Name: Un metodo per quantificare Visual Information Processing in bambini che utilizzano Eye Tracking (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 47 s
Description: Scopri un metodo di eye tracking per quantificare l'elaborazione visiva nei bambini attraverso movimenti oculari riflessivi. Questa tecnica fornisce misurazioni oggettive utili per valutazioni cliniche e riabilitazione.

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Gli autori ringraziano gli asili nido (Wasko, Alblasserwaard) per il loro supporto nel reclutamento del gruppo di controllo, e Mark Vonk per il suo aiuto nella raccolta dei dati nel gruppo di controllo. Gli autori ringraziano anche i bambini del gruppo di controllo e i bambini che sono clienti di Royal Dutch Visio per la partecipazione allo studio. Gli autori sono grati ai bambini e ai loro genitori per la partecipazione al video.
Lo sviluppo del metodo è stato sostenuto da una sovvenzione della Novum Foundation: un'organizzazione senza scopo di lucro che fornisce sostegno finanziario a progetti (di ricerca) che migliorano la qualità della vita delle persone con disabilità visiva (www.stichtingnovum.org). Il sostegno finanziario per il presente studio è stato fornito da "ZonMw Inzicht" (Organizzazione olandese per la ricerca e lo sviluppo sanitario-Insight Society), numero di sovvenzione: 60-00635-98-10.

<ol><li>Hyvärinen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Considerations+in+evaluation+and+treatment+of+the+child+with+low+vision%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Occup.+Ther%22%5BJournal%5D)">Considerations in evaluation and treatment of the child with low vision.</a> Am. J. Occup. Ther. 49 (9), 891-897 (1995).</li>
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<li>Corbetta, M., Shulman, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+goal-directed+and+stimulus-driven+attention+in+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain.</a> Nat. Rev. Neurosci. 3 (3), 201-215 (2002).</li>
<li>Tseng, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+classification+of+clinical+populations+from+natural+viewing+eye+movements%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol%22%5BJournal%5D)">High-throughput classification of clinical populations from natural viewing eye movements.</a> J. Neurol. 260 (1), 275-284 (2013).</li>
<li>Karatekin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+tracking+studies+of+normative+and+atypical+development%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Rev%22%5BJournal%5D)">Eye tracking studies of normative and atypical development.</a> Dev. Rev. 27 (3), 283-348 (2007).</li>
<li>Rommelse, N. N., Vander Stigchel, S., Sergeant, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+eye+movement+studies+in+childhood+and+adolescent+psychiatry%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Cogn%22%5BJournal%5D)">A review on eye movement studies in childhood and adolescent psychiatry.</a> Brain Cogn. 68 (3), 391-414 (2008).</li>
<li>Gredebäck, G., Johnson, S., von Hofsten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+tracking+in+infancy+research%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Neuropsychol%22%5BJournal%5D)">Eye tracking in infancy research.</a> Dev. Neuropsychol. 35 (1), 1-19 (2010).</li>
<li>Aslin, R. N., McMurray, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+corneal-reflection+eye+tracking+in+infancy%3A+methodological+developments+and+applications+to+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Infancy%22%5BJournal%5D)">Automated corneal-reflection eye tracking in infancy: methodological developments and applications to cognition.</a> Infancy. 6 (2), 155-163 (2004).</li>
<li>Sasson, N. J., Elison, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+tracking+young+children+with+autism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Eye tracking young children with autism.</a> J. Vis. Exp. (61), e3675(2012).</li>
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<li>Jones, P. R., Kalwarowsky, S., Atkinson, J., Braddick, O. J., Nardini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+measurement+of+resolution+acuity+in+infants+using+remote+eye-tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophth.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Automated measurement of resolution acuity in infants using remote eye-tracking.</a> Invest. Ophth. Vis. Sci. 55 (12), 8102-8110 (2014).</li>
<li>Fantz, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+perception+from+birth+as+shown+by+pattern+selectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.+Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Visual perception from birth as shown by pattern selectivity.</a> Ann. N. Y. Acad. Sci. 118 (21), 793-814 (1965).</li>
<li>Wattam-Bell, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reorganization+of+global+form+and+motion+processing+during+human+visual+development%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Reorganization of global form and motion processing during human visual development.</a> Curr. Biol. 20 (5), 411-415 (2010).</li>
<li>Falck-Ytter, T., von Hofsten, C., Gillberg, C., Fernell, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+and+analysis+of+eye+movement+data+from+children+with+typical+and+atypical+development%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Autism.+Dev.+Disord%22%5BJournal%5D)">Visualization and analysis of eye movement data from children with typical and atypical development.</a> J. Autism. Dev. Disord. 43 (10), 2249-2258 (2013).</li>
<li>Ahtola, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+eye+tracking+based+metrics+for+infant+gaze+patterns+in+the+face-distractor+competition+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%22Plos+One%22%5BJournal%5D)">Dynamic eye tracking based metrics for infant gaze patterns in the face-distractor competition paradigm.</a> Plos One. 9 (5), e97299(2014).</li>
<li>Jäkel, F., Wichmann, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+four-alternative+forced-choice+method+is+the+preferred+psychophysical+method+for+naive+observers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vision%22%5BJournal%5D)">Spatial four-alternative forced-choice method is the preferred psychophysical method for naive observers.</a> J. Vision. 6 (11), 1307-1322 (2006).</li>
<li>Pel, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orienting+responses+to+various+visual+stimuli+in+children+with+visual+processing+impairments+or+infantile+nystagmus+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Neurol%22%5BJournal%5D)">Orienting responses to various visual stimuli in children with visual processing impairments or infantile nystagmus syndrome.</a> J. Child Neurol. 29 (12), 1632-1637 (2013).</li>
<li>Kooiker, M. J., van der Steen, J., Pel, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+visual+orienting+response+measures+in+children+with+and+without+visual+impairments%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">Reliability of visual orienting response measures in children with and without visual impairments.</a> J. Neurosci. Meth. 233, 54-62 (2014).</li>
<li>Boot, F. H., Pel, J. J., Evenhuis, H. M., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+visual+orienting+responses+to+coherent+form+and+motion+in+typically+developing+children+aged+0-12+years%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophth.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Quantification of visual orienting responses to coherent form and motion in typically developing children aged 0-12 years.</a> Invest. Ophth. Vis. Sci. 53 (6), 2708-2714 (2012).</li>
<li>Oliveira, L. F., Simpson, D. M., Nadal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calculation+of+area+of+stabilometric+signals+using+principal+component+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Meas%22%5BJournal%5D)">Calculation of area of stabilometric signals using principal component analysis.</a> Physiol. Meas. 17 (4), 305-312 (1996).</li>
<li>Pel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+visual+processing+and+congenital+nystagmus+on+visually+guided+ocular+motor+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Med.+Child+Neurol%22%5BJournal%5D)">Effects of visual processing and congenital nystagmus on visually guided ocular motor behaviour.</a> Dev. Med. Child Neurol. 53 (4), 344-349 (2011).</li>
<li>Kooiker, M. J., Pel, J. J., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+visual+orienting+responses+and+clinical+characteristics+in+children+attending+special+education+for+the+visually+impaired%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Neurol%22%5BJournal%5D)">The relationship between visual orienting responses and clinical characteristics in children attending special education for the visually impaired.</a> J. Child Neurol. 30 (6), 690-697 (2014).</li>
<li>Ricci, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+assessment+of+visual+function+in+full+term+newborns%5BTitle%5D)+AND+%22Early+Hum.+Dev%22%5BJournal%5D)">Early assessment of visual function in full term newborns.</a> Early Hum. Dev. 84 (2), 107-113 (2008).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano di non avere alcun interesse finanziario concorrente.

La misura presentata set-up in combinazione con l&#39;analisi quantitativa movimento degli occhi fornisce una caratterizzazione netta di funzioni di elaborazione visiva in vari gruppi di bambini con oculomotor e disabilità visive. La caratteristica fondamentale di questo paradigma è che le prestazioni si basa sulle risposte dei movimenti oculari a stimoli visivi che vengono attivati ​​in maniera riflessiva. Non ci sono istruzioni verbali specifiche sono date e non vi è alcuna necessità per i bambini di rispondere verbalmente. I parametri RTF, GFA e FD mostrano differenze significative tra i gruppi di bambini in genere developing- e non vedenti, nonostante la limitata diffusione dei valori dei parametri che esiste in ogni gruppo (Figure 4 - 6). Così, a seconda del parametro valutato, alcuni bambini con sviluppo tipico possono mostrare prestazioni devianti, mentre alcuni bambini con disabilità visive mostrano &#39;normale&#39; delle prestazioni. In ultima analisi, più misure di outcome in risposta a più visivamodalità dovrebbero essere considerati a livello individuale. Una sintesi di tutte le misure di esito fornisce una caratterizzazione unica di capacità di elaborazione delle informazioni visive, che possono essere convertiti in un profilo visivo nei bambini dai 6 mesi di età. Diversi studi hanno dimostrato il valore di eye tracking remoto in popolazioni vulnerabili di bambini, per inferire attentivo o capacità psicologiche 9,12,18. Considerando maggior parte degli studi si basano su osservazioni comportamentali e l&#39;uso di istruzioni, una caratteristica distintiva del paradigma corrente è l&#39;approccio verbale, quantitativa. Passaggi critici all&#39;interno del protocollo sono quindi gli stimoli che si basano su preferenziale guardare, la misura mobili set-up, e il software di calibrazione personalizzato e di analisi. L&#39;estensione ha presentato i risultati di osservazione-based con metodi di analisi elaborati fornisce risultati standardizzati e dettagliate sulle funzioni di elaborazione visiva. Ciò è in linea con il lavoro sulla valutazione delinfante acuità visiva con un eye tracker 14, e il lavoro sul controllo sguardo a vari disturbi 7. Il metodo è flessibile e permette la valutazione cellulare che è indispensabile quando si eseguono le valutazioni cliniche nei bambini o bambini con disabilità multiple. Pertanto, è adatto per misurare oculomotor e capacità di elaborazione visiva in quasi tutti i bambini che sono in grado di guardare un monitor. Il significato di questo metodo rispetto a metodi diagnostici visivi esistenti (cioè, validità) è stato studiato come primo passo verso l&#39;implementazione clinica. L&#39;attuale paradigma è stato combinato con la valutazione attualmente utilizzato visiva funzione (VFA) nei bambini. Le osservazioni di funzioni oculomotorie e visivi che si basano sulle registrazioni movimento degli occhi erano comparabili con le osservazioni del comportamento standard di queste funzioni. Inoltre, occhio parametri di monitoraggio, ad esempio, la durata di fissazione e la direzione saccadico, annuncio previstovalore dizionale nella caratterizzazione oculomotor e performance visiva nei bambini durante VFA (Kooiker MJG et. al., 2015, presentato). Il guadagno principale del metodo presentato risiede nella possibilità di valutare più funzioni visive rispetto a quello attualmente svolto nelle valutazioni delle funzioni visive in giovane età, e di valutarli in maniera quantitativa 26. Una limitazione rispetto ai metodi esistenti è che, senza adattamenti, non è ancora possibile valutare a fondo l&#39;acuità visiva o del campo visivo con l&#39;attuale batteria di test 14. Anche se ci siamo limitati alla presentazione dei risultati di stimoli dei cartoni animati, in future applicazioni diverse modalità visive possono essere testati utilizzando altri stimoli (ad esempio, forme distinte, di movimento, di colori e di informazione contrasto) 22,20,25. In questo modo, le aree specifiche di elaborazione visiva al di là delle vie visive primarie sono mirati, come le aree di associazione visivi in ​​corteccia temporale e parietale.Una limitazione del metodo è che gli attuali stimoli visivi semplicemente attivano la rilevazione di input visivo, e invocano la fase iniziale di elaborazione visiva. Questi stimoli non bersaglio funzioni di ordine superiore che diventano rilevanti dopo il rilevamento di stimolo e che sono normalmente misurati con i test di percezione visiva. Sebbene la loro esecuzione, senza l&#39;uso della comunicazione è impegnativo, un paradigma-based occhio è un formato futuro promettente per la rilevazione delle informazioni percezione connessi, ad esempio ricerca visiva, attenzione -Memoria o -selettivo. In sintesi, le risposte dettagliate movimento oculare a vari tipi di stimolazione visiva forniscono una caratterizzazione completa di funzioni di elaborazione delle informazioni visive, nelle prime fasi di sviluppo. Di conseguenza, per ogni bambino può essere creato un profilo visivo individuale in termini di funzioni intatte e ipovedenti. Tale profilo può fornire informazioni dettagliate sui punti di forza e di debolezza in oculomotor e visivofunzione. Può essere usato come punto di partenza per il sostegno nella vita quotidiana, e per insegnante e formazione caregiver. Le informazioni quantitative che è diventata disponibile con questo metodo può essere vantaggioso per seguenti sviluppo visivo nel tempo, e per monitorare interventi visivi e programmi di riabilitazione.

La prevalenza di danni cerebrali connessi problemi visivi nei bambini è aumentato. Poiché i problemi visivi possono avere un grande impatto sullo sviluppo di un bambino, la diagnosi precoce nei bambini neonati e nei bambini a rischio è molto importante. Allo stato attuale, i test di funzionalità visiva per valutare funzioni sensoriali visivi come acuità visiva e sensibilità al contrasto (ad esempio, i test ottotipo) sono applicabili in bambini dai 1-2 anni di età 1. Nei bambini più piccoli questi test si basano su osservazioni strutturate di comportamento di visione di un bambino di informazioni visive. L&#39;interpretazione di tale comportamento, vale a dire, cercando in movimenti degli occhi di un bambino, può essere ostacolato da oculomotor o disfunzioni di attenzione del bambino, o anche per la visualizzazione di comportamento dell&#39;osservatore. Funzioni visive cerebralmente mediate come la memoria visuo-spaziale e di riconoscimento degli oggetti vengono valutate con i test di percezione visiva (per esempio, DTVP 2). Questi test richiedono ins verbalitructions e la comunicazione e può essere utilizzato da 4-5 anni di età. In vista dello sviluppo postnatale del sistema visivo e di sfruttare l&#39;elevato livello di plasticità primi anni di vita, è auspicabile stabilire la presenza e l&#39;entità di deficit nella trasformazione informazioni visive più presto possibile. In questo modo, i bambini con (cerebrali) disabilità visive possono al massimo trarre beneficio da un intervento precoce, la stimolazione visiva, o di strategie di sostegno. Di conseguenza, vi è la necessità per un metodo di valutazione di elaborazione delle informazioni visive che possono essere utilizzati senza comunicazione verbale nei bambini e che si basa su risultati quantitativi. I movimenti oculari sono un buon modello per studiare il comportamento di orientamento guidato visivamente agli stimoli 3,4, e relativi funzioni percettive e cognitive 5. I movimenti oculari indicano al centro dell&#39;attenzione visiva in scene, e sono noti per causare sia da bottom-up (riflessiva, salienza-driven) o dall&#39;alto verso il basso (intentional, cognitivo) elabora 6. I movimenti oculari sono utilizzati per dirigere la fovea, cioè, nitidezza della visione, a nuovi oggetti. Il contenuto visivo di un oggetto di interesse è trasformati tramite percorsi che corrono dalla retina attraverso il genicolato nucleo laterale primaria corteccia visiva (V1), e che si distribuiscono su aree di lavorazione cerebrali (ad esempio, coinvolti in attenzione, orientamento spaziale, il riconoscimento, la memoria e le emozioni). I movimenti oculari sono sia un prerequisito per, e un sequel di elaborazione delle informazioni visive. Sviluppi nella misurazione dei movimenti oculari con inseguitori occhi infrarossi danno la possibilità di ottenere parametri quantitativi di oculomotor e funzione visiva. trackers occhio automatizzati sono oggi onnipresenti nella ricerca medica e psicologica che coinvolge popolazioni sane e clinici. Il loro scopo non è solo per studiare la funzione oculomotoria e l&#39;allocazione attenzione 7, ma anche per rispondere alle domande about meccanismi comportamentali e psicologici 8,9. Con l&#39;aumento dei sistemi di tracciamento dell&#39;occhio accessibili e commerciali, sono sempre più utilizzati per testare le popolazioni vulnerabili di neonati e bambini 10-12, senza condizioni vincolanti, istruzioni complesse, o cooperazione attiva 12,13. A causa della stretta accoppiamento del oculomotor e sistema visivo a livello cerebrale oculare e, occhio metodi di monitoraggio basati sono preminentemente adatto per valutare le capacità visive. Finora, oltre la misura dell&#39;acuità visiva 14, l&#39;utilizzo della tecnica nella valutazione della funzione visiva nei bambini ha ricevuto relativamente poca attenzione. Il nostro gruppo ha combinato misurazioni movimento degli occhi con un paradigma di sguardo preferenziale 13. Preferenziale cercando è la preferenza per fissare le superfici modellate su quelle omogenee 15. Questo principio viene applicato utilizzando stimoli visivi con un&#39;area bersaglio in uno dei quattro quadranti, che diffER dallo sfondo, in termini di una caratteristica visiva specifica, ad esempio forma coerente, movimento coerente, contrasto e colore. Queste caratteristiche visive sono noti per essere elaborato da vie visive periferiche e centrali separati. Ad esempio, le informazioni sulla forma viene elaborato da percorsi ventrali, da V1 a corteccia temporale. Informazioni su movimento viene elaborato da percorsi dorsali, da V1 a corteccia parietale posteriore 16. Quindi, stimoli specifici vengono usati per attivare l&#39;elaborazione dell&#39;informazione visiva in zone distinte del sistema visivo. Se un bambino è in grado di vedere le informazioni visive specifiche che viene presentato, che le informazioni attirerà l&#39;attenzione visiva in forma di movimenti oculari. Questi riflessivi risposte movimento degli occhi agli stimoli visivi sono registrati con un tracker occhio a raggi infrarossi a distanza. In questo modo, le misure di movimento degli occhi fornire una valutazione priva di comunicazione della qualità dei vari aspetti di informazioni visive di elaborazione 13. I movimenti oculari forniscono non solo i dati di osservazione del comportamento di visione di un bambino 11, ma possono essere utilizzate anche altre misure oggettive outcome. In combinazione con un paradigma di test accuratamente progettato, movimenti oculari possono dare informazioni precise e obiettive sui elaborazione delle informazioni visive. Queste informazioni sono ottenute calcolando parametri quantitativi basati sulle proprietà temporali e spaziali di risposte movimento degli occhi. Esempi di tali parametri sono il tempo di reazione 13, tempo di fissazione 17, metriche saccade 7 o allocazione attenzione cumulativo 18. La disponibilità di questi parametri è nuovo al campo della valutazione visiva nei bambini in giovane fase di sviluppo. L&#39;obiettivo di questo lavoro è quello di presentare un metodo di monitoraggio basata su occhio per misurare l&#39;elaborazione delle informazioni visive nei bambini a partire dall&#39;età di 6 mesi. La misura di set-up e la procedura (cioè paradigma verbale, post-calibrazione e mobility) si applicano specificamente all&#39;utilizzo di questo metodo in bambini a rischio. Un aspetto fondamentale è l&#39;analisi di parametri quantitativi visivi di risposta, cioè il tempo di reazione, la durata di fissaggio, e la precisione di fissaggio. Questi parametri vengono utilizzati per fornire aree di riferimento di risposte guidate visivamente nei bambini con sviluppo tipico, a caratterizzare l&#39;elaborazione delle informazioni visive in gruppi a rischio di bambini con disabilità visive.

<table><tbody><tr><td>Tobii T60 XL</td><td>Tecnologia Tobii: http://www.tobii.com&nbsp;</td><td>http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/</td> <td>eye tracker a infrarossi a distanza&nbsp;</td></tr><tr><td>Tobii Studio</td><td>Tobii Tecnologia: http://www.tobii.com&nbsp;</td><td>http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/</td> <td>software per l'inseguimento degli occhi</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks Inc</td><td>Software per l'analisi dei</td> <td>dati</td> http://nl.mathworks.com/products/matlab/</tr></tbody></table>

un metodo per quantificare visual information processing in bambini che utilizzano eye tracking

A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking

I problemi visivi che si verificano presto nella vita possono avere un impatto importante sullo sviluppo di un bambino. Senza comunicazione verbale e basata solo su metodi osservativi, è difficile fare una valutazione quantitativa dei problemi visivi di un bambino. Ciò limita una diagnostica accurata nei bambini di età inferiore ai 4 anni e nei bambini con disabilità intellettiva. Qui descriviamo un metodo quantitativo che supera questi problemi. Il metodo utilizza un eye tracker remoto e un paradigma di osservazione preferenziale a quattro scelte per misurare le risposte dei movimenti oculari a diversi stimoli visivi. Il bambino siede senza poggiatesta davanti a un monitor con telecamere a infrarossi integrate. In uno dei quattro quadranti del monitor viene presentato uno stimolo visivo. Ogni stimolo ha una modalità visiva specifica rispetto allo sfondo, ad esempio la forma, il movimento, il contrasto o il colore. Dalle risposte riflessive ai movimenti oculari a queste specifiche modalità visive, vengono calcolati parametri di output come i tempi di reazione, l'accuratezza e la durata della fissazione per quantificare il comportamento visivo di un bambino. Con questo approccio, la qualità dell'elaborazione delle informazioni visive può essere valutata senza l'uso della comunicazione. Confrontando i risultati con i valori di riferimento ottenuti nei bambini con sviluppo tipico da 0 a 12 anni, il metodo fornisce una caratterizzazione dell'elaborazione delle informazioni visive nei bambini ipovedenti. Le informazioni quantitative fornite da questo metodo possono essere vantaggiose per il campo della valutazione visiva clinica e della riabilitazione in diversi modi. I valori dei parametri forniscono una buona base per: (i) caratterizzare le capacità visive precoci e di conseguenza consentire interventi precoci; (ii) confrontare i gruppi di rischio e seguire l'evoluzione visiva nel tempo; e (iii), costruire un profilo visivo individuale per ogni bambino.

Il metodo presentato è stato applicato in due popolazioni di bambini: un gruppo di controllo di 337 bambini senza disabilità visive (età media (SD) = 4,8 (3,3) anni), e un gruppo di 119 bambini con disabilità visive (età media (SD) = 8.10 (2.96) anni) che sono stati reclutati in un centro di riabilitazione visiva (Royal Dutch Visio, Paesi Bassi). Di questi bambini, 74 avevano disabilità visiva oculare e 45 ha avuto problemi di vista cerebrale. I risultati di tutti i bambini di controllo sono visualizzati nelle figure 4 - 6, separatamente per il tempo di reazione, la durata di fissazione, e la zona di fissaggio sguardo. I limiti di riferimento (indicati da linee nere) sono stati costruiti inserendo una funzione logaritmica per i dati di controllo in base all&#39;età. Queste cifre servono come base per la caratterizzazione di funzioni di elaborazione visiva nei bambini con disabilità visive, in termini di funzione compromessa o intatto. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Il tempo di reazione del parametro di fissaggio (RTF) distingue tra bambini state ritirate e senza disabilità visive, e tra i diversi tipi di problemi di vista. RTF è una misura per il tempo necessario per elaborare le informazioni visive ed eseguire un movimento oculare (per i calcoli si riferiscono ad un precedente studio 13). Più basso è il valore di RTF, più veloce è la risposta movimento degli occhi. Una buona ripetibilità dei RTF è stato dimostrato in un gruppo di bambini a sviluppo tipico da 0-12 anni 13,21,22, e nei bambini con vari tipi di disabilità visive 21. La figura 4 mostra RTF media allo stimolo del fumetto dinamica sopra l&#39;età, per bambini di controllo, i bambini con compromissione della funzione cerebrale visiva (CVI) e bambini con disabilità visiva oculare (OVI). I valori RTF sono significativamente più alti nei bambini state ritirate rispetto ai bambini senza disabilità visive (differenza media = 85 msec; t = -13,91, p &lt;0,001, d di Cohen = 1.32) e in children con CVI rispetto al OVI (differenza media = 99 msec; t = -6,90, p &lt;0,001, d di Cohen = 1.25). Questi risultati confermano precedentemente pubblicato i risultati su RTF in sottogruppi del presente set di dati 20,24,25. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54031/54031fig4.jpg" /> Figura 4. RTF media nei bambini state ritirate e senza disabilità visive. Valori medi RTF in ms (asse y) per ogni figlio, di età superiore ai (asse x). I valori sono indicati separatamente per bambini di controllo (cerchi aperti), i bambini con OVI (cerchi neri), e bambini con CVI (croci). La linea nera rappresenta il limite di riferimento superiore del RTF nel gruppo di controllo. Valori RTF di sopra di questa linea sono considerati devianti, cioè lunghi tempi di reazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig4large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <p class="jove_content"fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; durata di fissazione è la quantità totale di tempo in cui sguardo era fissata all&#39;interno dell&#39;area di destinazione. FD è una misura per l&#39;attenzione visiva sostenuta, e dipende stimolo tempo di presentazione, che è 4 sec nel presente esempio. La durata dei parametri di fissaggio (FD) distingue anche tra i bambini con e senza diversi tipi di disabilità visive. La Figura 5 mostra significano FD sopra l&#39;età, separatamente per i bambini di controllo, i bambini con CVI, e bambini con OVI. FD è significativamente più breve nei bambini state ritirate rispetto ai bambini senza disabilità visive (differenza media = 850 msec; t = 11,72, p &lt;0.001, di Cohen d = -1,12), e significativamente più breve nei bambini con CVI rispetto ai bambini con OVI (media differenza = 325 msec; t = 2.44, p &lt;0.05, d di Cohen = -0.50). Ciò conferma i risultati precedenti nei bambini state ritirate, rispetto ai bambini senza disabilità visive (Kooiker MJG et al., Submitted). Figura 5. media FD nei bambini state ritirate e senza disabilità visive. Valori medi FD in ms (asse y) per ogni figlio, di età superiore ai (asse x). I valori sono indicati separatamente per bambini di controllo (cerchi aperti), i bambini con OVI (cerchi neri), e bambini con CVI (croci). La linea nera rappresenta il limite di riferimento inferiore del FD nel gruppo di controllo. I valori FD di sotto di questa linea sono considerati devianti, cioè breve durata fissazione. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig5large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> L&#39;area di fissaggio parametro sguardo (GFA) è sensibile per rilevare disturbi nel controllo oculomotorio, in particolare nistagmo. GFA rappresenta la dimensione dell&#39;area di fissaggio in gradi, ed è una misura perla precisione di fissaggio (per i calcoli vedi studi precedenti 13,23). Una piccola area di fissaggio indica elevata precisione fissazione. GFA dipende dalla dimensione dello stimolo e la corrispondente area di destinazione (cioè, un raggio 6a nella presente esempio). Buona ripetibilità dei GFA è stato dimostrato in un gruppo di bambini normali da 0-12 anni 13, 21, e nei bambini con vari tipi di disturbi visivi 21. Figura 6 mostra significa GFA in risposta allo stimolo cartone animato su età, separatamente per bambini di controllo, i bambini con la compromissione oculomotorio nistagmo, e bambini con disabilità visive, ma senza nistagmo. I valori GFA sono significativamente più grandi, vale a dire inferiore accuratezza di fissaggio, nei bambini state ritirate rispetto ai bambini senza disabilità visive (differenza media = 1.34º; t = -25,09, p &lt;0,001, d di Cohen = 2.37). Inoltre, i bambini con nistagmo hanno una minore accuratezza di fissaggio rispetto ai bambini wi<html> thout nistagmo ma con altri tipi di disabilità visiva (differenza media = 0.71º; t = 5.03, p &lt;0.001; di Cohen d = 1,04). Ciò è coerente con i risultati precedentemente pubblicati su GFA in sottogruppi del presente 20,24,25 set di dati. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54031/54031fig6.jpg" /> Figura 6. media GFA nei bambini con e senza disabilità visive. Valori medi GFA in gradi (asse y) per ogni figlio, di età superiore ai (asse x). I valori sono indicati separatamente per bambini di controllo (cerchi aperti), i bambini con disabilità visiva e nistagmo (asterisco), e bambini con disabilità visiva senza nistagmo (nero diamante). La linea nera rappresenta il limite di riferimento superiore del GFA nel gruppo di controllo. Valori GFA di sopra di questa linea sono considerati devianti, cioè bassa precisione fissazione.t = &quot;_ blank&quot;&gt; Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Viene descritto un metodo per quantificare la qualità dell'elaborazione delle informazioni visive basata sui movimenti oculari riflessi in risposta a specifiche modalità visive. I tempi di reazione e i parametri di output della fissazione vengono utilizzati per caratterizzare le prestazioni visive nei bambini con e senza disabilità visive a partire dai 6 mesi di età.

Un metodo per quantificare Visual Information Processing in bambini che utilizzano Eye Tracking

Visual problems that occur early in life can have major impact on a child's development. Without verbal communication and only based on observational ...

L'obiettivo generale di questo Metodo di Osservazione Preferenziale Basato sul Tracciamento Oculare è quantificare la qualità dell'Elaborazione dell'Informazione Visiva nei Bambini, in base a Risposte di Orientamento Visivamente-guidate Riflessive. Questo metodo avrà un valore significativo nel campo delle Valutazioni Cliniche della Vista e della Riabilitazione nei Bambini a partire dai sei mesi di età. Inoltre, il metodo si basa su misurazioni oggettive e sull'analisi delle risposte dei movimenti oculari.Queste risposte forniscono informazioni quantitative sulle prestazioni visive e possono essere ottenute senza comunicazione verbale. I parametri quantitativi del trattamento visivo, come i tempi di reazione e la qualità della fissazione, hanno un valore aggiuntivo per la caratterizzazione delle prestazioni visive, specialmente nei bambini piccoli e nei bambini con disabilità intellettive. Le implicazioni di questo aspetto si estendono dalla caratterizzazione del trattamento visivo e delle funzioni oculari nei bambini sani all'identificazione di prestazioni visive anomale nei bambini con deficit visivi.Iniziare selezionando un insieme di stimoli visivi, come immagini o filmati, per indirizzare l'elaborazione delle funzioni motorie oculari di base e delle funzioni di elaborazione visiva. Utilizzare stimoli visivi per valutare le funzioni motorie oculari di base, come fissazioni e scatti oculari (saccadi), inseguimento liscio e nistagmo optocinetico. Successivamente, utilizzare un insieme di stimoli visivi basati su un paradigma preferenziale a scelta forzata con quattro alternative, in cui ciascun angolo dello stimolo rappresenta un'alternativa distinta o un'area bersaglio.Utilizzare questi stimoli visivi per valutare le funzioni del processamento visivo, come il processamento simultaneo, la forma, il contrasto, il colore o il movimento. Successivamente, progettare una sequenza di test nel software del Eye-tracker, selezionando il tipo di stimolo da aggiungere, ovvero un'immagine o un filmato. A tale scopo, selezionare lo stimolo desiderato dalla cartella in cui si trova e fare clic su Aggiungi.Ripetere questi passaggi fino a quando tutti gli stimoli non sono stati aggiunti alla sequenza temporale. Infine, posizionare i diversi tipi di stimoli visivi, in ordine casuale, nella sequenza di prova. Assicurarsi che la posizione dell'area bersaglio vari da una prova all'altra, al fine di indurre movimenti oculari riflessivi verso il bersaglio da parte del partecipante.Cominciare scegliendo un sistema di eye-tracking adatto alle popolazioni pediatriche, ad esempio con luce infrarossa remota, e fissare il monitor del dispositivo di eye-tracking a un tavolo stabile mediante un braccio flessibile per schermo LCD. Scegliere un braccio che possa muoversi in tre dimensioni. Far accomodare il bambino nella stanza di prova e posizionarlo a circa 60 centimetri dal monitor, in modo da garantire un efficiente tracciamento della pupilla di entrambi gli occhi.Quindi, regolare la posizione del monitor in modo che sia perpendicolare agli occhi del bambino. Successivamente, verificare la qualità della ricezione della pupilla, osservando la presenza di due punti bianchi chiaramente visibili che rappresentano gli occhi del bambino sullo schermo. Avviare la procedura di calibrazione del software del tracker oculare, che presenta punti mobili in aree predefinite del monitor, al fine di allineare le posizioni dello sguardo.Verificare la qualità di questa calibrazione preimpostata per assicurare che sia possibile effettuare le registrazioni. Successivamente, attivare una finestra separata chiamata visualizzatore, che mostri le risposte del movimento oculare del bambino agli stimoli del test, sovrapponendo il segnale dello sguardo alla registrazione video. Attivare una telecamera web rivolta verso il bambino, per osservare e registrare il comportamento generale del bambino durante il test.Informi il bambino che guarderà la televisione. Successivamente, esegua il test e osservi il comportamento fisico e le risposte dei movimenti oculari del bambino. Al termine dell'esecuzione del test, riproduca offline la registrazione dello sguardo e osservi le risposte dello sguardo agli stimoli presentati, al fine di ottenere una caratterizzazione qualitativa del comportamento di orientamento visivo del bambino.Infine, esportare e archiviare i dati registrati e basati sul tempo per ogni soggetto relativi alle caratteristiche del movimento oculare, come la distanza di visione e le posizioni dello sguardo, e separatamente l'elenco cronologico degli stimoli visivi presentati, come le posizioni degli stimoli. Applicare una procedura di post-calibrazione al termine della registrazione, per ovviare a una cattiva calibrazione preliminare causata da eccessivi movimenti della testa, mancanza di fissazioni adeguate o posizione anomala dello sguardo o della testa. A tale scopo, aprire il software di analisi e selezionare lo stimolo per analizzare i dati dello sguardo, digitando un numero accanto allo stimolo prescelto.Premere Esegui. Nel menu a comparsa, selezionare l'opzione Post-calibrazione dei dati. Quindi, selezionare Dati di fissazione per un soggetto dall'elenco dei file e premere Apri.Dal menu a comparsa successivo, selezionare quali occhi analizzare: Sinistro, Destro o Entrambi, al fine di generare un grafico a dispersione di tutte le posizioni dello sguardo e dei target registrate durante il tempo totale di presentazione dello stimolo. Successivamente, selezionare Sì o No, a seconda che le posizioni dello sguardo si sovrappongano correttamente alle corrispondenti posizioni del target.Se la calibrazione non è corretta, scegliere No per eseguire una ricalibrazione. Tradurre i punti centrali dello sguardo al centro del monitor, facendo clic una volta sul Centro dei Punti di Sguardo, o sul Punto Centrale situato esattamente al centro dell'asse verticale e orizzontale. Scalare le posizioni dello sguardo alle posizioni corrispondenti dei target, facendo clic una volta sul Centro dei Punti di Sguardo in ciascuno dei quattro quadranti target.Verificare nuovamente se le posizioni dello sguardo si sovrappongono correttamente alle posizioni corrispondenti del bersaglio. Se la calibrazione è corretta, scegliere Sì per salvare i dati dello sguardo calibrati. In caso contrario, scegliere No e ripetere la procedura di post-calibrazione.Inoltre, verificare che il soggetto abbia visto la presentazione dello stimolo, controllando che i dati dello sguardo siano allineati ai seguenti criteri e al grafico di visualizzazione. Se lo stimolo può essere classificato come visto, fare clic su Sì nel menu a comparsa. In caso contrario, fare clic su No. Contemporaneamente, riportare tutti i punti di fissazione appartenenti allo stimolo presentato nel quadrante bersaglio corrispondente.Verificare visivamente se i punti di fissazione si trovano nel quadrante corretto. Infine, dopo aver controllato manualmente le risposte del movimento oculare, utilizzare il software per calcolare tre parametri: Tempo di Reazione alla Fissazione, o RTF, Durata della Fissazione, o FD, e Area di Fissazione dello Sguardo, o GFA.RTF è una misura del tempo necessario per elaborare un'informazione visiva ed eseguire un movimento oculare. In questo caso, i valori medi di RTF durante lo stimolo dinamico con cartone animato sono significativamente più elevati nei bambini con deficit visivi rispetto ai bambini senza deficit visivi. Inoltre, i valori di RTF sono significativamente più alti nei bambini con deficit visivi cerebrali rispetto ai bambini con deficit visivi oculari.La durata della fissazione (FD) è la quantità totale di tempo durante la quale lo sguardo rimane fermo all'interno dell'area target. La FD è significativamente più breve nei bambini con deficit visivi rispetto ai bambini senza deficit visivi. Inoltre, la FD è significativamente più breve nei bambini con deficit visivo cerebrale rispetto ai bambini con deficit visivo oculare.Inoltre, l'Area di Fissazione dello Sguardo (GFA) è una misura dell'accuratezza di fissazione, in cui un'area di fissazione ridotta indica un'elevata accuratezza di fissazione. I valori di GFA sono significativamente più elevati nei bambini con deficit visivi rispetto ai bambini senza deficit visivi. In aggiunta, la GFA è significativamente maggiore nei bambini con deficit visivi e nistagmo, rispetto ai bambini con deficit visivi ma senza nistagmo.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare i metodi basati sul tracciamento oculare in ambito clinico e pratico. Questi metodi possono essere impiegati per quantificare la qualità dell'elaborazione delle informazioni visive nei bambini a partire dall'età di sei mesi. I passaggi essenziali all'interno del protocollo includono stimoli basati sull'osservazione preferenziale, la capacità di eseguire la calibrazione post-acquisizione dei dati di tracciamento oculare e la disponibilità di esiti quantitativi.I parametri di elaborazione ufficiali ottenuti con questi metodi possono essere vantaggiosi per seguire l'evoluzione visiva nel tempo e per monitorare gli effetti dei programmi di intervento visivo. Questi metodi possono fornire profili individuali della prestazione visiva. Tali profili possono essere utilizzati per un supporto funzionale nella vita quotidiana, personalizzato in base alle esigenze del bambino.

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