שיטה לכמת עיבוד מידע ויזואלי בילדים באמצעות מעקב אחר תנועות עיניים

Summary

מתוארת שיטה לכימות איכות עיבוד המידע החזותי המבוסס על תנועות עיניים רפלקסיביות בתגובה לשיטות ראייה ספציפיות. זמני תגובה ופרמטרים של פלט קיבוע משמשים לאפיון ביצועים חזותיים בילדים עם ובלי ליקויי ראייה מגיל 6 חודשים.

Abstract

בעיות ראייה המתרחשות בשלב מוקדם בחיים יכולות להשפיע רבות על התפתחות הילד. ללא תקשורת מילולית ורק על סמך שיטות תצפית, קשה לבצע הערכה כמותית של בעיות הראייה של הילד. זה מגביל אבחון מדויק בילדים מתחת לגיל 4 ובילדים עם מוגבלות שכלית. כאן אנו מתארים שיטה כמותית המתגברת על בעיות אלה. השיטה משתמשת במעקב עיניים מרחוק ובפרדיגמת ראייה מועדפת של ארבע אפשרויות כדי למדוד את תגובות תנועת העיניים לגירויים חזותיים שונים. הילד יושב ללא משענת ראש מול צג עם מצלמות אינפרא אדום משולבות. באחד מארבעת רבעי המוניטור מוצג גירוי חזותי. לכל גירוי יש אופן חזותי ספציפי ביחס לרקע, למשל, צורה, תנועה, ניגודיות או צבע. מתגובות תנועת העיניים הרפלקסיביות לשיטות הראייה הספציפיות הללו, פרמטרי פלט כגון זמני תגובה, דיוק קיבוע ומשך קיבוע מחושבים כדי לכמת את התנהגות הצפייה של הילד. בגישה זו ניתן להעריך את איכות עיבוד המידע החזותי ללא שימוש בתקשורת. על ידי השוואת תוצאות עם ערכי ייחוס שהתקבלו בילדים המתפתחים בדרך כלל בגילאי 0-12 שנים, השיטה מספקת אפיון של עיבוד מידע חזותי בילדים לקויי ראייה. המידע הכמותי המסופק על ידי שיטה זו יכול להועיל לתחום ההערכה והשיקום החזותי הקליני במספר דרכים. ערכי הפרמטרים מספקים בסיס טוב ל: (1) לאפיין יכולות ראייה מוקדמות וכתוצאה מכך לאפשר התערבויות מוקדמות; (2) להשוות קבוצות סיכון ולעקוב אחר התפתחות הראייה לאורך זמן; ו-(3), לבנות פרופיל ויזואלי אישי לכל ילד.

Introduction

השכיחות של בעיות ראייה מוחית הקשורה לנזק אצל ילדים גדל. מכיוון שבעיות ראייה יכולה להיות השפעה רבה על ההתפתחות של ילד, גילוי מוקדם אצל תינוקות צעירים וילדים בסיכון חשוב מאוד. נכון לעכשיו, בדיקות תפקוד ראייה להעריך חישה ויזואליים כגון חדות ראייה ברגישות לקונטרסט (למשל, בדיקות optotype) חלות אצל ילדים 1-2 שנתי ^1. בילדים צעירים בדיקות אלה מבוססות על תצפיות של התנהגות הצפייה של ילד מידע חזותי. הפרשנות של התנהגות כזו, כלומר, על סמך התבוננות תנועות עיניים של ילד, יכול להיות הכבידו על ידי oculomotor או תפקוד הקשב של הילד, או אפילו על ידי הצגת התנהגות של הצופה. Cerebrally בתיווך פונקציות חזותיות כגון זיכרון visuospatial והכרת אובייקט מוערכים עם בדיקות בתפיסה חזותיות (למשל, DTVP ^2). בדיקות אלה דורשות תוספות מילוליותtructions ותקשורת וניתן להשתמש בו 4-5 שנים. לאור ההתפתחות לאחר הלידה של מערכת ראייה ואת לנצל את הרמה הגבוהה של הפלסטיות בשלב מוקדם בחיים, רצוי לבסס את הנוכחות ואת מידת ליקויים בעיבוד מידע חזותי מוקדם ככל האפשר. בדרך זו, ילדים עם (מוחות) ליקויי ראייה עשויים להועיל מקסימאלי מהתערבות מוקדמת, גירוי חזותי, או אסטרטגיות ותומכות. כתוצאה מכך, קיים צורך שיטת ההערכה של עיבוד מידע חזותי, שניתן להשתמש בהם ללא תקשורת מילולית בילדים ואשר מושתתת על תוצאות כמותיות.

תנועות עיניים הן מודל טוב ללמוד התנהגות מכוונת מודרכת חזותית לגירויי ^3,4, ופונקציות תפיסתיים קוגניטיביים הקשורים ^5. תנועות עיניים לציין את מוקד תשומת לב חזותי בסצנות, ידועות לגרום גם מן מלמטה למעלה (רפלקסיבית, מונחה בולטת) או מלמעלה למטה (intentional, קוגניטיבית) מעבד ^6. תנועות עיניים משמשות לכוון את הגומה, כלומר, חדות ראייה, לאובייקטים חדשים. התוכן החזותי של אובייקט של עניין מעובד דרך שבילים שמופעלים מהרשתית דרך גרעין הברך הצדי כדי בקליפת ראייה עיקרית (V1), וכי להפיץ את עצמם על פני שטחי עיבוד מוחיים (למשל, מעורב תשומת לב, בתפיסה המרחבית, הכרה, זיכרון, ורגשות). תנועות עיניים הן תנאים הכרחיים, ואת המשך עיבוד מידע החזותי.

התפתחויות המדידות תנועות עיניים עם עוקב עין אינפרא אדום לתת את האפשרות לקבל פרמטרים כמותיים של oculomotor ותפקוד ויזואלי. עוקב עין אוטומטית הם בימינו בכל מקום במחקר רפואי ונפשי המעורבים אוכלוסיות בריאות וקליניות. מטרתם אינה רק ללמוד לתפקד oculomotor ותשומת לב הקצאת ^7, אלא גם כדי לענות על שאלות ABOut מנגנונים התנהגותיים ופסיכולוגיים ^8,9. עם עליית מערכות מעקב עיניים נגישות ומסחריות, הם משמשים יותר ויותר כדי לבדוק אוכלוסיות חלשות של תינוקות וילדים ^10-12, ללא תנאים מגבילים, הוראות מורכבות, או ^12,13 שיתוף פעולה פעיל. בשל הצימוד הקרוב של oculomotor למערכת ראייה על עינית ורמת מוחות, שיטות המבוסס על מעקב עיניים מתאימות מראש בהחלט להעריך יכולות חזותיות. עד כה, מלבד מדידת חדות הראייה ^14, השימוש בטכניקה בהערכת תפקוד הראייה בילדים זכה לתשומת לב מועטה יחסית.

הקבוצה שלנו בשילוב מדידות תנועות עיניים עם פרדיגמה מועדף למראה ^13. מועדפים מחפש הוא ההעדפה לקבע משטחים בדוגמת פני אינטרסים הומוגנית ^15. עיקרון זה מיושם באמצעות גירויים חזותיים עם אזור יעד באחד מארבעה רבעים, אשר diffאה מהרקע מבחינת תכונה חזותית ספציפית אחת, למשל טופס קוהרנטית, תנועה, ניגודיות וצבע קוהרנטית. מאפיינים חזותיים אלה ידועים להיות מעובד על ידי מסלולים חזותיים היקפיים ומרכזי נפרדים. לדוגמא, מידע על טופס מעובד על ידי מסלולי גחון, מ V1 אל הקורטקס הזמני. מידע על תנועה מעובד על ידי מסלולים הגבו, מ V1 אל אחורי קליפת הקודקודית ^16. לפיכך, גירויים ספציפיים המשמשים להפעלת עיבוד מידע חזותי תחומים ברורים של מערכת הראייה. אם ילד מסוגל לראות את המידע החזותי הספציפי מוצג, מידע שימשוך תשומת לב חזותית בצורה של תנועות עיניים. תנועות עיניים רפלקסיבית אלה תגובות לגירויים החזותיים נרשמות עם גשש עין אינפרא אדום מרחוק. בדרך זו, אמצעי תנועת העין לספק הערכת תקשורת-חינם ברמה של היבטים שונים של מידע חזותי עיבוד ^13.

תנועות עיניים לספק נתונים תצפיתיים רק לא של התנהגות הצפייה של ילד ^11, אבל יכולות לשמש גם עבור מדדי תוצאה אובייקטיביים יותר. בשילוב עם פרדיגמה בדיקה תוכננה בקפידה, תנועות עיניים יכולות לתת מידע מדויק ואובייקטיבי על עיבוד מידע חזותי. מידע זה מתקבל על ידי חישוב פרמטרים כמותיים המבוססים על תכונות של זמן ומרחב של תגובות תנועות עיניים. דוגמאות של פרמטרים כאלה הן זמן תגובה ^13, זמן קיבעון ^17, מדדי saccade ⁷ או הקצאת תשומת מצטבר ^18. הזמינות של פרמטרים אלה היא חדשה בתחום ההערכה חזותית אצל ילדים בשלב התפתחותי צעיר.

מטרת מאמר זה היא להציג את שיטת מעקב מבוסס עין למדוד עיבוד מידע חזותי אצל ילדים מגיל 6 חודשים. הליך ועל הגדרת המדידה (פרדיגמה מילולי כלומר, שלאחר כיול mobility) במיוחד חל בשיטה זו בילדים בסיכון. היבט חיוני הוא הניתוח של פרמטרים בתגובה חזותיים כמוני, זמן תגובה כלומר, משך קיבעון, ודיוק קיבעון. פרמטרים אלה משמשים על מנת לספק שטחי התייחסות תגובות מודרכות חזותי אצל ילדים לפתח בדרך כלל, לאפיין עיבוד מידע חזותי שנמצא בקבוצות סיכון של ילדים עם ליקויי ראייה.

Protocol

הפרוטוקול המתואר כאן אושר על ידי ועדת המחקר האתית הרפואית של המרכז הרפואי ארסמוס ברוטרדם, הולנד (MEC 2012-097). הנהלים דבקו בעקרונות הצהרת הלסינקי (2013) עבור המחקר המעורב בבני אדם.

1. גירויים חזותיים

1. בחר קבוצה של גירויים חזותיים, כלומר, תמונות וסרטים, למקד את טיפול פונקציות oculomotor בסיס פונקציות עיבוד ויזואלי.
2. השתמש בתמונות וסרטים להעריך פונקציות oculomotor בסיסיות כגון קיבעון, קפיצות האלה, מרדף חלק, ניסטגמוס optokinetic. כאשר ליקויים בתפקוד oculomotor מזוהים, לקחת זאת בחשבון בניתוח נתונים ופרשנות.
   1. השתמש בתמונה כדי להעריך קיבעון הקפיצות האלה. הפרדיגמה הנוכחית מכילה תמונות סמיילי עם רדיוס של 3º של זווית ראייה, אשר מוצגים שמאלה, ימינה, עליונה ותחתונה מחצית הצג.
   2. Use תמונה נעה לאט להעריך במרדף חלק. הפרדיגמה הנוכחית מכילה סרטים של סמיילי אשר להזיז 16º בכיוון סינוסי אופקי ואנכי פני הצג, עם מהירות של 4º / sec.
   3. השתמש סרט להעריך רפלקסים ניסטגמוס optokinetic. הפרדיגמה הנוכחית מכילה סרטים של לגדרות סינוסי בשחור-לבן לנוע בכיוון שמאלה וימינה.
3. השתמש בתמונות וסרטים להעריך פונקציות עיבוד חזותיות, למשל, ניגודיות, צבע, צורה או תנועה.
4. להשתמש במערך של גירויים חזותיים המבוססים על פרדיגמה למראה מועדפת 4-אלטרנטיבה נאלצת בחירה (4-AFC PL ^19). בפרדיגמה הנוכחית, 4 פינות הגירוי (כלומר, שמאלי עליונים ברבע ימני, שמאלי תחתונה וימין ברבע) כל מייצגי בחירת אלטרנטיבה, כלומר, אזור יעד. כל אזור יעד יש ברדיוס של 6º וזאת בשונה ממקרה 3 הרביעים האחרים ביחס למידע חזותי מסוים,למשל, מבוסס על ניגודיות, צבע, צורה או תנועה. הגירויים החזותיים הבאים יכולים לשמש כדוגמא:
   1. השתמש בתמונה כדי להעריך עיבוד קוהרנטיות טופס: תמונה עם מערך של קווים הייט w קצר בכיוון אקראי (0.2º x 0.6º; צפיפות 4.3 קווי / תואר ²⁾ על רקע שחור. בתחום היעד כל הקווים מסודרים בצורת עיגול.
   2. השתמש סרט להעריך עיבוד Motion מקומי: סרט עם יעד שחור / לבן בדוגמת ריבוע, עם זווית ראייה של 2.3º, כנגד רקע בדוגמת לא פחות, נעים 2.5º שמאלה ימינה ברבע אחד בכל 2.5º / sec.
   3. השתמש סרט להעריך עיבוד Motion עולמי: תמונה עם מערך של נקודות לבנות (קוטר 0.25º, צפיפות 2.6 נקודות / תואר ²⁾ הרחבה ממרכז אזור היעד כלפי לגבולות המסך. הנקודות לעבור על רקע שחור עם מהירות של 11.8º / sec ו מוגבלים לכל חייםשל 0.4 שניות.
   4. השתמש בתמונה כדי להעריך איתור ניגודיות: תמונה עם בהירות 0% (שחורה) הסתרה אידית תמונה באזור היעד, על רקע בהיר 75% (אפור בהיר).
   5. השתמש בתמונה כדי להעריך זיהוי צבע: תמונה עם מספר ירוק 17 באזור היעד, על רקע אדום-צהוב.
   6. השתמש סרט להעריך עיבוד חזותי סימולטני, למשל, קריקטורה: תמונת ניגוד צבעוני, גבוה (לשכפל באישור דיק ברונה, Mercis BV, אמסטרדם, הולנד) עם זווית ראייה של 4.5º x 9.0º (גובה x רוחב נע) 1.5º למעלה ולמטה במהירות של 3º / sec באזור היעד, על רקע שחור.
      הערה: לצורך בהיר, תוצאות הנציג של מאמר זה תתמקדנה גירוי הקריקטורה הבולט ביותר המכיל סוגים שונים של מידע חזותי (איור 1). לתמונות של גירויים חזותיים אחרים, היוועץ במחקר קודם ²⁰

גירוי Cartoon איור 1.. גירוי הקריקטורה מכיל שיטות חזותיות שונות (טופס, תנועה, צבע וניגודיות). גירוי זה מעורר תשומת לב ויזואלית, ונותן זמני תגובה המהיר ביותר אצל ילדים. גבי הוא תנועות עיניים (אפורה), הולכים מהפינה השמאלית התחתונה של המסך לאזור המטרה בפינה הימנית העליונה (כלומר, תגובה רפלקסיבית לגירוי). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

עיניים 2. מעקב מבוסס מבחן פרדיגמה

1. בחר מערכת עקיבת העין מתאים באוכלוסיית ילדים (למשל, לא פולשנית, סובלנות של תנועות הראש, וקלות השימוש) ^12. זה כרוך אינפרא אדום מרחוק בדרך כללעוקב עין (למשל, Tobii T60XL, RED SMI) ^10,11.
2. בחר צג מחשב גודל זווית רחב כדי להציג כל גירוי מלא (כלומר, זווית ראיית מינימום של 24º x 30º במרחק צפייה 60 סנטימטרים). גשש העין מרחוק משולב גם עם הצג, או יכול להיות מחובר בנפרד למוניטור.
   הערה: עוקב אחר עין מרחוק פולטי אור אינפרא אדום שידגם באמצעות השתקפות קרנית. בקצב דגימה של מעקב עיניים של ~ 60 הרץ מספיק בדרך כלל ללמוד דפוסי התנהגות מבט בילדים.
3. להרכיב סט-אפ מדידה ניידת על ידי חיבור צג ומערכת מעקב עיניים מרחוק למחשב נייד או השולחני.
4. התקן תוכנה תואמת במחשב (למשל, Tobii סטודיו, iView) עבור הצגת גירויים חזותיים ההקלטה של תנועות עיניים.
5. עיצוב סדרת בדיקה המכילה את כל סוגי הגירוי נדרשים לבחון פונקציות oculomotor ו / או פונקציות עיבוד ויזואלי(ראה פרוטוקול צעד 1: גירויים חזותיים). בדוגמא הנוכחית מכילה את כל סוגי הגירוי המתוארים בשלב 1, כלומר, 9 בסך הכל.
   1. מניח את הסוגים השונים של גירויים חזותיים בסדר אקראיים ברצף הבדיקה, אך לוודא כי העמדה לסירוגין באזור היעד ממשפט למשפט. הדבר מבטיח את הצורך ביצוע תנועות עיניים רפלקס אל המטרה.
   2. להציג כל גירוי לפחות 4 פעמים בלבד (כלומר, עם אזור היעד לפחות פעם אחת בכל רביע), ובמשך שניות 4 לפחות, כדי לאפשר מספיק זמן כדי לבצע בתגובת תנועות עיניים. בדוגמא הנוכחית, גירויי Cartoon מוצגים 16 פעמים ואילו כל הגירויים האחרים מוצגים 4 פעמים. זה מוסיף עד לסך של 48 מצגות גירוי שעת מבחן כוללת של ~ 3.5 דקה '.
      הערה: מצגות חוזרות להגדיל את הסיכוי של דגימת נקודות מבט ספק עבור כל גירוי וכל אזור יעד בשדה הראייה של הילד. באופן כללי, את הזמינות של f נתוני המבטאו לפחות 25% של מצגות גירוי נדרש כדי להבטיח ²¹ תוצאות אמינות.
   3. פנה זמן בדיקות בטוח לכל רצף הוא לא יותר מ ~ 5 דקות, כי ברגע סדרת בדיקה פועלת, הוא לא יכול להיות מושהה. עדיף לעשות שני רצפים שניתן להפעיל ברציפות, לספק באמצע תקופת מנוחה.
      הערה: כדי למקסם את תשומת לב במהלך הבדיקה, השמע נוכחי או רמזים אורקולי ליד הצג שביניהם, אך לא בו זמנית עם, הצגת גירויים חזותיים. ילדים עם ליקויי ראייה הם במיוחד רגישים יותר וקשובים רמזי אודיו. רמזים כאלו עשויים לשפר קשב מבחן באוכלוסייה זו.
6. החל את רצף הבדיקה (ים) בתוכנת גשש עין. ראשית, בחר את סוג הגירוי להתווסף על ציר הזמן של תוכנת גשש עין: תמונה או סרט. הבא, בחר את הגירוי הרצוי מהתיקייה שבה היא נמצאת ולחץ על 'הוסף'. חזור על שלבים אלה עד שכל הגירויים ישנוסף.

3. הפעלת ניסוי מעקב העיניים

1. צרף את הגשש לפקח עין עם זרוע LCD גמישה שולחן או קיר מוצק. בחר זרוע שיכולה לנוע ב 3 מימדים (כלומר, 3 תרגומים, 3 סיבובים).
2. ילדים עמדו במרחק קצר (בדרך כלל ~ 60 סנטימטרים) מהצג כדי להבטיח מעקב תלמיד יעיל של שני העיניים.
3. לשנות את מיקום הצג כדי להיות מושלם בניצב העיניים של הילד. עם זרוע LCD זה אפשרי גם כאשר הילד שוכב או יושב בעגלת ילדים או על כיסא גלגלים.
   הערה: זו הגדרה מאפשרת ההערכה של צעירים מאוד ואינטלקטואלי נכי ילדים, שכן הוא אינו מחייב תנוחת גוף בפרט, תקשורת מילולית או השתתפות פעילה. ליקויי oculomotor מסוימים (למשל ניסטגמוס) מאופיינים עמדות העדפה של הראש כדי לפצות על עמדות עין סוטות (למשל, פיתול צוואר). היכולת ללהתאים את צג גשש עין לתפקיד ראש הפרט מאפשר מעקב תלמיד מדויק בקבוצה זו של ילדים.
4. בדוק את איכות קליטת תלמיד. זה מופיע בדרך כלל על ידי הנוכחות של שני סמנים המייצגים את העיניים של הילד (למשל, נקודות לבנות). אם שני סמנים גלויים לעין ואינם נעלמים באופן קבוע, איכות מספיקה. בתצוגה נפרדת, לבדוק את המרחק של העיניים לצג (רצוי ~ 60 ס"מ).
   הערה: עוקב רוב העין להקליט את מיקום המבט של כל עין בנפרד ולפצות על תנועות ראש חינם. קבלת תלמיד אות בכלל לא נפגע אצל ילדים אשר להרכיב משקפים או עדשות מגע, בילדים עם אחד או שתי עיניים מתפקדות, או אצל ילדים עם פזילה.
5. הפעל את הליך כיול תוכנת גשש עין כדי ליישר את עמדות מבט עם עמדות מוגדרות מראש על המסך, לפני תחילת המדידה. ברוב חבילות תוכנת גשש עין כיול זה procedיור מורכב המצגת של העברת נקודות באזורים מוגדרים מראש של המסך, אשר צריך להיות מקובע. עבור ילדים, גרסה עם קריקטורות או נקודות מתנשאות יכולה לשמש כדי לשפר את תשומת לב ויזואלית.
   הערה: למרות נהלי כיול לילדים השתפרו באופן משמעותי, הם עדיין יכולים להיות מאתגרים לבצע בילדים צעירים וילדים עם חותכות מסוימות או הפרעות התנהגות.
6. בדוק את איכות הכיול שנקבע מראש. כאשר איכות הכיול היא עניה, (למשל, עקב תנועות ראש מוגזמות, חוסר הקיבעון נכון, עמדת מבט סוטה או בתנוחת ראש סוטה), לא הקלטה יכולה להתבצע. כדי לעקוף זאת, להחיל הליך שלאחר כיול לאחר ההקלטה כבר סיימה, לפני ניתוח נתונים נוסף (ראה סעיף דיון).
7. לפני תחילת ההקלטה הבדיקה, להפעיל את "הצופה חי ': בחלון נפרד המציג את התגובות תנועת העין של הילד לגירויים הבדיקה על ידי סופרהטלת אות המבט על הקלטת וידאו.
8. הפעל מצלמת אינטרנט מכוון הילד, להתבונן ולהקליט את ההתנהגות הכללית של הילד במהלך הבדיקה. כזה הקלטה מספקת סקירה של תשומת לב ויזואלית של הילד, התנהגות, עייפות, ותנאים סביבתיים.
9. לפני תחילת הבדיקה, אומר לילד שהוא או היא תהיה "צפייה בטלביזיה". אין הוראות ספציפיות נחוצות במהלך הבדיקה.
10. במהלך ביצוע בדיקה, שימו לב לתגובות תנועת התנהגות עין הפיסית של הילד. ניתן לעשות זאת על ידי התבוננות התנהגותית בזמן אמת, או על ידי התבוננות ההקלטות שנעשו עם מצלמת האינטרנט.
    1. כשהאות התלמיד נעלמה במהלך ביצוע בדיקה, למקם גם את הילד או על גבי התצוגה כדי לחדש זיהוי תלמיד ראוי.
    2. כאשר ילד לא שם לב אל הצג, מילולית לעודד את הילד להסתכל על המוניטור. אין מפנה את תשומת הלב של הילד ישירות אל המטרהאֵזוֹר; לכוון את מבטו של הילד אך ורק את המיקום הכללי של גשש לפקח עין.
11. לאחר ביצוע בדיקה, חזור על מבט הקלטת off-line שימו לב לתגובות המבט אל בגירויים המוצגים. זהו צעד ראשון באפיון ההתנהגות המכוונת החזותית של הילד.
    הערה: מספר רב של פרמטרים נרשמים באופן רציף על ידי תוכנת גשש עין בזמן בדיקות כוללות. פרמטרים חיוניים שצריכים להיות מיוצא לבצע את ניתוח הנתונים עבור הפרדיגמה הנוכחית הם: חותמות זמן, הצגת המרחק בין שתי העיניים ואת הצג את המיקום של עין שמאל וימין על המסך (ב x ו- y-קואורדינטות) תוקף, של נתוני המבט, והעיתוי ומיקום של גירויים שהוצגו (כלומר, אירועים).
12. לכל נושא, יצוא ולאחסן את הנתונים שנרשמו מבוסס זמן על מאפייני תנועות עיניים (נתוני מבט כגון עמדות מרחק ומבט צופה), וכל אחד לחוד הרשימה מבוססת-הזמן של st החזותית הציגהimuli (נתוני אירוע כגון עמדות גירוי). הקפד לייצא שני קבצי נתונים כקבצי טקסט ולהמיר אותם לתוך גיליון אלקטרוני נתונים (למשל, לחסוך כקובץ אקסל).
    הערה: שני קבצי הטקסט (נתוני אירוע ונתוני מבט) משולבים באמצעות חותמות הזמן המקבילות שלהם, מומר סט של ערכי פרמטרים כמותיים עם תוכנה בכתב עצמית (ראה סעיף הבא). לעומת תוכנת ניתוח גשש עין סטנדרטית, פרמטרים כגון לספק ניתוח תנועות עיניים לייתר דיוק וכמותיים, לכוון תהליכים חזותיים וקוגניטיביות מפורטים.

4. ניתוח כמותי של תנועות עיניים

הערה: הפרוטוקול הנוכחי הוא ספציפי תוכנה בכתב עצמית. על מנת לשכפל את זה, אחד צריך לכתוב תוכנה כזו, למשל, ב MATLAB או Python, לכמת את ההתנהגות המכוונת החזותית של הילד. בתוכנה, את השלבים הבאים מבוצעים על כל יםסוג timulus. בדוגמא הנוכחית מתמקדת קריקטורה; הפרוטוקול הזהה חל על סוגי גירוי אחרים.

1. הודעה לכייל את מבט הנתונים
   1. MATLAB להרחיב. בחר את הגירוי כדי לנתח את נתוני מבט, על ידי הקלדת '1' ליד הגירוי של בחירה.
   2. לחץ על הפעלה. בתפריט המוקפץ המופיע, בחר באפשרות 'פוסט-לכייל את הנתונים'. רשימה עם קבצי נתוני מבט לכל נושא מופיעה. נתונים נבחרים מבט של נושא אחד ולחץ על 'פתח'.
   3. מהתפריט הנפתח שליד, לבחור את העין (ים) לנתח: שמאל, ימין, או שניהם. התכנית כרגע מייצרת עלילת פיזור של כל פוזיציות המבט רשמו ועמדות יעד, לאורך זמן מצגת גירוי הכולל.
   4. בדקו אם עמדות מבט חפיפה נכונה עם עמדות היעד המתאימות. אם הכיול זו נכונה, לחץ על 'כן'. אחרת, לחץ על 'לא'. זה יתחיל את האפשרות לבצע כיול פוסט.
   5. תרגום במרכז of מבט מצביע על מרכז הצג, על ידי לחיצה אחת על מרכז נקודות מבט. מרכז נקודה זו נמצאת בדיוק באמצע הצירים vertical- ואופקיים.
   6. סולם עמדות המבט אל עמדות היעד המתאימים על ידי לחיצה על המרכז של נקודות מבט בכל אחד מארבעת אזורי המטרה אחת (כלומר, 4 רביעים).
   7. בדוק שוב אם עמדות מבט חפיפה נכונה עם עמדות היעד המתאימות. אם זה מקרה, עולה בתפריט הנפתח שליד כי כיול שבוצע כהלכה, על ידי לחיצה על 'כן', שלאחריו נתוני המבט המכוילים נשמרו. אחרת, לחץ על 'לא', שלאחריו כיול פוסט מתחיל שוב משלב 4.1.5.
      הערה: לאחר פוסט-כיול, תגובות מבט מרובות זמינות לכל סוג גירוי לכל נושא. אלה יכולים לשמש כדי לחשב פרמטרים כמותיים של עיבוד ויזואלי. לפני חישוב פרמטרים אלה, ודא כי התגובות המבט היועשה אל אזור היעד (כלומר, כי הגירוי הספציפי כבר ראה על ידי הילד).
2. לקבוע אם הגירוי כבר ראה
   1. לפי גירוי הצגת כל נושא, נתוני המבט המקבילים שנרשמו במהלך זמן מצגת הכוללת היא דמיינו בגרף (איור 2). בדוק אם הגירוי הזה כבר ראה, על ידי בדיקת הקריטריונים המוצגים בטבלת 1, וכי הם דמיינו באיור 2. אם תגובת תנועת העין שומרת על הקריטריונים, כלומר, הגירוי ניתן לסווג כפי שניתן לראות, לחץ על 'קבל 'בתפריט המוקפץ. אם תגובת תנועת העין אינה בהתאם לקריטריונים, לחץ על 'דחה'.
   2. במקביל, מתכננים כל נקודות קיבעון השייכים הגירוי שהוצג ובאזור היעד המתאים (כלומר, ברבע) בגרף השני. בדוק ויזואלית אם נקודות הקיבעון ממוקמות קורברבע ct.
   3. המשך עם מצגת הגירוי עוקבת ולבצע צעדי 4.2.1 ו 4.2.2 עבור כל תגובות תנועת עין הזמינות. לאחר סימון ידני תגובות תנועות העיניים, התוכנה מחשב שלושה פרמטרי תוצאה: RTF, FD, ו GFA (איור 3).

בתגובת תנועות עיני איור 2. אל אזור היעד של גירוי. עקבות תנועת עין אחת (וכיוונים אנכיים אופקיים בשילוב) מרחק מהמרכז באזור היעד (במעלות, ציר y) לאורך זמן מצגת גירוי (ב- MS, ציר x). הקו המקווקו מייצג את הגבול של אזור היעד (6 ° רדיוס). מכתבים לציין קריטריונים כדי לקבוע אם הגירוי כבר ראה: (א) מבט אות ב -500 ראשוני msec; (ב) מבט לא היה באזור היעד befoמחדש 120 msec; (C) תוכלו להתבונן בתוך אזור היעד עבור ≥200 msec. שים לב בנתון זה, זמן המצגת המתואר הוא 2,000 מילים-שניות מקסימום כדי להמחיש את התגובה הראשונה, רפלקסיבית. במהלך הבדיקה, זמן מצגת הכוללת של כל הגירויים היה 4,000 msec. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

קריטריום (איור 2)	ודא כי אות מבט:	רציונל:
א	נרשם עבור ≥500 msec לאחר הופעת הגירוי	תגובות מכוונות רפלקס לכידה
B	לא להיכנס לאזור היעד <120 msec לאחר הופעת הגירוי, ולא היה כבר בתוך היעד בתחילת המצגת גירוי	אל תכלולביצועים נכונים המבוסס על הזדמנות
C	היה באזור היעד ≥200 msec	להבטיח קיבוע על היעד
D	נכנסו לאזור היעד בתוך חלון זמן של 1,500 מילי-שניות, ופחות מ -4 הקפיצות האלה נעשו	אל תכלול התנהגות חיפוש ויזואלי

טבלה 1:. קריטריונים כדי לקבוע אם גירוי כבר ראיתי קריטריונים A, B, ו- C הם דמיינו באיור 2.

ויזואליזציה איור 3. של RTF פרמטרים כמותיים, FD, ו GFA. עקבות תנועות עיניים אחד המרחק ממרכז של אזור היעד (במעלות, ציר y) לאורך זמן מצגת גירוי (ב msec, ציר ה- X). הקו האדום האנכי מייצג את הזמן שבו להביט נכנס הזפתלקבל שטח; כלומר, זמן תגובה ל קיבוע (RTF). הקו האדום האופקי מייצג את הסך כל זמן המבט שהתקבע על אזור היעד; כלומר, משך קיבוע (FD). החץ האדום האנכי מייצג את רוחב עקבות הקיבעון, במעלות של זווית ראייה, כלומר, פינת קיבוע מבט (GFA). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Results

השיטה המוצגת יושמה בשתי אוכלוסיות של ילדים: קבוצת ביקורת של 337 ילדים ללא ליקויי ראייה (גיל ממוצע (SD) = 4.8 (3.3) שנים), וקבוצה של 119 ילדים עם ליקויי ראייה (גיל ממוצע (SD) = 8.10 (2.96) שנים) שגויסו במרכז לשיקום ראייה (Royal Dutch Visio, הולנד). ילדים אלה, 74 היו בעיות ראייה עיניות ו -45 היו ליקויי ראיית מוחות. התוצאות של כל הילדים מלאים הם דמיינו ב איורי 4 - 6, בנפרד עבור זמן תגובה, משך קיבעון, ואזור קיבוע מבט. גבולות הפניה (מסומן על ידי קווים שחורים) נבנו על ידי התאמת פונקציה לוגריתמית לנתונים המלאים על בסיס גיל. נתונים אלה משמשים בסיס לאפיון פונקציות עיבוד ויזואלי בילדים עם ליקויי ראייה, במונחים של תפקוד לקוי או ללא פגע.

n-page = "1"> השעה התגובה פרמטר לקיבעון (RTF) מבדיל בין ילדים עם- וללא ליקויי ראייה, ובין סוגים שונים של ליקויי ראייה. RTF הוא מדד בפעם מה שצריך כדי לעבד מידע חזותי ולבצע תנועת עין (לחישובים מתייחסים במחקר קודם ^13). על הערך הנמוך יותר RTF, התגובה מהר תנועת עין. דירות טובות של RTF הוכחו קבוצה של ילדים מתפתחים בדרך כלל מ 0-12 שנים ^13,21,22, ו בילדים עם סוגים שונים של ליקויי ראייה ^21. איור 4 מראה RTF הממוצע לגירוי Cartoon הדינמי מעל גיל עבור ילדים שליטים, ילדים עם לקות ראיית מוחות (CVI) וילדים עם לקות ראייה עינית (OVI). ערכים RTF גבוהים משמעותית בילדים עם- בהשוואה לילדים ללא ליקויי ראייה (הבדל ממוצע = 85 msec; t = -13.91, p <0.001, ד של כהן = 1.32) וב childre n עם CVI לעומת OVI (הבדל ממוצע = 99 msec; t = -6.90, p <0.001, ד של כהן = 1.25). תוצאות אלו מאשרות פרסמו ממצאים בעבר על RTF בתת קבוצות של בסיס הנתונים הנוכחיים ^20,24,25.

RTF הממוצע איור 4. בילדים עם- וללא ליקויי ראייה. ערכי RTF הממוצעים ms (ציר y) לכל ילד, מעל גיל (ציר x). ערכים מוצגים בנפרד לילדים מלאים (עיגולים פתוחים), ילדים עם OVI (עיגולים שחורים), וילדים עם CVI (צלבים). הקו השחור מייצג את גבול התייחסות העליון של RTF בקבוצת הביקורת. ערכי RTF מעל קו זה נחשבים סטייה כלפי זמני תגובה ארוכים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

FO: keep-together.within-page = "1"> משך קיבוע הוא משך הזמן הכולל שהמבט היה מקובע בתוך אזור היעד. FD הנה מידה לבחינת קשב ויזואלי מתמשך, והוא תלוי זמן מצגת גירוי, החלו ב -4 שניות בדוגמא הנוכחית. משך קיבעון הפרמטר (FD) גם מבדיל בין ילדים עם וללא סוגים שונים של ליקויי ראייה. איור 5 מראה מתכוון FD מעל גיל, בנפרד לילדים שליטים, ילדים עם CVI, וילדים עם OVI. FD הוא קצר יותר משמעותית בילדים עם- מאשר ילדים ללא ליקויי ראייה (הבדל ממוצע = 850 msec; t = 11.72, p <0.001, ד של כהן = -1.12), וקצר משמעותית בילדים עם CVI מאשר אצל ילדים עם OVI (ממוצע ההבדל = 325 msec; t = 2.44, p <0.05, ד של כהן = -0.50). זו מאשרת תוצאות קודמות בילדים עם-, בהשוואה לילדים ללא ליקויי ראייה (Kooiker MJG et al., הגיש).

ss = "jove_content" FO: keep-together.within-page = "1">
איור 5. הממוצע FD בילדים עם- וללא ליקויי ראייה. ערכי FD הממוצע ms (ציר y) לכל ילד, מעל גיל (ציר x). ערכים מוצגים בנפרד לילדים מלאים (עיגולים פתוחים), ילדים עם OVI (עיגולים שחורים), וילדים עם CVI (צלבים). הקו השחור מייצג את גבול התייחסות התחתון של FD בקבוצת הביקורת. FD ערכים מתחת לקו זה נחשבים סטייה כלפי משך קיבעון קצר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

אזור קיבוע מבט הפרמטר (GFA) הוא רגיש כדי לזהות הפרעות בשליטת oculomotor, ב ניסטגמוס בפרט. GFA מייצג את גודל השטח של קיבעון במעלות, הינה מידה לבחינתדיוק קיבעון (לחישובים לראות מחקרים קודמים ^13,23). אזור קטן של קיבעון מציין דיוק קיבעון גבוה. GFA תלוי בגודל של גירוי באזור היעד המתאים (כלומר, ברדיוס 6º בדוגמה הנוכחית). דירות טובות של GFA הוכחה קבוצה של ילדים מתפתחים בדרך כלל מ 0-12 שנים ^{13, 21,} ו בילדים עם סוגים שונים של ליקויי ראייה ^21. איור 6 מציג מתכוון GFA בתגובה לגירוי הקריקטורה מעל גיל, בנפרד עבור ילדים שליטים, ילדים עם ניסטגמוס ליקוי oculomotor, וילדים עם ליקויי ראייה אך ללא ניסטגמוס. ערכי GFA גדולים באופן משמעותי, כלומר דיוק קיבעון נמוך, בילדים עם- בהשוואה לילדים ללא ליקויי ראייה (הבדל ממוצע = 1.34º; t = -25.09, p <0.001, ד של כהן = 2.37). בנוסף, ילדים עם ניסטגמוס יש דיוק קיבעון נמוך יותר wi ילדים thout ניסטגמוס אבל עם סוגים אחרים של ליקוי ראייה (הבדל ממוצע = 0.71º; t = 5.03, p <0.001; ד של כהן = 1.04). זה עולה בקנה אחד עם ממצאים שפורסמו בעבר על GFA בתת קבוצות של ^20,24,25 במערך הנוכחי.

איור 6. ממוצע GFA בילדים עם וללא ליקויי ראייה. ערכי GFA ממוצעים במעלות (ציר y) לכל ילד, מעל גיל (ציר x). ערכים מוצגים בנפרד לילדים מלאים (עיגולים פתוחים), ילדים עם מוגבלויות ראיית ניסטגמוס (כוכבי), וילדים עם לקות ראייה ללא ניסטגמוס (יהלום שחור). הקו השחור מייצג את גבול התייחסות העליון של GFA בקבוצת הביקורת. ערכי GFA מעל קו זה נחשבים סוטה, דיוק קיבעון נמוך כלומר.t = "_ blank"> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Discussion

הסט-אפ המדידה מוצגת בשילוב עם ניתוח תנועות עיניים כמוני מספק אפיון מובהק של פונקציות עיבוד ויזואלי בקבוצות שונות של ילדים עם oculomotor ו ליקויי ראייה. תכונת המפתח של הפרדיגמה הזו היא כי מופע מבוסס על תשובות תנועות עיניים לגירויים חזותיים שמופעלים באופן רפלקסיבי. אין הוראות מילוליות ספציפיות ניתנות ואין צורך לילדים להגיב מילולית. הפרמטרים RTF, GFA ו FD להראות הבדלים משמעותיים בין קבוצות של טיפוסי ילדים developing- ולקויי ראייה, למרות התפשטות מוגבלת של ערכי פרמטרים שקיים בכל קבוצה (איורים 4 - 6). לפיכך, בהתאם לפרמטר העריך, חלק מילדי מפתחים בדרך כלל יכול להראות ביצועים סוטים, בעוד חלק מילדים עם ליקויי ראייה להראות ביצועים 'נורמלים'. בסופו של דבר, מדדי תוצאה מרובים בתגובה חזותית מרוביםשיטות צריכות להיחשב ברמה פרטנית. סיכום של כל מדדי התוצאה מספק אפיון ייחודי של יכולות עיבוד מידע חזותיות, אשר ניתן להמרה ב פרופיל ויזואלי בילדים מגיל 6 חודשים של גיל.

מספר מחקרים הראו את הערך של מעקב עיניים נידח אוכלוסיות פגיעות של ילדים, כדי להסיק קשב או יכולות פסיכולוגיות ^9,12,18. בעוד רוב המחקרים מסתמכים על תצפיות התנהגותיות ושימוש ההוראות, תכונה ייחודית של הפרדיגמה הנוכחית היא הגישה הלא מילולית, כמותית. צעדים קריטיים בתוך הפרוטוקול ולכן כוללים את הגירויים מבוססים על העתיד, סט-אפ מדידה הניידת המועדף, ואת תוכנת כיול וניתוח המותאמים אישית. ההארכה הציגה תוצאות מבוססות תצפית עם שיטות ניתוח משוכללות מספקת תוצאות סטנדרטיות ומפורטות על פונקציות עיבוד ויזואלי. זו עולה בקנה אחד עם עבודה על הערכתחדות ראיית תינוק עם גשש עין ^14, ולעבוד על שליטת מבט בהפרעות שונות ^7. השיטה היא גמישה ומאפשרת הערכה ניידת שהוא חיונית בעת ביצוע הערכות קליניות אצל ילדים צעירים או ילדים עם מוגבלויות מרובות. לכן, הוא מתאים למדידת oculomotor ויכול עיבוד חזותי כמעט כל הילדים מסוגלים צופה בצג.

המשמעות של שיטה זו ביחס לשיטות אבחון ויזואלי קיימים (כלומר, תוקף) נחקרה כצעד ראשון לקראת יישום קליני. הפרדיגמה הנוכחית הייתה בשילוב עם הערכת תפקוד ראייה המשמשת כיום (VFA) בילדים. תצפיות של פונקציות oculomotor וחזותיים המבוססות על הקלטות תנועות עיניים היו דומות עם תצפיות התנהגותיות סטנדרטיות של פונקציות אלה. יתר על כן, פרמטרים עקיבים עין, למשל, משך קיבעון וכיוון saccadic, מודעה שסופקהערך ditional באפיון oculomotor וביצועים ויזואלי בילדים במהלך VFA (et MJG Kooiker. al., 2015, הגיש). הרווח העיקרי של השיטה המוצגת טמון האפשרות להעריך פונקציות ויזואלית יותר מאשר נעשה כיום בהערכות תפקוד ראייה בגיל צעיר, ועל מנת להעריך אותם בצורה כמותית ^26. מגבלה ביחס לשיטות קיימות היא, ללא עיבודים, זה לא ניתן עדיין להעריך את חדות ראייה ביסודיות או שדה ראייה עם סוללת הבדיקה הנוכחית ^14.

למרות הגבלנו את עצמנו הצגת תוצאות מגירויי קריקטורה, ביישומים עתידיים שיטות חזותיות שונות ניתן לבדוק באמצעות גירויים אחרים (למשל, צורות שונות, תנועה, צבע ומידע בניגוד) ^22,20,25. בדרך זו, אזורי עיבוד ויזואלי ספציפיים מעבר נתיבי הראייה העיקרי ממוקדים, כגון אזורי אסוציאציה ויזואלית בקורטקס זמני או הקודקודית.הגבלה של השיטה היא כי הגירויים החזותיים הנוכחיים רק לעורר זיהוי של קלט חזותי, והעלו את השלב הראשוני של עיבוד ויזואלי. גירויים אלה אינם ממקדים פונקציות מסדר גבוה כי להיות רלוונטי לאחר זיהוי גירוי וכי נמדדים בדרך כלל עם בדיקות תפיסה חזותיות. למרות הביצוע שלהם ללא שימוש בתקשורת הוא מאתגר, עין הפרדיגמה מעקב מבוססת היא פורמט עתיד מבטיח לצורך זיהוי של מידע הקשור תפיסה, חיפוש ויזואלי למשל, תשומת -memory או -selective.

לסיכום, תגובות תנועות עיניים מפורטות לסוגים שונים של גירוי חזותי לספק אפיון מקיף של פונקציות עיבוד מידע חזותיות, בשלב המוקדם של התפתחות. כתוצאה מכך, עבור כל ילד פרופיל חזותי פרט במונחים של פונקציות ללא פגע ולקויים ניתן ליצור. כזה פרופיל עשויים לספק מידע מפורט על נקודות החוזק והחולשה oculomotor וחזותייםפוּנקצִיָה. זה יכול לשמש כנקודת פתיחה עבור תמיכה בחיי היום יום, ובמשך מורה וחינוך המטפלת. המידע הכמותי הפך זמין עם שיטה זו יכול להיות יתרון עבור באי פיתוח ויזואלית לאורך זמן, ולצורך מעקב התערבויות חזותיות ותוכניות שיקום.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
טכנולוגיית Tobii T60 XL	Tobii: http://www.tobii.com	http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/	מעקב עיניים אינפרא אדום מרחוק
טכנולוגיית Tobii Studio	Tobii: http://www.tobii.com	תוכנת מעקב	עיניים
http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/ MATLAB	MathWorks Inc	תוכנת	ניתוח נתונים