Jak zbudować system prezentacji dichoptycznej, który zawiera Eye Tracker
6 września 2017
Niedawno zaproponowaliśmy metodę, która pozwala na jednoczesne prezentowanie bodźców wizualnych i obuoczne śledzenie gałek ocznych1. Kluczem jest połączenie urządzenia śledzącego ruch gałek ocznych na podczerwień i odpowiednich luster przezroczystych w podczerwieni. Ten manuskrypt zawiera szczegółowy protokół wstępnej konfiguracji i codziennej obsługi.
Ogólnym celem tej procedury jest uzyskanie obuocznego śledzenia gałek ocznych podczas prezentacji dichoptycznego bodźca wzrokowego. W badaniach nad wzrokiem często ważne jest, aby pokazać każde oko, inny obraz. Na przykład za pomocą luster.
Nazywa się to stymulacją dichoptyczną. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia śledzenie wzroku podczas oglądania dichoptycznego w konfiguracji, która jest bardzo kompatybilna ze standardowymi urządzeniami do śledzenia ruchu gałek ocznych i ma niski koszt oraz stwarza bardzo niewiele ograniczeń co do rozmiaru i koloru używanych bodźców wizualnych. Ta metoda może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w badaniach nad ludzkim wzrokiem, takie jak, jak oczy poruszają się w scenach 3D i jak źrenice reagują na bodźce wizualne, które są prezentowane podświadomie przy użyciu techniki zwanej tłumieniem międzygałkowym.
Ogólnie rzecz biorąc, osoby próbujące śledzić ruch gałek ocznych w normalnych konfiguracjach dichoptycznych będą miały trudności, ponieważ lustra używane do prezentacji dichoptycznej blokują widok trackerów oczu opartych na wideo. Aby zbudować szkielet z płyty pilśniowej, zacznij od złożenia jednego centralnego elementu, który będzie utrzymywał lustra i eye tracker oraz dwóch tablic referencyjnych pomalowanych na matową czerń, aby zmniejszyć rozpraszanie światła. Umieść górny element tego elementu tak, aby pozostawiał osiem centymetrów głębokości przed biurkiem, aby zapewnić wystarczająco dużo miejsca na twarz uczestnika po ustabilizowaniu na zagłówku i uniknąć kondensacji pary wodnej na lustrach podczas eksploracji.
Następnie umieść dwie tablice referencyjne w żądanych lokalizacjach monitorów. Zamontuj dwa monitory z płaskim ekranem na standardowych ramionach monitora, zaciśniętych z boku biurka, aby umożliwić tłumaczenie w trzech wymiarach, a także obrót w płaszczyźnie ekranu. Następnie podłącz mocowania lusterek do płyty pilśniowej i ustabilizuj lusterka na mocowaniach lusterek.
Ustaw lustra tak, aby dotykały się pod kątem 90 stopni pośrodku, aby odbijać bodźce z dwóch ekranów, które znajdują się na przeciwległych końcach stołu. Wyrównaj zagłówek ze środkiem lusterek. Na koniec stwórz klapki na oczach z czarnego kartonu i wyściełane pianką całe paski pomalowane na czarno i przymocuj je do słupków zagłówka.
Umieść eye tracker za lustrami, a cały zestaw będzie gotowy do eksperymentów. Zacznij od posadzenia uczestnika przed lustrami i poproś go, aby spojrzał na inny ekran odbity przez inne lustro każdym okiem. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, użyj zagłówka do stabilizacji głowy uczestnika.
Umieść czuły na podczerwień czujnik ruchu gałek ocznych oparty na podczerwieni, w tym kamerę i oświetlacz, przed uczestnikiem, ale za lustrami. Jeśli żądana pozycja monitora zostanie utracona, przywróć tę pozycję, korzystając z oznaczeń na tablicy kalibracyjnej, aby umieścić tablicę z powrotem w tym samym miejscu, względem płytki referencyjnej, która ma stałą pozycję na biurku. Ponownie przesuń monitor, aby wyrównać go z odpowiednimi oznaczeniami.
Używając klapek na oczach, przesuń je na poziom oczu uczestnika i lekko obróć w kierunku linii środkowej, aby zminimalizować narażenie uczestnika na inne bodźce wizualne. Upewnij się, że każde oko widzi cały bodziec wzrokowy w lustrze, nie widząc go bezpośrednio. Aby przeprowadzić kalibrację oprogramowania, umieść kropkę na każdym z dwóch ekranów naprzemiennie.
Poinstruuj uczestnika, aby wyeliminował postrzeganą zmianę pozycji, przesuwając kropkę na jednym z ekranów. Alternatywnie, poinstruuj uczestnika, aby wyrównał ramki bodźców eksperymentalnych zamiast dwóch kropek, tak aby oba pola wzrokowe krytyczne dla danego eksperymentu były wyrównane. Na koniec, po zastosowaniu dowolnej metody, wyśrodkuj bodźce w eksperymencie na wynikowych pozycjach na ekranie, aby rozpocząć eksperyment.
Podczas eksperymentu obraz wyświetlany w oprogramowaniu do śledzenia ruchu gałek ocznych będzie wyglądał tak, jakby luster tam nie było. Przeprowadzono krótki eksperyment z użyciem tylko jednego lustra, aby porównać wyniki z lustrem i bez niego. Uczestnik poruszał się w różnych miejscach na ekranie, jednym okiem śledzonym bez lustra, a drugim okiem śledzonym za pomocą lustra.
Eye tracker nie pominął żadnych próbek dla żadnego oka. Średnie korelacje w poziomym i pionowym kącie patrzenia wynosiły 0,99. Podczas budowania tej konfiguracji ważne jest, aby zakupić lustra kodów, które charakteryzują się prawie całkowitym odbiciem długości fali widzialnej i prawie całkowitą transmisją długości fali bliskiej podczerwieni.
Po opanowaniu, ta konfiguracja i kalibracja mogą zostać zakończone w ciągu 10 minut dla każdego uczestnika, jeśli zostaną wykonane prawidłowo. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak zbudować i używać tego systemu prezentacji dichoptic za pomocą eye trackera. Po tym rozwoju technika ta utorowała drogę naukowcom w dziedzinie nauki o widzeniu do badania dynamiki spojrzenia i źrenic za pomocą systemu, który umożliwia dichoptyczną prezentację wizualną.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten artykuł przedstawia metodę osiągania śledzenia oczu binokularnych podczas prezentacji dychooptycznego stymulus wzrokowego. Technika ta wykorzystuje śledzenie oczu w podczerwieni połączone z lustrami przepuszczającymi podczerwień, pozwalając na efektywne śledzenie oczu podczas wyświetlania różnych obrazów dla każdego oka.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Nauki o widzeniu
- Śledzenie oczu
- Stymulacja dychooptyczna
Tło
- Stymulacja dychooptyczna polega na pokazywaniu różnych obrazów dla każdego oka.
- Ta metoda jest kompatybilna ze standardowymi urządzeniami do śledzenia oczu.
- Jest nisko kosztowa i elastyczna w odniesieniu do stymulusów wzrokowych.
- Pomaga w zrozumieniu ruchów oczu w scenach 3D.
Cel badania
- Aby umożliwić śledzenie oczu podczas widzenia dychooptycznego.
- Aby zbadać, jak źrenice reagują na impulsy wzrokowe prezentowane podświadomie.
- Aby zbadać ruchy oczu w różnych kontekstach wizualnych.
Zastosowane metody
- Technologia śledzenia oczu w podczerwieni.
- Lustry przepuszczające podczerwień do prezentacji dychooptycznej.
- Konfiguracja do codziennego użytku systemu śledzenia oczu.
- Protokoły do początkowego ustawienia i ciągłego użytkowania.
Główne wyniki
- Sukcesywne wdrożenie śledzenia oczu binokularnych.
- Kompatybilność z różnorodnymi stymulusami wzrokowymi.
- Wgląd w dynamikę ruchów oczu w odpowiedzi na stymulację dychooptyczną.
- Potencjalne zastosowania w badaniach nad supresją międzyokiem.
Wnioski
- Metoda zwiększa badania ludzkiego widzenia.
- Dostarcza nisko kosztowego rozwiązania dla badaczy.
- Przyszłe badania mogą wykorzystać tę technikę dla głębszych wglądów.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
This method enables binocular eye tracking during dichoptic visual presentation, supporting mechanistic de-risking in vision science research. By combining infrared eye tracking with infrared-transparent mirrors, it provides a cost-effective, scalable solution for studying interocular suppression and 3D vision mechanisms. The approach enhances predictive confidence in preclinical models of visual function by allowing quantitative oculomotor and pupillometric measurements under controlled dichoptic conditions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to visual pathway function and interocular suppression mechanisms.
- Operational Value: Supports biological de-risking through quantitative measurement of gaze and pupil dynamics during dichoptic stimulation.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by standardizing dichoptic stimulus delivery with concurrent eye tracking.
- Operational Value: Ensures assay standardization and reproducibility through infrared-transparent mirror design that minimizes visual interference.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Aligns with disease-relevant systems by enabling study of pupillary and oculomotor biomarkers in vision-related disorders.
- Operational Value: Facilitates translational continuity from discovery through preclinical validation via consistent, replicable setup across laboratories.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery continuum from target validation through preclinical research by providing reliable, quantitative eye tracking data during dichoptic stimulus presentation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification in visual processing research through controlled monocular stimulus delivery.
- Screening: Delivers assay readiness and quantitative outputs via binocular eye tracking compatible with standard infrared eye trackers.
- Analytics: Enables measurement of horizontal and vertical gaze angles with high correlation (0.99), supporting data-driven condition comparisons.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by allowing investigation of pupil responses to subconscious visual inputs in disease models.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform due to low cost (~$1,000), compatibility with standard monitors, and rapid setup (<10 minutes per participant).
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in visual mechanism studies, reduction of mechanistic ambiguity in interocular suppression research.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability across research sites using off-the-shelf components.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions in vision-related target validation, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk in neuroscience programs.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of visual neuroscience targets based on reliable oculomotor and pupillometric phenotyping.
Implementation Considerations
- Requires expertise in vision science experimental design and eye tracker calibration.
- Needs infrared-sensitive video-based eye tracker, infrared-transparent mirrors, and standard monitors with mounting arms.
- Demands cross-team standardization of mirror alignment (90-degree angle), headrest positioning, and blinder configuration.
- Involves adaptation considerations for varying participant physiologies and stimulus types (e.g., color, size limitations minimized by design).
- Involves practical limitations such as the need for precise mirror reflectance/transmission properties and ambient light control to prevent eye tracker interference.
