תנועת העין ניטור של זיכרון

סרטון זה מדגים הליך לניטור תנועות עיניים בזמן שמשתתפים צופים בתמונות. ראשית, מניחים על המשתתף קסדת מעקב אחר עיניים, ולאחר מכן מכוונים את המצלמות כך שיהיו ממוקמות בדיוק מתחת לכל עין. המצלמות ממוקדות כדי להשיג השתקפויות של האישון והקרנית.

על ידי הנחיית המשתתף למקד את מבטו בסדרה של יעדים, תנועות העיניים מכויילות ומאומתות. באמצעות בדיקה של שינויים בתנועות העיניים, ובדפוסי הסריקה, ניתן להראות כי פרטים הנוגעים לתמונות שנצפו קודם לכן נשמרו בזיכרון. שלום, אני ד"ר ג'ניפר רייאן, מדענית בכירה במכון למחקר רוטמן בבייקרסט בטורונטו. היום נרצה להציג בפניכם את הפרוטוקול שלנו, ניטור תנועות עיניים של הזיכרון.

שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הזיכרון, כגון מתי ניגשים לזיכרונות ואילו פרטים נשמרים בייצוגים הללו. לצורך ניטור תנועת עיניים במהלך ניסויים לבדיקת תקינות הזיכרון, נעשה שימוש במערכת iLink two eye tracker. עוקב עיניים זה, המבוסס על וידאו ומוצמד לראש, מתעד את מיקום העין במישור הקואורדינטות XY בקצב דגימה של 500 או 250 hertz, עם רזולוציה מרחבית של פחות מ-0.1 degree.

מצלמה אחת משמשת לניטור מיקום הראש על ידי שליחת סמני אינפרא-אדום לחיישנים הממוקמים בארבעת הפינות של צג המחשב שבו צופים המשתתפים. שתי מצלמות נוספות המורכבות על רצועת הראש, הממוקמות מתחת לכל אחת מהעיניים, ומאירים באינפרא-אדום משמשות לסימון השתקפויות האישון והקרנית; מיקום העין עשוי להתבסס על השתקפויות האישון והקרנית, או על האישון בלבד. את רצועת הראש המרופדת של עוקב העין ניתן לכוונן בשני מישורים כדי להתאים באופן נוח לגודל הראש של משתתף מבוגר, ורוב המשקפיים והעדשות המגעות יכולים להיות מותאמים לעוקב העין. שני מחשבים משמשים להקלטת תנועות העיניים; מחשב אחד משמש כמחשב התצוגה, המציג למשתתפים את מסכי הכיול, את הוראות המשימה הדרושות ואת התמונות המשמשות בפרדיגמה הניסויית.

מחשב המארח מחשב את מיקום המבט בזמן אמת ומתעד את נתוני תנועות העיניים, וכן כל לחיצה על כפתור או תגובות מקלדת של המשתתפים. תוכנת ה-Experiment builder משמשת הן להצגת הגירויים הניסויים למשתתפים והן לתכנות האופן שבו המיקום נאסף על ידי מחשב המארח. תוכנת ה-data viewer משמשת לאפיון תנועות העיניים במהלך ההקלטה.

כעת נראה כיצד להגדיר ולבצע ניסוי מעקב עיניים. בחרו את הפרדיגמה הניסויית המתאימה במחשב התצוגה והקצו שם קובץ להקלטות תנועות העיניים העתידיות. כהכנה לניסוי, מקמו את המשתתף במרחק קבוע מהמסך כדי לשמור על זווית ראייה עקבית לאורך כל הפעילות.

המשתתפים מכוונים את קסדת מעקב העיניים כך שתהיה הדוקה ולא תזוז, אך לא תגרום לאי-נוחות סביב הראש. בנוסף, יש לכוון את הקסדה כך שמצלמת הראש תוכל לשלוח תאורה תת-אדומה לסמנים החיצוניים שעל מסך התצוגה. כל אחת ממצלמות העיניים ממוקמת על מוטים נפרדים המשתרעים מהקסדה, המאפשרים כוונון בכל הצירים.

מקמו את מצלמות העיניים ממש מתחת ומעט הרחק מכל עין, מבלי לחסום את שדה הראייה של המשתתף לעבר מסך התצוגה. התאימו את פוקוס המצלמות כדי לקבל תמונה ברורה ויציבה של האישון וההשתקפויות מהקרנית. פנלי סטטוס במחשב המארח מציינים היכן נרכשות ההשתקפויות של האישון והקרנית.

כוון את סף התאורה כדי להשיג את ההקלטה היציבה ביותר של האישון והבבויות מהקרנית. לאחר הגדרת המצלמות להשגת הקלטות מדויקות של מיקום העין על מסך התצוגה, התחל בהליך כיול. הנחה את המשתתף להביט בסדרה של מטרות המופיעות במיקומים שונים על גבי התצוגה.

בדרך כלל נעשה שימוש בתשעה מיקומי מטרה, כאשר מיקום המרכז חוזר על עצמו פעמיים, אך ניתן לבצע כיול עם שלושה מיקומי מטרה בלבד. ניתן לבצע אינטרפולציה של מיקום העין בכל נקודה על המסך על סמך המיקומים שהוקלטו.

בעקבות הכיול, נעשה שימוש בהליך תיקוף כדי לבדוק את דיוק רישום תנועות העיניים. תשעת מיקומי המטרה הזהים מוצגים למשתתף לקיבוע מבט, וההפרש מחושב בין מיקום קיבוע המבט הנוכחי לבין מיקום קיבוע המבט שנרשם קודם לכן.

אם הדיוק הממוצע של רישום המיקום עבור אחת העיניים או עבור שתיהן חורג משגיאה של 0.5 מעלות, יש לחזור על הליכי הכיול והתיקוף. אוקיי, עכשיו נעבור לכיול ולתיקוף, ואני רק רוצה לציין שמותר להזיז את הראש מעט, אך נשמח אם תישארו ללא תנועה ככל האפשר למשך שאר הניסוי. זה בסדר?

כן. מושלם. ובכן, בואו נתחיל. המרה של נתוני תנועות העין לסדרה של אירועי קיבעון (fixation) וסקאדס (Saccades) שסנכרונו עם הצגת גירוי מתבצעת באמצעות המחשב המארח, וניתן לבדוק אותם בעזרת תוכנת Data Viewer. כאן, זיהוי הקיבעונים והסקאדס תלוי במנתח מקוון (online parser), המפריד את דגימות תנועות העין הגולמיות למצבים בעלי משמעות.

אם המהירות של שני דגימות עקיבות עיניים רצופות עולה על 22 מעלות לשנייה למרחק של 0.1 מעלה, הדגימות מסומנות כ-SEC card. אם האישון חסר בשלוש דגימות או יותר, פעילות העין מסומנת כמיצמץ (blink) בתוך זרם הנתונים. פעילות שאינה SEC card ואינה מיצמץ נחשבת לקיבוע מבט (fixation). ניתן לאפיין התבוננויות באזורים ספציפיים של גירוי על ידי ניתוח תנועות העיניים ביחס לאזורי עניין (regions of interest) שסומנו ניסוייתת עבור כל תמונה, בין אם בשלב תכנות הפרדיגמה ובין אם לאחר איסוף הנתונים.

כעת נציג מספר תוצאות מייצגות של מעקב עיניים כדי לבחון זיכרון עבור תמונה בודדת. מידת התנועה של העיניים ברחבי התמונה בכל צפייה נמדדת כתוצאות מייצגות עבור מספר קיבועי המבט (fixations) שבוצעו בפנים. כפי שמוצג כאן, הפנים נצפו פעם אחת בכל אחד מחמישה בלוקים.

עם הזמן, חלה ירידה במספר הקיבעונות (fixations) שבוצעו על הפנים שחזרו על עצמן במהלך הניסוי כדי לבחון את הזיכרון לפרטים בתוך תמונה. תוצאות מייצגות אלו מעמידות להשוואה בין צפייה בתמונות ששונו לבין תמונות שלא שונו. פרופורציה גבוהה יותר של קיבעונות עיניים מופנית לאזור ששונה בסצנות שעברו מניפולציה, בהשוואה לאזור שלא השתנה בסצנות חדשות ובסצנות שחזרו על עצמן.

עלייה זו בזמן הצפייה משקפת זיכרון של מה שהיה מאכלס במקור את האזור שהשתנה. עלייה זו בצפייה באזור שהשתנה נצפית רק בבני מבוגרים צעירים ובדרך כלל אינה קיימת בבני מבוגרים מבוגרים ובחולי אמנזיה המדווחים על בעיות זיכרון לאחר התפתחותן. טכניקה זו סללה את הדרך עבור חוקרים בפסיכולוגיה ובמדעי המוח הקוגניטיביים לבחון תפקודים קוגניטיביים כגון זיכרון באוכלוסיות משתתפים מגוונות, כולל אנשים עם נגעים מוחיים או מחלות ניווניות נוירוגניות אחרות.