Une méthode pour quantifier visuel Traitement de l'information chez les enfants Utilisation du suivi des yeux

Summary

Une méthode est décrite pour quantifier la qualité du traitement de l’information visuelle basée sur des mouvements oculaires réflexifs en réponse à des modalités visuelles spécifiques. Les temps de réaction et les paramètres de sortie de fixation sont utilisés pour caractériser les performances visuelles chez les enfants avec et sans déficience visuelle à partir de 6 mois.

Abstract

Les problèmes visuels qui surviennent tôt dans la vie peuvent avoir un impact majeur sur le développement d’un enfant. Sans communication verbale et uniquement sur la base de méthodes d’observation, il est difficile de faire une évaluation quantitative des problèmes visuels d’un enfant. Cela limite le diagnostic précis chez les enfants de moins de 4 ans et chez les enfants présentant une déficience intellectuelle. Nous décrivons ici une méthode quantitative qui permet de surmonter ces problèmes. La méthode utilise un oculomètre à distance et un paradigme de recherche préférentielle à quatre choix pour mesurer les réponses des mouvements oculaires à différents stimuli visuels. L’enfant est assis sans appui-tête devant un moniteur avec des caméras infrarouges intégrées. Dans l’un des quatre quadrants de moniteur, un stimulus visuel est présenté. Chaque stimulus a une modalité visuelle spécifique par rapport à l’arrière-plan, par exemple, la forme, le mouvement, le contraste ou la couleur. À partir des réponses réflexives des mouvements oculaires à ces modalités visuelles spécifiques, des paramètres de sortie tels que les temps de réaction, la précision de la fixation et la durée de la fixation sont calculés pour quantifier le comportement visuel d’un enfant. Avec cette approche, la qualité du traitement de l’information visuelle peut être évaluée sans utiliser la communication. En comparant les résultats avec les valeurs de référence obtenues chez des enfants en développement typique de 0 à 12 ans, la méthode fournit une caractérisation du traitement de l’information visuelle chez les enfants malvoyants. Les informations quantitatives fournies par cette méthode peuvent être avantageuses pour le domaine de l’évaluation visuelle clinique et de la réadaptation de plusieurs façons. Les valeurs des paramètres constituent une bonne base pour : (i) caractériser les capacités visuelles précoces et, par conséquent, permettre des interventions précoces ; (ii) comparer les groupes de risque et suivre l’évolution visuelle au fil du temps ; et (iii) construire un profil visuel individuel pour chaque enfant.

Introduction

La prévalence du cerveau des problèmes visuels liés à des dommages-chez les enfants a augmenté. Parce que les problèmes visuels peuvent avoir un grand impact sur le développement d'un enfant, le dépistage précoce chez les nourrissons et les enfants à risque est très importante. À l' heure actuelle, les tests de la fonction visuelle pour évaluer les fonctions sensorielles visuelles telles que l' acuité visuelle et la sensibilité au contraste (par exemple, les tests de optotypes) sont applicables chez les enfants de 1-2 ans ^1. Chez les jeunes enfants de ces tests sont basés sur des observations structurées de visualisation du comportement d'un enfant à l'information visuelle. L'interprétation d' un tel comportement, à savoir, en regardant les mouvements des yeux d'un enfant, peut être entravée par oculomoteur ou dysfonctionnements attentionnelles de l'enfant, ou même en regardant le comportement de l'observateur. Fonctions visuelles cérébralement médiation telles que la mémoire visuo et la reconnaissance d'objets sont évalués avec des tests de perception visuelle (par exemple, DTVP ^2). Ces tests nécessitent ins verbauxtructions et de la communication et peuvent être utilisés à partir de 4-5 ans. Compte tenu du développement post-natal du système visuel et de tirer parti du niveau élevé de la plasticité tôt dans la vie, il est souhaitable d'établir la présence et l'étendue des déficiences dans Visual traitement de l'information le plus tôt possible. De cette façon, les enfants (cérébraux) déficience visuelle peuvent au maximum bénéficier d'une intervention précoce, la stimulation visuelle, ou des stratégies de soutien. Par conséquent, il existe un besoin d'une méthode d'évaluation du traitement visuel de l'information qui peut être utilisée sans communication verbale chez les enfants et qui est basé sur les résultats quantitatifs.

Les mouvements oculaires sont un bon modèle pour étudier le comportement d'orientation guidée visuellement à des stimuli ^3,4, et les fonctions perceptives et cognitives liées ^5. Les mouvements oculaires indiquent le centre d'attention visuelle dans les scènes, et sont connus pour résulter soit de bas en haut (réflexive, saillance-driven) ou de haut en bas (intentional, cognitif) traite ^6. Les mouvements oculaires sont utilisés pour diriger la fovéa, à savoir, la netteté de la vision, les nouveaux objets. Le contenu visuel d'un objet d'intérêt est traité par des voies qui vont de la rétine via le genouillée noyau latéral au cortex visuel primaire (V1), et qui se distribuent sur ​​des zones de traitement cérébraux (par exemple, impliquées dans l' attention, l' orientation spatiale, la reconnaissance, la mémoire et les émotions). Les mouvements oculaires sont à la fois une condition préalable et une suite visuelle traitement de l'information.

L'évolution de la mesure des mouvements oculaires avec trackers oculaires infrarouges donnent la possibilité d'obtenir des paramètres quantitatifs de oculomotor et la fonction visuelle. trackers oculaires automatisés sont aujourd'hui omniprésents dans la recherche médicale et psychologique impliquant des populations saines et cliniques. Leur but est non seulement d'étudier la fonction oculomotrice et une attention allocation ^7, mais aussi pour répondre à des questions about mécanismes comportementaux et psychologiques ^8,9. Avec la montée des systèmes de suivi des yeux accessibles et commerciaux, ils sont de plus en plus utilisé pour tester les populations vulnérables des nourrissons et des enfants de ^10-12, sans conditions contraignantes, des instructions complexes, ou une coopération active ^12,13. En raison du couplage étroit de l'oculomoteur et du système visuel sur un oculaire et niveau cérébral, les méthodes basées sur le suivi des yeux sont avant tout adapté pour évaluer les capacités visuelles. Jusqu'à présent, outre la mesure de l' acuité visuelle ^14, l'utilisation de la technique pour évaluer la fonction visuelle chez l' enfant a reçu peu d' attention.

Notre groupe a combiné les mesures de mouvement des yeux avec un paradigme de regard préférentiel ^13. La recherche préférentielle est la préférence pour fixer des surfaces à motifs sur les ¹⁵ homogènes. Ce principe est appliqué en utilisant des stimuli visuels avec une zone cible dans l'une des quatre quarts de cercle, qui differ à partir de l'arrière - plan en termes d'une caractéristique visuelle spécifique, par exemple une forme cohérente, un mouvement cohérent, le contraste et la couleur. Ces caractéristiques visuelles sont connues pour être traitées par des voies optiques centraux et périphériques distincts. Par exemple, des informations sur la forme est traitée par des voies ventrales, de V1 au cortex temporal. Informations sur le mouvement est traité par des voies dorsales, de V1 à cortex pariétal postérieur ^16. Par conséquent, des stimuli spécifiques sont utilisés pour déclencher visuelle traitement de l'information dans des domaines distincts du système visuel. Si un enfant est capable de voir l'information visuelle spécifique qui est présentée, cette information va attirer l'attention visuelle sous la forme de mouvements oculaires. Ces mouvements oculaires réflexives réponses aux stimuli visuels sont enregistrés avec un oculomètre télécommande infrarouge. De cette façon, les mesures des mouvements oculaires fournissent une évaluation gratuite communication de la qualité des différents aspects de l' information visuelle de traitement ^13.

Les mouvements oculaires fournissent non seulement des données d' observation de la visualisation du comportement d'un enfant de ^11, mais peuvent également être utilisés pour plus de mesures objectives des résultats. En combinaison avec un paradigme de test conçu avec soin, les mouvements oculaires peuvent donner des informations précises et objectives sur le traitement des informations visuelles. Cette information est obtenue en calculant des paramètres quantitatifs basés sur les propriétés spatiales et temporelles des réponses des mouvements oculaires. Des exemples de tels paramètres sont temps de réaction ^13, le temps de fixation ^17, les mesures saccade ⁷ ou cumulative allocation d'attention ^18. La disponibilité de ces paramètres est nouveau dans le domaine de l'évaluation visuelle chez les enfants à un jeune stade de développement.

Le but de cet article est de présenter une méthode basée sur le suivi des yeux pour mesurer visuelle traitement de l'information chez les enfants dès l'âge de 6 mois. La mesure mise en place et de la procédure (ie paradigme non verbale, post-calibration et mobility) appliquer spécifiquement à l'aide de cette méthode chez les enfants à risque. Un aspect crucial est l'analyse des paramètres quantitatifs visuels de réponse, à savoir le temps de réaction, la durée de fixation, et la précision de la fixation. Ces paramètres sont utilisés pour fournir des zones de réponses visuellement guidées de référence chez les enfants se développent normalement, pour caractériser visuelle traitement de l'information dans les groupes d'enfants ayant une déficience visuelle de risque.

Protocol

Le protocole décrit ici a été approuvé par le Comité éthique de la recherche médicale du Centre médical Erasmus, Rotterdam, Pays-Bas (MEC 2012-097). Les procédures adhèrent aux principes de la Déclaration d'Helsinki (2013) pour la recherche impliquant des sujets humains.

1. Stimuli visuels

1. Sélectionnez un ensemble de stimuli visuels, à savoir, des images et des films, pour cibler le traitement des fonctions oculomotrices de base et les fonctions de traitement visuel.
2. Utiliser des images et des films pour évaluer les fonctions oculomotrices de base telles que la fixation, saccades, poursuite lisse, et nystagmus optocinétique. Lorsque des anomalies de la fonction oculomotrice sont détectées, en tenir compte dans l'analyse et l'interprétation des données.
   1. Utiliser une image pour évaluer la fixation et saccades. Le paradigme actuel contient des images smiley avec un rayon de 3º d'angle visuel, qui sont présentés dans la gauche, à droite, la moitié supérieure et inférieure de l'écran.
   2. USE l'image se déplaçant lentement pour évaluer la poursuite lisse. Le paradigme actuel contient des films de smileys qui se déplacent 16º dans le sens horizontal et vertical sinusoïdal à travers le moniteur, avec une vitesse de 4º / sec.
   3. Utilisez un film pour évaluer les réflexes de nystagmus optocinétiques. Le paradigme actuel contient des films de réseaux sinusoïdaux en noir et blanc qui se déplacent dans le sens gauche et à droite.
3. Utiliser des images et des films pour évaluer les fonctions de traitement visuel, par exemple, le contraste, la couleur, la forme ou le mouvement.
4. Utilisez un ensemble de stimuli visuels qui sont basés sur un 4-alternatif choix forcé préférentiel paradigme d' aspect (4-AFC PL ^19). Dans le paradigme actuel, les 4 coins de relance (ie, en haut à gauche et le quadrant droit, inférieur gauche et le quadrant droite) représentent chacun une alternative de choix, à savoir, une zone cible. Chaque zone cible a un rayon de 6º et diffère des 3 autres quadrants par rapport à l'information visuelle spécifique,par exemple, basé sur le contraste, la couleur, la forme ou le mouvement. Les stimuli visuels suivant peut être utilisé, par exemple:
   1. Utiliser une image pour évaluer le traitement Formulaire Cohérence: une image avec un réseau de lignes orientées de façon aléatoire à court W hite (0,2º x 0.6º; densité 4,3 lignes / degré ²⁾ sur un fond noir. Dans la zone cible toutes les lignes sont disposées en forme de cercle.
   2. Utilisez un film pour évaluer Local traitement de Motion: un film avec un blanc cible carré noir / à motifs, avec un angle visuel de 2.3º, sur un fond également à motifs, se déplaçant 2,5º vers la gauche et vers la droite dans un quadrant à 2,5º /seconde.
   3. Utilisez un film pour évaluer le traitement de Global Motion: une image avec un réseau de points blancs (diamètre 0.25º, densité 2,6 points / degré ²⁾ l' expansion du centre de la zone cible vers les frontières du moniteur. Les points se déplacent sur un fond noir avec une vitesse de 11.8º / s et une durée de vie limitéede 0,4 s.
   4. Utiliser une image pour évaluer détection de contraste: une image avec une luminosité de 0% (noir) Hiding image Heidi dans la zone cible, contre 75% (gris clair) fond luminosité.
   5. Utiliser une image pour évaluer la Détection de couleur: une image avec un numéro vert 17 dans la zone cible, sur un fond rouge-jaune.
   6. Utilisez un film pour évaluer le traitement visuel simultané, par exemple, une bande dessinée: une image colorée, contraste élevé (reproduit avec la permission de Dick Bruna, Mercis BV, Amsterdam, Pays - Bas) avec un angle visuel de 4,5º x 9.0º (largeur x hauteur ) se déplaçant 1,5º de haut en bas à une vitesse de 3º / s dans la zone cible, sur un fond noir.
      REMARQUE: Pour des raisons de clarté, les résultats représentatifs de cet article se concentrera sur le stimulus très saillant de bande dessinée qui contient différents types d'informations visuelles (figure 1). Pour les photos des autres stimuli visuels, s'il vous plaît consulter une étude précédente ²⁰

Figure 1. Cartoon stimulus. Le stimulus de bande dessinée contient diverses modalités visuelles (forme, mouvement, couleur et de contraste). Ce stimulus déclenche l'attention visuelle, et donne des temps de réponse les plus rapides chez les enfants. Superposée est un mouvement des yeux (gris), allant du coin inférieur gauche de l'écran dans la zone cible dans le coin supérieur droit (ie, une réponse réflexive au stimulus). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Test de paradigme basé sur le suivi 2. Eye

1. Choisissez un système de suivi de l' oeil adapté pour les populations pédiatriques (par exemple, non-invasive, la tolérance des mouvements de la tête, et la facilité d'utilisation) ^12. Cela implique généralement l'infrarouge à distancetrackers oculaires (par exemple, Tobii T60XL, SMI RED) ^10,11.
2. Choisissez un grand écran d'ordinateur de la taille d'angle pour afficher pleinement chaque stimulus (ie, angle visuel minimum de 24º x 30º à 60 cm de distance de visualisation). L'oculomètre soit à distance est intégré à l'écran, ou peut être fixé séparément à un moniteur.
   REMARQUE: les trackers oculaires à distance émettent une lumière infrarouge qui est échantillonné en utilisant la cornée réflexion. Un taux d'échantillonnage de suivi de l'oeil ~ 60 Hz est généralement suffisante pour étudier les modèles de comportement du regard chez les enfants.
3. Assembler une mesure mobile set-up en connectant un moniteur et le système de suivi de l'oeil à distance à un ordinateur portable ou PC de bureau.
4. Installez un logiciel compatible sur le PC (par exemple, Tobii Studio iView) pour la présentation des stimuli visuels et l'enregistrement des mouvements oculaires.
5. Concevoir une séquence de test contenant tous les types de relance qui sont nécessaires pour tester les fonctions oculomoteurs et / ou fonctions de traitement visuel(Voir protocole étape 1: stimuli visuels). Le présent exemple contient tous les types de stimulus qui sont décrites dans l' étape 1, soit 9 au total.
   1. Placez les différents types de stimuli visuels dans un ordre aléatoire dans la séquence de test, mais assurez-vous que la position des suppléants de la zone cible d'un essai à. Ceci assure le besoin de faire des mouvements oculaires réflexes à la cible.
   2. Présenter chaque stimulus au moins 4 fois (c. - à la zone cible au moins une fois dans chaque quadrant), et pendant au moins 4 secondes, afin de laisser suffisamment de temps pour faire une réponse de mouvement des yeux. Dans le présent exemple, les stimuli Cartoon sont présentés 16 fois alors que tous les autres stimuli sont présentés 4 fois. Cela ajoute jusqu'à un total de 48 présentations de relance et un temps total de test d'environ 3,5 min.
      NOTE: répétée présentations augmentent les risques de l'échantillonnage des points du regard suffisant pour chaque stimulus et chaque zone cible dans le champ visuel de l'enfant. En général, la disponibilité des données regard fou au moins 25% des présentations de relance est nécessaire pour garantir des résultats fiables ^21.
   3. Assurez-vous que le temps de test par séquence ne dépasse pas ~ 5 min, car une fois une séquence de test est en cours d'exécution, il ne peut pas être mis en pause. Il est préférable de faire deux séquences qui peuvent être exécutées successivement, pour fournir une période de repos à mi-chemin.
      NOTE: Afin de maximiser l'attention lors de l'essai, présente audio ou des signaux audiovisuels à proximité du moniteur entre les deux, mais pas en même temps, la présentation de stimuli visuels. Les enfants ayant une déficience visuelle sont particulièrement plus sensible et réactif aux signaux audio. Ces indices pourraient améliorer l'attention de test dans cette population.
6. Appliquer la séquence (s) de test dans le logiciel de suivi de l'oeil. Tout d'abord, sélectionnez le type de stimulus à ajouter à la chronologie du logiciel de suivi d'oeil: image ou film. Ensuite, sélectionnez le stimulus souhaité dans le dossier dans lequel il se trouve et cliquez sur "Ajouter". Répétez ces étapes jusqu'à ce que tous les stimuli ontété ajoutée.

3. Exécution de l'expérience Eye Tracking

1. Fixez le moniteur de suivi des yeux avec un bras flexible LCD à une table solide ou un mur. Choisissez un bras qui peut se déplacer en 3 dimensions (ie, 3 translations, 3 rotations).
2. Position enfants à une courte distance (généralement ~ 60 cm) du moniteur afin d'assurer l'efficacité de suivi des élèves des deux yeux.
3. Ajustez la position du moniteur pour être parfaitement perpendiculaire aux yeux de l'enfant. Avec un bras LCD cela est possible, même lorsque l'enfant est couché ou assis dans une poussette ou en fauteuil roulant.
   NOTE: Cette configuration permet l'évaluation des très jeunes et des enfants handicapés mentaux, car il ne nécessite pas une posture particulière du corps, la communication verbale ou participation active. Certains troubles oculomoteurs (par exemple , nystagmus) sont caractérisées par des positions privilégiées de la tête afin de compenser les positions des yeux déviants (par exemple, torticolis). La capacité àajuster le oculomètre moniteur à la position de tête individuelle permet le suivi des élèves précis dans ce groupe d'enfants.
4. Vérifiez la qualité de l'accueil des élèves. Ceci est généralement indiqué par la présence de deux marqueurs représentant les yeux de l'enfant (par exemple, des points blancs). Si les deux marqueurs sont clairement visibles et ne disparaissent pas régulièrement, la qualité est suffisante. Dans un affichage séparé, vérifier la distance des yeux à l'écran (de préférence ~ 60 cm).
   REMARQUE: La plupart des trackers oculaires enregistrent la position du regard de chaque oeil séparément et compenser les mouvements de la tête libre. la réception du signal de l'élève est en général pas compromise chez les enfants qui portent des lunettes ou des lentilles de contact, chez les enfants avec un ou deux yeux fonctionnent, ou chez les enfants atteints de strabisme.
5. Démarrez l'oculomètre procédure d'étalonnage du logiciel pour aligner les positions du regard avec des positions prédéfinies sur l'écran, avant le début de la mesure. Dans la plupart des logiciels de tracker oeil cette calibration Procédure consiste en la présentation de déplacer des points dans des zones prédéfinies du moniteur, qui doivent être obsédé. Pour les enfants, une version avec des dessins animés ou des points qui se profilent peut être utilisé pour améliorer l'attention visuelle.
   NOTE: Bien que les procédures d'étalonnage pour les enfants se sont améliorées de façon significative, ils peuvent encore être difficiles à réaliser chez les jeunes enfants et les enfants avec certains oculaire ou des troubles du comportement.
6. Vérifier la qualité de l'étalonnage préétablie. Lorsque la qualité de l' étalonnage est pauvre, (par exemple, en raison de mouvements de la tête excessive, le manque de fixations appropriées, la position du regard déviant ou position de la tête déviante), aucun enregistrement ne peut être effectué. Pour contourner cela, appliquer une procédure post-étalonnage après l'enregistrement est terminé, avant une analyse plus approfondie des données (voir la section Discussion).
7. Avant de commencer l'enregistrement de test, activer le «spectateur en direct»: une fenêtre distincte qui montre les réponses des mouvements oculaires de l'enfant aux stimuli de test par de superimposer le signal de regard sur l'enregistrement vidéo.
8. Activer une webcam qui est dirigée à l'enfant, pour observer et enregistrer le comportement général de l'enfant pendant le test. Un tel enregistrement donne un aperçu de l'attention de l'enfant visuel, le comportement, la fatigue et les conditions environnementales.
9. Avant de commencer le test, dire à l'enfant qu'il ou elle sera «regarder la télévision». Pas d'instructions spécifiques sont nécessaires pendant le test.
10. Pendant l'exécution du test, observer les réponses de comportement et de mouvements oculaires physiques de l'enfant. Cela peut être fait en observant behaviorally en temps réel, ou en observant les enregistrements effectués avec la came web.
    1. Lorsque le signal d'élève disparaît pendant l'exécution du test, repositionner l'enfant ou le moniteur pour reprendre une bonne détection de la pupille.
    2. Quand un enfant ne fait pas attention à l'écran, verbalement encourager l'enfant à regarder le moniteur. Ne pas diriger l'attention de l'enfant directement à la ciblerégion; diriger le regard de l'enfant uniquement à l'emplacement général du moniteur de suivi d'oeil.
11. Après l'exécution des tests, rejouer le regard d'enregistrement hors ligne pour observer les réactions du regard aux stimuli présentés. Ceci est une première étape dans la caractérisation visuelle orientation comportement de l'enfant.
    REMARQUE: une multitude de paramètres sont enregistrés en continu par le logiciel de suivi de l'oeil pendant le temps d'essai global. Les paramètres essentiels qui doivent être exportés pour effectuer l'analyse des données pour le paradigme actuel sont les suivants: l'horodatage, la visualisation de distance entre les deux yeux et l'écran, la position de l'œil gauche et à droite sur l'écran (en coordonnées x et) , la validité des données du regard, et le moment et la position des stimuli présentés (c. -à- événements).
12. Par sujet, l'exportation et stocker les données enregistrées par le temps sur les caractéristiques des mouvements oculaires (données du regard tels que les positions de distance de vision et le regard), et séparément la liste en fonction du temps de st présenté visuelleimuli (données d'événements tels que les positions de relance). Assurez - vous d'exporter les deux fichiers de données sous forme de fichiers texte et les convertir en une feuille de calcul de données (par exemple, enregistrer dans un fichier Excel).
    REMARQUE: Les deux fichiers texte (données d'événements et les données du regard) sont combinés en utilisant leurs timbres temporels correspondants, et sont convertis en un ensemble de valeurs de paramètres quantitatifs avec un logiciel d'auto-écrite (voir la section suivante). Par rapport à un logiciel standard d'analyse de suivi d'oeil, ces paramètres fournissent une analyse des mouvements oculaires plus précise et quantitative, de viser des processus visuels et cognitifs détaillés.

4. Analyse quantitative des mouvements oculaires

REMARQUE: Le présent protocole est spécifique à un logiciel d'auto-écrite. Afin de le reproduire, il faut écrire un tel logiciel, par exemple, dans MATLAB ou Python, pour quantifier visuelle orienter le comportement de l'enfant. Dans le logiciel, les étapes suivantes sont effectuées pour tous les sType timulus. Le présent exemple se concentre sur Cartoon; Le même protocole est applicable à d'autres types de relance.

1. Post-calibrer les données Gaze
   1. Ouvrir MATLAB. Sélectionnez le stimulus pour analyser les données du regard, en tapant "1" à côté de la relance de choix.
   2. Appuyez sur Exécuter. Dans le menu contextuel qui apparaît, sélectionnez l'option «Post-calibrer les données '. Une liste avec les fichiers de données du regard par sujet apparaît. Sélectionnez les données regard d'un sujet et appuyez sur 'Ouvrir'.
   3. Dans le menu pop-up suivant, sélectionnez quel oeil (s) à analyser: Gauche, Droite, ou les deux. Le programme génère maintenant un nuage de points de toutes les positions du regard enregistrées et les positions cibles, sur le temps de la présentation du plan de relance.
   4. Vérifier si les positions du regard se chevauchent correctement avec les positions cibles correspondantes. Si cet étalonnage est correct, appuyez sur 'Oui'. Sinon, appuyez sur «Non». Cela va démarrer l'option d'effectuer un post-étalonnage.
   5. Traduire le centre of points de regard vers le centre de l'écran, en cliquant une fois sur le centre des points de regard. Ce point central est situé exactement au milieu des axes vertical- et horizontaux.
   6. Escaladez les positions du regard vers les positions cibles correspondant en cliquant sur ​​le centre de points de regard dans chacune des quatre zones cibles une fois ( par exemple, les 4 quadrants).
   7. Vérifiez à nouveau si les positions du regard se chevauchent correctement avec les positions cibles correspondantes. Si tel est le cas, indiquer dans le menu pop-up suivant que l'étalonnage a été effectué correctement, en appuyant sur «Oui», après quoi les données de regard calibré est enregistré. Sinon, appuyez sur «Non», après quoi post-calibration commence à nouveau à l'étape 4.1.5.
      NOTE: Après post-calibration, plusieurs réponses du regard sont disponibles selon le type de stimulus et par sujet. Ceux-ci peuvent être utilisés pour calculer les paramètres quantitatifs de traitement visuel. Avant de calcul de ces paramètres, vérifiez que les réponses du regard étaientfaite à la zone cible ( à savoir que le stimulus spécifique a été vue par l'enfant).
2. Déterminer si la stimulation a été Vu
   1. Par la présentation du stimulus de chaque sujet, les données du regard correspondantes qui ont été enregistrées au cours du temps de présentation totale est visualisé dans un graphique (Figure 2). Vérifier si ce stimulus a été vu, en vérifiant les critères qui sont indiqués dans le tableau 1, et qui sont visualisées sur la figure 2. Si la réponse du mouvement des yeux est conforme aux critères, à savoir, le stimulus peut être classé comme on le voit, cliquez sur «Accepter 'dans le menu pop-up. Si la réponse des mouvements oculaires ne sont pas en conformité avec les critères, cliquez sur «Rejeter».
   2. En même temps, tracer tous les points de fixation appartenant au stimulus présenté et la zone cible correspondante (ie, quadrants) dans un second graphique. Inspecter visuellement si les points de fixation sont situés dans le correct quadrant.
   3. Continuer avec la présentation de relance subséquente, et suivez les étapes 4.2.1 et 4.2.2 pour toutes les réponses des mouvements oculaires disponibles. Après avoir vérifié manuellement les réponses des mouvements oculaires, le logiciel calcule trois paramètres de résultats: RTF, FD, et GFA (figure 3).

Figure 2. Eye mouvement réponse à la zone cible d'un stimulus. Mouvement trace un oculaire (horizontal et vertical combinés) à une distance du centre de la zone cible (en degrés, y-axe) au fil du temps de présentation du stimulus (en ms, axe des abscisses). La ligne pointillée représente la frontière de la zone cible (6 ° de rayon). Les lettres indiquent les critères pour établir si le stimulus a été vue: (A) Signal Gaze dans les 500 premiers msec; (B) Gaze était pas dans la zone cible before 120 msec; (C) Contemplez l' intérieur de la zone cible pour ≥200 msec. Notez que dans ce chiffre, le temps de présentation représenté est max 2000 msec pour visualiser la première, la réponse réflexive. Pendant le test, le temps total de la présentation de tous les stimuli était de 4000 msec. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Criterium (Figure 2)	Vérifiez que le signal de regard:	Raisonnement:
UNE	A été enregistrée pour ≥500 msec après le début du stimulus	Capturez réponses réflexe d'orientation
B	Ne pas entrer dans la zone cible <120 ms après le début du stimulus, et n'a pas été déjà à l'intérieur de la cible au début de la présentation du stimulus	Exclurela performance correcte basée sur la chance
C	Était dans la zone cible pour ≥200 msec	Veiller à la fixation sur la cible
ré	Entré dans la zone cible à l'intérieur d'une fenêtre temporelle de 1500 ms, et moins de 4 saccades ont été faites	Exclure le comportement de recherche visuelle

. Tableau 1: Critères pour établir si un stimulus a été vue critères A, B et C sont visualisés sur la figure 2.

Figure 3. Visualisation des paramètres quantitatifs RTF, FD et GFA. Un œil mouvement trace de la distance du centre de la zone cible (en degrés, y-axe) au fil du temps de présentation du stimulus (en msec, x-axe). La ligne rouge verticale représente le moment où le regard est entré le goudronobtenir la zone, à savoir, temps de réaction à la fixation (RTF). La ligne rouge horizontale représente le temps total regard était fixé sur la zone cible, à savoir, Fixation Durée (FD). La flèche rouge verticale représente la largeur de la trace de fixation, en degrés d'angle visuel, à savoir, la fixation du regard Zone (GFA). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Results

La méthode présentée a été appliquée dans deux populations d'enfants: un groupe de 337 enfants de contrôle sans déficience visuelle (âge moyen (SD) = 4,8 (3,3) ans), et un groupe de 119 enfants ayant une déficience visuelle (âge moyen (SD) = 8.10 (2.96) ans) qui ont été recrutés dans un centre de réadaptation visuelle (royal Dutch Visio, les Pays-Bas). Parmi ces enfants, 74 avaient une déficience visuelle oculaire et 45 avaient des déficiences visuelles cérébrales. Les résultats de tous les enfants de contrôle sont visualisés dans les figures 4 - 6, séparément pour le temps de réaction, la durée de fixation, et le regard zone de fixation. Les limites de référence (indiqué par des lignes noires) ont été construites en ajustant une fonction logarithmique aux données de commande en fonction de l'âge. Ces chiffres servent de base pour caractériser les fonctions de traitement visuel chez les enfants ayant une déficience visuelle, en termes de fonction altérée ou intacte.

13). Plus la valeur de RTF, plus la réponse du mouvement des yeux. Une bonne répétabilité des RTF a été montré dans un groupe d'enfants qui se développent normalement de 0-12 ans ^13,21,22, et chez les enfants ayant divers types de déficience visuelle ^21. La figure 4 montre RTF moyenne au stimulus dynamique de bande dessinée sur l' âge, pour enfants témoins, les enfants ayant une déficience cérébrale visuelle (CVI) et les enfants ayant une déficience visuelle oculaire (OVI). Les valeurs RTF sont significativement plus élevés chez les enfants avec- par rapport aux enfants sans déficience visuelle (différence moyenne = 85 msec; t = -13,91, p <0,001, d de Cohen = 1,32) et en children avec CVI par rapport à OVI (différence moyenne = 99 msec; t = -6,90, p <0,001, d de Cohen = 1,25). Ces résultats confirment précédemment publiés les résultats sur RTF dans les sous - groupes de la présente série de données ^20,24,25.

Figure 4. RTF moyenne chez les enfants avec- et sans déficience visuelle. Les valeurs moyennes RTF en ms (axe y) par enfant, sur l' âge (axe x). Les valeurs sont indiquées séparément pour les enfants de contrôle (cercles ouverts), les enfants OVI (cercles noirs), et les enfants avec CVI (croix). La ligne noire représente la limite supérieure de référence de la RTF dans le groupe témoin. Valeurs RTF dessus de cette ligne sont considérés comme déviants, c. -à- temps de réaction longs. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

figure 5 montre signifient FD sur l' âge, séparément pour les enfants de contrôle, les enfants CVI, et les enfants avec OVI. FD est significativement plus courte chez les enfants avec- que chez les enfants sans déficience visuelle (différence moyenne = 850 msec; t = 11,72, p <0,001, de Cohen d = -1,12), et significativement plus courte chez les enfants avec CVI que chez les enfants avec OVI (moyenne différence = 325 msec; t = 2,44, p <0,05, d de Cohen = -0.50). Cela confirme les résultats précédents chez les enfants avec-, par rapport aux enfants sans déficience visuelle (Kooiker MJG et al., Soumis).

Figure 5. Moyenne FD chez les enfants avec- et sans déficience visuelle. Les valeurs moyennes FD en ms (axe y) par enfant, sur l' âge (axe x). Les valeurs sont indiquées séparément pour les enfants de contrôle (cercles ouverts), les enfants OVI (cercles noirs), et les enfants avec CVI (croix). La ligne noire représente la limite inférieure de référence de FD dans le groupe témoin. Les valeurs FD en dessous de cette ligne sont considérés comme déviants, soit la durée de fixation. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

La zone de fixation paramètre de regard (GFA) est sensible pour détecter des perturbations dans le contrôle oculomoteur, notamment nystagmus. GFA correspond à la taille de la zone de fixation en degrés, et est une mesure pourprécision de fixation (pour les calculs voir les études antérieures ^13,23). Une petite zone de fixation indique une grande précision de fixation. GFA dépend de la taille du stimulus et la zone de cible correspondante ( par exemple un rayon de 6 ° dans le présent exemple). Une bonne répétabilité des GFA a été montré dans un groupe d'enfants qui se développent normalement de 0-12 ans ^{13, 21,} et chez les enfants ayant divers types de déficience visuelle ^21. La figure 6 montre signifie GFA en réponse à la stimulation de la bande dessinée sur l' âge, séparément pour enfants témoins, les enfants avec le nystagmus oculomotor de dépréciation, et les enfants ayant une déficience visuelle, mais sans nystagmus. Les valeurs de GFA sont nettement plus importants, la précision de fixation -à- dire inférieure, chez les enfants avec- par rapport aux enfants sans déficience visuelle (différence moyenne = 1.34º; t = -25,09, p <0,001, d de Cohen = 2,37). En outre, les enfants avec nystagmus ont une précision de fixation inférieure à celle des enfants wi Thoout nystagmus , mais avec d' autres types de déficience visuelle (différence moyenne = 0.71º; t = 5,03, p <0,001; de Cohen d = 1,04). Ceci est cohérent avec les résultats publiés précédemment sur ​​GFA dans les sous - groupes de la présente série de données ^20,24,25.

Figure 6. Moyenne GFA chez les enfants avec et sans déficience visuelle. Les valeurs moyennes GFA en degrés (axe y) par enfant, sur l' âge (axe x). Les valeurs sont indiquées séparément pour les enfants de contrôle (cercles ouverts), les enfants ayant une déficience visuelle et un nystagmus (astérisque), et les enfants ayant une déficience visuelle sans nystagmus (diamant noir). La ligne noire représente la limite supérieure de référence de GFA dans le groupe témoin. Les valeurs GFA dessus de cette ligne sont considérées comme déviantes -à- dire une faible précision, de fixation.t = "_ blank"> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Discussion

La mesure présentée set-up combinée à l'analyse quantitative des mouvements oculaires fournit une caractérisation distincte des fonctions de traitement visuel dans divers groupes d'enfants avec oculomotor et des déficiences visuelles. La principale caractéristique de ce paradigme est que la performance est basée sur les réponses des mouvements oculaires à des stimuli visuels qui sont déclenchés de manière réflexive. Pas d'instructions verbales spécifiques sont donnés et il n'y a pas besoin pour les enfants à répondre verbalement. Les paramètres RTF, GFA et FD montrent des différences significatives entre les groupes d'enfants généralement en développement ou en ayant une déficience visuelle, en dépit de la propagation limitée de valeurs de paramètres qui existent dans chaque groupe (figures 4 - 6). Ainsi, en fonction du paramètre évalué, certains enfants au développement normal peuvent montrer des performances déviants, alors que certains enfants ayant une déficience visuelle montrent la performance «normale». En fin de compte, de multiples mesures de résultats en réponse à plusieurs visuelleles modalités devraient être envisagées à un niveau individuel. Un résumé de toutes les mesures de résultats fournit une caractérisation unique de visuels capacités de traitement de l'information, qui peut être transformé en un profil visuel chez les enfants de 6 mois d'âge.

Plusieurs études ont montré la valeur de suivi de l' oeil à distance dans les populations d'enfants vulnérables, de déduire attentionnel ou des capacités psychologiques ^9,12,18. Alors que la plupart des études reposent sur des observations comportementales et l'utilisation d'instructions, une caractéristique distincte du paradigme actuel est l'approche non verbale, quantitative. Les étapes critiques au sein du protocole comprennent donc les stimuli qui sont basés sur la recherche préférentielle, la mesure mobile set-up, et le logiciel d'étalonnage et d'analyse personnalisée. L'extension présenté des résultats basées sur l'observation des méthodes d'analyse élaborées fournit des résultats normalisés et détaillés sur les fonctions de traitement visuel. Ceci est en ligne avec les travaux sur l'évaluation desacuité visuelle du nourrisson avec un oculomètre ^14, et le travail sur le contrôle du regard dans divers troubles ^7. La méthode est souple et permet l'évaluation mobile qui est indispensable lors de l'exécution des évaluations cliniques chez les jeunes enfants ou les enfants souffrant de handicaps multiples. Par conséquent, il convient de mesurer oculomotor et les capacités de traitement visuel dans pratiquement tous les enfants qui sont capables de regarder un écran.

L'importance de cette méthode par rapport aux méthodes de diagnostic visuels existants (c. -à- validité) a été étudié comme une première étape vers la mise en œuvre clinique. Le paradigme actuel a été combiné avec actuellement utilisé l'évaluation de la fonction visuelle (VFA) chez les enfants. Observations des fonctions oculomotrices et visuelles qui sont basées sur les enregistrements des mouvements oculaires étaient comparables avec les observations comportementales standard de ces fonctions. En outre, des paramètres de suivi de l' oeil, par exemple, la durée de fixation et direction saccades, fourni advaleur tradi- pour caractériser oculomotor et performance visuelle chez les enfants au cours de VFA (Kooiker MJG et. al., 2015, soumis). Le gain majeur de la méthode présentée réside dans la possibilité d'évaluer les fonctions plus visuelles que cela se fait actuellement dans les évaluations de la fonction visuelle à un jeune âge, et de les évaluer de manière quantitative ^26. Une limitation par rapport aux méthodes existantes est que, sans adaptations, il est pas encore possible d'évaluer en profondeur l' acuité visuelle ou du champ visuel avec la batterie de test présente ^14.

Bien que nous nous sommes limités à la présentation des résultats des stimuli de dessins animés, dans les applications futures différentes modalités visuelles peuvent être testées en utilisant d' autres stimuli (par exemple, des formes distinctes, le mouvement, la couleur et l' information de contraste) ^22,20,25. De cette façon, les domaines spécifiques de traitement visuel au-delà des voies visuelles primaires sont ciblées, telles que les zones d'association visuelle dans le cortex temporal ou pariétale.Une limitation de cette méthode est que les présents stimuli visuels déclenchent seulement la détection de données visuelles, et invoquer la phase initiale du traitement visuel. Ces stimuli ne ciblent pas les fonctions d'ordre supérieur qui deviennent pertinentes après la détection du stimulus et qui sont normalement mesurées avec des tests de perception visuelle. Bien que leur exécution est sans l'utilisation de la communication difficile, un paradigme basé sur le suivi de l' oeil est un format avenir prometteur pour la détection d'informations relatives à la perception, par exemple la recherche visuelle, attention -Memory ou sélectif.

En somme, détaillées mouvements oculaires réponses aux différents types de stimulation visuelle fournissent une caractérisation complète des fonctions de traitement de l'information, au début du développement. Par conséquent, pour chaque enfant un profil visuel individuel en termes de fonctions intactes et avec facultés affaiblies peut être créé. Un tel profil peut fournir des informations détaillées sur les points forts et les faiblesses de oculomotor et visuellefonction. Il peut être utilisé comme un point de départ pour le soutien dans la vie quotidienne, et pour les enseignants et l'éducation des aidants. L'information quantitative qui est devenu disponible avec cette méthode peut être avantageuse pour suivre le développement visuel au fil du temps, et pour le suivi des interventions visuelles et des programmes de réadaptation.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Technologie Tobii T60 XL	Tobii : http ://www.tobii.com  ;	http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/	Suivi oculaire infrarouge à distance  ;
Technologie Tobii Studio	Tobii : http ://www.tobii.com  ;	http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/	logiciel de suivi oculaire
MATLAB	MathWorks Inc	http://nl.mathworks.com/products/matlab/	logiciel d’analyse de données