Ruchy gałek ocznych w percepcji czasu widzenia: rozplątywanie bodźca od czasu w procesach przeddecyzyjnych

Podsumowanie

Prezentujemy protokół, który wykorzystuje śledzenie ruchów gałek ocznych do monitorowania ruchów gałek ocznych podczas zadania polegającego na porównywaniu interwałów (percepcji czasu trwania) na podstawie zdarzeń wizualnych. Celem jest dostarczenie wstępnego przewodnika do oddzielenia reakcji okoruchowych na zadania percepcji czasu trwania (porównanie lub rozróżnienie przedziałów czasowych) od reakcji na sam bodziec.

Streszczenie

Metody śledzenia wzroku mogą pozwolić na monitorowanie online przetwarzania poznawczego podczas zadań percepcji czasu widzenia, gdzie uczestnicy są proszeni o oszacowanie, rozróżnienie lub porównanie przedziałów czasowych zdefiniowanych przez zdarzenia wizualne, takie jak kręgi. Jednak, zgodnie z naszą wiedzą, próby zweryfikowania tej możliwości pozostały jak dotąd niejednoznaczne, a wyniki nadal koncentrują się na decyzjach behawioralnych offline podejmowanych po pojawieniu się bodźca. W artykule przedstawiono protokół śledzenia ruchu gałek ocznych do badania procesów poznawczych poprzedzających reakcje behawioralne w zadaniu porównania interwałów, w którym uczestnicy oglądali dwa kolejne interwały i musieli zdecydować, czy przyspieszyli (pierwszy interwał dłuższy niż drugi), czy zwolnili (drugi interwał dłuższy).

Naszym głównym zmartwieniem było rozplątanie reakcji okoruchowych na sam bodziec wzrokowy od korelatów czasu trwania związanych z ocenami. Aby to osiągnąć, zdefiniowaliśmy trzy kolejne okna czasowe w oparciu o zdarzenia krytyczne: początek linii bazowej, początek pierwszego interwału, początek drugiego interwału i koniec bodźca. Następnie wyodrębniliśmy tradycyjne pomiary okulomotoryczne dla każdego z nich (liczba fiksacji, wielkość źrenicy) i skupiliśmy się na zmianach związanych z oknem czasowym, aby oddzielić reakcje na bodziec wzrokowy od tych związanych z porównaniem interwałów jako takich. Jak pokazujemy w wynikach ilustracyjnych, dane ze śledzenia wzroku wykazały znaczące różnice, które były zgodne z wynikami behawioralnymi, co rodzi hipotezy dotyczące zaangażowanych mechanizmów. Protokół ten jest w zalążku i będzie wymagał wielu ulepszeń, ale stanowi ważny krok naprzód w stosunku do obecnego stanu wiedzy.

Wprowadzenie

Zdolności percepcji czasu przyciągają coraz większą uwagę badaczy w ostatnich latach, częściowo ze względu na gromadzenie dowodów na to, że mogą one być związane z umiejętnościami czytania lub stanami patologicznymi^1,2,3,4,5. Percepcja czasu wizualnego - zdolność do szacowania, rozróżniania lub porównywania przedziałów czasowych zdefiniowanych przez zdarzenia wizualne - jest jednym z podobszarów zainteresowania^6,7w którym metody śledzenia wzroku mogą się przyczynić. Jednak wyniki nadal koncentrują się na decyzjach behawioralnych po bodźcu, takich jak naciśnięcie przycisku, aby wskazać, ile czasu minęło (oszacowanie), czy przedziały czasowe są takie same, czy różne (dyskryminacja) lub który z serii przedziałów czasowych jest najdłuższy lub najkrótszy. Kilka badań próbowało skorelować wyniki behawioralne z danymi śledzenia wzroku^8,9, ale nie udało im się znaleźć korelacji między nimi, co sugeruje, że bezpośredni związek jest nieobecny.

W obecnym artykule prezentujemy protokół rejestracji i analizy reakcji okoruchowych podczas prezentacji bodźca w zadaniu percepcji wizualnej czasu trwania. W szczególności opis odnosi się do zadania porównania interwałów, w którym uczestnicy widzieli sekwencje trzech zdarzeń, które definiowały dwa przedziały czasowe i zostali poproszeni o ocenę, czy przyspieszyły (pierwszy interwał dłuższy niż drugi), czy zwolniły (pierwszy krótszy niż drugi). Przedziały czasowe użyte w badaniu mieściły się w zakresie od 133 do 733 ms, zgodnie z zasadami Temporal Sampling Framework (TSF)¹⁰. TSF sugeruje, że aktywność oscylacyjna mózgu, szczególnie w pasmach częstotliwości, takich jak oscylacje delta (1-4 Hz), synchronizuje się z przychodzącymi jednostkami mowy, takimi jak sekwencje akcentów stresowych. Ta synchronizacja poprawia kodowanie mowy, poprawia koncentrację na jednostkach mowy i pomaga wyodrębnić sekwencyjne regularności, które mogą być istotne w zrozumieniu stanów takich jak dysleksja, które wykazują nietypowe oscylacje o niskiej częstotliwości. Celem badania, w którym opracowaliśmy przedstawioną tu metodę, było ustalenie, czy trudności dyslektyków w percepcji czasu widzenia (wpływ grupy na zadanie porównania interwałów) odzwierciedlają problemy w przetwarzaniu samego obiektu wizualnego, a mianowicie kontrasty ruchu i luminancji¹¹. Jeśli tak było, spodziewaliśmy się, że niekorzystna sytuacja dyslektyków w stosunku do grupy kontrolnej będzie większa w przypadku bodźców z ruchem i kontrastami o niskiej luminancji (interakcja między grupą a typem bodźca).

Główny wynik pierwotnego badania był oparty na ocenach behawioralnych po bodźcu. Dane eye-trackingowe - wielkość źrenicy i liczba fiksacji - zarejestrowane podczas prezentacji bodźca wykorzystano do zbadania procesów poprzedzających decyzje behawioralne. Uważamy jednak, że obecny protokół może być stosowany niezależnie od zbierania danych behawioralnych, pod warunkiem, że cele zostaną odpowiednio wyznaczone. Możliwe jest również dostosowanie go do zadań związanych z dyskryminacją interwałową. Wykorzystanie go w zadaniach estymacji czasu nie jest tak natychmiastowe, ale nie wykluczamy takiej możliwości. Użyliśmy rozmiaru źrenicy, ponieważ odzwierciedla on między innymi obciążenie poznawcze^12,13,14, a zatem może dostarczyć informacji o umiejętnościach uczestników (większe obciążenie oznacza mniej umiejętności). Jeśli chodzi o liczbę fiksacji, więcej fiksacji może odzwierciedlać silniejsze zaangażowanie uczestników w zadanie^15,16. W pierwotnym badaniu wykorzystano pięć rodzajów bodźców. Dla uproszczenia, w obecnym protokole użyliśmy tylko dwóch (Ball vs. Flash, reprezentujący kontrast związany z ruchem).

Głównym wyzwaniem, które staraliśmy się rozwiązać, było oddzielenie reakcji na sam bodziec wzrokowy od tych związanych z porównaniem interwałów, ponieważ wiadomo, że reakcje okoruchowe zmieniają się w zależności od cech takich jak ruch lub kontrasty luminancji¹⁷. Opierając się na założeniu, że bodziec wzrokowy jest przetwarzany, gdy tylko pojawi się na ekranie (pierwszy interwał), a porównanie interwałów jest możliwe dopiero po rozpoczęciu drugiego przedziału czasu, zdefiniowaliśmy trzy okna czasowe: okno prestimulacyjne, pierwszy interwał, drugi interwał (nie obejmuje odpowiedzi behawioralnej). Analizując zmiany od okna prestimulacyjnego w pierwszym interwale, uzyskalibyśmy wskaźniki reakcji uczestników na sam bodziec. Porównanie pierwszego i drugiego interwału wykorzystałoby możliwe sygnatury okoruchowe porównania interwałów - zadanie, o które poproszono uczestników.

Protokół

Pięćdziesięciu dwóch uczestników (25 zdiagnozowanych z dysleksją lub oznaczonych jako potencjalne przypadki i 27 kontrolnych) zostało zrekrutowanych ze społeczności (poprzez media społecznościowe i wygodne kontakty e-mailowe) i wzięło udział w kursie uniwersyteckim. Po potwierdzającej ocenie neuropsychologicznej i późniejszej analizie danych (więcej szczegółów można znaleźć w Goswami¹⁰), siedmiu uczestników zostało wykluczonych z badania. Wykluczenie to obejmowało cztery osoby z dysleksją, które nie spełniały kryteriów, dwóch uczestników z dysleksją z wartościami odstającymi w głównym zadaniu eksperymentalnym oraz jednego uczestnika kontrolnego, na którego dane śledzenia ruchu gałek ocznych miał wpływ szum. Ostateczna próba składała się z 45 uczestników, 19 dorosłych z dysleksją (jeden mężczyzna) i 26 osób z grupy kontrolnej (pięciu mężczyzn). Wszyscy uczestnicy byli rodzimymi użytkownikami języka portugalskiego, mieli normalny lub skorygowany do normalnego wzrok i żaden z nich nie miał zdiagnozowanych problemów ze słuchem, neurologicznych lub mowy. Opisany tutaj protokół został zatwierdzony przez lokalną komisję etyczną Wydziału Psychologii i Nauk o Wychowaniu Uniwersytetu w Porto (numer ref. 2021/06-07b), a wszyscy uczestnicy podpisali świadomą zgodę zgodnie z Deklaracją Helsińską.

1. Tworzenie bodźca

1. Zdefiniuj osiem sekwencji po dwa przedziały czasowe (Tabela 1), przy czym pierwsza jest krótsza od drugiej (sekwencja spowolnienia); wybierz interwały, które są zgodne z liczbą klatek na sekundę w oprogramowaniu do animacji (tutaj 30 klatek/s, 33 ms/klatkę), korzystając z tabeli konwersji czasu trwania klatek.
2. Dla każdej sekwencji zwalniania utwórz analog przyspieszenia uzyskany przez odwrócenie kolejności interwałów (tabela 1).
3. W arkuszu kalkulacyjnym przelicz długość interwału na liczbę klatek, dzieląc docelowy interwał (ms) przez 33 (np. dla sekwencji interwałów 300-433 ms wskaż 9-13 klatek).
4. Zdefiniuj klatki kluczowe dla każdej sekwencji: początek bodźca w klatce 7 (po sześciu pustych klatkach, co odpowiada 200 ms), przesunięcie interwału 1 w klatce 6 + długość interwału 1 (6 + 9 dla danego przykładu), to samo dla przesunięcia interwału 2 (6 + 9 + 13). Ustaw dwie kolejne klatki na końcu interwału 2, aby zaznaczyć koniec bodźca (6 + 9 + 13 +2).
5. Twórz sekwencje flash jako animacje.
   1. Uruchom oprogramowanie do animacji (np. Adobe Animate) i utwórz nowy plik z czarnym tłem.
   2. W klatce 7 narysuj niebieskie kółko na środku ekranu. Upewnij się, że jej wymiary sprawiają, że zajmuje około 2° pola widzenia przy planowanej odległości ekran – oko (tutaj 55 cm), co oznacza, że średnica kuli wynosi 1,92 cm.
   3. Skopiuj i wklej ten obraz do następnej sąsiedniej klatki (zaczynając od klatki 7), tak aby każdy błysk trwał około 99 ms.
   4. Skopiuj tę dwuklatkową sekwencję i wklej ją do pozostałych dwóch klatek kluczowych (początek interwałów 1 i 2).
   5. Zbuduj pozostałe 15 animacji, tworząc kopie pliku i przesuwając początki interwałów do odpowiednich klatek.
6. Twórz sekwencje odbijających się piłek jako animacje.
   1. Otwórz plik w oprogramowaniu do animacji o tych samych specyfikacjach (rozmiar, tło), co w animacjach flash. Otwórz arkusz kalkulacyjny ze specyfikacją klatek kluczowych, tak aby odpowiadały one zgniecionym piłkom uderzającym o ziemię.
   2. Zacznij od trzech klatek z czarnym tłem (99 ms). W 4 klatce narysuj niebieską kulkę w górnej środkowej części, równą tej używanej do błysków.
   3. Narysuj zgniecioną kulkę (szerokość większa niż wysokość) w punkcie początku bodźca, trwającą trzy klatki (początek interwału 1). Upewnij się, że piłka jest wyśrodkowana poziomo i pionowo poniżej środka ekranu.
      1. Kliknij przycisk Właściwości obiektu, a następnie Pozycja i Rozmiar, aby ustawić piłkę na wybranej wysokości zgniatania i zwiększyć szerokość/zmniejszyć wysokość.
   4. Za pomocą polecenia animacji można wygenerować ciągłą zmianę od piłki znajdującej się na górze do piłki ściśniętej (zejście w pionie).
   5. Skopiuj sekwencję trzech klatek z zgniecioną piłką do pozostałych dwóch klatek kluczowych (początek interwałów 1 i 2).
   6. W arkuszu kalkulacyjnym podziel czas trwania każdego interwału przez 2, aby zdefiniować środkowe punkty między dwoma zgniataniami dla interwałów 1 i 2, w których piłka osiąga maksymalną wysokość po wzniesieniu i przed spadkiem.
   7. Narysuj niezgniecioną piłkę pionowo powyżej najniższego punktu trajektorii w środkowych punktach określonych w kroku 1.6.6. Wygeneruj animację narastania między początkiem interwału (gdy piłka uderza o ziemię) a najwyższym punktem oraz między najwyższym punktem a następnym squashem (zjazdem).
7. Dostosuj plik do pozostałych 15 struktur czasowych.
8. Eksportuj wszystkie animacje jako .xvd. Jeśli opcja jest niedostępna, eksportuj jako .avi, a następnie konwertuj, tak aby można było jej użyć w systemie eyelink.

2. Przygotowanie do eksperymentu

1. Tworzenie folderu eksperymentu
   1. Otwórz aplikację Experiment Builder i wybierz nowy z pliku menu.
   2. Zapisz projekt, klikając Plik | Zapisz jako. Określ nazwę projektu i lokalizację, w której ma zostać zapisany.
      UWAGA: Spowoduje to utworzenie całego folderu z podfolderami dla plików stymulacyjnych i innych materiałów. Plik eksperymentu pojawi się w folderze z rozszerzeniem .ebd.
   3. W folderze projektu kliknij Biblioteka, a następnie w folderze o nazwie Wideo. Prześlij pliki stymulacyjne wideo .xvid do tego folderu.
      UWAGA: Wszystkie bodźce użyte w eksperymencie muszą być przechowywane w Bibliotece.
2. Tworzenie podstawowej struktury interakcji wewnątrzsystemowej i człowiek-system
   1. Przeciągnij panel startowy i ikony ekranu wyświetlania do okna edytora wykresów. Utwórz łącze między nimi, klikając i przeciągając mysz od pierwszego do drugiego.
   2. We właściwościach ekranu wyświetlacza kliknij przycisk Wstaw zasób tekstu wielowierszowego i wpisz tekst instrukcji wyjaśniający procedurę kalibracji, która nastąpi.
   3. Wybierz dwa wyzwalacze (kanały wejściowe, aby przejść do przodu w eksperymencie): klawiatura i przycisk el (pole przycisków). Połącz ekran wyświetlacza z obydwoma.
      UWAGA: Te wyzwalacze pozwalają uczestnikowi lub eksperymentatorowi kliknąć dowolny przycisk, aby kontynuować.
   4. Wybierz ikonę konfiguracji kamery i połącz z nią oba wyzwalacze.
      UWAGA: Umożliwi to nawiązanie komunikacji z eye-trackerem, dzięki czemu oko (oczy) uczestnika może być monitorowane w celu regulacji, kalibracji i walidacji kamery (patrz sekcja 4).
   5. Wybierz ikonę Plik wyników i przeciągnij go po prawej stronie schematu blokowego.
      UWAGA: Ta akcja pozwala na rejestrowanie reakcji behawioralnych eksperymentu.
3. Definiowanie struktury bloku
   1. Wybierz ikonę Sekwencja i połącz ją (patrz krok 2.2.1) z konfiguracją kamery.
   2. W obszarze Właściwości kliknij pozycję Liczba iteracji i wybierz 2 dla liczby bloków (Błyski i Kule).
   3. UWAGA: Spowoduje to oddzielenie prezentacji błysków od prezentacji kulek.
   4. Wprowadź sekwencję (definicję bloku) i przeciągnij ikonę panelu startowego, ikonę wyświetlacza oraz wyzwalacze el_button i klawiaturę. Połącz je w tej kolejności.
   5. W ikonie na ekranie wyświetlacza kliknij przycisk Wstaw zasób tekstu wielowierszowego i wpisz tekst instrukcji wyjaśniający eksperyment.
4. Definiowanie struktury badania
   1. Wewnątrz sekwencji blokowej przeciągnij ikonę nowej sekwencji do edytora, aby utworzyć sekwencję próbną.
      UWAGA: Zagnieżdżenie sekwencji próbnej wewnątrz sekwencji bloku umożliwia uruchomienie wielu prób w każdym bloku.
   2. Wewnątrz sekwencji próbnej przeciągnij panel startowy i ikonę Przygotuj sekwencję, a następnie połącz drugi z pierwszym.
      UWAGA: Ta akcja ładuje bodźce eksperymentalne, które zostaną przedstawione uczestnikowi.
   3. Przeciągnij ikonę korekcji dryfu do interfejsu i połącz ją z ikoną przygotowania sekwencji.
      UWAGA: Korekcja dryftu przedstawia pojedynczy cel fiksacji na monitorze komputera stymulacyjnego i umożliwia porównanie pozycji spojrzenia kursora z rzeczywistą pozycją bodźców na komputerze rejestrującym. Kontrola dryftu i odpowiednia korekta będą automatycznie rozpoczynane po każdej próbie, aby upewnić się, że początkowa jakość kalibracji się utrzyma.
5. Definiowanie struktury zapisu
   1. Wewnątrz sekwencji próbnej przeciągnij ikonę nowej sekwencji do edytora, aby utworzyć sekwencję nagrywania.
      UWAGA: Sekwencja nagrywania odpowiada za zbieranie danych wzrokowych i to w niej prezentowane są bodźce wzrokowe.
   2. Wybierz opcję Nagraj we właściwościach tej sekwencji.
      UWAGA: W ten sposób eye tracker rozpoczyna nagrywanie, gdy bodziec się zaczyna i zatrzymuje się, gdy bodziec się kończy.
   3. We właściwościach kliknij Źródło danych i wypełnij w każdym wierszu tabelę (wpisz lub wybierz) dokładną nazwą pliku każdego bodźca, typem próby-praktyki lub eksperymentu, ile razy każdy bodziec zostanie przedstawiony (1 tutaj) oraz przyciskiem oczekiwanej odpowiedzi.
      UWAGA: Nazwy plików muszą być identyczne z nazwami plików przesłanymi do Biblioteki, łącznie z rozszerzeniem pliku (np. ball_sp_1.xvd).
   4. W górnym panelu interfejsu kliknij Ustawienia randomizacjii zaznacz pola Włącz randomizację próby, aby upewnić się, że bodźce będą losowe w każdym bloku. Kliknij przycisk OK, aby powrócić do interfejsu.
   5. W sekwencji nagrywania utwórz panel startowy - połączenie z ekranem wyświetlacza. Na ekranie wyświetlacza wybierz przycisk Wstaw zasób wideo (ikona kamery) i przeciągnij go do interfejsu.
   6. Połącz spusty klawiatury i przycisku el z ikoną wyświetlacza (jak w kroku 2.2.1), aby umożliwić uczestnikowi odpowiedź.
   7. Przeciągnij ikonę Sprawdź dokładność i połącz ją z wyzwalaczami, jak w kroku 2.2.1.
      UWAGA: Ta akcja umożliwia oprogramowaniu sprawdzenie, czy naciśnięty jest zgodny z wartością poprawnej kolumny odpowiedzi w źródle danych.
6. Finalizacja eksperymentu
   1. W górnej części panelu głównego kliknij ikonę strzałki Uruchom, aby uruchomić test eksperymentu.

3. Ustawienie aparatury

1. Podłącz komputer do stymulacji do skrzynki z 5 przyciskami i klawiatury.
2. Podłącz komputer stymulacyjny (z dedykowanym dla systemu oprogramowaniem do prezentacji) do eye-trackera (Rysunek 1), umieszczonego poniżej lub przed monitorem.
3. Podłącz eye-tracker do komputera nagrywającego.

Rysunek 1: Konfiguracja śledzenia ruchu gałek ocznych. Układ przestrzenny systemu rejestrującego składa się z komputera stymulacyjnego, komputera rejestrującego, urządzenia śledzącego ruch gałek ocznych, urządzenia reagującego (skrzynka przycisków) i klawiatury. Uczestnicy siedzieli w odległości 55 cm od ekranu stymulacyjnego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

4. Przygotowanie do zbierania danych

1. Uzyskaj świadomą zgodę od uczestników i opisz im format eksperymentu. Ustaw uczestnika w takiej odległości od komputera stymulacyjnego, aby okrąg bodźca (lampa błyskowa lub piłka) odpowiadał 2° pola widzenia (typowa odległość ~ 60 cm).
2. Wybierz częstotliwość próbkowania (1,000 Hz dla wysokiej rozdzielczości) i oko (oczy) do nagrywania (oko dominujące).
3. Na wizualizacji dostarczonej przez komputer rejestrujący upewnij się, że eye-tracker śledzi cel (patyczek umieszczony między brwiami uczestnika) i oko dominujące w stabilny sposób. W razie potrzeby przesuń kamerę w górę lub w dół.
4. Otwórz eksperyment. Uruchom 5-punktowe procedury kalibracji i walidacji dostarczone przez system z komputera rejestrującego, aby umożliwić dokładne i niezawodne rejestrowanie ruchów gałek ocznych. Poinstruuj uczestnika, aby wpatrywał się w kropkę, która pojawi się na ekranie w (5) różnych miejscach (raz w celu kalibracji, dwa razy w celu walidacji).
   UWAGA: Akceptuj błędy tylko poniżej 0.5°.

5. Przeprowadzanie eksperymentu

1. Wyjaśnij uczestnikowi zadanie.
2. Przedstaw próby praktyczne i wyjaśnij wątpliwości uczestników.
3. Rozpocznij eksperyment, klikając przycisk Uruchom.
4. Zatrzymaj eksperyment między warunkami i wyjaśnij, że bodziec będzie teraz inny, ale pytanie jest takie samo.

6. Tworzenie okien czasowych do analizy

1. W oprogramowaniu Dataviewer software¹⁸ przejdź do Plik, następnie Importuj dane, a na końcu Pliki z wieloma danymi EyeLink. W oknie dialogowym wybierz pliki wszystkich uczestników.
2. Wybierz jedną wersję próbną. Wybierz ikonę kwadratu, aby narysować obszar zainteresowania.
   UWAGA: Obszar zainteresowania definiuje zarówno obszar ekranu, jak i okno czasowe w ramach wersji próbnej. Tutaj zawsze wybieramy pełny ekran.
3. Aby utworzyć TW all (Rysunek 2), kliknij ikonę rysowania i wybierz pełny ekran. W otwartym oknie dialogowym oznacz obszar zainteresowania jako TW_all i zdefiniuj segment czasu pasujący do pełnej wersji próbnej.
   1. Kliknij Zapisz zestaw obszarów zainteresowań i zastosuj ten szablon do wszystkich prób o tej samej długości (np. struktury czasowe 1 i 8 z tabeli 1, zarówno dla piłek, jak i błysków, dla wszystkich uczestników).
4. Wybierz jedną z 16 struktur czasowych z tabeli 1. Zdefiniuj TW_0, TW_1 i TW_2 jak w kroku 6.3, ale zgodnie z limitami czasowymi schematyzowanymi w Rysunek 2 (granice okna czasowego odpowiadające pojawieniu się błysku i zgniataniom piłki). Długość TW0 można dostosować.
   1. Oznacz każdy obszar zainteresowań i zastosuj szablon do prób o tej samej strukturze czasowej (kule i błyski, wszyscy uczestnicy).
   2. Powtórz ten proces dla pozostałych 15 struktur czasowych.

Rysunek 2: Typ bodźca. Sekwencje odbijających się piłek (po lewej) i błysków (po prawej), które zostały użyte w eksperymencie. Linie przerywane wskazują okna czasowe używane do analizy: TW0 to okres pre-bodźców; TW1 to pierwsze pojawienie się bodźca na ekranie i oznacza pierwszy interwał - kiedy uczestnik ma informacje o charakterystyce bodźców i długości pierwszego interwału, a TW2 oznacza drugi interwał - kiedy uczestnik może porównać pierwszy z drugim interwałem, aby opracować decyzję (spowolnienie lub przyspieszenie). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

7. Wyodrębnianie miar

1. Na pasku menu kliknij Analiza | Raport |Raport o obszarze zainteresowań.
2. Wybierz następujące miary, aby wyodrębnić czas zatrzymania, liczbę fiksacji i rozmiar źrenicy, a następnie kliknij przycisk dalej.
   UWAGA: Dane wyjściowe powinny zawierać dane z 16 prób flash i 16 prób odbijania piłki na uczestnika (32 próby x n uczestników), określone dla każdego z czterech okien czasowych (TW0, TW1, TW2, TW all).
3. Wyeksportuj macierz jako plik .xlsx.

8. Usuń próby z artefaktami

1. Rozważ miary czasu przebywania dla TW all i oznacz próby z więcej niż 30% utratą sygnału (czas przebywania < 70% czasu próby).
   UWAGA: Należy wziąć pod uwagę, że każde z 32 badań ma inną długość badania.
2. Wyklucz hałaśliwe (oznaczone) szlaki z matrycy i zapisz ją.

9. Analiza statystyczna

1. Wykonaj dwa powtórzone pomiary ANOVA (TW x grupa x bodziec) dla każdego pomiaru, jeden z TW 0 i 1, drugi z TW 1 i 2.
2. Skoreluj zmiany związane z TW z wynikami behawioralnymi, jeśli są dostępne.

Wyniki

Aby lepiej zrozumieć zmiany związane z TW, nasza analiza skupiła się na interakcji okien czasowych (TW0 vs. TW1, TW1 vs. TW2) z typem i grupą bodźca. Jak pokazano w Rysunek 3, oba porównania związane z TW (TW01 i TW12) wykazały różne poziomy zmian w zależności od bodźca (interakcja TW x bodziec), przy czym Balls wywoływały więcej zmian związanych z TW w odpowiedziach okoruchowych niż błyski w obu grupach (brak interakcji TW x bodziec x grupa). Dotyczyło to zarówno wielkości źrenicy, jak i liczby fiksacji. Jeśli chodzi o wpływy grupowe, znaleźliśmy interakcję grupy TW x na zmianę liczby fiksacji z TW0 na TW1 (odpowiedź na początek bodźca): dyslektycy wykazywali zmniejszone zmiany, głównie z powodu niższych wartości bodźców. Interakcje między TW, bodźcem i grupą były nieobecne. To pokazuje, że wpływy grupy były podobne zarówno w przypadku piłek, jak i błysków.

Rysunek 3: Wyniki. Zmiany wielkości źrenic i liczby fiksacji w zależności od okna czasowego w zależności od grupy (grupa kontrolna vs. dysleksja, TW x Grupa) i typu bodźca (kulki, B, vs. Błyski, F, TW x bodziec). TW 0-1 odnosi się do kontrastu między brakiem bodźca a widocznością bodźca; TW 1-2 porównuje interwał pierwszy i drugi, aby rozwiązać problem z porównaniem interwałów. 95% przedziały ufności są reprezentowane przez pionowe słupki. Kule wywołały więcej zmian niż błyski od TW0 przez TW1 (większy spadek) i od TW1 przez TW2 (większy wzrost) zarówno w pomiarach śledzenia wzroku, jak i w obu grupach (TW x bodziec, brak TW x bodziec x grupa). Zmiany w liczbie fiksacji w TW 0-1 były mniejsze u dyslektyków niż w grupie kontrolnej, niezależnie od rodzaju bodźca (grupa TW x, brak TW x bodziec x grupa). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Wyniki behawioralne. (A) Rozróżnianie między sekwencjami przyspieszania i zwalniania (d-prime) według grupy i typu bodźca. (B) Istotne korelacje między wydajnością behawioralną (d-prime) a zmianami w ruchach gałek ocznych związanymi z oknem czasowym, oba uśrednione pod kątem bodźca. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Krytycznie, te wartości pokrywały się z wynikami behawioralnymi (Rysunek 4A), zgodnie z głównym badaniem: wyniki behawioralne wskazywały na efekty bodźców (mniejsza dokładność dla Balls niż dla Flashes) i efekty grupowe (gorsze wyniki u dyslektyków), bez interakcji bodźców grupy x. Co więcej, w pierwotnym badaniu z pięcioma różnymi bodźcami skorelowaliśmy dane behawioralne z danymi śledzenia wzroku (liczba fiksacji) uśrednionymi dla wszystkich typów bodźców i znaleźliśmy korelację w grupie dyslektyków: mniejsze zmiany od TW0 do TW1 współistniały z poprawą wydajności. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki wydawały się zgodne z hipotezą, że ci (dorośli) dyslektycy mogą uciekać się do strategii kompensacyjnych w celu celowej kontroli uwagi na samym bodźcu w okresie prebodźcowym (mniej fiksacji na pustym ekranie sprzyjałoby skupieniu się na bodźcu do czasu, gdy się pojawi). Nie znaleźliśmy takiej korelacji w grupie kontrolnej, co sugeruje, że mogą nie musieć uciekać się do strategii, aby utrzymać koncentrację. Ograniczony zestaw danych użyty tutaj do ilustracji (tylko dwa bodźce, kule i błyski) wykazał ten sam wzorzec ( Rysunek 4B): dyslektycy, ale nie grupa kontrolna, wykazywali istotne korelacje między d-prime (wskaźnik dyskryminacji behawioralnej) a zmianami związanymi z TW01.

Podsumowując, wyniki śledzenia wzroku dotyczące reakcji uczestników zarówno na początek bodźca (TW 0-1), jak i porównanie interwałów (TW 1-2) powtórzyły dowody behawioralne, że kule kontra błyski wywołują różne reakcje u osób z dysleksją i bez dysleksji (TW x bodziec na pomiarach śledzenia wzroku, efekty bodźców na d-prime). Jedna część wyników śledzenia ruchu gałek ocznych była również zbieżna z efektami grupowymi na d-prime, w tym sensie, że zmiany w liczbie fiksacji na początku bodźca (TW 0-1) były mniejsze u dyslektyków. Co więcej, interakcje między bodźcem a grupą (różne poziomy odchylenia u dyslektyków w przypadku piłek i błysków) były zerowe dla danych behawioralnych i śledzących ruch gałek ocznych. Wreszcie, korelacja między wydajnością behawioralną a reakcją okoruchową była istotna w grupie dyslektyków.

szt. szt. TGL TGL TGL TGL szt. Rozdział szt. szt. szt. Rozdział szt. jedn. szt. jedn. TGL pkt. TGL pkt. szt. TGL pkt. pkt. szt. pkt. szt. pkt. szt. pkt. pkt.

kolejność	typ	Interwał 1	Interwał 2	różnica
1	Przyspiesz	Z numerem 433	300	Rozdział 133
cyfra arabska	Przyspiesz	300	Rozdział 167	Rozdział 133
3	Przyspiesz	Okręg wyborczy 467	Z numerem 433	Rozdział 34
4	Przyspiesz	733	Rozdział 167	Okręg wyborczy 566
5	Przyspiesz	Okręg wyborczy 467	300	Rozdział 167
6	Przyspiesz	Z numerem 433	134	299
7	Przyspiesz	534	Rozdział 233	Rozdział 301
8	Przyspiesz	500	Z numerem 433	67
9	Zwolnić	300	Z numerem 433	-133
10	Zwolnić	Rozdział 167	300	-133
11	Zwolnić	Z numerem 433	Okręg wyborczy 467	-34
12	Zwolnić	Rozdział 167	733	-566
13	Zwolnić	300	Okręg wyborczy 467	-167
14	Zwolnić	Rozdział 133	Z numerem 434	-301
15	Zwolnić	Rozdział 233	534	-301
16	Zwolnić	Z numerem 433	500	-67
Średni interwał				377,1
Średnia różnica				212,6
Średnia różnica/interwał				294,8

Tabela 1: Czas trwania interwału. Sekwencje bodźców dla sekwencji przyspieszania i zwalniania w milisekundach.

Dyskusja

Obecny protokół zawiera nowy komponent, który może mieć kluczowe znaczenie dla pokonania obecnych przeszkód w włączeniu śledzenia ruchu gałek ocznych do zadań związanych z percepcją czasu widzenia. Kluczowym krokiem jest tutaj zdefiniowanie okien czasowych w oparciu o procesy poznawcze, które przypuszczalnie zachodzą w każdym z tych okien czasowych. W systemie, z którego korzystaliśmy, okna czasowe mogą być definiowane tylko jako Obszary Zainteresowania (koncepcja związana z przestrzenią, która jest sprzężona z czasem w tych systemach), ale w innych systemach można to zrobić, eksportując różne segmenty badania. Oprócz tej segmentacji czasowej badania ważne jest, aby skupić się na analizie zmian w różnych oknach czasowych, a nie na parametrach w przedziale czasowym.

Jeśli chodzi o modyfikacje protokołu, które musiały zostać wprowadzone, były one w większości związane z wymiarami obszaru zainteresowania. Pierwszą próbę przeprowadziliśmy z wykorzystaniem dynamicznych AOI - definiując wybór przestrzenny wokół bodźca, który po nim nastąpił, a nie na całym ekranie. Szybko jednak zdaliśmy sobie sprawę, że może nas brakować w istotnych wydarzeniach poza tym obszarem. Biorąc pod uwagę, że nasze pomiary nie były związane ze skupieniem się na bodźcu (oczekiwano, że rozmiar źrenicy zmieni się w zależności od obciążenia poznawczego, a nie w zależności od uwagi poświęconej lampie błyskowej lub piłce; oczekiwano, że liczba fiksacji będzie odzwierciedlać wyszukiwanie przestrzenne), zdecydowaliśmy się użyć pełnego ekranu jako obszaru zainteresowania.

Obecny protokół jest propozycją w zalążku, która wciąż podlega wielu udoskonaleniom. Zwrócimy uwagę tylko na dwa z nich, mimo że jest jeszcze wiele miejsca na poprawę. Pierwsza dotyczy różnic w długości trzech okien czasowych, które uniemożliwiają nam interpretację wpływu okien czasowych na liczbę fiksacji (np. dłuższe okno czasowe pociąga za sobą więcej fiksacji, stąd spadek z TW0 do TW1, patrz rysunek 3). Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu byłoby rozważenie liczby fiksacji na jednostkę czasu.

Drugi odnosi się do zgodności między oknami czasowymi a przypuszczalnie trwającymi procesami, która obejmuje różne kwestie. Jednym z nich jest to, że TW1 reprezentuje nie tylko pojawienie się bodźca, ale prawdopodobnie także wyraźną formę estymacji interwałowej (pierwszy interwał) pomocniczą w stosunku do porównania interwałów i prawdopodobnie nieobecną w TW0. W podobny sposób zmiany w oknach czasowych mogą również odzwierciedlać zmiany w ogólnych procesach, takich jak trwała uwaga i pamięć robocza¹⁸, nawet jeśli niektórych z tych zmian można się spodziewać w zadaniu porównania interwałów (oczekuje się, że obciążenie pamięci roboczej wzrośnie z TW1 do TW2). Jednym ze sposobów na złagodzenie tych potencjalnych zakłóceń byłoby wprowadzenie zadań kontrolnych związanych z czystym oszacowaniem czasu trwania, ciągłą uwagą i pamięcią roboczą, a następnie oparcie analizy danych śledzenia ruchu gałek ocznych na porównaniu między zadaniami eksperymentalnymi (porównanie interwałowe) i kontrolnymi. Inną kwestią jest to, że czas trwania TW0 był nieistotny dla zadania, a wiadomo, że czas trwania nieistotny dla zadania może być szkodliwy dla wykonania¹⁹. Przyszłe prace mogą skupić się na poprawie tego stanu rzeczy, a mianowicie poprzez stworzenie różnicy 300 ms między TW0 (nieistotny interwał) a TW1, aby lepiej określić reakcje przetwarzania wzrokowego, ponieważ krótkie zdarzenie może być obciążone tak, aby było postrzegane wcześniej lub później niż jego prezentacja, po prostu dodając kolejne zdarzenie w bliskiej odległości czasowej^20,21.

Wreszcie, spontaniczne mruganie oczami może wpływać na percepcję czasu poprzez jego zniekształcanie (rozszerzanie czasu, jeśli mrugnięcie okiem poprzedza interwał, kurczenie się, jeśli występuje jednocześnie), potencjalnie wprowadzając zmienność w wewnątrzosobniczej wydajności czasowej²². Jednym ze sposobów zminimalizowania tego problemu byłoby zastosowanie czynnika korekcyjnego opartego na mruganiu oczami w ocenach behawioralnych uczestników (np. przypisanie wskaźnika wiarygodności do każdego osądu w zależności od obecności mrugnięć przed lub w trakcie bodźców. Ponadto włączenie podejścia statystycznego polegającego na traktowaniu badań jako zmiennych losowych może również pomóc w rozwiązaniu tego problemu.

Jeśli chodzi o przyszłe badania, ważnym tematem do poruszenia byłby związek między spontanicznym mruganiem oczami (EBR) a percepcją czasu. Wiadomo, że EBR jest nieinwazyjnym pośrednim markerem centralnej funkcji dopaminy (DA)²³, a ostatnio wysoki ERB wiązał się z gorszą percepcją czasową. Badanie sugeruje implikację dopaminy w czasie interwału i wskazuje na użycie ERB jako wskaźnika zastępczego miary^{dopaminy 24}. Kolejnym ważnym tematem jest funkcjonalne znaczenie analizowanych przez nas miar (związanych ze zmianą), które nie zostało jeszcze określone w kontekście naszego paradygmatu. W pierwotnym badaniu, jak również w obecnym uproszczonym zbiorze danych, wzrost wielkości źrenicy z TW0 do TW1 był zgodny z ideą zwiększonego obciążenia poznawczego, ale brak wpływu grupy na tę miarę wyklucza dalsze rozważania. Jednym z wzorców, który wydaje się prezentować, jest to, że mniejsze zmiany w oknach czasowych korelowały z lepszymi wynikami behawioralnymi (błyski lepsze niż Balls i d-prime u dyslektyków związane z mniejszymi zmianami), ale potrzebne są dalsze badania.

Pomimo swoich ograniczeń, obecny protokół jest, według naszej wiedzy, pierwszym, który pokazuje równoległe wyniki w danych śledzenia wzroku i danych behawioralnych (ten sam profil efektów), a także pewne dowody na korelację między nimi.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Adobe Animate	Adobe		Jest to narzędzie do projektowania filmów animowanych flash, GIF-ów i kreskówek.
		danych EyeLink	Jest to solidne oprogramowanie, które zapewnia kompleksowe rozwiązanie do wizualizacji i analizy danych spojrzenia przechwyconych przez urządzenia śledzące ruch gałek ocznych EyeLink. Jest dostępny na platformach Windows, macOS i Linux. Wyposażony w zaawansowane funkcje, Data Viewer umożliwia bezproblemową wizualizację, grupowanie, przetwarzanie i raportowanie danych spojrzenia EyeLink.
System śledzenia ruchu gałek ocznych	SR Research	EyeLink 1000 Portable Duo	Posiada przenośną kamerę duo, hosta laptopa PC i urządzenie reagujące. EyeLink integruje się z SR Research Experiment Builder, Data Viewer i WebLink, a także z wieloma programami i narzędziami do prezentacji bodźców innych firm.
Monitor	Samsung Syncmaster	957DF	Jest to 19-calowy płaski monitor
SR Research Experiment Builder	SR Research		Jest to zaawansowana i przyjazna dla użytkownika graficzna platforma programistyczna typu "przeciągnij i upuść", przeznaczona do opracowywania eksperymentów komputerowych z zakresu psychologii i neuronauki. Wykorzystując Pythona jako podstawę, platforma ta jest kompatybilna zarówno z systemem Windows, jak i macOS, ułatwiając tworzenie eksperymentów, które obejmują zarówno funkcje śledzenia wzroku EyeLink, jak i nie.