Spojrzenie w akcji: śledzenie dynamicznej uwagi wzrokowej dzieci na głowie podczas zachowań naturalistycznych

Ta metoda może pomóc naukowcom zrozumieć, jak wygląda świat z perspektywy małego dziecka, a także w jaki sposób alokuje ono swoją prawdziwą uwagę w tym widoku. W porównaniu ze śledzeniem wzroku na ekranie, które jest szeroko stosowane w naukach behawioralnych, śledzenie oczu na głowie pozwala nam monitorować, gdzie dzieci patrzą podczas codziennych czynności, takich jak zabawa zabawkami i czytanie książek z obrazkami. Procedurę zademonstrują absolwenci Catalina Suarez-Rivera i Yayun Zhang oraz kierownik laboratorium Daniel Pearcy.

Przed rozpoczęciem eksperymentu zmodyfikuj system tak, aby działał z niestandardową czapką dla niemowląt. Wybierz kamerę sceniczną, która jest regulowana pod względem położenia i ma wystarczająco szeroki kąt, aby uchwycić pole widzenia odpowiednie do odpowiedzi na interesujące Cię pytania badawcze. Wybierz kamerę do oczu, która jest regulowana pod względem pozycjonowania i posiada diodę LED na podczerwień umieszczoną w taki sposób, aby rogówka oka dziecka odbijała to światło.

System śledzenia ruchu gałek ocznych powinien być tak dyskretny i lekki, jak to tylko możliwe, aby zapewnić jak największą szansę na to, że małe dzieci będą tolerować noszenie sprzętu. Następnie przymocuj scenę i kamery oka do paska na rzep, który jest przymocowany po przeciwnej stronie kawałka paska na rzep przyszytego do czapki w rozmiarze dziecięcym, aby osadzić system w nasadce i ustaw kamery tak, aby znajdowały się poza środkiem pola widzenia dziecka. W celu zebrania danych dotyczących śledzenia ruchu gałek ocznych obecnych jest dwóch badaczy: jeden do interakcji z dzieckiem i zajęcia się nim, a drugi do umieszczenia i ustawienia systemu śledzenia ruchu gałek ocznych.

W pełni zaangażuj dziecko w aktywność, która zajmuje ręce dziecka, tak aby dziecko nie sięgało w górę, aby się przesunąć lub chwycić system śledzenia ruchu gałek ocznych, a następnie umieść system śledzenia ruchu gałek ocznych na głowie dziecka. Ustaw kamerę sceny nisko na czole, aby jak najlepiej przybliżyć pole widzenia dziecka, i wyśrodkuj kamerę sceny view na tym, na co dziecko będzie patrzeć podczas badania. Aby uzyskać wysokiej jakości dane dotyczące spojrzenia, ustaw kamerę oka tak, aby wykrywała zarówno odbicie źrenicy, jak i rogówki bez okluzji policzków lub rzęs w całym zakresie ruchu oka.

Najtrudniejszą częścią tego protokołu jest umieszczenie sprzętu na głowie dziecka i wyregulowanie kamer bez denerwowania dziecka. Szybkość, pewność siebie i praktyka są niezbędne. Gdy obrazy sceny i oczu są tak wysokiej jakości, jak to tylko możliwe, zwróć uwagę dziecka na różne miejsca w jego polu widzenia, aby zebrać dane kalibracyjne.

Zadbaj o to, aby ułożenie ciała dziecka podczas kalibracji było zgodne z pozycją, która będzie używana podczas badania. Po uzyskaniu wszystkich punktów kalibracji rozpocznij zbieranie danych śledzenia ruchu gałek ocznych. Zwracanie uwagi na wszelkie punkty, w których system śledzenia ruchu gałek ocznych zostaje wybrzuszony lub niewspółosiowy, aby umożliwić ponowną kalibrację w razie potrzeby oraz umożliwić oddzielne kodowanie danych przed i po niewspółosiowości.

Aby skalibrować dane śledzenia ruchu gałek ocznych po zakończeniu badania, otwórz odpowiedni program do kalibracji i dostosuj progi różnych parametrów wykrywania w oprogramowaniu kalibracyjnym, aby uzyskać dobry obraz oka. Podczas pierwszej rundy kalibracji zidentyfikuj punkty kalibracji w momentach, w których dziecko wyraźnie patrzy na wyraźny punkt na obrazie sceny, pamiętając, że mogą to być punkty celowo stworzone przez badacza podczas zbierania danych lub punkty z wnętrza badania, w których punkt spojrzenia jest łatwo rozpoznawalny, pod warunkiem, że źrenica zostanie dokładnie wykryta dla tych ramek. Utwórz serię punktów kalibracji, aby ustalić mapowanie między sceną a okiem.

Jeśli system śledzenia ruchu gałek ocznych zmienił pozycję w dowolnym momencie badania, należy utworzyć osobne kalibracje dla porcji przed i po zmianie pozycji. Aby zakodować obszary zainteresowania, sporządź listę wszystkich obszarów zainteresowania, które powinny zostać zakodowane na podstawie pytań badawczych, i użyj obrazu oka dziecka, obrazu sceny i ścieżki punktu widzenia, aby określić, który obszar zainteresowania jest wizualnie obserwowany. Przewijaj klatki jedna po drugiej, aby obserwować momenty źrenicy w obrazie oka jako główną wskazówkę, że obszar zainteresowania mógł się zmienić.

Kiedy pojawi się widoczny ruch gałek ocznych, sprawdź, czy dziecko przesuwa punkt wzroku na nowy obszar zainteresowania, czy na żaden zdefiniowany obszar zainteresowania. Mimo że obszary zainteresowania są kodowane oddzielnie dla każdej ramki, należy używać ramek przed i po analizowanej ramce, aby uzyskać informacje kontekstowe, które mogą pomóc w określeniu właściwego obszaru zainteresowania. W tym miejscu przedstawiono przykładowe strumienie obszarów zainteresowań dla dwójki 18-miesięcznych dzieci.

Każdy kolorowy klocek reprezentuje ciągłe klatki, podczas których dziecko patrzyło na określony obszar zainteresowania. Dzieci wykazywały indywidualne różnice w selektywności dla różnych podzbiorów zabawek, o czym świadczą różnice w proporcjach interakcji, które każde dziecko spędziło przyglądając się każdemu z interesujących je obszarów zabawek. Chociaż łączna proporcja czasu spędzonego przez oboje dzieci na oglądaniu wszystkich zabawek była nieco podobna, proporcje czasu spędzonego nad poszczególnymi zabawkami różniły się znacznie, zarówno w obrębie badanych, jak i między nimi.

Co więcej, sposób, w jaki osiągnięto te proporcje czasu patrzenia, również się różnił, przy czym średni czas patrzenia Dziecka Drugiego był prawie dwukrotnie dłuższy niż Dziecka Pierwszego. Inną właściwością wykazaną przez te dane jest to, że oboje dzieci rzadko patrzyły na twarze swoich rodziców podczas sesji, a kiedy to robiły, czas trwania każdego spojrzenia był zazwyczaj krótszy niż jedna sekunda. Naukowcy mogą jednocześnie umieszczać urządzenia śledzące ruch gałek ocznych montowane na głowie u dzieci i ich partnerów społecznych, a także zintegrować tę procedurę z technikami takimi jak śledzenie ruchu i monitorowanie tętna, aby zapewnić multimodalne zestawy danych o dużej gęstości w celu uzyskania odpowiedzi na różne pytania.

Zastosowanie tych technik zmieniło nasze rozumienie wielu tematów w literaturze rozwojowej, w tym wspólnej i trwałej uwagi, zmieniających się doświadczeń wzrokowych wraz z wiekiem i rozwojem motorycznym oraz roli doświadczeń wizualnych w uczeniu się słów. Protokół ten został z powodzeniem zastosowany w populacjach klinicznych, w tym u dzieci z implantami ślimakowymi i u dzieci, u których zdiagnozowano zaburzenia ze spektrum autyzmu.