Method Article

Un método para cuantificar procesamiento de la información visual en niños El uso de Eye Tracking

DOI:

10.3791/54031

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July 9th, 2016

 ,  ,  , 
1Department of Neuroscience, Erasmus MC, 2KEI, Royal Dutch Visio

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Se describe un método para cuantificar la calidad del procesamiento de la información visual basado en movimientos oculares reflexivos en respuesta a modalidades visuales específicas. Los tiempos de reacción y los parámetros de salida de fijación se utilizan para caracterizar el rendimiento visual en niños con y sin discapacidad visual a partir de los 6 meses de edad.

Abstract

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Los problemas visuales que ocurren temprano en la vida pueden tener un gran impacto en el desarrollo de un niño. Sin comunicación verbal y solo basada en métodos de observación, es difícil hacer una evaluación cuantitativa de los problemas visuales de un niño. Esto limita los diagnósticos precisos en niños menores de 4 años y en niños con discapacidades intelectuales. Aquí describimos un método cuantitativo que supera estos problemas. El método utiliza un rastreador ocular remoto y un paradigma de mirada preferencial de cuatro opciones para medir las respuestas de movimiento ocular a diferentes estímulos visuales. El niño se sienta sin apoyo para la cabeza frente a un monitor con cámaras infrarrojas integradas. En uno de los cuatro cuadrantes de monitores se presenta un estímulo visual. Cada estímulo tiene una modalidad visual específica con respecto al fondo, por ejemplo, forma, movimiento, contraste o color. A partir de las respuestas reflexivas del movimiento ocular a estas modalidades visuales específicas, se calculan parámetros de salida como los tiempos de reacción, la precisión de la fijación y la duración de la fijación para cuantificar el comportamiento visual de un niño. Con este enfoque, se puede evaluar la calidad del procesamiento de la información visual sin el uso de la comunicación. Al comparar los resultados con los valores de referencia obtenidos en niños con desarrollo típico de 0 a 12 años, el método proporciona una caracterización del procesamiento de la información visual en niños con discapacidad visual. La información cuantitativa proporcionada por este método puede ser ventajosa para el campo de la evaluación visual clínica y la rehabilitación de múltiples maneras. Los valores de los parámetros proporcionan una buena base para: (i) caracterizar las capacidades visuales tempranas y, en consecuencia, permitir intervenciones tempranas; (ii) comparar grupos de riesgo y seguir el desarrollo visual a lo largo del tiempo; y (iii) construir un perfil visual individual para cada niño.

Introduction

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La prevalencia de los problemas visuales relacionados con daño cerebral en los niños ha aumentado. Debido a problemas visuales pueden tener un gran impacto en el desarrollo de un niño, la detección temprana en los niños pequeños y niños en situación de riesgo es muy importante. En la actualidad, las pruebas de función visual para evaluar las funciones sensoriales visuales, tales como la agudeza visual y la sensibilidad al contraste (por ejemplo, pruebas de optotipos) son aplicables en niños de 1-2 años de edad de 1 año. En los niños más pequeños estas pruebas se basan en observaciones estructuradas de comportamiento de los pequeños televidentes a la información visual. La interpretación de este tipo de comportamiento, es decir, mirando los movimientos de los ojos de un niño, puede verse obstaculizada por oculomotor o disfunciones atencionales del niño, o incluso por la percepción del comportamiento del observador. Funciones visuales mediadas cerebralmente como la memoria visuoespacial y el reconocimiento de objetos son evaluados con pruebas de percepción visual (por ejemplo, DTVP 2). Estas pruebas requieren complementos verbalestrucciones y la comunicación y se pueden utilizar de 4-5 años de edad. En vista del desarrollo postnatal del sistema visual y para aprovechar el alto nivel de plasticidad temprano en la vida, es conveniente establecer la presencia y extensión de las deficiencias en el procesamiento de la información visual tan pronto como sea posible. De esta manera, los niños con (cerebrales) impedimentos visuales pueden beneficiarse al máximo de la intervención temprana, estimulación visual, o estrategias de apoyo. En consecuencia, hay una necesidad de un método de evaluación de procesamiento de la información visual que se puede utilizar sin la comunicación verbal en los niños y que se basa en resultados cuantitativos.

Los movimientos oculares son un buen modelo para estudiar el comportamiento de orientación guiada visualmente a los estímulos 3,4, y las funciones perceptivas y cognitivas relacionadas 5. Los movimientos oculares indican el foco de atención visual en las escenas, y se sabe que son consecuencia sea de abajo hacia arriba (reflexiva, impulsada por la prominencia) o desde arriba hacia abajo (intentional, cognitiva) procesa 6. Los movimientos oculares se utilizan para dirigir la fóvea, es decir, la nitidez de la visión, a los nuevos objetos. El contenido visual de un objeto de interés se procesa a través de vías que se extienden desde la retina a través del núcleo geniculado lateral a la corteza visual primaria (V1), y que se distribuyen a través de las áreas de procesamiento cerebrales (por ejemplo, que participan en la atención, orientación espacial, el reconocimiento, la memoria y las emociones). Los movimientos oculares son tanto un requisito previo para, y una secuela de procesamiento de la información visual.

Los avances en la medición de los movimientos oculares con seguidores de ojos infrarrojos dan la posibilidad de obtener parámetros cuantitativos del motor ocular común y la función visual. rastreadores oculares automatizados son hoy en día omnipresente en la investigación médica y psicológica que involucran a poblaciones sanas y clínicos. Su objetivo es no sólo para estudiar la función oculomotora y la asignación de atención 7, sino también para responder a las preguntas abomecanismos psicológicos y de comportamiento ut 8,9. Con el auge de los sistemas de seguimiento ocular accesibles y comerciales, que son cada vez más utilizada para probar las poblaciones vulnerables de los lactantes y niños de 10-12, sin condiciones restrictivas, instrucciones complejas, o la cooperación activa 12,13. Debido a la estrecha acoplamiento del oculomotor y el sistema visual en un ocular y el nivel cerebral, métodos basados ​​en el seguimiento de los ojos son preeminentemente adecuado para evaluar las capacidades visuales. Hasta ahora, además de la medición de la agudeza visual 14, el uso de la técnica en la evaluación de la función visual en niños ha recibido relativamente poca atención.

Nuestro grupo ha combinado las mediciones del movimiento del ojo con un paradigma de la mirada preferente 13. Mirada preferencial es la preferencia para fijar superficies modeladas sobre los homogéneos 15. Este principio se aplica mediante el uso de estímulos visuales con un área de destino en uno de los cuatro cuadrantes, que DIFFer del fondo en función de una característica visual específica, por ejemplo, forma coherente, movimiento coherente, contraste y color. Se sabe que estas características visuales para ser procesado por vías visuales periféricos y centrales separados. Por ejemplo, la información sobre forma es procesada por vías ventrales, de V1 a la corteza temporal. Información sobre el movimiento es procesado por vías dorsales, de V1 a posterior corteza parietal 16. Por lo tanto, estímulos específicos se utilizan para activar el procesamiento de la información visual en áreas distintas del sistema visual. Si un niño es capaz de ver la información visual específico que se presenta, que la información será atraer la atención visual en forma de movimientos oculares. Estas respuestas movimiento de los ojos reflexivos a los estímulos visuales son registradas con un rastreador ocular a distancia por infrarrojos. De esta manera, las medidas del movimiento del ojo proporciona una evaluación libre de la comunicación de la calidad de los diversos aspectos del procesamiento de la información visual 13.

Los movimientos oculares proporcionar no sólo los datos de observación del comportamiento de visión de un niño 11, pero también se pueden usar para medidas de resultado más objetivo. En combinación con un paradigma de prueba cuidadosamente diseñada, los movimientos oculares pueden dar información precisa y objetiva sobre el procesamiento de la información visual. Esta información se obtiene mediante el cálculo de parámetros cuantitativos basados ​​en las propiedades temporales y espaciales de las respuestas de movimiento de los ojos. Ejemplos de tales parámetros son el tiempo de reacción 13, tiempo de fijación 17, métricas sacadas 7 o la asignación de atención acumulado 18. La disponibilidad de estos parámetros es nuevo en el campo de la evaluación visual en niños en fase de desarrollo temprana.

El objetivo de este trabajo es presentar un método basado en el seguimiento de los ojos para medir el procesamiento de la información visual en los niños desde la edad de 6 meses. La configuración de la medición y el procedimiento (es decir, el paradigma verbal, después de la calibración, y mobility) se aplican específicamente a la utilización de este método en los niños en situación de riesgo. Un aspecto crucial es el análisis de parámetros cuantitativos visuales de respuesta, tiempo de reacción, es decir, la duración de la fijación, y la precisión de la fijación. Estos parámetros se utilizan para proporcionar superficies de referencia de las respuestas guiadas visual en niños de desarrollo típico, para caracterizar procesamiento de la información visual en los grupos de riesgo de niños con impedimentos visuales.

Protocol

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El protocolo descrito aquí fue aprobado por el Comité Ético de Investigación Médica del Centro Médico Erasmus, Rotterdam, Países Bajos (MEC 2012-097). Los procedimientos se adhirieron a los postulados de la Declaración de Helsinki (2013) para la investigación en seres humanos.

1. Los estímulos visuales

  1. Seleccionar un conjunto de estímulos visuales, es decir, imágenes y películas, para dirigir el procesamiento de las funciones básicas oculomotores y funciones de procesamiento visual.
  2. Use imágenes y películas para evaluar las funciones básicas tales como la fijación oculomotores, movimientos sacádicos, el seguimiento suave y nistagmo optocinético. Cuando se detectan anomalías en la función oculomotora, tener esto en cuenta en el análisis e interpretación de datos.
    1. Utilice una imagen para evaluar la fijación y sacadas. El paradigma actual contiene imágenes sonrientes con un radio de 3º de ángulo visual, que se presentan en la izquierda, a la derecha, la mitad superior e inferior de la pantalla.
    2. Tse una imagen en movimiento lentamente para evaluar el seguimiento suave. El paradigma actual contiene películas de emoticonos que se mueven 16º en dirección horizontal y vertical sinusoidal a través del monitor, con una velocidad de 4º / seg.
    3. Utilice una película para evaluar los reflejos nistagmo optocinético. El paradigma actual contiene películas de rejillas sinusoidales blanco y negro que se mueven en dirección hacia la izquierda y hacia la derecha.
  3. Use imágenes y películas para evaluar las funciones de procesamiento visual, por ejemplo, el contraste, el color, la forma o el movimiento.
  4. Utilice un conjunto de estímulos visuales que se basan en una elección forzada paradigma de la mirada preferente 4-alternativo (4-AFC PL 19). En el actual paradigma, las 4 esquinas de estímulo (es decir, la parte superior izquierda y el cuadrante derecho, inferior izquierdo y el cuadrante derecho) representan cada uno una opción alternativa, es decir, un área objetivo. Cada área objetivo tiene un radio de 6º y difiere de las otras 3 cuadrantes con respecto a la información visual específico,por ejemplo, basado en el contraste, el color, la forma o el movimiento. La siguiente estímulos visual puede ser utilizado como un ejemplo:
    1. Utilice una imagen para evaluar el procesamiento Formulario de coherencia: una imagen con una serie de líneas cortas orientadas al azar w hite (0,2º x 0,6º; densidad de 4,3 líneas / grado 2) contra un fondo negro. En el área de destino todas las líneas están dispuestas en la forma de un círculo.
    2. Utilice una película para evaluar el procesamiento de movimiento local: una película con un blanco negro / blanco con patrón cuadrado, con un ángulo visual de 2.3º, contra un fondo igualmente con dibujos, moviéndose 2,5º hacia la izquierda y hacia la derecha en un cuadrante en 2,5º /segundo.
    3. Utilice una película para evaluar el procesamiento de movimiento global: una imagen con una serie de puntos blancos (0.25º diámetro, densidad 2,6 puntos / grado 2) la ampliación del centro de la zona de destino hacia los bordes de la pantalla. Los puntos se mueven sobre un fondo negro con una velocidad de 11.8º / seg y una vida útil limitadade 0,4 seg.
    4. Utilice una imagen para evaluar la detección de contraste: una imagen con un brillo de 0% (negro) Ocultación de la imagen Heidi en la zona de destino, contra un fondo de brillo 75% (gris claro).
    5. Utilice una imagen para evaluar Detección de color: una imagen con un número verde 17 en la zona de destino, sobre un fondo rojo-amarillo.
    6. Utilice una película para evaluar el procesamiento visual simultánea, por ejemplo, una historieta: una imagen de colores, alto contraste (reproducido con permiso de Dick Bruna, Mercis BV, Amsterdam, Países Bajos) con un ángulo visual de 4.5º x 9.0º (ancho x alto ) que se mueve 1,5º arriba y hacia abajo a una velocidad de 3º / seg en la zona objetivo, contra un fondo negro.
      NOTA: Por razones de claridad, los resultados representativos de este documento se centrará en el estímulo de dibujos animados altamente relevante que contiene varios tipos de información visual (Figura 1). Para las imágenes de los otros estímulos visuales, por favor consulte a un estudio previo 20

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Figura 1. estímulo de dibujos animados. El estímulo de dibujos animados contiene diversas modalidades visuales (forma, movimiento, color y contraste). Este estímulo desencadena la atención visual, y da los tiempos de respuesta más rápidos en los niños. Superpuesta es un movimiento de los ojos (gris), que va desde la esquina inferior izquierda de la pantalla en el área de destino en la esquina superior derecha (es decir, una respuesta refleja a los estímulos). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Paradigma de prueba basados ​​en el seguimiento de 2. Ojo

  1. Elija un sistema de seguimiento de los ojos adecuado para poblaciones pediátricas (por ejemplo, no invasiva, la tolerancia de los movimientos de la cabeza, y la facilidad de uso) 12. Esto conlleva generalmente a distancia por infrarrojosrastreadores oculares (por ejemplo, Tobii T60XL, SMI RED) 10,11.
  2. Elija un monitor de gran tamaño del ordenador ángulo para mostrar plenamente cada estímulo (es decir, el ángulo visual mínima de 24º x 30º a 60 cm de distancia de visión). El rastreador ocular a distancia se integra bien con el monitor, o se puede conectar por separado a un monitor.
    NOTA: rastreadores oculares remotos emiten luz infrarroja que se muestrearon mediante córnea reflexión. Una frecuencia de muestreo de seguimiento de los ojos de ~ 60 Hz es generalmente suficiente para estudiar los patrones de comportamiento mirada en los niños.
  3. Montar una medición de telefonía móvil puesta a punto mediante la conexión de un monitor y el sistema de seguimiento de los ojos remoto a un ordenador portátil o PC de escritorio.
  4. Instalar el programa informático adecuado en el PC (por ejemplo, Tobii Studio, iView) para la presentación de estímulos visuales y el registro de los movimientos oculares.
  5. Diseño de una secuencia de ensayo que contiene todos los tipos de estímulo que se requieren para poner a prueba las funciones oculomotores y / o funciones de procesamiento de gráficos(Véase el paso del protocolo 1: estímulos visuales). El presente ejemplo contiene todos los tipos de estímulo que se describen en el paso 1, es decir, 9 en total.
    1. Coloque los diferentes tipos de estímulos visuales en orden aleatorio en la secuencia de prueba, pero asegúrese de que la posición de los suplentes en la zona objetivo de un ensayo a otro. Esto asegura la necesidad de hacer los movimientos oculares reflejos al objetivo.
    2. Presentar cada estímulo al menos 4 veces (es decir, con la zona de destino, al menos una vez en cada cuadrante), y durante al menos 4 segundos, para que haya tiempo suficiente para dar una respuesta movimiento de los ojos. En el presente ejemplo, los estímulos de dibujos animados se muestran 16 veces mientras que todos los otros estímulos son mostrados 4 veces. Esto se suma a un total de 48 presentaciones de estímulo y un tiempo total de la prueba de ~ 3,5 min.
      NOTA: presentaciones repetidas aumentan la posibilidad de tomar muestras suficientes puntos para cada estímulo de la mirada y cada área de destino en el campo visual del niño. En general, la disponibilidad de datos mirada fo se necesita al menos 25% de las presentaciones de estímulo para asegurar resultados fiables 21.
    3. Hacer tiempo de prueba seguro por secuencia no es superior a ~ 5 min, porque una vez que una secuencia de prueba se está ejecutando, no puede ser detenido. Es preferible hacer dos secuencias que se pueden ejecutar en la serie, para proporcionar un período de descanso a mitad de camino.
      NOTA: Para maximizar la atención durante la prueba, el presente audio o señales audiovisuales cerca del monitor en el medio, pero no simultáneamente con, la presentación de estímulos visuales. Los niños con impedimentos visuales son particularmente más sensibles y responden a las señales de audio. Tales señales pueden mejorar la atención de ensayo en esta población.
  6. Aplicar la secuencia (s) de prueba en el software rastreador ocular. En primer lugar, seleccionar el tipo de estímulo que se añade a la línea de tiempo del software rastreador ocular: imagen o película. A continuación, seleccione el estímulo deseado de la carpeta en la que se encuentra y haga clic en "Añadir". Repita estos pasos hasta que todos los estímulos tienenha agregado.

3. Ejecución del experimento Eye Tracking

  1. Coloque el monitor seguidor de ojos con un brazo de LCD flexible para una mesa sólida o en la pared. Elija un brazo que puede moverse en 3 dimensiones (es decir, 3 traslaciones, rotaciones 3).
  2. los niños de posición en una distancia corta (generalmente ~ 60 cm) desde el monitor para asegurar el seguimiento de la pupila eficiente de ambos ojos.
  3. Ajustar la posición del monitor para ser perfectamente perpendicular a los ojos del niño. Con un brazo LCD esto es posible incluso cuando el niño está tumbado o sentado en un cochecito o en una silla de ruedas.
    NOTA: Esta configuración permite la evaluación de niños de muy corta edad y con discapacidad intelectual, ya que no requiere una postura del cuerpo en particular, la comunicación verbal o la participación activa. Ciertas alteraciones oculomotoras (por ejemplo, nistagmo) se caracterizan por posiciones preferentes de la cabeza con el fin de compensar la posición de los ojos desviados (por ejemplo, tortícolis). La habilidad paraajustar el monitor de seguimiento del ojo a la posición cabeza individual permite el seguimiento de la pupila precisa en este grupo de niños.
  4. Comprobar la calidad de la recepción de la pupila. Esto se indica generalmente por la presencia de dos marcadores que representan los ojos del niño (por ejemplo, puntos blancos). Si los dos marcadores son claramente visibles y no desaparecen con regularidad, la calidad es suficiente. En una pantalla separada, comprobar la distancia de los ojos al monitor (preferiblemente ~ 60 cm).
    NOTA: La mayoría de los rastreadores oculares registran la posición de la mirada de cada ojo por separado y se compensan los movimientos de cabeza libres. recepción de la señal pupila es, en general, no comprometida en niños que usan gafas o lentes de contacto, en los niños con uno o dos ojos que funcionan, o en niños con estrabismo.
  5. Iniciar el rastreador ocular procedimiento de calibración del software para alinear las posiciones de la mirada con las posiciones predefinidas en el monitor, antes del comienzo de la medición. En la mayoría de los paquetes de software de seguimiento del ojo esta calibración PROCEDUre consiste en la presentación de mover los puntos en las zonas predefinidas del monitor, que tienen que ser fijado. Para los niños, una versión con dibujos animados o puntos se avecina puede ser utilizado para mejorar la atención visual.
    NOTA: Aunque los procedimientos de calibración para los niños han mejorado significativamente, todavía puede ser difícil de realizar en niños pequeños y niños con cierta ocular o trastornos del comportamiento.
  6. Comprobar la calidad de la calibración pre-establecido. Cuando la calidad de la calibración es pobre, (por ejemplo, debido a los movimientos de la cabeza excesivos, falta de fijaciones, la posición del mirada desviada o posición del cabezal desviada), la grabación se puede hacer. Para evitar esto, aplicar un procedimiento posterior a la calibración después de la grabación ha terminado, antes de continuar con el análisis de datos (véase la sección Discusión).
  7. Antes de iniciar la grabación de prueba, activar el 'espectador en vivo': una ventana independiente que muestra las respuestas de movimiento de los ojos del niño a los estímulos de prueba de súperla imposición de la señal mirada en la grabación de vídeo.
  8. Activar una cámara web que está dirigido a los niños, para observar y registrar el comportamiento general del niño durante la prueba. una grabación de este tipo proporciona una visión general de la atención visual del niño, la conducta, la fatiga y las condiciones ambientales.
  9. Antes de comenzar la prueba, decirle al niño que él o ella será "ver televisión". No hay instrucciones específicas son necesarias durante la prueba.
  10. Durante la ejecución de pruebas, observar el comportamiento y el movimiento de los ojos respuestas físicas del niño. Esto se puede hacer mediante la observación de su comportamiento en tiempo real, o mediante la observación de las grabaciones realizadas con la leva web.
    1. Cuando desaparece la señal de la pupila durante la ejecución de la prueba, ya sea cambiar la posición del niño o el monitor para reanudar la detección de la pupila adecuada.
    2. Cuando un niño no está prestando atención al monitor, verbalmente animar al niño a mirar el monitor. No dirigir la atención del niño directamente a la dianazona; dirigir la mirada del niño únicamente a la ubicación general del monitor seguidor de ojos.
  11. Después de la ejecución de pruebas, reproducir la grabación de la mirada fuera de línea para observar las respuestas mirada hacia los estímulos presentados. Este es un primer paso en la caracterización de la conducta de orientación visual del niño.
    NOTA: Una multitud de parámetros se registran continuamente por el software de seguimiento del ojo durante el tiempo total de la prueba. Los parámetros esenciales que deben ser exportados para llevar a cabo el análisis de datos para el actual paradigma son: marcas de tiempo, la visualización de distancia entre ambos ojos y el monitor, la posición del ojo izquierdo y derecho en el monitor (en x e y las coordenadas) , la validez de los datos de la mirada, y el momento y la posición de los estímulos presentados (es decir, eventos).
  12. Por sujeto, exportar y almacenar los datos grabados basados ​​en el tiempo sobre las características de los movimientos oculares (datos de la mirada como la posición de distancia de visión y la mirada), y separado de la lista basada en el tiempo de presentado st visualimuli (datos de eventos, tales como posiciones de estímulo). Asegúrese de exportar los dos archivos de datos como archivos de texto y convertirlos en una hoja de cálculo de datos (por ejemplo, guardar como un archivo de Excel).
    NOTA: Los dos archivos de texto (datos de eventos y datos de la mirada) se combinan utilizando sus correspondientes sellos temporales, y se convierten en un conjunto de valores de parámetros cuantitativos con un programa de software de auto-escrita (véase la sección siguiente). En comparación con el software estándar de análisis de seguimiento del ojo, tales parámetros proporcionan un análisis más preciso y cuantitativo del movimiento del ojo, para apuntar a los procesos visuales y cognitivas detalladas.

4. Análisis cuantitativo de los movimientos oculares

NOTA: El presente protocolo es específico de un programa de software de auto-escrita. Con el fin de replicarlo, uno debe escribir un programa de este tipo de software, por ejemplo, en MATLAB o Python, para cuantificar el comportamiento de orientación visual del niño. En el programa de software, los siguientes pasos se realizan para cada sTipo timulus. El presente ejemplo se centra en la historieta; el mismo protocolo es aplicable a otros tipos de estímulo.

  1. Post-calibrar la mirada de Datos
    1. MATLAB abierta. Seleccione el estímulo para analizar los datos de la mirada, escribiendo en '1' al lado del estímulo de la elección.
    2. Pulse en Ejecutar. En el menú emergente que aparece, seleccione la opción "Post-calibrar los datos '. Aparece una lista con los archivos de datos de la mirada por sujeto. Seleccionar los datos de la mirada de un tema y pulse "Abrir".
    3. A partir de la siguiente menú emergente, seleccione qué ojo (s) para analizar: izquierda, derecha, o ambas cosas. Ahora, el programa genera un gráfico de dispersión de todas las posiciones de la mirada grabadas y posiciones de destino, el tiempo total de la presentación del estímulo.
    4. Compruebe si posiciones de la mirada se superponen correctamente con las posiciones de destino correspondientes. Si esta calibración es correcta, pulse "Sí". De lo contrario, pulse "No". Esto iniciará la opción de realizar un post-calibración.
    5. Traducir el centro Of mirada apunta al centro de la pantalla, haciendo clic una vez en el centro de puntos mirada. Este punto central se encuentra exactamente en el centro de los ejes Vertical- y horizontales.
    6. Escalar las posiciones de la mirada a las posiciones de destino correspondientes haciendo clic en el centro de la mirada puntos en cada una de las cuatro áreas objetivo una vez (es decir, los 4 cuadrantes).
    7. Comprobar de nuevo si posiciones de la mirada se superponen correctamente con las posiciones de destino correspondientes. Si este es el caso, indicar en el siguiente menú emergente que la calibración se ha realizado correctamente, pulsando "Sí", después de lo cual se guardan los datos calibrados mirada. De lo contrario, pulse "No", después de lo cual después de la calibración se inicia de nuevo desde el paso 4.1.5.
      NOTA: Después de post-calibración, múltiples respuestas mirada están disponibles según el tipo de estímulo y por sujeto. Estos pueden ser utilizados para calcular los parámetros cuantitativos de procesamiento visual. Antes de cálculo de estos parámetros, compruebe que las respuestas eran miradahizo a la zona objetivo (es decir, que el estímulo específico ha sido visto por el niño).
  2. Determinar si el estímulo se ha visto
    1. Por la presentación del estímulo de cada tema, los datos correspondientes de la mirada que se registró durante el tiempo total de exposición se visualiza en un gráfico (Figura 2). Verificar si este estímulo se ha visto, mediante la comprobación de los criterios que se indican en la Tabla 1, y que se visualizan en la Figura 2. Si la respuesta del movimiento del ojo se adhiere a los criterios, es decir, el estímulo puede ser clasificado como se ve, haga clic en "Aceptar 'en el menú emergente. Si la respuesta del movimiento del ojo no está de acuerdo con los criterios, haga clic en 'Rechazar'.
    2. Al mismo tiempo, trazar todos los puntos de fijación que pertenecen al estímulo presentado y el área objetivo correspondiente (es decir, el cuadrante) en un segundo gráfico. Inspeccionar visualmente si los puntos de fijación están situados en el correcuadrante ct.
    3. Continuar con la presentación del estímulo posterior, y realizar los pasos 4.2.1 y 4.2.2 para todas las respuestas de los movimientos oculares disponibles. Después de comprobar manualmente las respuestas de movimiento de los ojos, el programa de software calcula tres parámetros de resultados: RTF, FD, y GFA (Figura 3).

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Figura 2. Ojo respuesta movimiento a la zona objetivo de un estímulo. Un ojo el seguimiento de movimiento (horizontal y vertical combinado) en la distancia desde el centro de la zona de destino (en grados, eje y) con el tiempo la presentación del estímulo (en ms, eje x). La línea punteada representa la frontera de la zona de destino (6 ° radio). Las letras indican los criterios para establecer si el estímulo se ha visto: (A) la señal de la mirada en los primeros 500 ms; (B) de la mirada no estaba en el área de destino antre 120 ms; (C) La mirada en el interior del área de destino para ≥200 mseg. Tenga en cuenta que en esta figura, el tiempo de presentación representado es max 2.000 ms para visualizar la primera respuesta, reflexiva. Durante las pruebas, el tiempo total de la presentación de todos los estímulos fue de 4.000 ms. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Criterium (Figura 2) Verificar que la señal de la mirada: Razón fundamental:
UN Se ha guardado para ≥500 ms después del inicio del estímulo Captura respuestas reflejo de orientación
segundo No entró en el área de destino <120 ms después del inicio del estímulo, y no estaba ya en el interior del objetivo al comienzo de la presentación del estímulo Excluirel rendimiento correcto basado en el azar
do Estaba en la zona objetivo para ≥200 mseg Garantizar la fijación en el objetivo
re Entrado en el área objetivo dentro de una ventana de tiempo de 1,500 ms, y se hicieron menos de 4 movimientos sacádicos Excluir el comportamiento de búsqueda visual

Tabla 1:. Criterios para establecer si un estímulo se ha visto Criterios A, B, y C se visualizan en la Figura 2.

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Figura 3. Visualización de la RTF parámetros cuantitativos, FD, y GFA. Una traza el movimiento del ojo en la distancia desde el centro de la zona de destino (en grados, eje y) con el tiempo la presentación del estímulo (en ms, eje x). La línea roja vertical representa el momento en que entraron en contemplar el alquitránobtener el área, es decir, tiempo de reacción de fijación (RTF). La línea roja horizontal representa el tiempo total de mirada estaba fija en la zona de destino, es decir, Fijación Duración (FD). La flecha roja vertical representa el ancho de la traza de la fijación, en grados de ángulo visual, es decir, la fijación de la mirada en la zona (GFA). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Results

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El método presentado se ha aplicado en dos poblaciones de niños: un grupo control de 337 niños sin impedimentos visuales (edad media (SD) = 4,8 (3,3) años), y un grupo de 119 niños con impedimentos visuales (edad media (SD) = 8.10 (2.96) años) que fueron reclutados en un centro de rehabilitación visual (Royal Dutch Visio, los Países Bajos). De estos niños, 74 tenían deficiencia visual ocular y 45 tenían impedimentos visuales cerebrales. Los resultados de todos los niños de control se visualizan en las figuras 4 - 6, por separado para el tiempo de reacción, la duración de la fijación, y la zona de fijación de la mirada. Límites de referencia (indicados por líneas negras) se construyeron mediante el ajuste de una función logarítmica de los datos de control basadas en la edad. Estas cifras sirven como base para la caracterización de las funciones de procesamiento visual en niños con discapacidad visual, en términos de función deteriorada o intactos.

13). Cuanto menor sea el valor RTF, más rápida será la respuesta del movimiento de los ojos. La buena repetibilidad de RTF se ha demostrado en un grupo de niños con desarrollo normal de 0-12 años 13,21,22, y en niños con diversos tipos de discapacidad visual 21. La figura 4 muestra RTF promedio al estímulo de la historieta dinámico sobre la edad, por control de los niños, los niños con discapacidad visual cerebral (IVC) y niños con discapacidad visual ocular (OVI). RTF valores son significativamente más altos en los niños con- comparación con los niños sin impedimentos visuales (diferencia media = 85 ms; t = -13.91, p <0,001, d de Cohen = 1.32) y en children con CVI en comparación con OVI (diferencia media = 99 ms; t = -6,90, p <0,001, d de Cohen = 1,25). Estos resultados confirman los hallazgos publicados anteriormente en formato RTF en los subgrupos de la presente conjunto de datos 20,24,25.

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Figura 4. RTF media en niños con- y sin discapacidad visual. Los valores promedio RTF en ms (eje y) por niño, más de edad (eje x). Los valores se muestran por separado para los niños del grupo control (círculos abiertos), los niños con OVI (círculos negros), y los niños con CVI (cruces). La línea de color negro representa el límite superior de referencia de RTF en el grupo control. RTF valores por encima de esta línea son considerados como desviados, es decir, tiempos de reacción más largos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La figura 5 muestra la media FD sobre la edad, de forma separada para los niños de control, los niños con CVI, y los niños con OVI. FD es significativamente menor en los niños que en con- niños sin discapacidad visual (diferencia media = 850 ms; t = 11,72, p <0,001, d de Cohen = -1.12), y significativamente más corta en niños con CVI que en los niños con OVI (media diferencia = 325 ms; t = 2,44, p <0,05, d de Cohen = -0.50). Esto confirma los resultados anteriores en los niños con-, en comparación con los niños sin impedimentos visuales (Kooiker MJG et al., Presentado).


Figura 5. Media de FD en los niños con- y sin discapacidad visual. Los valores promedio alimenticios y bebidas en ms (eje y) por niño, más de edad (eje x). Los valores se muestran por separado para los niños del grupo control (círculos abiertos), los niños con OVI (círculos negros), y los niños con CVI (cruces). La línea de color negro representa el límite inferior de referencia de FD en el grupo control. FD valores por debajo de esta línea son considerados como desviados, es decir, la fijación de duración corta. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La zona de la fijación de parámetros mirada (GFA) es sensible para detectar alteraciones en el control motor ocular común, en particular, nistagmo. GFA representa el tamaño de la zona de la fijación en grados, y es una medida dela precisión de fijación (para los cálculos ver estudios previos 13,23). Una pequeña área de la fijación indica una alta precisión de la fijación. GFA depende del tamaño del estímulo y la zona de objetivo correspondiente (es decir, un radio de 6º en el presente ejemplo). La buena repetibilidad de GFA se ha demostrado en un grupo de niños con desarrollo normal de 0-12 años 13, 21 y en niños con diversos tipos de discapacidad visual 21. La figura 6 muestra significa GFA en respuesta al estímulo de dibujos animados sobre la edad, por separado para control de los niños, los niños con el nistagmo deterioro motor ocular común, y los niños con discapacidad visual, pero sin nistagmo. GFA valores son significativamente más grandes, es decir, menor precisión de la fijación, en los niños con- comparación con los niños sin discapacidad visual (diferencia media = 1.34º; t = -25.09, p <0,001, d de Cohen = 2,37). Además, los niños con nistagmo tienen una menor precisión de la fijación de los niños wi Thout nistagmo, pero con otro tipo de discapacidad visual (diferencia media = 0.71º; t = 5,03, p <0,001; d de Cohen = 1,04). Esto es coherente con los resultados previamente publicados sobre GFA en subgrupos de la presente 20,24,25 conjunto de datos.

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Figura 6. Promedio GFA en niños con y sin discapacidad visual. Los valores promedio de GFA en grados (eje y) por niño, más de edad (eje x). Los valores se muestran por separado para los niños del grupo control (círculos abiertos), los niños con discapacidad visual y nistagmo (asterisco), y los niños con discapacidad visual y sin nistagmo (diamante negro). La línea de color negro representa el límite superior de referencia de GFA en el grupo control. GFA valores por encima de esta línea son considerados como desviados precisión de la fijación, es decir, baja.t = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

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La medida presentada configuración combinada con el análisis cuantitativo del movimiento del ojo proporciona una caracterización clara de las funciones de procesamiento visual en diversos grupos de niños con discapacidad visual y motor ocular común. La característica clave de este paradigma es que el rendimiento se basa en las respuestas de movimiento del ojo a los estímulos visuales que se activan de manera reflexiva. No hay instrucciones verbales específicos se dan y que no hay necesidad para que los niños responden verbalmente. El RTF parámetros, GFA y FD mostró diferencias significativas entre los grupos de niños típicamente en desarrollo -y con discapacidad visual, a pesar de la limitada extensión de los valores de los parámetros que hay en cada grupo (Figuras 4 - 6). Por lo tanto, dependiendo del parámetro evaluado, algunos niños con desarrollo normal pueden mostrar un rendimiento irregular, mientras que algunos niños con discapacidad visual muestran un rendimiento "normal". En última instancia, múltiples medidas de resultado en respuesta a la visualización de múltiplesmodalidades deben ser considerados en un nivel individual. Un resumen de todas las medidas de resultado proporciona una caracterización única de capacidades de procesamiento de información visual, que pueden convertirse en un perfil visual en niños de 6 meses de edad.

Varios estudios han demostrado el valor de seguimiento de los ojos a distancia en las poblaciones vulnerables de niños, para inferir atencional o capacidades psicológicas 9,12,18. Considerando que la mayoría de los estudios se basan en observaciones de comportamiento y el uso de instrucciones, una característica distintiva del paradigma actual es el enfoque no verbal, cuantitativo. Los pasos críticos en el protocolo incluyen por tanto los estímulos que se basan en mirada preferencial, la medición de telefonía móvil puesta a punto, y el software de calibración y análisis personalizado. La extensión de los resultados presentados a base de observación con los métodos de análisis elaborados proporciona resultados estandarizados y detallados sobre las funciones de procesamiento visual. Esto está en línea con el trabajo sobre la evaluación deagudeza visual infantil con un rastreador ocular 14, y el trabajo de control de la mirada en diversos trastornos 7. El método es flexible y permite la evaluación móvil que es indispensable la realización de tests clínicos en niños pequeños o niños con discapacidades múltiples. Por lo tanto, es adecuado para medir oculomotor y las capacidades de procesamiento de gráficos en prácticamente todos los niños que son capaces de ver un monitor.

La importancia de este método con respecto a los métodos de diagnóstico visuales existentes (es decir, validez) se ha estudiado como un primer paso hacia la aplicación clínica. El paradigma actual se combinó con la evaluación visual utilizado actualmente la función (VFA) en niños. Las observaciones de funciones oculomotores y visuales que se basan en grabaciones de movimiento de los ojos eran comparables con las observaciones de comportamiento estándar de estas funciones. Por otra parte, los parámetros de seguimiento de los ojos, por ejemplo, la duración de la fijación y dirección sacádicos, siempre advalor condicional en la caracterización de motor ocular común y el rendimiento visual en niños durante el VFA (Kooiker MJG et. al., 2015, presentado). La principal ganancia del método presentado radica en la posibilidad de evaluar más funciones visuales que se hace actualmente en las evaluaciones de la función visual a una edad temprana, y para evaluar de una manera cuantitativa 26. Una limitación con respecto a los métodos existentes es que, sin adaptaciones, todavía no es posible evaluar a fondo la agudeza visual o campo visual con la presente batería de pruebas 14.

Aunque nos limitamos a la presentación de los resultados de los estímulos de dibujos animados, en futuras aplicaciones diferentes modalidades visuales se pueden probar usando otros estímulos (por ejemplo, formas distintas, movimiento, color y contraste de información) 22,20,25. De esa manera, las áreas de procesamiento visual específicas más allá de las vías visuales primarias son específicas, tales como las áreas de asociación visual en la corteza temporal o parietal.Una limitación de este método es que las presentes estímulos visuales simplemente activan la detección de la información visual, e invocan la etapa inicial del procesamiento visual. Estos estímulos no se dirigen a funciones de orden superior que se vuelven relevantes después de la detección de estímulos y que normalmente se mide con pruebas de percepción visual. Aunque su ejecución sin el uso de la comunicación es un reto, un paradigma basado en el seguimiento de los ojos es un formato futuro prometedor para la detección de la información relacionada con la percepción, por ejemplo, búsqueda visual, -memoria atención o selectivo.

En suma, las respuestas detalladas del movimiento del ojo a diferentes tipos de estimulación visual proporcionan una completa caracterización de las funciones de procesamiento de la información visual, temprano en el desarrollo. En consecuencia, para cada niño se puede crear un perfil visual individuo en términos de funciones intactas y con discapacidad. un perfil de este tipo puede proporcionar información detallada acerca de las fortalezas y debilidades de motor ocular y visualfunción. Se puede utilizar como punto de partida para la ayuda en la vida diaria, y para el profesor y la educación de los cuidadores. La información cuantitativa que se ha dispuesto con este método puede ser ventajoso para el desarrollo siguiente visual con el tiempo, y para el seguimiento de las intervenciones visuales y programas de rehabilitación.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores declaran que no tienen ningún interés financiero contrapuesto.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores agradecen a las guarderías (Wasko, Alblasserwaard) por su apoyo en el reclutamiento del grupo de control, y a Mark Vonk por su ayuda en la recopilación de datos en el grupo de control. Los autores también agradecen a los niños del grupo de control y a los niños que son clientes de Royal Dutch Visio por su participación en el estudio. Los autores agradecen a los niños y a sus padres por participar en el video.

El desarrollo del método fue apoyado por una subvención de la Fundación Novum: una organización sin fines de lucro que brinda apoyo financiero a proyectos (de investigación) que mejoran la calidad de vida de las personas con discapacidad visual (www.stichtingnovum.org). El apoyo financiero para el presente estudio fue proporcionado por 'ZonMw Inzicht' (Organización Holandesa para la Investigación y el Desarrollo de la Salud-Insight Society), número de subvención: 60-00635-98-10.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Tobii T60 XLTecnología Tobii: http://www.tobii.com http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/Rastreador ocular infrarrojo remoto 
Tobii StudioTecnología Tobii: http://www.tobii.com http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/software de seguimiento ocular
MATLABMathWorks Inchttp://nl.mathworks.com/products/matlab/software de análisis de datos

References

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