Blick in Aktion: Head-mounted Eyetracking Kinder-dynamische visuelle Aufmerksamkeit während der naturalistischen Verhalten

Diese Methode kann Forschern helfen zu verstehen, wie die Welt aus der Perspektive eines kleinen Kindes aussieht und wie sie ihre wirkliche Aufmerksamkeit innerhalb dieser Ansicht zuordnen. Im Vergleich zur bildschirmbasierten Eye-Tracking, die in der Verhaltenswissenschaft weit verbreitet ist, ermöglicht es uns Head-Mounted Eye Tracking zu überwachen, wo Kinder während alltäglicher Aktivitäten wie Spielzeugspiel und Bilderbuchlesen aussehen. Die Absolventen Catalina Suarez-Rivera und Yayun Zhang sowie Laborleiter Daniel Pearcy werden das Verfahren demonstrieren.

Bevor Sie mit einem Experiment beginnen, ändern Sie ein System, um mit einer maßgeschneiderten Kinderkappe zu arbeiten. Wählen Sie eine Szenenkamera aus, die in Bezug auf die Positionierung einstellbar ist und einen ausreichend großen Winkel hat, um ein Sichtfeld zu erfassen, das für die Bearbeitung von Forschungsfragen von Interesse geeignet ist. Wählen Sie eine Augenkamera, die in Bezug auf die Positionierung einstellbar ist, und hat eine Infrarot-LED so positioniert, dass die Hornhaut des Kinderauges dieses Licht reflektiert.

Das Eye-Tracking-System sollte so unauffällig und leicht wie möglich sein, um die größte Chance zu bieten, dass kleine Kinder das Tragen der Ausrüstung tolerieren. Befestigen Sie dann die Szene und die Augenkameras an einem Haken- und Schlaufegurt, der auf der gegenüberliegenden Seite eines auf eine kindergroße Kappe genähten Haken- und Schlaufengurts befestigt ist, um das System in die Kappe einzubetten, und positionieren Sie die Kameras so, dass sie azentrieriert aus der Mitte der Sicht des Kindes stehen. Für die Erfassung von Eye-Tracking-Daten, haben zwei Forscher anwesend: einer, um mit zu interagieren, und das Kind zu besetzen, und einer, um das Eye-Tracking-System zu platzieren und zu positionieren.

Engagieren Sie das Kind vollständig in eine Aktivität, die die Hände des Kindes einnimmt, so dass das Kind nicht nach oben greift, um sich zu bewegen oder das Eye-Tracking-System zu greifen, und das Eye-Tracking-System auf den Kopf des Kindes legen. Positionieren Sie die Szenenkamera niedrig auf der Stirn, um das Sichtfeld des Kindes am besten anzunähern, und zentrieren Sie die Szenenkameraansicht, was das Kind während der Studie betrachten wird. Um qualitativ hochwertige Blickdaten zu erhalten, positionieren Sie die Augenkamera, um sowohl die Pupillen- als auch die Hornhautreflexion ohne Wangen- oder Wimpernverschluss im gesamten Bewegungsbereich des Auges zu erkennen.

Der schwierigste Teil dieses Protokolls besteht darin, das Gerät auf den Kopf des Kindes zu legen und die Kameras einzustellen, ohne das Kind zu stören. Schnelligkeit, Vertrauen und Praxis sind unerlässlich. Sobald die Szenen- und Augenbilder so hochwertig sind, wie sie erhalten werden können, lenken Sie die Aufmerksamkeit des Kindes auf verschiedene Orte in seinem Sichtfeld, um Kalibrierdaten zu sammeln.

Achten Sie darauf, dass die Körperpositionierung des Kindes während der Kalibrierung mit der Position übereinstimmt, die während der Studie verwendet wird. Wenn alle Kalibrierpunkte erhalten sind, beginnen Sie mit dem Sammeln der Eye-Tracking-Daten. Notierung aller Punkte, an denen das Eye-Tracking-System geprallt oder falsch ausgerichtet wird, um bei Bedarf eine Neukalibrierung zu ermöglichen und eine separate Kodierung der Daten vor und nach der Fehlausrichtung zu ermöglichen.

Um die Eye-Tracking-Daten am Ende der Studie zu kalibrieren, öffnen Sie ein entsprechendes Kalibriersoftwareprogramm und passen Sie die Schwellenwerte der verschiedenen Erkennungsparameter innerhalb der Kalibriersoftware an, um ein gutes Augenbild zu erhalten. Identifizieren Sie während der ersten Kalibrierungsrunde Kalibrierpunkte in Momenten, in denen das Kind eindeutig auf einen bestimmten Punkt im Szenenbild schaut, wobei zu berücksichtigen ist, dass es sich dabei um Punkte handelt, die der Forscher während der Datenerfassung absichtlich erstellt hat, oder um Punkte innerhalb der Studie, in denen der Blickpunkt leicht erkennbar ist, solange der Pupille für diese Rahmen genau erkannt wird. Erstellen Sie eine Reihe von Kalibrierungspunkten, um die Zuordnung zwischen der Szene und dem Auge zu erstellen.

Wenn das Eye-Tracking-System während der Studie jederzeit die Position geändert hat, erstellen Sie separate Kalibrierungen für die Portionen vor und nach der Positionsänderung. Um die Interessengebiete zu codieren, erstellen Sie eine Liste aller Regionen, die auf der Grundlage der Forschungsfragen codiert werden sollen, und verwenden Sie das Augenbild, das Szenenbild und die Blickspur des Kindes, um zu bestimmen, welche Region visuell besucht wird. Scrollen Sie nacheinander durch Frames, um Momente des Schülers im Augenbild als primären Hinweis darauf zu sehen, dass sich der Interessenbereich geändert haben könnte.

Wenn eine sichtbare Bewegung des Auges auftritt, überprüfen Sie, ob das Kind den Blickpunkt in eine neue Interessenregion oder in keine definierte Interessensregion verschiebt. Obwohl die Interessenbereiche für jeden Frame separat codiert sind, verwenden Sie Frames vor und nach dem zu analysierenden Frame, um kontextbezogene Informationen zu erhalten, die bei der Bestimmung des richtigen Interessenbereichs helfen können. Hier werden Beispielregionen von Interesse für zwei 18 Monate alte Kinder gezeigt.

Jeder farbige Block stellt fortlaufende Rahmen dar, in denen das Kind einen bestimmten Interessenbereich betrachtet hat. Die Kinder zeigten individuelle Unterschiede in ihrer Selektivität für verschiedene Teilmengen von Spielzeug, wie der Unterschied im Anteil der Interaktionen zeigt, die jedes Kind mit der Betrachtung jeder der interessenschonenden Spielzeugregionen verbrachte. Obwohl der Gesamtanteil der Zeit, die beide Kinder mit dem Betrachten aller Spielzeuge verbrachten, etwas ähnlich war, variierte der Anteil der Zeit, die für einzelne Spielzeuge aufgewendet wurde, sowohl innerhalb als auch zwischen den Fächern stark.

Darüber hinaus unterschied sich auch die Art und Weise, wie diese Proportionen der Betrachtungszeit erreicht wurden, wobei die mittlere Aussehensdauer von Kind Zwei fast doppelt so lang war wie die von Kind eins. Eine weitere Eigenschaft, die durch diese Daten demonstriert wird, ist, dass beide Kinder während der Sitzung selten in die Gesichter ihrer Eltern schauten und dass, wenn sie es taten, jede Blickdauer in der Regel weniger als eine Sekunde betrug. Forscher können kinder- und sozialpartnerschaftsfreie Eyetracker gleichzeitig mit Kopf-Tracking-Systemen bestücken und dieses Verfahren mit Techniken wie Motion-Tracking und Herzfrequenzüberwachung integrieren, um hochdichte, multimodale Datensätze für die Beantwortung einer Vielzahl von Fragen bereitzustellen.

Der Einsatz dieser Techniken hat unser Verständnis vieler Themen in der Entwicklungsliteratur verändert, darunter gemeinsame und anhaltende Aufmerksamkeit, veränderte visuelle Erfahrungen mit Alter und motorischer Entwicklung und die Rolle visueller Erfahrungen beim Wortlernen. Dieses Protokoll wurde erfolgreich bei klinischen Populationen angewendet, einschließlich Kindern mit Cochlea-Implantaten und Kindern mit Autismus-Spektrum-Störungen diagnostiziert.