Introduction
어린이 뇌 손상과 관련된 시각 문제의 유병률은 증가했다. 시각 문제가 자녀의 발달에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 위험에 어린 유아와 아동의 조기 발견은 매우 중요하다. 현재, 시각 기능 검사는 시력과 대비 감도 같은 시각적 감각 기능을 평가하는데 (예를 들어, 시표 시험) 1 세 ~ 2 세 이상의 어린이에 적용 가능하다. 어린 아이들이 시험은 시각 정보에 대한 자녀의 시청 행위의 구조화 된 관찰을 기반으로합니다. 아이의 눈의 움직임을보고하여, 즉 그러한 행동의 해석은,,, 또는 관찰자의 행동을보고 안구 운동 또는 아동의 주의력 장애에 의해 방해 할 수 있습니다. 같은 시공간 메모리 및 물체 인식 등의 두뇌가 매개 시각적 기능은 시각적 인식 테스트 (예를 들어, DTVP 2)으로 평가된다. 이 테스트는 언어 적 기능을 필요로tructions 통신 및 연령 4 ~ 5 년간 사용할 수 있습니다. 시각 체계의 출생 후 발달의 관점에서 그리고 어릴 가소성의 하이 레벨을 활용하기 위해, 가능한 한 빨리 시각적 정보 처리에서 손상의 존재 및 정도를 설정하는 것이 바람직하다. 그런 식으로, (뇌) 시각 장애가있는 아이들은 최대한 조기 개입, 시각적 자극, 또는 지원 전략 혜택을 누릴 수 있습니다. 따라서 소아의 의사 소통없이 사용될 수 있으며, 그 정량적 결과를 기반으로 영상 정보 처리의 평가 방법이 필요하다.
눈 운동은 3,4을 자극하는 시각적 안내 배향 행동을 연구하는 좋은 모델 및 관련 지각 및인지 기능 5입니다. 눈 운동 장면에서 시각적 인 관심의 초점을 표시하고 하나 상향식 (bottom-up)에서 (재귀, 돌출 기반) 또는 하향식에서 (난을 초래하는 것으로 알려져있다ntentional인지는) 6을 처리합니다. 안구 운동은 새로운 객체에 중심와, 즉, 시력의 선명도를 지시하는 데 사용됩니다. 관심의 대상의 시각적 콘텐츠 (일차 시각 피질 (V1)의 측면 geniculate 핵을 통해 망막에서 실행 경로를 통해 처리되고, 그 대뇌 처리 영역을 통해 자신을 배포됩니다 예를 들어, 관심에 참여, 공간 방향, 인식, 메모리 및 감정). 눈 운동을위한 필수 조건, 시각 정보 처리의 속편 상표입니다.
적외선 눈 추적 눈 운동의 측정은 안구 발달 및 시각 기능의 정량적 파라미터를 획득 할 수있는 가능성을 준다. 자동 안구 추적은 건강하고 임상 인구를 포함하는 의료 및 심리학 연구에 요즘 편재이다. 그들의 목적은뿐만 아니라 안구 운동 기능과주의 할당 (7)을 연구뿐만 아니라, 질문 ABO 대답하는 것입니다유타 행동, 심리적 메커니즘 8,9. 접근 및 상업 안구 추적 시스템의 상승과 함께, 그들은 구속 조건, 복잡한 명령, 또는 액티브 협력 12, 13 않고, 유아와 어린이 10 ~ 12의 취약 집단을 테스트 점점 사용된다. 때문에 안구와 뇌 수준에서 안구 운동과 시각 시스템의 마지막 커플 링, 눈 추적 기반 방법은 시각적 능력을 평가하는 사전 탁월 적합하다. 지금까지 시력의 측정 (14) 외에, 아이들 시각 기능을 평가 기술의 사용은 상대적으로 적은 관심을 받았다.
우리 그룹은 우선 보는 패러다임 (13) 안구 운동 측정을 결합했다. 우선 찾고 균일 한 사람 (15)를 통해 패턴 표면을 흥분시키는 수있는 환경이다. 이 원리는 diff를 1 내지 4의 사분면에서 대상 영역과 시각 자극을 이용하여인가하나의 특정 시각적 기능의 측면에서 배경, 예를 들면 일관된 형태, 일관된 움직임, 명암과 색상 어. 이 시각 기능은 별도의 주변 및 중앙 시각 경로에 의해 처리 될 것으로 알려져있다. 예를 들어, 형태에 대한 정보는 시간적 피질 V1에서 복부 경로에 의해 처리된다. 움직임에 대한 정보는 정수리 피질 (16) 후부에 V1에서, 등의 경로에 의해 처리된다. 따라서, 특정 자극은 시각 시스템의 고유 영역에서 시각 정보 처리를 실행하는 데 사용된다. 아이가 제공되는 특정 시각 정보를 참조 할 경우, 그 정보는 안구 운동의 형태로 시선을 끌 것이다. 시각적 자극이 반사적 안구 운동 응답은 원격 적외선 눈 추적기로 기록됩니다. 그 방법은, 안구 운동 수단 13 처리 영상 정보의 다양한 양태의 품질의 통신이없는 평가를 제공한다.
안구 운동은 어린이의 시청 행동 (11)의 관찰뿐만 아니라, 데이터를 제공 할뿐만 아니라,보다 객관적인 결과 측정에 사용될 수있다. 신중하게 설계된 테스트 패러다임과 함께, 안구 운동은 시각 정보 처리에 대한 정확하고 객관적인 정보를 제공 할 수 있습니다. 이 정보는 안구 운동 응답의 공간적 특성에 기초하여 정량적 인 매개 변수를 계산함으로써 획득된다. 이러한 매개 변수의 예는 반응 시간 (13), 고정 시간 17 단속적 통계 7 또는 누적주의 할당 (18)이다. 이러한 매개 변수의 가용성은 젊은 발달 단계에서 아동의 시각적 평가의 분야에 새로운 기능입니다.
이 논문의 목적은 6 개월 세 어린이의 시각 정보 처리를 측정하는 눈 추적 기반 방법을 제시하는 것입니다. 측정 설정 및 절차 (즉 비언어적 인 패러다임, 후 교정 및 mobility)는 특별히 위험에 아이들이 방법을 사용하여 적용됩니다. 결정적인 특징은 정량적 시각적 응답 매개 변수, 즉 반응 시간, 정착 시간과 정착 정도를 분석한다. 이 파라미터들은 시각 장애가있는 어린이 위험군 시각적 정보 처리를 특성화하기 위해, 일반적으로 현상 아이들 시각적 유도 반응의 기준 영역을 제공하기 위해 사용된다.
Protocol
여기에 설명 된 프로토콜은 에라스무스 의료 센터, 로테르담의 의료 윤리 연구위원회, 네덜란드 (MEC 2012-097)에 의해 승인되었다. 절차는 인체를 이용한 연구 (2013) 헬싱키 선언의 원칙을 준수.
1. 시각적 자극
- 기본 안구 운동 기능 및 시각 처리 기능의 처리를 타겟팅하는 시각적 자극, 즉, 정지 영상 및 동영상의 집합을 선택한다.
- 이러한 고정, 안구 단속 운동, 부드러운 추구하고 optokinetic 안진 등의 기본 안구 운동 기능을 평가하기 위해 이미지 및 동영상을 사용합니다. 안구 운동 기능에 이상이 감지되면, 데이터 분석 및 해석이 점을 고려해야.
- 고정 및 안구 단속 운동을 평가하기 위해 이미지를 사용합니다. 본 패러다임은 왼쪽 모니터, 오른쪽, 위쪽과 아래쪽에 표시되는 시각의 3 °의 반경과 웃는 사진이 포함되어 있습니다.
- 유부드러운 추구를 평가하기 위해 천천히 움직이는 이미지를 SE는. 본 패러다임은 4º / sec의 속도로, 모니터를 통해 사인 수평 및 수직 방향으로 16º 이동 스마일의 영화가 포함되어 있습니다.
- optokinetic 안진의 반사 신경을 평가하기 위해 동영상을 사용합니다. 본 패러다임은 좌우 방향으로 이동 흑백 정현파 격자의 영화가 포함되어 있습니다.
- 영상 처리 기능, 예를 들어, 명암, 색상, 형태 나 움직임을 평가하기 위해 이미지 및 동영상을 사용합니다.
- 4 대안 강제 선택 우선 보는 패러다임 (4- AFC PL 19)에 기초 시각적 자극의 세트를 사용한다. 본 패러다임에서, 네 구석 자극 (즉, 상부 좌측 및 우측 사분면, 하부 좌측 및 우측 사분면) 각각은 예를 대체 선택, 대상 영역을 나타낸다. 각각의 타겟 영역이 6º 반경을 가지며, 특정 시각 정보에 대하여 다른 세 사분면 다르다명암, 색상, 형태 나 움직임에 따라 예. 다음 시각적 자극이 예로서 사용될 수있다 :
- 양식 일관성 처리를 평가하기 위해 이미지를 사용하여 이미지를 무작위로 지향 짧은 w 하이트 라인 (0.2º X 0.6º, 밀도 4.3 선 /도 2)의 배열 검은 배경에 대해. 대상 지역의 모든 라인은 원형의 형상으로 배열된다.
- 2.5º에 하나의 사분면에 오른쪽 왼쪽과에 2.5º 이동, 동등하게 패턴 화 된 배경에 대해 2.3º의 시각으로 블랙 / 화이트 무늬 사각형 대상으로 영화, 로컬 모션 처리를 평가하기 위해 동영상을 사용하여 /비서.
- 글로벌 이동 처리를 평가하기 위해 영화를 사용하여 화상을 모니터의 테두리쪽으로 대상 영역의 중심으로부터 확대 하얀 점 (직경 0.25º 밀도 2.6 점 / 2 정도)의 배열. 점은 11.8º / sec의 속도와 제한된 수명과 검정 배경 위에 이동0.4 초.
- 75 % (밝은 회색) 밝기 배경, 대상 지역의 하이디 사진을 숨기기 0 % 밝기 (검은 색)의 화상 : 콘트라스트 검출을 평가하기 위해 이미지를 사용합니다.
- 색상 감지를 평가하기 위해 이미지를 사용하여 이미지를 대상 영역에서 녹색 수 (17), 빨간색 - 노란색 배경.
- 동시 시각 처리를 평가하기 위해 동영상을 사용하여 예를 들면, 만화 : 다채로운, 높은 콘트라스트 사진 4.5º X 9.0º (폭 x 높이의 시각으로 (딕 브루 나, Mercis BV, 암스테르담, 네덜란드의 허가 재생) ) 검은 색, 목표 영역에 3 ° / sec의 속도로 상하 이동 1.5º.
주 : 명확성을 위하여, 본 논문의 대표적인 결과를 시각 정보 (도 1)의 다양한 종류를 포함하는 매우 두드러진 만화 자극에 초점을 맞출 것이다. 다른 시각적 자극 사진의 경우, 이전의 연구를 참조하십시오 (20)
그림 1. 만화 자극. 만화 자극은 다양한 시각적 양식 (형태, 움직임, 색상과 대비)가 포함되어 있습니다. 이 자극은 시각적 인 관심을 유발하고, 어린이의 빠른 응답 시간을 제공합니다. 중첩은 오른쪽 상단 모서리에있는 대상 영역으로 모니터의 왼쪽 하단 모서리에서가, 눈 운동 (회색) (즉, 자극에 대한 재귀 응답). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 눈 추적 기반 테스트 패러다임
- 소아 집단 (예를 들어, 머리의 움직임, 비 침습, 허용 오차, 사용의 용이성) (12)에 적합한 눈 추적 시스템을 선택합니다. 이것은 일반적으로 적외선 원격 수반눈 추적기 (예를 들어, Tobii T60XL, SMI RED) 10, 11.
- 완전히 (60cm 시청 거리에서 24 ° X 30 °의 즉, 최소 시각) 각각의 자극을 표시하는 광각 크기의 컴퓨터 모니터를 선택합니다. 원격 눈 추적기 중 하나를 모니터에 통합되어, 또는 모니터에 별도로 부착 할 수 있습니다.
참고 : 원격 눈 추적기는 각막 반사를 이용하여 샘플링 적외선을 방출한다. 60 Hz에서 ~의 안구 추적 샘플링 레이트 아이들 시선의 행동 패턴을 학습 할 대체로 충분하다. - 노트북 또는 데스크탑 PC에 모니터와 원격 안구 추적 시스템을 연결하여 모바일 측정 셋업을 조립한다.
- PC의 호환 소프트웨어 프로그램을 설치합니다 (예를 들어, Tobii 스튜디오, iView에) 시각적 자극의 제시 및 안구 운동의 기록.
- 안구 운동 기능 및 / 또는 시각 처리 기능을 테스트하는 데 필요한 모든 자극 유형을 포함하는 테스트 시퀀스 설계(프로토콜 1 단계를 참조하십시오 시각적 자극을). 본 예는 총 1 단계, 즉, 9에서 설명하는 모든 자극 유형이 포함되어 있습니다.
- 테스트 시퀀스에서 임의의 순서로 시각적 자극의 다른 유형을 배치하지만, 확인이 재판에서 재판을받을 대상 지역 교대의 위치. 이것은 타겟 반사 안구 운동을 만들기위한 필요성을 보장한다.
- 안구 운동 반응을 할 수있는 충분한 시간을 허용하기 위해 적어도 4 배 (즉, 적어도 한번 사분면 대상 영역), 및 적어도 4 초마다 자극을 제시한다. 모든 다른 자극이 4 회 도시되는 반면, 본 실시 예에서, 만화 자극 16 시간을 나타낸다. 이 48 자극 프레 젠 테이션의 총 3.5 분 ~ 총 시험 시간까지 추가합니다.
주 : 반복 프레젠테이션 각 자극 및 아동의 시야 각각의 타겟 영역에 충분한 시선 포인트 샘플링의 가능성을 증가시킨다. 시선 데이터 F의 일반, 가용성에자극 또는 프리젠 테이션들 중 적어도 25 %는 21 신뢰할 수있는 결과를 위해 요구된다. - 일단 테스트 시퀀스가 실행되고,이 일시 중지 할 수 없으므로, ~ 5 분보다 긴 시퀀스마다 확인 테스트 시간을 만든다. 연속적으로 실행할 수있는 두 시퀀스를 만들기 위해 휴식 기간을 반쯤를 제공하는 것이 바람직하다.
참고 :하지만 동시에 시각적 자극의 제시와 사이에 모니터 근처 테스트, 본 오디오 또는 시청각 단서 동안 관심을 극대화합니다. 시각 장애가있는 아이들은 오디오 큐에 특히 더 민감하고 반응이다. 이러한 단서는이 인구에 테스트 주의력을 향상시킬 수 있습니다.
- 안구 추적 소프트웨어 테스트 서열 (들)을 적용한다. 이미지 또는 동영상을 먼저, 자극의 유형 안구 추적 소프트웨어의 타임 라인에 추가되도록 선택한다. 다음에,이 위치하는 폴더에서 원하는 자극을 선택하여 "추가"를 클릭. 모든 자극이있을 때까지이 단계를 반복합니다추가되었습니다.
3. 눈 추적 실험 실행하기
- 고체 테이블이나 벽에 유연한 LCD 암으로 눈 추적기 모니터를 연결합니다. 3 차원 (즉, 3 번역, 3 회전)으로 이동할 수있는 팔을 선택합니다.
- 모니터에서 짧은 거리 (일반적으로 ~ 60cm)에 위치 아이들은 두 눈을 효율적으로 동공 추적을 보장합니다.
- 아이의 눈에 완벽하게 수직으로 모니터 위치를 조정합니다. 액정 팔이 아이가 거짓말을하거나 유모차 나 휠체어에 앉아 경우에도 가능하다.
참고 : 특정 신체 자세, 언어 적 의사 소통 또는 적극적인 참여를 필요로하지 않기 때문에이 셋업이 매우 젊고 지적 장애 아동의 평가를 할 수 있습니다. 특정 안구 운동 장애 (예 안진) 변종 눈의 위치 (예 사경)을 보상하기 위해 헤드의 기본 위치에 의해 특징된다. 할 수있는 능력아이들이 그룹에 정확한 동공 추적을 가능하게 각각의 헤드 위치로 안구 추적기 모니터를 조정합니다. - 학생 수신의 품질을 확인합니다. 이것은 일반적으로 어린이의 눈 (예컨대, 흰 점)을 나타내는 두 개의 마커의 존재에 의해 표시된다. 두 개의 마커가 명확하게 볼 수 있습니다 정기적으로 사라지지 않는 경우, 품질은 충분하다. 별도의 디스플레이에서 모니터 (바람직 ~ 60cm)에 눈의 거리를 확인합니다.
주 : 대부분의 안구 추적 장치는 별도로 각 눈의 시선 위치를 기록하고 무료로 헤드의 움직임을 보상. 학생 신호 수신은 하나 또는 두 개의 작동 눈으로 어린이, 안경이나 콘택트 렌즈를 착용하거나 사시 어린이 어린이 손상되지 일반적이다. - 모니터에 미리 정의 된 위치와 시선의 위치를 정렬하는 눈 추적 소프트웨어 보정 절차를 시작하기 전에는 측정의 시작합니다. 가장 눈 추적기 소프트웨어 패키지에서이 교정 procedURE는 고정화 할 수있는 모니터의 소정 영역에 도트 이동의 표시로 구성된다. 어린이, 만화 또는 어렴풋한 점이 버전은 시선을 향상 시키는데 사용될 수있다.
참고 : 어린이를위한 교정 절차가 크게 개선되었지만, 그들은 여전히 어린 아이들과 특정 용하면 또는 행동 장애 아동에서 수행 할 어려울 수 있습니다. - 미리 설정된 교정의 품질을 확인합니다. 교정의 품질이 불량한 경우 (과도한 헤드 움직임, 예를 들어, 적절한 고착, 일탈 시선 위치 또는 변종 헤드 위치의 부족) 인 경우는, 기록이 이루어지지 될 수있다. 녹화 전에 추가 데이터 분석 (토론 섹션을 참조)를 완료 한 후이 문제를 회피하기 위해, 후 교정 절차를 적용합니다.
- 슈퍼 의한 시험 자극에 아이의 안구 운동 반응을 나타내는 별도의 창을 테스트 기록을 시작하기 전에, '생방송 시청자'활성화녹화의 시선 신호를 부과.
- 관찰 시험 동안 유아의 일반적인 동작을 기록하는 아이에 지시되는 웹 캠 활성화. 이러한 기록은 아이의 시선, 행동, 피로 및 환경 조건에 대한 개요를 제공합니다.
- 테스트를 시작하기 전에, 아이에게 그에게 또는 그녀는 'TV 시청'이 될 것입니다. 구체적인 지침은 시험 중에 필요하지 않습니다.
- 테스트 실행시, 아동의 신체적 행동과 안구 운동 반응을 관찰합니다. 이것은 실시간으로 관찰하여 행동면 또는 웹 캠으로 이루어지는 레코딩을 관찰함으로써 수행 될 수있다.
- 동공 신호가 테스트 실행 중에 사라지면, 아동 또는 적절한 동공 검출을 재개 할 수있는 모니터를 재배치.
- 아이가 모니터에주의를 지불하지 않을 경우, 구두로 모니터를보기 위해 아이를 바랍니다. 대상에 직접 아이의 관심을 유도하지 마십시오지역; 눈 추적기 모니터의 일반적인 위치에 전적으로 아이의 시선을 지시.
- 테스트 실행 후, 제시된 자극에 시선 반응을 관찰하기 위해 오프라인 기록 시선을 재생. 이것은 아이의 시각 배향 거동을 특성화하는 첫번째 단계이다.
주 : 파라미터들의 다수는 전체 테스트 시간 동안 안구 추적 소프트웨어에 의해 연속적으로 기록된다. 본 패러다임의 데이터 분석을 수행 보내야 필수 파라미터이다 : 타임 스탬프 양안 모니터 사이의 거리를보고, (X 및 Y 좌표)가 모니터의 좌우 눈의 위치 상기 시선 데이터의 유효성 및 타이밍 및 표시 자극 (즉, 이벤트)의 위치. - 제목, 수출 당과 안구 운동 특성에 기록 된 시간 기반 데이터 (예 : 시청 거리와 시선 위치 등의 시선 데이터) 및 제시 시각 세인트 별도로 시간 기반 목록을 저장imuli (예를 자극 위치 등의 이벤트 데이터). 텍스트 파일로 두 개의 데이터 파일을 내 보낸 데이터 스프레드 시트 (예를 들어, Excel 파일로 저장)으로 변환해야합니다.
주 :이 텍스트 파일 (이벤트 데이터와 시선 데이터)가 대응하는 타임 스탬프를 사용하여 결합되고, 자기 기록 소프트웨어 프로그램 정량적 파라미터 값 (다음 절 참조)의 세트로 변환된다. 표준 안구 추적 분석 소프트웨어에 비해, 이러한 파라미터들은 상세한 시각적인지 과정을 목표로,보다 정확한 정량 안구 운동 분석을 제공한다.
눈 운동 4. 정량 분석
참고 : 본 프로토콜은 자기가 작성한 소프트웨어 프로그램에 따라 다릅니다. 이를 재현하기 위해, 하나의 아이의 시각 배향 거동을 정량화, MATLAB 또는 파이썬 예와 같은 소프트웨어 프로그램을 작성한다. 소프트웨어 프로그램의 다음 단계는 모든 초 동안 수행timulus 유형입니다. 본 예는 만화에 집중되고; 동일한 프로토콜이 다른 자극 유형에 적용 가능하다.
- 시선 데이터를 후 교정
- 오픈 MATLAB. 선택의 자극 옆에 '1'을 입력하여, 시선 데이터를 분석하는 자극을 선택합니다.
- 를 눌러 실행합니다. 나타나는 팝업 메뉴에서 옵션 '데이터를 포스트 - 보정'를 선택합니다. 주제 당 시선 데이터 파일과 목록이 나타납니다. 하나의 주제를 눌러 '열기'의 시선 데이터를 선택합니다.
- 다음 팝업 메뉴, 분석 할 수있는 눈 (들)을 선택에서 : 왼쪽, 오른쪽, 또는 둘 다. 이 프로그램은 현재 총 자극 프리젠 테이션 시간에 기록 된 모든 시선의 위치와 목표 위치의 산포도를 생성합니다.
- 시선의 위치가 정확하게 대응하는 목표 위치와 중복 여부를 확인합니다. 이 교정이 정확하면,를 눌러 '예'. 그렇지 않으면 키를 눌러 '아니오'. 이 후 교정을 수행 할 수있는 옵션이 시작됩니다.
- 중심 O를 번역시선 점의 중앙에 한 번 클릭하여 모니터의 중심에 F 시선을 가리 킵니다. 이 중심점이 정확히 수직 - 수평 축의 중앙에 위치한다.
- 한번 (즉, 4 사분면) 네 대상 영역의 각각의 시선 포인트의 중심을 클릭하여 대응하는 목표 위치로 시선 위치 규모.
- 시선의 위치가 정확하게 대응하는 목표 위치와 중복 여부를 다시 확인합니다. 이 경우, 보정이 보정 시선 데이터가 저장되는 '예', 그 후 가압하여 정확하게 수행되었는지 다음 팝업 메뉴에 나타낸다. 그렇지 않으면, 언론은 '아니오', 후 사후 교정 단계 4.1.5부터 다시 시작합니다.
참고 : 후 교정 한 후, 여러 시선 응답이 자극 유형 당과 주제에 따라 사용할 수 있습니다. 이러한 시각 처리 정량적 파라미터를 계산하는데 사용될 수있다. 이전에 이러한 매개 변수의 계산에 시선 응답이되었는지 확인(특정 자극 아이 볼되었다는, IE) 타겟 영역으로했다.
- 자극이 신되었습니다 여부 확인
- 각 과목의 자극 프레 젠 테이션 당, 총 프리젠 테이션 시간 동안 기록 된 해당 시선 데이터는 그래프 (그림 2)에 시각화된다. 이 자극은 표 1에 기재하고, 그도 2에 시각화 기준을 검사함으로써, 본되었는지 여부를 확인한다. 안구 운동 응답 즉 기준에 부합하는 경우, 자극은 본 '클릭 수락 분류 될 수있다 '팝업 메뉴입니다. 안구 운동 응답이 기준에 따라 없으면 '거부'를 클릭.
- 동시에, 제 그래프에 제시된 자극에 속하는 모든 고정 점과 대응하는 목표 영역 (즉, 사분면) 플롯. 고정 점은 corre에있는 여부를 육안으로 검사코네티컷 사분면.
- 후속 자극 프레 젠 테이션을 계속하고, 가능한 모든 안구 운동 응답에 대한 단계 4.2.1과 4.2.2을 수행합니다. RTF, FD 및 GFA (도 3) 수동 안구 운동 반응을 확인한 후, 소프트웨어 프로그램들은 세 가지 결과 파라미터를 계산한다.
MS의 자극 프레젠테이션 시간 경과 (각도, Y 축)을 대상 영역의 중심으로부터 거리 (결합 된 수평 및 수직 방향) 자극. 일 안구 운동 추적 대상 영역도 2 안구 운동 응답 (, X 축). 점선은 대상 영역 (6 ° 반경)의 경계를 나타냅니다. 편지는 자극이 볼되었는지의 여부를 설정하는 기준을 나타냅니다 최초의 500 밀리 초에서 (A) 시선 신호; (B) 시선 대상 영역 사이클로 작업하기 전에 아니었다120 밀리 초 재; (C) ≥200 밀리의 대상 지역 내에서 시선. 이 도면에 도시 된 프리젠 테이션 타임이 먼저 재귀 응답을 시각화 최대 2,000 msec이다 참고. 테스트하는 동안, 모든 자극의 총 프리젠 테이션 시간은 4,000 밀리 초였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 선정시 (그림 2) | 시선 신호 있는지 확인합니다 : | 이론적 해석: |
| 에이 | 자극 발병 후 ≥500 밀리 초 기록되어 있습니다 | 캡처 반사 배향 응답 |
| 비 | 120 밀리 자극 발병 후 대상 지역을 <입력하지 않은 자극 프레 젠 테이션의 시작 부분에서 대상의 내부에 이미 아니었다 | 들어오지 못하게 하다기회를 기반으로 정확한 성능 |
| 기음 | ≥200 밀리의 대상 지역에 있었다 | 대상에 고정 확인 |
| 디 | 1500 밀리의 시간 윈도우 내에서 상기 타겟 영역을 입력하고, 이하도 4는 안구 단속 만들었다 | 비주얼 검색 동작 제외 |
표 1. 기준 자극 본되었는지를 확립하는 조건 A, B 및 C는도 2에 시각화된다.
정량적 매개 변수 RTF 그림 3. 시각화, 자극 프리젠 테이션 시간에 (각도, y 축) 대상 지역의 중심에서 거리에서 FD 및 GFA. 한 안구 운동 추적 (밀리 초에는 X 축). 수직 빨간색 선은 시선이 타르를 입력하는 시간을 나타냅니다즉, 고정 (RTF)에 대한 반응 시간, 지역을 찾으실 수 있습니다. 수평 레드 라인 시선 목표 영역에 고정화 된 총 시간을 나타내며, 즉, 고정 기간 (FD). 수직 빨간색 화살표 즉 시각, 시선 고정 영역 (GFA)의 각도 고정 추적의 폭을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Representative Results
제시된 방법은 아이들이 집단에 적용되었습니다 : 시각 장애없이 337 어린이의 제어 그룹 및 시각 장애 (평균 연령 119 어린이의 그룹 (SD (나이 (SD) = 4.8 (3.3) 년 평균)) = 시각 재활 센터 (로얄 네덜란드의 Visio, 네덜란드)에서 모집 한 8.10 (2.96) 년). 이 아이들 중 74 안구 시각 장애를 가지고 있었고, 45 대뇌 시각 장애를 가지고 있었다. 별도로, 반응 시간, 정착 시간 및 시선 고정 영역, 6 - 모든 제어 아이의 결과는도 4에 시각화된다. (검은 선으로 표시) 참조 제한 에이지에 기초하여 제어 데이터에 대한 로그 함수 피팅에 의해 생성되었다. 이 수치는 손상 또는 손상 기능의 측면에서, 시각 장애 아동의 시각 처리 기능을 특성화하기위한 기초 역할을합니다.
(13)를 참조)를 안구 운동을 실행하는 데 필요한 시간을 측정한다. 낮을 RTF 값, 빠른 안구 운동 응답. RTF의 좋은 반복성 0~12년 13,21,22에서 일반적으로 개발 어린이의 그룹에 표시하고, 시각 장애 (21)의 여러 유형의 아동에있다. 위해, 4 세 이상의 동적 만화 자극에 평균 RTF를 보여줍니다 제어 어린이, 대뇌 시각 장애 (CVI) 및 안구 시각 장애 (OVI) 어린이와 어린이. 및 childre에서, 시각 장애가없는 아동 (t = -13.91, p <0.001, 코헨의 D = 1.32 평균 차이 = 85 밀리 초)에 비해없고 사용 RTF 값은 어린이에서 유의하게 높은n은 CVI와 OVI에 비해 (평균 차이 = 99 밀리 초, t = -6.90, P <0.001, 코헨의 D = 1.25). 이러한 결과는 이전에 본 데이터 세트 20,24,25의 하위 그룹에 RTF에 연구 결과를 발표 확인합니다.
어린이 중도에와 시각 장애가없는 그림 4. 평균 RTF. 어린이 1 밀리 평균 RTF 값 (y 축), 세 이상 (x 축). 값은 CVI (십자가)와 제어 어린이 (오픈 원), OVI 어린이 (검은 색 원), 그리고 아이들을 위해 별도로 표시됩니다. 검은 선은 대조군 RTF의 상부 기준 한계를 나타낸다. 이 라인 위의 RTF 값이 비정상으로 간주, 긴 반응 시간을 즉. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
5는이 세 이상 FD를 의미하는 그림. 시각 장애가없는 아이들에 비해이없고 사용 FD 어린이에서 유의하게 짧은 (차이 = 850 밀리 초를 의미; t은 11.72, P <0.001 = 코헨의 D = -1.12), 및 OVI와 어린이에 비해 CVI 어린이에서 유의하게 짧은은 (평균 차이 = 325 밀리 초, t = 2.44, p <0.05, 코헨의 D = -0.50). 이 시각 장애가없는 아이들에 비해, 어린이 중도에의 이전 결과를 확인 (Kooiker MJG 등. 제출).
평균 FD 어린이 중도에와 시각 장애없이 그림 5. 어린이 1 밀리 평균 FD 값 (y 축), 세 이상 (x 축). 값은 CVI (십자가)와 제어 어린이 (오픈 원), OVI 어린이 (검은 색 원), 그리고 아이들을 위해 별도로 표시됩니다. 검은 선은 대조군 FD의 하부 기준 한계를 나타낸다. 이 라인 아래 FD 값이 비정상으로 간주, 짧은 고정 기간을 즉. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
매개 변수 시선 고정 영역 (GFA)는 특정 안진에서, 안구 운동 제어에 장애를 감지하는 민감하다. GFA는 각도의 고정 된 영역의 크기를 나타내며,위한 측정고정 정밀도 (계산은 이전 연구 13, 23 참조). 고정의 작은 영역은 높은 정착 정확도를 나타낸다. GFA는 자극의 크기에 따라 상기 대응하는 목표 영역 (즉, 본 예에서는 6º 반경). GFA의 좋은 반복성은 시각 장애 (21)의 여러 유형의 아동에 0~12년 (13), (21)로부터 일반적으로 개발 어린이의 그룹에 표시하고있다. 별도로, 세 이상의 만화 자극에 반응 GFA를 6은도 의미 제어 어린이, 안구 운동 장애의 안진 어린이, 시각 장애인하지만 안진이없는 아이들. 시각 장애가없는 아이들에 비해이없고 사용 GFA 값 (평균 차이 = 1.34º; t = -25.09, p <0.001, 코헨의 D = 2.37) 어린이, 즉 낮은 고정 정확도가 상당히 크다. 또한, 안진 어린이는 어린이 위스콘신보다 낮은 고정 정확도가 안진 사전 통 보없이하지만 시각 장애의 다른 유형 (차이 = 0.71º을 의미; t은 5.03, P <0.001 =; 코헨의 D = 1.04). 이것은 본 데이터 세트 20,24,25의 하위 그룹에서 GFA에 이전에 출판 된 연구 결과와 일치한다.
와 시각 장애가없는 어린이 그림 6. 평균 GFA. (어린이 1 인 기준)도 평균 GFA 값 (y 축), 세 이상 (x 축). 값은 안진 (블랙 다이아몬드)없이 제어 어린이 (오픈 원), 시각 장애 및 안구 진탕 (별표)와 어린이, 시각 장애 어린이를위한 별도 표시됩니다. 검은 선은 대조군 GFA의 상부 기준 한계를 나타낸다. 이 라인 위의 GFA 값은 일탈, 즉 낮은 고정 정밀도로 간주된다.t = "_ 빈">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Discussion
양적 안구 운동 분석과 결합되게 측정 설정은 안구 운동과 시각 장애 아동의 다양한 그룹에서 비주얼 프로세싱 기능의 고유 한 특성을 제공한다. 이 패러다임의 주요 기능은 성능이 재귀 방식으로 트리거되는 시각적 자극에 안구 운동 응답에 기초한다는 것이다. 특정 언어의 지시가 주어지지와 어린이 구두로 응답 할 필요가 없다. 매개 변수의 RTF는, GFA와 FD는 각 그룹에 존재하는 매개 변수 값 (- 6 그림 4)의 제한 확산에도 불구하고 일반적으로 developing- 및 시각 장애인 아이들의 그룹 사이에 유의 한 차이를 보여줍니다. 시각 장애가있는 일부 아이들은 '정상'의 성능을 표시하는 동안 따라서, 평가 매개 변수에 따라 일부 일반적으로 개발 아이들은 일탈 성능을 표시 할 수 있습니다. 궁극적으로, 여러 시각에 응답하여 다수의 결과 측정양식은 개인 수준에서 고려되어야한다. 모든 결과 조치의 요약은 생후 6 개월에서 어린이의 시각 프로필에 변환 할 수 있습니다 시각 정보 처리 능력의 고유 한 특성을 제공한다.
몇몇 연구는 주의력 또는 정신적 능력 9,12,18을 추론하기, 아이들의 취약 인구에 원격 안구 추적의 값을 보여 주었다. 대부분의 연구는 행동 관찰과 지침의 사용에 의존하는 반면, 현재의 패러다임의 독특한 기능은 비언어적, 양적 접근 방법이다. 프로토콜 내에서 중요한 단계 그러므로 우선 찾고, 모바일 측정 셋업을 기반으로하는 자극하고, 사용자 지정 교정 및 분석 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 정교한 분석 방법과 관찰을 기반 결과의 발표 확장 영상 처리 기능에 대한 표준화 및 상세한 결과를 제공합니다. 이 평가에 대한 작업과 일치한다다양한 장애 7 눈 추적기 (14), 그리고 시선 제어에 대한 연구와 유아 시력. 이 방법은 유연하고 어린이나 여러 장애 아동 임상 평가를 수행 할 때 빠뜨릴 수없는 모바일 평가를 할 수 있습니다. 따라서, 모니터를보고 할 수있는 거의 모든 어린이 안구와 시각 처리 능력을 측정하는 데 적합하다.
기존의 영상 진단 방법 (즉, 유효)에 대해이 방법의 중요성은 임상 구현 향한 첫 단계로 검토되고있다. 본 패러다임은 아동의 현재 사용 시각 기능 평가 (VFA)과 결합되었다. 안구 운동 기록을 기반으로 안구 운동과 시각 기능의 관찰은 이러한 기능의 표준 행동 관측과 비교했다. 또한, 안구 추적 파라미터, 예를 들면, 정착 시간 및 단속적 안구 방향 제공된 광고VFA 동안 안구 운동과 어린이의 시각 성능을 특성화 ditional 값 (Kooiker MJG의 등. 등., 2015, 제출). 제시된 방법의 주요 이득은 현재 젊은 나이에 시각 기능 평가에서 수행되는 것보다 더 많은 시각적 기능을 평가하고, 정량적으로 26을 평가 할 수있는 가능성에있다. 기존의 방법에 대한 한계는 적응없이 철저히 본 시험 전지 (14)가 시력이나 시야를 평가 아직 불가능 때문이다.
우리는 다른 시각적 양식이 다른 자극 (예를 들어, 별개의 형태, 움직임, 색상과 대비 정보) 22,20,25를 사용하여 테스트 할 수있는 미래의 응용 프로그램에 만화 자극의 결과의 프레 젠 테이션, 자신을 제한하지만. 그런 식으로, 기본 시각 경로 이외의 특정 시각 처리 영역은 같은 시간이나 두정엽 피질의 시각 연합 영역으로, 대상이된다.방법의 한계는 현재 시각 자극은 단지 시각적 입력의 감지를 실행하고, 시각 처리의 초기 단계를 호출한다는 것이다. 이러한 자극은 일반적으로 시각적 인식 테스트와 측정 자극 검출 후 관련되고 고차 함수를 대상으로하지 않습니다. 통신의 사용없이 실행 도전적이지만, 안구 추적 기반 패러다임 인식 관련 정보의 검출을위한 유망한 미래 포맷 예 시각 검색 - 메모리 또는 -selective 주목된다.
요컨대, 시각적 인 자극을 다양한 종류의 상세한 안구 운동 응답 개발 초기 시각 정보 처리 기능의 종합 특성을 제공한다. 따라서, 각 자녀에 대한 손상 및 손상된 기능의 관점에서 개별 비주얼 프로파일을 생성 할 수 있습니다. 이러한 프로파일은 안구 운동과 시각의 강점과 약점에 대한 자세한 정보를 제공 할 수있다기능. 그것은 일상 생활 지원을위한 출발점으로 사용하고, 교사와 교사 교육 할 수있다. 이 방법으로 사용할 수있게 한 정량적 정보는 시간이 지남에 따라, 시각 개입 및 재활 프로그램을 모니터링하기위한 시각적 개발을 다음에 유리 될 수 있습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tobii T60 XL | Tobii Technology: http://www.tobii.com | http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/ | remote infrared eye tracker |
| Tobii Studio | Tobii Technology: http://www.tobii.com | http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/ | eye tracker software |
| MATLAB | MathWorks Inc | http://nl.mathworks.com/products/matlab/ | data analysis software |
References
- Hyvärinen, L. Considerations in evaluation and treatment of the child with low vision. Am. J. Occup. Ther. 49 (9), 891-897 (1995).
- Hamill, D. D., Pearson, N. A., Voress, J. K. Developmental Test of Visual Perception. , 2nd edn, Pro-Ed. Austin, TX. (1993).
- Yarbus, A. L. Eye movements and vision. , Plenum Press. New York. (1967).
- Noton, D., Stark, L. Scanpaths in eye movements during pattern perception. Science. 171 (3968), 308-311 (1971).
- Liversedge, S. P., Findlay, J. M. Saccadic eye movements and cognition. Trends Cogn. Sci. 4 (1), 6-14 (2000).
- Corbetta, M., Shulman, G. L. Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nat. Rev. Neurosci. 3 (3), 201-215 (2002).
- Tseng, P. H., et al. High-throughput classification of clinical populations from natural viewing eye movements. J. Neurol. 260 (1), 275-284 (2013).
- Karatekin, C. Eye tracking studies of normative and atypical development. Dev. Rev. 27 (3), 283-348 (2007).
- Rommelse, N. N., Vander Stigchel, S., Sergeant, J. A. A review on eye movement studies in childhood and adolescent psychiatry. Brain Cogn. 68 (3), 391-414 (2008).
- Gredebäck, G., Johnson, S., von Hofsten, C.
- Aslin, R. N., McMurray, B. Automated corneal-reflection eye tracking in infancy: methodological developments and applications to cognition. Infancy. 6 (2), 155-163 (2004).
- Sasson, N. J., Elison, J. T. Eye tracking young children with autism. J. Vis. Exp. (61), e3675 (2012).
- Pel, J. J., Manders, J. C., van der Steen, J. Assessment of visual orienting behaviour in young children using remote eye tracking: methodology and reliability. J. Neurosci. Meth. 189 (2), 252-256 (2010).
- Jones, P. R., Kalwarowsky, S., Atkinson, J., Braddick, O. J., Nardini, M. Automated measurement of resolution acuity in infants using remote eye-tracking. Invest. Ophth. Vis. Sci. 55 (12), 8102-8110 (2014).
- Fantz, R. L. Visual perception from birth as shown by pattern selectivity. Ann. N. Y. Acad. Sci. 118 (21), 793-814 (1965).
- Wattam-Bell, J., et al. Reorganization of global form and motion processing during human visual development. Curr. Biol. 20 (5), 411-415 (2010).
- Falck-Ytter, T., von Hofsten, C., Gillberg, C., Fernell, E. Visualization and analysis of eye movement data from children with typical and atypical development. J. Autism. Dev. Disord. 43 (10), 2249-2258 (2013).
- Ahtola, E., et al. Dynamic eye tracking based metrics for infant gaze patterns in the face-distractor competition paradigm. Plos One. 9 (5), e97299 (2014).
- Jäkel, F., Wichmann, F. A. Spatial four-alternative forced-choice method is the preferred psychophysical method for naive observers. J. Vision. 6 (11), 1307-1322 (2006).
- Pel, J. J., et al. Orienting responses to various visual stimuli in children with visual processing impairments or infantile nystagmus syndrome. J. Child Neurol. 29 (12), 1632-1637 (2013).
- Kooiker, M. J., van der Steen, J., Pel, J. J. Reliability of visual orienting response measures in children with and without visual impairments. J. Neurosci. Meth. 233, 54-62 (2014).
- Boot, F. H., Pel, J. J., Evenhuis, H. M., van der Steen, J. Quantification of visual orienting responses to coherent form and motion in typically developing children aged 0-12 years. Invest. Ophth. Vis. Sci. 53 (6), 2708-2714 (2012).
- Oliveira, L. F., Simpson, D. M., Nadal, J. Calculation of area of stabilometric signals using principal component analysis. Physiol. Meas. 17 (4), 305-312 (1996).
- Pel, J., et al. Effects of visual processing and congenital nystagmus on visually guided ocular motor behaviour. Dev. Med. Child Neurol. 53 (4), 344-349 (2011).
- Kooiker, M. J., Pel, J. J., van der Steen, J. The relationship between visual orienting responses and clinical characteristics in children attending special education for the visually impaired. J. Child Neurol. 30 (6), 690-697 (2014).
- Ricci, D., et al. Early assessment of visual function in full term newborns. Early Hum. Dev. 84 (2), 107-113 (2008).
