Een methode om Visual Information Processing kwantificeren bij kinderen met behulp van Eye Tracking

Het algemene doel van deze op eye-tracking gebaseerde methode voor preferentiële blik is het kwantificeren van de kwaliteit van de visuele informatieverwerking bij kinderen, op basis van reflexmatige, visueel gestuurde oriëntatiereacties. Deze methode zal van aanzienlijke waarde zijn op het gebied van klinische visuele beoordelingen en rehabilitatie bij kinderen vanaf zes maanden oud. Bovendien is de methode gebaseerd op objectieve metingen en analyse van oogbewegingsreacties.

Deze reacties leveren kwantitatieve informatie over de visuele prestaties en kunnen worden verkregen zonder verbale communicatie. De kwantitatieve parameters van de visuele verwerking, zoals reactietijden en fixatiekwaliteit, hebben een extra waarde voor het karakteriseren van de visuele prestaties, vooral bij jonge kinderen en kinderen met een verstandelijke beperking. De implicaties hiervan reiken van het karakteriseren van de visuele verwerking en de oculomotorische functies bij gezonde kinderen tot de identificatie van abnormale visuele prestaties bij kinderen met een visuele beperking.

Begin met het selecteren van een set visuele stimuli, zoals afbeeldingen of video's, om de verwerking van basis oculomotorische functies en visuele verwerkingsfuncties te richten. Gebruik visuele stimuli om basis oculomotorische functies te evalueren, zoals fixaties en saccades, smooth pursuit en optokinetische nystagmus. Gebruik vervolgens een set visuele stimuli op basis van een paradigma van preferentiële blik met vier geforceerde keuzemogelijkheden (Four Alternative-forced Choice Preferential-looking Paradigm), waarbij vier verschillende hoeken van de stimulus elk een alternatieve keuze of een doelgebied vertegenwoordigen.

Gebruik deze visuele stimuli om visuele verwerkingsfuncties te evalueren, zoals simultane verwerking, vorm, contrast, kleur of beweging. Ontwerp vervolgens een testsequentie in de Eye-tracker software door het type stimulus te selecteren dat moet worden toegevoegd, namelijk een afbeelding of een video. Selecteer hiervoor de gewenste stimulus uit de map waarin deze zich bevindt en klik op Add.

Herhaal deze stappen totdat alle stimuli aan de tijdlijn zijn toegevoegd. Plaats ten slotte de verschillende typen visuele stimuli in willekeurige volgorde in de testsequentie. Zorg ervoor dat de positie van het doelgebied per trial afwisselt, om reflexmatige oogbewegingen van de deelnemer naar het doelwit te stimuleren.

Begin met het kiezen van een eye-tracking systeem dat geschikt is voor pediatrische populaties, bijvoorbeeld met remote infraroodlicht, en bevestig de eye-tracker monitor met een flexibele LCD-arm aan een stevige tafel. Kies een arm die in drie dimensies kan bewegen. Begeleid het kind naar de testruimte en positioneer het op ongeveer 60 centimeter van de monitor om een efficiënte pupiltracking van beide ogen te garanderen.

Pas vervolgens de positie van de monitor aan, zodat deze loodrecht op de ogen van het kind staat. Controleer daarna de kwaliteit van de pupilontvangst aan de hand van twee duidelijk zichtbare witte stippen op het scherm, die de ogen van het kind vertegenwoordigen. Start de kalibratieprocedure van de eye-trackingsoftware, waarbij bewegende stippen in vooraf gedefinieerde gebieden van de monitor worden getoond om de blikposities af te stemmen.

Controleer de kwaliteit van deze vooraf ingestelde kalibratie om er zeker van te zijn dat er opnamen kunnen worden gemaakt. Activeer vervolgens een apart venster, genaamd viewer, dat de oogbewegingsresponsen van het kind op de teststimuli weergeeft door het bliksignaal over de videopresentatie te leggen. Activeer een webcam die op het kind is gericht om het algemene gedrag van het kind tijdens de test te observeren en vast te leggen.

Vertel het kind dat het televisie gaat kijken. Voer vervolgens de test uit en observeer het fysieke gedrag en de oogbewegingsreacties van het kind. Speel na afloop van de test de blikregistratie offline af en observeer de blikreacties op de gepresenteerde stimuli, om een kwalitatieve karakterisering van het visuele oriënteringsgedrag van het kind te verkrijgen.

Exporteer en bewaar tot slot voor elke proefpersoon de geregistreerde, tijdgebonden gegevens over oogbewegingskenmerken, zoals de kijkafstand en blikposities, en apart de tijdgebonden lijst van de gepresenteerde visuele stimuli, zoals de stimulusposities. Pas na voltooiing van de registratie een procedure voor nacalibratie toe om een gebrekkige pre-test calibratie te omzeilen, veroorzaakt door overmatige hoofdbewegingen, het ontbreken van correcte fixaties en een abnormale blik- of hoofdpositie. Open hiervoor de analysesoftware en selecteer de stimulus om de blikgegevens te analyseren door een '1' in te typen naast de gekozen stimulus.

Klik op Run. Selecteer in het pop-upmenu de optie Post-calibrate the Data. Selecteer vervolgens Gaze Data voor één proefpersoon uit de lijst met bestanden en klik op Open.

Selecteer in het volgende pop-upmenu welke ogen geanalyseerd moeten worden: links, rechts of beide, om een scatterplot te genereren van alle geregistreerde blik- en doelposities over de totale tijd van de stimuluspresentatie. Selecteer vervolgens Ja of Nee, afhankelijk van het feit of de blikposities correct overlappen met de bijbehorende doelposities.

Als de kalibratie niet correct is, kies dan Nee om een post-kalibratie uit te voeren. Vertaal de blikfixatiepunten naar het midden van de monitor door éénmaal te klikken op de Center of Gaze Points, of het middelpunt dat zich precies in het midden van de verticale en horizontale as bevindt. Schaal de blikposities naar de overeenkomstige doelposities door in elk van de vier doelkwadranten éénmaal op de Center of Gaze Points te klikken.

Controleer opnieuw of de blikposities correct overlappen met de overeenkomstige doelposities. Als de kalibratie correct is, kies dan Ja om de gekalibreerde blikgegevens op te slaan. Kies anders Nee en herhaal de post-kalibratieprocedure.

Verifieer daarnaast of de proefpersoon de presentatie van de stimulus heeft waargenomen door te controleren of de blikgegevens overeenkomen met de volgende criteria en de visualisatiegrafiek. Als de stimulus als waargenomen kan worden geclassificeerd, klik dan op Ja in het pop-upmenu. Klik anders op Nee. Zet gelijktijdig alle fixatiepunten die bij de gepresenteerde stimulus horen uit in het overeenkomstige doelkwadrant.

Inspecteer visueel of de fixatiepunten zich in het juiste kwadrant bevinden. Bereken vervolgens, na handmatige controle van de oogbewegingsresponsen, met behulp van de software drie parameters: de reactietijd tot fixatie (RTF), de fixatieduur (FD) en het fixatiegebied van de blik (GFA).

RTF is een maatstaf voor de tijd die nodig is om visuele informatie te verwerken en een oogbeweging uit te voeren. Hier zijn de gemiddelde RTF-waarden tijdens de dynamische cartoonstimulus significant hoger bij kinderen met visuele beperkingen vergeleken met kinderen zonder visuele beperkingen. Daarnaast zijn de RTF-waarden significant hoger bij kinderen met cerebrale visuele beperkingen vergeleken met kinderen met oculaire visuele beperkingen.

Fixatieduur is de totale tijd dat de blik gefixeerd was binnen het doelgebied. FD is significant korter bij kinderen met visuele beperkingen vergeleken met kinderen zonder visuele beperkingen. Bovendien is FD significant korter bij kinderen met cerebrale visuele beperkingen vergeleken met kinderen met oculaire visuele beperkingen.

Bovendien is de Gaze Fixation Area een maat voor de fixatienauwkeurigheid, waarbij een klein fixatiegebied duidt op een hoge fixatienauwkeurigheid. Hier zijn de GFA-waarden bij kinderen met visuele beperkingen significant groter dan bij kinderen zonder visuele beperkingen. Daarnaast is de GFA significant groter bij kinderen met visuele beperkingen en nystagmus, vergeleken met kinderen met visuele beperkingen maar zonder nystagmus.

Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in het gebruik van eye-tracking-gebaseerde methoden in de klinische praktijk. Deze methoden kunnen worden gebruikt om de kwaliteit van de visuele informatieverwerking te kwantificeren bij kinderen vanaf zes maanden oud. Essentiële stappen binnen het protocol omvatten de stimuli die gebaseerd zijn op preferentiële blik, de mogelijkheid om de eye-tracking-gegevens achteraf te kalibreren en de beschikbaarheid van kwantitatieve uitkomstmaten.

De officiële verwerkingsparameters die met deze methoden zijn verkregen, kunnen voordelig zijn voor het volgen van visuele ontwikkelingen in de loop van de tijd en voor het monitoren van de effecten van visuele interventieprogramma's. Deze methoden kunnen individuele profielen van de visuele prestaties opleveren. Dergelijke profielen kunnen worden gebruikt voor functionele ondersteuning in het dagelijks leven, afgestemd op de behoeften van het kind.