Lo sguardo in azione: Head-mounted Eye Tracking dell'attenzione visiva dinamica dei bambini durante il comportamento naturalistico

Questo metodo può aiutare i ricercatori a capire come appare il mondo dal punto di vista di un bambino, così come come assegnano la loro vera attenzione all'interno di quella vista. Rispetto al tracciamento oculare basato sullo schermo, che è ampiamente utilizzato nella scienza comportamentale, il tracciamento oculare montato sulla testa ci consente di monitorare dove i bambini guardano durante le attività quotidiane come il gioco di giocattolo e la lettura di libri di immagini. A dimostrare la procedura saranno gli studenti laureati Catalina Suarez-Rivera e Yayun Zhang e il responsabile del laboratorio Daniel Pearcy.

Prima di iniziare un esperimento, modificare un sistema per lavorare con un cappuccio per neonati su misura. Selezionare una telecamera di scena regolabile in termini di posizionamento e con un angolo abbastanza ampio da catturare un campo visivo appropriato per affrontare le questioni di ricerca di interesse. Selezionare una telecamera per gli occhi regolabile in termini di posizionamento e con un LED a infrarossi posizionato in modo tale che la cornea dell'occhio del bambino rifletta questa luce.

Il sistema di tracciamento oculare dovrebbe essere il più discreto e leggero possibile, per offrire la massima possibilità che i bambini tollerino di indossare l'attrezzatura. Quindi attaccare la scena e le telecamere per gli occhi a un gancio e a una cinghia ad anello che viene apposto sul lato opposto di un gancio e una cinghia ad anello cucita su un cappuccio delle dimensioni di un bambino, per incorporare il sistema nel cappuccio e posizionare le telecamere in modo che siano fuori dal centro della vista del bambino. Per la raccolta dei dati di tracciamento oculare, hanno due ricercatori presenti:uno con cui interagire e occupare il bambino, e uno per posizionare e posizionare il sistema di tracciamento oculare.

Coinvolgi completamente il bambino in un'attività che occupa le mani del bambino, in modo che il bambino non raggiunga per muoversi o afferrare il sistema di tracciamento oculare e posizionare il sistema di tracciamento oculare sulla testa del bambino. Posizionare la fotocamera della scena bassa sulla fronte per approssimare al meglio il campo visivo del bambino e centrare la vista della telecamera della scena su ciò che il bambino erà guardando durante lo studio. Per ottenere dati dello sguardo di alta qualità, posizionare la fotocamera oculare per rilevare sia la pupilla che il riflesso corneale senza occlusione della guancia o delle ciglia in tutta la gamma di movimento dell'occhio.

La parte più difficile di questo protocollo è posizionare l'attrezzatura sulla testa del bambino e regolare le telecamere senza sconvolgere il bambino. Velocità, fiducia e pratica sono essenziali. Una volta che la scena e le immagini degli occhi sono il più possibile di alta qualità, attira l'attenzione del bambino su diverse posizioni nel suo campo visivo per raccogliere i dati di calibrazione.

Fare attenzione che il posizionamento del corpo del bambino durante la calibrazione corrisponda alla posizione che verrà utilizzata durante lo studio. Una volta ottenuti tutti i punti di calibrazione, iniziare a raccogliere i dati di tracciamento oculare. Prendendo nota di tutti i punti in cui il sistema di tracciamento oculare viene urtato o disallineato, per consentire la ricalibrazione se necessario e per consentire una codifica separata dei dati prima e dopo il disallineamento.

Per calibrare i dati di tracciamento oculare alla fine dello studio, aprire un programma software di calibrazione appropriato e regolare le soglie dei vari parametri di rilevamento all'interno del software di calibrazione per ottenere una buona immagine oculare. Durante il primo ciclo di calibrazione, identificare i punti di calibrazione nei momenti in cui il bambino sta chiaramente guardando a un punto distinto dell'immagine della scena, tenendo presente che questi possono essere punti creati intenzionalmente dal ricercatore durante la raccolta dei dati, o punti dall'interno dello studio, in cui il punto di sguardo è facilmente identificabile, purché la pupilla venga accuratamente rilevata per quei fotogrammi. Creare una serie di punti di calibrazione per stabilire la mappatura tra la scena e l'occhio.

Se il sistema di tracciamento oculare ha cambiato posizione in qualsiasi momento durante lo studio, creare calibrazioni separate per le porzioni prima e dopo il cambio di posizione. Per codificare le aree di interesse, compilare un elenco di tutte le aree di interesse che devono essere codificate in base alle domande di ricerca e utilizzare l'immagine dell'occhio, l'immagine della scena e la traccia del punto di osservazione del bambino per determinare quale area di interesse viene frequentata visivamente. Scorri i fotogrammi uno per uno per guardare i momenti della pupilla all'interno dell'immagine dell'occhio come segnale principale che la regione di interesse potrebbe essere cambiata.

Quando si verifica un movimento visibile dell'occhio, controlla se il bambino stava spostando il punto di sguardo in una nuova regione di interesse o in nessuna regione di interesse definita. Sebbene le aree di interesse siano codificate separatamente per ogni fotogramma, utilizzare i frame prima e dopo l'analisi del frame per ottenere informazioni contestuali che possono aiutare a determinare la regione di interesse corretta. Qui vengono mostrati i flussi di area di interesse campione per due bambini di 18 mesi.

Ogni blocco colorato rappresenta fotogrammi continui durante i quali il bambino ha esaminato una particolare regione di interesse. I bambini hanno mostrato differenze individuali nella loro selettività per diversi sottoinsiemi di giocattoli, come evidenziato dalle differenze nella proporzione delle interazioni che ogni bambino ha trascorso guardando ciascuna delle regioni di giocattoli di interesse. Sebbene la percentuale totale di tempo trascorso entrambi i bambini a guardare tutti i giocattoli fosse in qualche modo simile, le proporzioni del tempo trascorso sui singoli giocattoli variavano notevolmente, sia all'interno che tra i soggetti.

Inoltre, anche il modo in cui queste proporzioni di tempo di aspetto sono state raggiunte differiva, con la durata media dell'aspetto del bambino due quasi doppia rispetto a quella di Child One. Un'altra proprietà dimostrata da questi dati è che entrambi i bambini raramente guardavano ai volti dei loro genitori durante la sessione e che quando lo facevano, ogni durata dello sguardo era in genere inferiore a un secondo. I ricercatori possono posizionare contemporaneamente eye tracker montati sulla testa sui bambini e sul loro partner sociale, oltre a integrare questa procedura con tecniche come il tracciamento del movimento e il monitoraggio della frequenza cardiaca, per fornire set di dati multimo modali ad alta densità per rispondere a una varietà di domande.

L'uso di queste tecniche ha trasformato la nostra comprensione di molti argomenti nella letteratura di sviluppo, tra cui l'attenzione congiunta e sostenuta, il cambiamento delle esperienze visive con l'età e lo sviluppo motorio e il ruolo delle esperienze visive nell'apprendimento delle parole. Questo protocollo è stato utilizzato con successo con popolazioni cliniche, tra cui bambini con impianti cocleari e bambini a cui sono stati diagnosticati disturbi dello spettro autistico.