Metoda ilościowego określania przetwarzania informacji wzrokowych u dzieci za pomocą śledzenia ruchu gałek ocznych

Ogólnym celem tej metody preferencyjnego patrzenia opartej na okulografii jest ilościowa ocena jakości przetwarzania informacji wzrokowych u dzieci na podstawie refleksyjnych reakcji orientacyjnych sterowanych wzrokiem. Metoda ta będzie miała istotną wartość w dziedzinie klinicznych ocen wzrokowych oraz rehabilitacji dzieci od szóstego miesiąca życia. Ponadto metoda ta opiera się na obiektywnych pomiarach i analizie reakcji ruchowych oczu.

Reakcje te dostarczają ilościowych informacji na temat wydajności wizualnej i mogą być uzyskane bez komunikacji werbalnej. Ilościowe parametry przetwarzania wizualnego, takie jak czasy reakcji oraz jakość fiksacji, mają dodatkową wartość w charakterystyce wydajności wizualnej, zwłaszcza u małych dzieci oraz dzieci z niepełnosprawnością intelektualną. Implikacje tej kwestii obejmują zarówno charakterystykę przetwarzania wizualnego i funkcji okulomotorycznych u zdrowych dzieci, jak i identyfikację nieprawidłowej wydajności wizualnej u dzieci z zaburzeniami widzenia.

Zacznij od wybrania zestawu bodźców wzrokowych, takich jak obrazy lub filmy, aby ukierunkować badanie na przetwarzanie podstawowych funkcji motoryki oka oraz funkcje przetwarzania wzrokowego. Wykorzystaj bodźce wzrokowe do oceny podstawowych funkcji motoryki oka, takich jak fiksacje i sakady, pościg wzrokowy oraz nystagmus optokinetyczny. Następnie zastosuj zestaw bodźców wzrokowych opartych na paradygmacie preferencyjnego patrzenia z wymuszonym wyborem z czterech alternatyw (Four Alternative-forced Choice Preferential-looking Paradigm), w którym cztery różne narożniki z bodźcami reprezentują odpowiednio alternatywny wybór lub obszar docelowy.

Użyj tych bodźców wizualnych do oceny funkcji przetwarzania wzrokowego, takich jak przetwarzanie symultaniczne, forma, kontrast, kolor lub ruch. Następnie zaprojektuj sekwencję testową w oprogramowaniu Eye-tracker, wybierając typ dodawanego bodźca: obraz lub film. Aby to zrobić, wybierz żądany bodziec z folderu, w którym się znajduje, i kliknij Add.

Powtarzaj te kroki, aż wszystkie bodźce zostaną dodane do osi czasu. Na koniec umieść różne rodzaje bodźców wzrokowych w losowej kolejności w sekwencji testowej. Upewnij się, że położenie obszaru docelowego zmienia się z próby na próbę, aby wywołać u uczestnika refleksyjne ruchy gałek ocznych w stronę celu.

Zacznij od wyboru systemu śledzenia wzroku odpowiedniego dla populacji pediatrycznej, na przykład z systemem zdalnego podświetlenia podczerwienią, a następnie przymocuj monitor eye-trackera do stabilnego stołu za pomocą elastycznego ramienia LCD. Wybierz ramię, które może poruszać się w trzech wymiarach. Zaprowadź dziecko do pokoju testowego i ustaw je w odległości około 60 centymetrów od monitora, aby zapewnić efektywne śledzenie źrenic obu oczu.

Następnie należy dostosować pozycję monitora tak, aby był prostopadły do linii wzroku dziecka. Dalej należy potwierdzić jakość odbioru źrenic, sprawdzając obecność dwóch wyraźnie widocznych białych punktów na ekranie, które reprezentują oczy dziecka. Uruchom procedurę kalibracji oprogramowania eye-trackera, która wyświetla poruszające się punkty w zdefiniowanych obszarach monitora w celu dopasowania pozycji spojrzenia.

Sprawdź jakość tej wstępnej kalibracji, aby upewnić się, że możliwe jest przeprowadzenie pomiarów. Następnie aktywuj osobne okno podglądu (viewer), które wyświetla reakcje ruchu gałek ocznych dziecka na bodźce testowe poprzez nałożenie sygnału spojrzenia na nagranie wideo. Uruchom kamerę internetową skierowaną na dziecko, aby obserwować i rejestrować jego ogólne zachowanie podczas testu.

Poinformuj dziecko, że będzie oglądać telewizję. Następnie przeprowadź test, obserwując zachowanie fizyczne oraz reakcje ruchowe oczu dziecka. Po zakończeniu testu odtwórz nagranie fiksacji wzroku w trybie offline i przeanalizuj reakcje wzrokowe na prezentowane bodźce, aby uzyskać jakościową charakterystykę zachowań orientacji wizualnej dziecka.

Na koniec wyeksportuj i zapisz zarejestrowane dane czasowe każdego badanego dotyczące charakterystyki ruchów gałek ocznych, takich jak odległość widzenia i pozycje spojrzenia, a osobno listę czasową zaprezentowanych bodźców wizualnych, np. pozycji bodźców. Po zakończeniu rejestracji zastosuj procedurę pokalibracyjną, aby zniwelować skutki słabej kalibracji przedtestowej, wynikającej z nadmiernych ruchów głową, braku odpowiednich fiksacji oraz nieprawidłowej pozycji spojrzenia lub głowy. W tym celu otwórz oprogramowanie Analysis i wybierz bodziec do analizy danych dotyczących spojrzenia, wpisując liczbę jeden obok wybranego bodźca.

Naciśnij Run. W menu wyskakującym wybierz opcję Post-calibrate the Data. Następnie z listy plików wybierz Gaze Data dla jednego badanego i naciśnij Open.

Z następnego menu rozwijanego wybierz oczy do analizy: Lewe, Prawe lub Oba, aby wygenerować wykres rozrzutu wszystkich zarejestrowanych pozycji spojrzenia i celu w całym czasie prezentacji bodźca. Następnie wybierz Tak lub Nie, w zależności od tego, czy pozycje spojrzenia prawidłowo pokrywają się z odpowiadającymi im pozycjami celu.

Jeśli kalibracja jest nieprawidłowa, wybierz No, aby przeprowadzić ponowną kalibrację. Przesuń środkowe punkty spojrzenia na środek monitora, klikając raz w Center of Gaze Points lub w punkt centralny znajdujący się dokładnie w środku osi pionowej i poziomej. Dopasuj skalę pozycji spojrzenia do odpowiadających im pozycji celu, klikając raz Center of Gaze Points w każdym z czterech kwadrantów celu.

Ponownie sprawdź, czy pozycje spojrzenia prawidłowo pokrywają się z odpowiadającymi im pozycjami celu. Jeśli kalibracja jest poprawna, wybierz Yes, aby zapisać skalibrowane dane dotyczące spojrzenia. W przeciwnym razie wybierz No i powtórz procedurę pokalibracyjną.

Ponadto należy zweryfikować, czy badany widział prezentację bodźca, sprawdzając, czy dane dotyczące spojrzenia są zgodne z następującymi kryteriami, a także z wykresem wizualizacji. Jeśli bodziec można zaklasyfikować jako zauważony, kliknij Tak w menu wyskakującym. W przeciwnym razie kliknij Nie. Jednocześnie nanieś wszystkie punkty fiksacji należące do prezentowanego bodźca w odpowiedniej ćwiartce celu.

Wizualnie sprawdź, czy punkty fiksacji znajdują się w odpowiednim kwadrancie. Na koniec, po ręcznej weryfikacji odpowiedzi ruchowych oka, użyj oprogramowania do obliczenia trzech parametrów: czasu reakcji na fiksację (Reaction Time to Fixation, RTF), czasu trwania fiksacji (Fixation Duration, FD) oraz obszaru fiksacji spojrzenia (Gaze Fixation Area, GFA).

RTF (czas reakcji) jest miarą czasu potrzebnego na przetworzenie informacji wizualnej i wykonanie ruchu gałki ocznej. W tym przypadku średnie wartości RTF podczas dynamicznej stymulacji rysunkowej są znacznie wyższe u dzieci z dysfunkcjami wzroku w porównaniu do dzieci bez dysfunkcji wzroku. Ponadto wartości RTF są znacznie wyższe u dzieci z korowymi zaburzeniami widzenia w porównaniu do dzieci z okularnymi dysfunkcjami wzroku.

Czas fiksacji to całkowity czas, przez który wzrok był utrwalony w obszarze docelowym. Czas fiksacji jest znacznie krótszy u dzieci z zaburzeniami widzenia w porównaniu z dziećmi bez zaburzeń widzenia. Ponadto czas fiksacji jest znacznie krótszy u dzieci z mózgowymi zaburzeniami widzenia w porównaniu z dziećmi z okularnymi zaburzeniami widzenia.

Ponadto obszar fiksacji wzroku (Gaze Fixation Area) jest miarą dokładności fiksacji, w której mały obszar fiksacji wskazuje na wysoką dokładność fiksacji. W tym przypadku wartości GFA są znacznie większe u dzieci z dysfunkcjami wzroku niż u dzieci bez dysfunkcji wzroku. Ponadto GFA jest istotnie większa u dzieci z dysfunkcjami wzroku i oczopląsem w porównaniu z dziećmi z dysfunkcjami wzroku, ale bez oczopląsu.

Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat zastosowania metod opartych na okulografii (eye-tracking) w praktyce klinicznej. Metody te mogą być wykorzystywane do ilościowej oceny jakości przetwarzania informacji wizualnych u dzieci od szóstego miesiąca życia. Kluczowe etapy protokołu obejmują zastosowanie bodźców opartych na preferencyjnym patrzeniu, możliwość postkalibracji danych okulograficznych oraz dostępność ilościowych parametrów wyników.

Oficjalne parametry przetwarzania uzyskane za pomocą tych metod mogą być korzystne w śledzeniu rozwoju wzrokowego w czasie oraz w monitorowaniu efektów Programów Interwencji Wizualnej. Metody te pozwalają na stworzenie indywidualnych profili sprawności wzrokowej. Takie profile mogą być wykorzystywane do wsparcia funkcjonalnego w życiu codziennym, dostosowanego do potrzeb dziecka.