Methode, die diese Probleme überwindet. Die Methode verwendet einen Remote Eye Tracker und ein Vier-Auswahl-Paradigma für bevorzugtes Schauen, um die Reaktionen der Augenbewegungen auf verschiedene visuelle Reize zu messen. Das Kind sitzt ohne Kopfstütze vor einem Monitor mit integrierten Infrarotkameras. In einem von vier Monitorquadranten wird ein visueller Reiz präsentiert. Jeder Reiz hat eine spezifische visuelle Modalität in Bezug auf den Hintergrund, z.B. Form, Bewegung, Kontrast oder Farbe. Aus den reflexiven Augenbewegungsreaktionen auf diese spezifischen visuellen Modalitäten werden Ausgabeparameter wie Reaktionszeiten, Fixationsgenauigkeit und Fixationsdauer berechnet, um das Sehverhalten eines Kindes zu quantifizieren. Mit diesem Ansatz kann die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung ohne den Einsatz von Kommunikation beurteilt werden. Durch den Vergleich der Ergebnisse mit Referenzwerten, die bei sich normal entwickelnden Kindern im Alter von 0-12 Jahren erhalten wurden, ermöglicht die Methode eine Charakterisierung der visuellen Informationsverarbeitung bei sehbehinderten Kindern. Die quantitativen Informationen, die diese Methode liefert, können für den Bereich der klinischen visuellen Beurteilung und Rehabilitation in mehrfacher Hinsicht von Vorteil sein. Die Parameterwerte bieten eine gute Grundlage, um: (i) frühe Sehfähigkeiten zu charakterisieren und folglich frühe Interventionen zu ermöglichen; (ii) Risikogruppen vergleichen und die visuelle Entwicklung im Zeitverlauf verfolgen; und (iii) ein individuelles visuelles Profil für jedes Kind zu erstellen.

Die vorgestellte Methode wurde in zwei Populationen von Kindern angewandt: eine Kontrollgruppe von 337 Kindern ohne Sehbehinderungen (mittleres Alter (SD) = 4,8 (3,3) Jahre) und eine Gruppe von 119 Kindern mit Sehbehinderungen (mittleres Alter (SD) = 8,10 (2,96) Jahre), die in einem visuellen Rehabilitationszentrum (Royal Dutch Visio, Niederlande) rekrutiert. Von diesen Kindern hatten 74 Augen Sehstörungen und 45 hatte zerebrale Sehbehinderungen. 6, separat für die Reaktionszeit, Fixationsdauer und Blick Fixationssystem - Die Ergebnisse aller Steuer Kinder sind in den 4 visualisiert. Bezugsgrenzen (durch schwarze Linien angedeutet) wurden durch Anpassen einer logarithmischen Funktion auf die Steuerdaten aufgebaut basierend auf dem Alter. Diese Zahlen dienen als Grundlage für die Charakterisierung von visuellen Verarbeitungsfunktionen bei Kindern mit Sehbehinderungen, in Bezug auf die Beeinträchtigung oder intakte Funktion. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Der Parameter Reaktionszeit auf Fixierung (RTF) unterscheidet zwischen Kindern mit- und ohne Sehbehinderungen und zwischen verschiedenen Arten von Fehlsichtigkeiten. RTF ist ein Maß für die Zeit , die erforderlich ist , visuelle Informationen zu verarbeiten und eine Augenbewegung ausführen (für die Berechnungen zu einer früheren Studie siehe 13). Je niedriger der RTF-Wert ist, desto schneller ist die Augenbewegung Antwort. Eine gute Wiederholbarkeit von RTF wurde in einer Gruppe von typischerweise entwickeln Kinder von 0-12 Jahren 13,21,22 und bei Kindern mit verschiedenen Arten von Fehlsichtigkeiten 21 gezeigt. Abbildung 4 zeigt die durchschnittlichen RTF zum dynamischen Cartoon Reiz über Alter, für Kinder Kontrolle, Kinder mit zerebralen Sehstörungen (CVI) und Kinder mit Augen Sehstörungen (OVI). RTF - Werte sind deutlich höher bei Kindern mit- ohne Sehbehinderungen im Vergleich zu Kindern (mittlere Differenz = 85 ms; t = -13,91, p &lt;0,001, Cohens d = 1.32) und in children mit CVI im Vergleich zu OVI (mittlere Differenz = 99 ms; t = -6,90, p &lt;0,001, Cohens d = 1.25). Diese Ergebnisse bestätigen die zuvor veröffentlichten Ergebnisse auf RTF in Untergruppen der vorliegenden Datensatzes 20,24,25. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/54031/54031fig4.jpg" /> Abbildung 4. Durchschnittliche RTF bei Kindern mit- und ohne Sehbehinderungen. Durchschnittliche RTF - Werte in ms (y-Achse) pro Kind, im Alter über (x-Achse). Die Werte werden separat für die Steuerung Kinder (offene Kreise), Kinder mit OVI (schwarze Kreise) und Kinder mit CVI (Kreuze) gezeigt. Die schwarze Linie stellt die obere Referenzgrenze von RTF in der Kontrollgruppe. RTF - Werte oberhalb dieser Linie sind als abweichend angesehen, dh lange Reaktionszeiten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <p class="jove_content"fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; ist Fixationsdauer der Gesamtbetrag der Zeit, die im Zielbereich fixiert wurde Blick. FD ist ein Maß für die anhaltende visuelle Aufmerksamkeit und ist auf Anregung Präsentationszeit abhängig, die 4 Sekunden im vorliegenden Beispiel ist. Der Parameter Fixationsdauer (FD) unterscheidet auch zwischen Kindern mit und ohne verschiedene Arten von Fehlsichtigkeiten. Abbildung 5 zeigt die mittlere FD über Alter, getrennt für die Kontrolle Kinder, Kinder mit CVI und Kinder mit OVI. FD deutlich kürzer ist bei Kindern mit- als bei Kindern ohne Sehbehinderungen (Differenz = 850 ms bedeuten; t = 11,72, p &lt;0,001, Cohens d = -1,12) und deutlich kürzer bei Kindern mit CVI als bei Kindern mit OVI (Mittelwert Differenz = 325 ms; t = 2,44, p &lt;0,05, Cohens d = -0,50). Dies bestätigt frühere Ergebnisse bei Kindern mit-, im Vergleich zu Kindern ohne Sehbehinderungen (Kooiker MJG et al., Eingereicht). Abbildung 5. Durchschnittliche FD bei Kindern mit- und ohne Sehbehinderungen. Durchschnittliche FD Werte in ms (y-Achse) pro Kind, im Alter über (x-Achse). Die Werte werden separat für die Steuerung Kinder (offene Kreise), Kinder mit OVI (schwarze Kreise) und Kinder mit CVI (Kreuze) gezeigt. Die schwarze Linie stellt die untere Referenzgrenze von FD in der Kontrollgruppe. FD - Werte unterhalb dieser Linie sind als abweichend angesehen, dh kurze Fixationsdauer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig5large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig5large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Der Parameter Blick Fixationsfläche (BGF) ist empfindlich Störungen in oculomotor Kontrolle, insbesondere Nystagmus zu erkennen. GFA repräsentiert die Größe der Fläche der Fixierung in Grad, und ist ein Maß fürFixierung Genauigkeit (für Berechnungen siehe frühere Studien 13,23). Ein kleiner Bereich der Fixierung zeigt eine hohe Fixierung Genauigkeit. GFA hängt von der Größe des Reizes und der entsprechende Zielgebiet (dh ein 6º Radius in dem vorliegenden Beispiel). Eine gute Wiederholbarkeit von GFA wurde in einer Gruppe von typischerweise entwickeln Kinder von 0-12 Jahren 13, 21, und bei Kindern mit verschiedenen Arten von Fehlsichtigkeiten 21. Abbildung 6 zeigt die mittlere GFA in Reaktion auf die Cartoon Stimulus über Alter, gesondert ausgewiesen für Kinder Kontrolle, Kinder mit dem oculomotor Beeinträchtigung Nystagmus, und Kinder mit Sehbehinderungen, aber ohne Nystagmus. GFA - Werte sind deutlich größer, dh niedrigere Fixierung Genauigkeit, bei Kindern mit- ohne Sehbehinderungen im Vergleich zu Kindern (mittlere Differenz = 1.34º; t = -25,09, p &lt;0,001, Cohens d = 2.37). Darüber hinaus haben Kinder mit Nystagmus unteren Befestigungsgenauigkeit als Kinder wi<html> thout Nystagmus , aber mit anderen Arten von Sehstörungen (mittlere Differenz = 0.71º; t = 5,03, p &lt;0,001; Cohens d = 1.04). Dies ist mit den zuvor veröffentlichten Ergebnisse auf GFA in Untergruppen der vorliegenden Datensatzes 20,24,25 konsistent. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/54031/54031fig6.jpg" /> Abbildung 6. Durchschnittlich GFA bei Kindern mit und ohne Sehbehinderungen. Durchschnittliche GFA - Werte in Grad (y-Achse) pro Kind, im Alter über (x-Achse). Die Werte werden separat für die Steuerung Kinder (offene Kreise), Kinder mit Sehbehinderung und Nystagmus (Stern), und Kinder mit Sehbehinderung ohne Nystagmus (schwarzer Diamant) gezeigt. Die schwarze Linie stellt die obere Referenzgrenze von GFA in der Kontrollgruppe. GFA - Werte oberhalb dieser Linie sind als abweichendes, dh geringe Fixierung Genauigkeit angesehen.t = &quot;_ blank&quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Es wird eine Methode beschrieben, um die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung basierend auf reflexiven Augenbewegungen als Reaktion auf bestimmte visuelle Modalitäten zu quantifizieren. Reaktionszeiten und Fixationsausgabeparameter werden verwendet, um die Sehleistung bei Kindern mit und ohne Sehbehinderung ab einem Alter von 6 Monaten zu charakterisieren.

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

Visual problems that occur early in life can have major impact on a child's development. Without verbal communication and only based on observational ...

Das übergeordnete Ziel dieser auf Eye-Tracking basierenden Präferenzschau-Methode besteht darin, die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung bei Kindern anhand reflektorischer, visuell gesteuerter Orientierungsreaktionen zu quantifizieren. Diese Methode wird einen bedeutenden Wert im Bereich klinischer visueller Beurteilungen und der Rehabilitation von Kindern ab einem Alter von sechs Monaten haben. 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 erfasst werden. Die quantitativen Parameter der visuellen Verarbeitung, wie Reaktionszeiten und Fixationsqualität, haben einen zusätzlichen Wert für die Charakterisierung der visuellen Leistung, insbesondere bei kleinen Kindern und Kindern mit geistiger Behinderung. Die Bedeutung dieses Aspekts reicht von der Beschreibung der visuellen Verarbeitung und okulomotorischer Funktionen bei gesunden Kindern bis hin zur Identifizierung abnormaler visueller Leistungen bei Kindern mit Sehstörungen.Beginnen Sie mit der Auswahl eines Satzes visueller Reize, wie Bilder oder Filme, um die Verarbeitung grundlegender okulomotorischer Funktionen und visueller Verarbeitungsfunktionen zu untersuchen. Verwenden Sie visuelle Reize, um grundlegende okulomotorische Funktionen wie Fixationen und Sakkaden, sanftes Verfolgen (Smooth Pursuit) sowie optokinetischen Nystagmus zu evaluieren. Verwenden Sie anschließend einen Satz visueller Reize, die auf einem Vier-Alternativen-forced-Choice-Präferenzschau-Paradigma basieren, wobei jeweils vier verschiedene Stimulusbereiche in den Bildecken eine alternative Wahl oder Zielzone darstellen.Verwenden Sie diese visuellen Reize, um Funktionen der visuellen Verarbeitung wie simultane Verarbeitung, Form, Kontrast, Farbe oder Bewegung zu evaluieren. Anschließend entwerfen Sie eine Testsequenz in der Eye-Tracker-Software, indem Sie den Typ des hinzuzufügenden Reizes auswählen, entweder ein Bild oder einen Film. Wählen Sie hierzu den gewünschten Reiz aus dem Ordner, in dem er sich befindet, und klicken Sie auf Hinzufügen.Wiederholen Sie diese Schritte, bis alle Stimuli der Zeitleiste hinzugefügt wurden. Platzieren Sie abschließend die verschiedenen Arten visueller Stimuli in zufälliger Reihenfolge in der Testsequenz. Stellen Sie sicher, dass die Position des Zielbereichs von Durchgang zu Durchgang wechselt, um reflektorische Augenbewegungen des Teilnehmers in Richtung des Ziels zu erzeugen.Wählen Sie zunächst ein Eye-Tracking-System, das für pädiatrische Populationen geeignet ist, beispielsweise mit ferninfrarotem Licht, aus und befestigen Sie den Eye-Tracker-Monitor mit einem flexiblen LCD-Arm an einem festen Tisch. Wählen Sie einen Arm, der sich in drei Dimensionen bewegen lässt. Führen Sie das Kind in den Untersuchungsraum und positionieren Sie es in einem Abstand von etwa 60 Zentimetern zum Monitor, um eine effiziente Pupillenverfolgung beider Augen sicherzustellen.Danach justieren Sie die Position des Monitors, sodass er senkrecht zu den Augen des Kindes steht. Überprüfen Sie anschließend die Qualität der Pupillenerfassung anhand von zwei deutlich sichtbaren weißen Punkten, die die Augen des Kindes auf dem Bildschirm darstellen. Starten Sie das Kalibrierungsverfahren der Eye-Tracker-Software, bei dem sich bewegende Punkte in vordefinierten Bereichen des Monitors angezeigt werden, um die Blickpositionen auszurichten.Überprüfen Sie die Qualität dieser voreingestellten Kalibrierung, um sicherzustellen, dass Aufnahmen durchgeführt werden können. Aktivieren Sie anschließend ein separates Fenster namens Viewer, das die Augenbewegungsreaktionen des Kindes auf die Testreize anzeigt, indem das Blicksignal auf die Videoaufnahme überlagert wird. Schalten Sie eine Webkamera ein, 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 und die Augenbewegungsreaktionen des Kindes. Nach der Testdurchführung spielen Sie die Blickaufzeichnung offline erneut ab und analysieren die Blickreaktionen auf die dargebotenen Reize, um eine qualitative Charakterisierung des visuellen Orientierungsverhaltens des Kindes zu erhalten.Schließlich exportieren und speichern Sie die aufgezeichneten, zeitbasierten Daten jedes Probanden zu den Merkmalen der Augenbewegungen, wie Betrachtungsabstand und Blickpositionen, sowie separat die zeitbasierte Liste der präsentierten visuellen Reize, wie Reizpositionen. Wenden Sie nach Abschluss der Aufnahme ein Nachkalibrierungsverfahren an, um Probleme durch eine ungenügende Kalibrierung vor dem Test zu umgehen, die durch übermäßige Kopfbewegungen, fehlende korrekte Fixationen oder abnormale Blick- bzw. Kopfpositionen verursacht wurden. Öffnen Sie dazu die Analyse-Software und wählen Sie den Reiz zur Analyse der Blickdaten aus, indem Sie eine Eins neben dem gewünschten Reiz eingeben.Klicken Sie auf „Run“. Wählen Sie im Popup-Menü die Option „Post-kalibrieren der Daten“. Wählen Sie dann „Blickdaten“ für einen Probanden aus der Dateiliste aus und klicken Sie auf „Open“.Wählen Sie im nächsten Popup-Menü aus, welche Augen analysiert werden sollen: Links, Rechts oder Beide, um ein Streudiagramm aller aufgezeichneten Blick- und Zielpositionen über die gesamte Dauer der Stimuluspräsentation zu erstellen. Wählen Sie anschließend Ja oder Nein, je nachdem, ob die Blickpositionen korrekt mit den entsprechenden Zielpositionen übereinstimmen.Wenn die Kalibrierung nicht korrekt ist, wählen Sie „Nein“, um eine Nachkalibrierung durchzuführen. Klicken Sie einmal auf den Mittelpunkt der Blickpunkte oder den genau in der Mitte der vertikalen und horizontalen Achse liegenden Mittelpunkt, um den Mittelpunkt der Blickpunkte auf die Mitte des Bildschirms zu verschieben. Skalieren Sie die Blickpositionen auf die entsprechenden Zielpositionen, indem Sie nacheinander in jedem der vier Zielquadranten einmal auf den Mittelpunkt der Blickpunkte klicken.Überprüfen Sie erneut, ob die Blickpositionen korrekt mit den entsprechenden Zielpositionen übereinstimmen. Wenn die Kalibrierung korrekt ist, wählen Sie Ja, um die kalibrierten Blickdaten zu speichern. Andernfalls wählen Sie Nein und wiederholen Sie das Nachkalibrierungsverfahren.Überprüfen Sie außerdem, ob der Proband die Stimuluspräsentation wahrgenommen hat, indem Sie prüfen, ob die Blickdaten den folgenden Kriterien sowie dem Visualisierungsdiagramm entsprechen. Wenn der Stimulus als gesehen klassifiziert werden kann, klicken Sie im Popup-Menü auf Ja. Andernfalls klicken Sie auf Nein. Gleichzeitig werden alle Fixationspunkte, die zum präsentierten Stimulus gehören, im entsprechenden Zielquadranten dargestellt.Visuell überprüfen, ob sich die Fixationspunkte im richtigen Quadranten befinden. Abschließend, nach der manuellen Überprüfung der Augenbewegungsantworten, verwenden Sie die Software, um drei Parameter zu berechnen: Reaktionszeit bis zur Fixation (RTF), Fixationsdauer (FD) und Blickfixationsbereich (GFA).Die Reaktionszeit für visuelle Reize (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-Reizes bei Kindern mit Sehstörungen signifikant höher im Vergleich zu Kindern ohne Sehstörungen. Zusätzlich sind die RTF-Werte bei Kindern mit zerebralen Sehstörungen signifikant höher als bei Kindern mit okulären Sehstörungen.Die Fixationsdauer ist die gesamte Zeitspanne, während der der Blick im Zielbereich fixiert war. Die Fixationsdauer ist bei Kindern mit Sehbehinderungen signifikant kürzer als bei Kindern ohne Sehbehinderungen. Außerdem ist die Fixationsdauer bei Kindern mit zerebralen Sehstörungen signifikant kürzer als bei Kindern mit okulären Sehstörungen.Außerdem ist die Blickfixationsfläche ein Maß für die Genauigkeit der Fixation, wobei eine kleine Fixationsfläche auf eine hohe Fixationsgenauigkeit hinweist. Hier sind die GFA-Werte bei Kindern mit Sehbehinderungen signifikant größer als bei Kindern ohne Sehbehinderungen. Zusätzlich sind die GFA-Werte bei Kindern mit Sehbehinderungen und Nystagmus signifikant größer im Vergleich zu Kindern mit Sehbehinderungen, aber ohne Nystagmus.Nachdem Sie dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man augenverfolgungsbasierte Methoden in der klinischen Praxis anwendet. Diese Methoden können verwendet werden, um die Qualität der visuellen Informationsverarbeitung bei Kindern ab einem Alter von sechs Monaten zu quantifizieren. Wesentliche Schritte innerhalb des Protokolls umfassen die Verwendung von Stimuli, die auf dem Prinzip des bevorzugten Blickverhaltens beruhen, die Möglichkeit, die Augenverfolgungsdaten nachträglich zu kalibrieren, sowie die Verfügbarkeit quantitativer Ergebnisparameter.Die offiziellen Verarbeitungsparameter, die mit diesen Methoden gewonnen werden, können vorteilhaft sein, um visuelle Entwicklungen über die Zeit zu verfolgen und die Wirkungen von Sehförderprogrammen zu überwachen. Diese Methoden können individuelle Profilierungen der visuellen Leistung liefern. Solche Profile können zur funktionalen Unterstützung im Alltag herangezogen werden, angepasst an die Bedürfnisse des Kindes.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Behavior

Verhalten

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