Name: Śledzenie ruchu gałek ocznych podczas złożonego zadania lotniczego w celu uzyskania wglądu w przetwarzanie informacji (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 48 s
Description: Poznaj metodę śledzenia ruchu gałek ocznych w symulatorach lotniczych do oceny świadomości sytuacyjnej pilotów. Technika ta umożliwia monitorowanie obciążenia poznawczego i uwagi, poprawiając bezpieczeństwo lotów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca jest częściowo wspierana przez Kanadyjskie Stypendium dla Absolwentów (CGS) od Rady Badań Przyrodniczych i Inżynieryjnych (NSERC) Kanady oraz Grant Eksploracyjny (00753) z New Frontiers in Research Fund. Wszelkie opinie, ustalenia, wnioski lub zalecenia wyrażone w tym materiale są autorstwa autora (autorów) i niekoniecznie odzwierciedlają opinie sponsorów.

<ol><li>de Brouwer, A. J., Flanagan, J. R., Spering, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+use+of+eye+movements+for+an+acting+system%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Cogn+Sci%22%5BJournal%5D)">Functional use of eye movements for an acting system.</a> Trends Cogn Sci. 25 (3), 252-263 (2021).</li>
<li>Ayala, N., Kearns, S., Cao, S., Irving, E., Niechwiej-Szwedo, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+the+role+of+flight+phase+and+task+difficulty+on+low-time+pilot+performance%2C+gaze+dynamics+and+subjective+situation+awareness+during+simulated+flight%5BTitle%5D)+AND+%22J+Eye+Mov+Res%22%5BJournal%5D)">Investigating the role of flight phase and task difficulty on low-time pilot performance, gaze dynamics and subjective situation awareness during simulated flight.</a> J Eye Mov Res. 17 (1), (2024).</li>
<li>Land, M. F., Hayhoe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+what+ways+do+eye+movements+contribute+to+everyday+activities%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">In what ways do eye movements contribute to everyday activities.</a> Vision Res. 41 (25-26), 3559-3565 (2001).</li>
<li>Ayala, N., Zafar, A., Niechwiej-Szwedo, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze+behavior%3A+a+window+into+distinct+cognitive+processes+revealed+by+the+Tower+of+London+test%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Gaze behavior: a window into distinct cognitive processes revealed by the Tower of London test.</a> Vision Res. 199, 108072(2022).</li>
<li>Ayala, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+task+difficulty+on+gaze+behavior+during+landing+with+visual+flight+rules+in+low-time+pilots%5BTitle%5D)+AND+%22J+Eye+Mov+Res%22%5BJournal%5D)">The effects of task difficulty on gaze behavior during landing with visual flight rules in low-time pilots.</a> J Eye Mov Res. 16, 10(2023).</li>
<li>Glaholt, M. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGlaholt%2C+MG+%22Eye+tracking+in+the+cockpit%3A+a+review+of+the+relationships+between+eye+movements+and+the+aviators+cognitive+state%22">Eye tracking in the cockpit: a review of the relationships between eye movements and the aviators cognitive state</a>. , (2014).</li>
<li>Hodgson, T. L., Bajwa, A., Owen, A. M., Kennard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+strategic+control+of+gaze+direction+in+the+Tower-of-London+task%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cognitive+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The strategic control of gaze direction in the Tower-of-London task.</a> J Cognitive Neurosci. 12 (5), 894-907 (2000).</li>
<li>van De Merwe, K., Van Dijk, H., Zon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+movements+as+an+indicator+of+situation+awareness+in+a+flight+simulator+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Aviat+Psychol%22%5BJournal%5D)">Eye movements as an indicator of situation awareness in a flight simulator experiment.</a> Int J Aviat Psychol. 22 (1), 78-95 (2012).</li>
<li>Kok, E. M., Jarodzka, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Before+your+very+eyes%3A+The+value+and+limitations+of+eye+tracking+in+medical+education%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Educ%22%5BJournal%5D)">Before your very eyes: The value and limitations of eye tracking in medical education.</a> Med Educ. 51 (1), 114-122 (2017).</li>
<li>Di Stasi, L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze+entropy+reflects+surgical+task+load%5BTitle%5D)+AND+%22Surg+Endosc%22%5BJournal%5D)">Gaze entropy reflects surgical task load.</a> Surg Endosc. 30, 5034-5043 (2016).</li>
<li>Laubrock, J., Krutz, A., Nübel, J., Spethmann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze+patterns+reflect+and+predict+expertise+in+dynamic+echocardiographic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Med+Imag%22%5BJournal%5D)">Gaze patterns reflect and predict expertise in dynamic echocardiographic imaging.</a> J Med Imag. 10 (S1), S11906-S11906 (2023).</li>
<li>Brams, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Does+effective+gaze+behavior+lead+to+enhanced+performance+in+a+complex+error-detection+cockpit+task%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+One%22%5BJournal%5D)">Does effective gaze behavior lead to enhanced performance in a complex error-detection cockpit task.</a> PloS One. 13 (11), e0207439(2018).</li>
<li>Peißl, S., Wickens, C. D., Baruah, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye-tracking+measures+in+aviation%3A+A+selective+literature+review%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Aero+Psych%22%5BJournal%5D)">Eye-tracking measures in aviation: A selective literature review.</a> Int J Aero Psych. 28 (3-4), 98-112 (2018).</li>
<li>Ziv, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze+behavior+and+visual+attention%3A+A+review+of+eye+tracking+studies+in+aviation%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Aviat+Psychol%22%5BJournal%5D)">Gaze behavior and visual attention: A review of eye tracking studies in aviation.</a> Int J Aviat Psychol. 26 (3-4), 75-104 (2016).</li>
<li>Ke, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+flight+performance+and+eye+movement+patterns+using+virtual+reality+flight+simulator%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Evaluating flight performance and eye movement patterns using virtual reality flight simulator.</a> J. Vis. Exp. (195), e65170(2023).</li>
<li>Krejtz, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze+transition+entropy%5BTitle%5D)+AND+%22ACM+Transactions+on+Applied+Perception%22%5BJournal%5D)">Gaze transition entropy.</a> ACM Transactions on Applied Perception. 13 (1), 1-20 (2015).</li>
<li>Taylor, R. M., Selcon, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognitive+quality+and+situational+awareness+with+advanced+aircraft+attitude+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Human+Factors+Society+Annual+Meeting%22%5BJournal%5D)">Cognitive quality and situational awareness with advanced aircraft attitude displays.</a> Proceedings of the Human Factors Society Annual Meeting. 34 (1), 26-30 (1990).</li>
<li>Ayala, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Does+fiducial+marker+visibility+impact+task+performance+and+information+processing+in+novice+and+low-time+pilots%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+%26+Graphics%22%5BJournal%5D)">Does fiducial marker visibility impact task performance and information processing in novice and low-time pilots.</a> Computers & Graphics. 199, 103889(2024).</li>
<li>Recarte, M. Á, Pérez, E., Conchillo, Á, Nunes, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mental+workload+and+visual+impairment%3A+Differences+between+pupil%2C+blink%2C+and+subjective+rating%5BTitle%5D)+AND+%22Spanish+J+Psych%22%5BJournal%5D)">Mental workload and visual impairment: Differences between pupil, blink, and subjective rating.</a> Spanish J Psych. 11 (2), 374-385 (2008).</li>
<li>Zheng, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Workload+assessment+of+surgeons%3A+correlation+between+NASA+TLX+and+blinks%5BTitle%5D)+AND+%22Surg+Endosc%22%5BJournal%5D)">Workload assessment of surgeons: correlation between NASA TLX and blinks.</a> Surg Endosc. 26, 2746-2750 (2012).</li>
<li>Shannon, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+mathematical+theory+of+communication%5BTitle%5D)+AND+%22The+Bell+System+Technical+Journal%22%5BJournal%5D)">A mathematical theory of communication.</a> The Bell System Technical Journal. 27 (3), 379-423 (1948).</li>
<li>Shiferaw, B., Downey, L., Crewther, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+gaze+entropy+as+a+measure+of+visual+scanning+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+R%22%5BJournal%5D)">A review of gaze entropy as a measure of visual scanning efficiency.</a> Neurosci Biobehav R. 96, 353-366 (2019).</li>
<li>Ciuperca, G., Girardin, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+entropy+rate+of+a+countable+Markov+chain%5BTitle%5D)+AND+%22Commun+Stat-Theory+and+Methods%22%5BJournal%5D)">Estimation of the entropy rate of a countable Markov chain.</a> Commun Stat-Theory and Methods. 36 (14), 2543-2557 (2007).</li>
<li>Federal aviation administration. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Airplane+flying+handbook%22">Airplane flying handbook</a>. , Federal Aviation Administration. Washington, DC. FAA-H-8083-3C (2021).</li>
<li>Brown, D. L., Vitense, H. S., Wetzel, P. A., Anderson, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrument+scan+strategies+of+F-117A+Pilots%5BTitle%5D)+AND+%22Aviat%2C+Space%2C+Envir+Med%22%5BJournal%5D)">Instrument scan strategies of F-117A Pilots.</a> Aviat, Space, Envir Med. 73 (10), 1007-1013 (2002).</li>
<li>Lu, T., Lou, Z., Shao, F., Li, Y., You, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attention+and+entropy+in+simulated+flight+with+varying+cognitive+loads%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosp+Medicine+Hum+Perf%22%5BJournal%5D)">Attention and entropy in simulated flight with varying cognitive loads.</a> Aerosp Medicine Hum Perf. 91 (6), 489-495 (2020).</li>
<li>&#34;Automation surprise&#34; in aviation: Real-time solutions. Dehais, F., Peysakhovich, V., Scannella, S., Fongue, J., Gateau, T. Proceedings of the 33rd Annual ACM conference on Human Factors in Computing Systems, , 2525-2534 (2015).</li>
<li>Kowler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eye+movements%3A+The+past+25+years%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Res%22%5BJournal%5D)">Eye movements: The past 25 years.</a> J Vis Res. 51 (13), 1457-1483 (2011).</li>
<li>Zafar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+camera-free+eye-tracking+glasses+compared+to+a+video-based+system%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Investigation of camera-free eye-tracking glasses compared to a video-based system.</a> Sensors. 23 (18), 7753(2023).</li>
<li>Leube, A., Rifai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sampling+rate+influences+saccade+detection+in+mobile+eye+tracking+of+a+reading+task%5BTitle%5D)+AND+%22J+Eye+Mov+Res%22%5BJournal%5D)">Sampling rate influences saccade detection in mobile eye tracking of a reading task.</a> J Eye Mov Res. 10 (3), (2017).</li>
<li>Diaz-Piedra, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+flight+complexity+on+gaze+entropy%3A+An+experimental+study+with+fighter+pilots%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Ergon%22%5BJournal%5D)">The effects of flight complexity on gaze entropy: An experimental study with fighter pilots.</a> Appl Ergon. 77, 92-99 (2019).</li>
<li>Shiferaw, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stationary+gaze+entropy+predicts+lane+departure+events+in+sleep-deprived+drivers%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Stationary gaze entropy predicts lane departure events in sleep-deprived drivers.</a> Sci Rep. 8 (1), 1-10 (2018).</li>
<li>Parker, A. J., Kirkby, J. A., Slattery, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Undersweep+fixations+during+reading+in+adults+and+children%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Child+Psychol%22%5BJournal%5D)">Undersweep fixations during reading in adults and children.</a> J Exp Child Psychol. 192, 104788(2020).</li>
<li>Ayala, N., Kearns, S., Irving, E., Cao, S., Niechwiej-Szwedo, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+a+dual+task+on+gaze+behavior+examined+during+a+simulated+flight+in+low-time+pilots%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Psychol%22%5BJournal%5D)">The effects of a dual task on gaze behavior examined during a simulated flight in low-time pilots.</a> Front Psychol. 15, 1439401(2024).</li>
<li>Ayala, N., Heath, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Executive+dysfunction+after+a+sport-related+concussion+is+independent+of+task-based+symptom+burden%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotraum%22%5BJournal%5D)">Executive dysfunction after a sport-related concussion is independent of task-based symptom burden.</a> J Neurotraum. 37 (23), 2558-2568 (2020).</li>
<li>Huddy, V. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gaze+strategies+during+planning+in+first-episode+psychosis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Abnorm+Psychol%22%5BJournal%5D)">Gaze strategies during planning in first-episode psychosis.</a> J Abnorm Psychol. 116 (3), 589(2007).</li>
<li>Irving, E. L., Steinbach, M. J., Lillakas, L., Babu, R. J., Hutchings, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Horizontal+saccade+dynamics+across+the+human+life+span%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Opth+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Horizontal saccade dynamics across the human life span.</a> Invest Opth Vis Sci. 47 (6), 2478-2484 (2006).</li>
<li>Yep, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interleaved+pro%2Fanti-saccade+behavior+across+the+lifespan%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Aging+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Interleaved pro/anti-saccade behavior across the lifespan.</a> Front Aging Neurosci. 14, 842549(2022).</li>
<li>Manoel, E. D. J., Connolly, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variability+and+the+development+of+skilled+actions%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Psychophys%22%5BJournal%5D)">Variability and the development of skilled actions.</a> Int J Psychophys. 19 (2), 129-147 (1995).</li>
</ol>

Nie istnieją konkurencyjne interesy finansowe.

Opisana tutaj metoda śledzenia ruchu gałek ocznych umożliwia ocenę przetwarzania informacji w środowisku symulatora lotu za pomocą urządzenia śledzącego ruch gałek ocznych do noszenia. Ocena przestrzennych i czasowych cech zachowania wzroku zapewnia wgląd w przetwarzanie informacji przez człowieka, które zostało szeroko zbadane przy użyciu wysoce kontrolowanych paradygmatów laboratoryjnych 4,7,28. Wykorzystanie najnowszych osiąg...

Ludzie głównie wchodzą w interakcję z otaczającym ich światem, najpierw poruszając oczami i głową, aby skupić swoją linię wzroku (tj. spojrzenie) na określonym obiekcie lub miejscu zainteresowania. Jest to szczególnie ważne w złożonych środowiskach, takich jak kokpity samolotów, gdzie piloci mają do czynienia z wieloma konkurencyjnymi bodźcami. Ruchy spojrzenia umożliwiają gromadzenie informacji wizualnych o wysokiej rozdzielczości, które pozwalają ludziom na interakcję z otoczeniem w bezpieczny i elastyczny sposób1, co ma ogromne znaczenie w lotnictwie. Badania wykazały, że ruchy gałek ocznych i zachowanie wzroku zapewniają wgląd w podstawowe procesy percepcyjne, poznawcze i motoryczne w różnych zadaniach1,2,3. Co więcej, to, gdzie patrzymy, ma bezpośredni wpływ na planowanie i wykonywanie ruchów kończyn górnych3. W związku z tym analiza zachowań wzrokowych podczas zadań lotniczych stanowi obiektywną i nieinwazyjną metodę, która może ujawnić, w jaki sposób wzorce ruchów gałek ocznych odnoszą się do różnych aspektów przetwarzania informacji i wydajności.
Kilka badań wykazało związek między spojrzeniem a wykonywaniem zadań w różnych paradygmatach laboratoryjnych, jak również w złożonych rzeczywistych zadaniach (np. prowadzenie samolotu). Na przykład, obszary istotne dla zadania mają tendencję do fiksacji częściej i przez dłuższy łączny czas, co sugeruje, że miejsce fiksacji, częstotliwość i czas przebywania są wskaźnikami zastępczymi dla alokacji uwagi w zadaniach neurokognitywnych i lotniczych4,5,6. Osoby, które odnoszą duże sukcesy i eksperci, wykazują znaczne tendencje do skupiania się na obszarach krytycznych dla zadań w porównaniu z osobami odnoszącymi mniejsze sukcesy lub nowicjuszami4,7,8. Czasoprzestrzenne aspekty spojrzenia są uchwycone poprzez zmiany we wzorcach czasu przebywania w różnych obszarach zainteresowania (AOI) lub miarach rozkładu fiksacji (tj. Stacjonarna entropia spojrzenia: SGE). W kontekście paradygmatów opartych na laboratoriach, średni czas fiksacji, długość ścieżki skanowania i złożoność sekwencji spojrzenia (tj. entropia przejścia spojrzenia: GTE) mają tendencję do zwiększania się ze względu na zwiększone skanowanie i przetwarzanie wymagane do rozwiązywania problemów i opracowywania trudniejszych celów/rozwiązań zadań4,7.
Na odwrót, badania lotnicze wykazały, że długość ścieżki skanowania i złożoność sekwencji spojrzeń maleją wraz ze złożonością zadania i obciążeniem poznawczym. Ta rozbieżność podkreśla fakt, że zrozumienie komponentów zadania i wymagań stosowanego paradygmatu ma kluczowe znaczenie dla dokładnej interpretacji wskaźników spojrzenia. Ogólnie rzecz biorąc, dotychczasowe badania potwierdzają, że pomiary spojrzenia zapewniają znaczący, obiektywny wgląd w przetwarzanie informacji specyficznych dla zadania, które leżą u podstaw różnic w trudności zadania, obciążeniu poznawczym i wydajności zadań. Dzięki postępom w technologii śledzenia wzroku (tj. przenośności, kalibracji i kosztach), badanie zachowań wzrokowych w "dziczy" jest nowym obszarem badań z namacalnymi zastosowaniami w kierunku postępu szkolenia zawodowego w dziedzinie medycyny9,10,11 and aviation12,13,14.
Obecna praca ma na celu dalsze zbadanie użyteczności korzystania z metryk opartych na spojrzeniu w celu uzyskania wglądu w przetwarzanie informacji poprzez zastosowanie urządzenia do śledzenia oczu podczas symulacji lotu awaryjnego u pilotów o niskim czasie pracy. Badanie to rozszerza wcześniejsze prace, w których wykorzystano stabilizowany przez głowę eye tracker (tj. EyeLink II) do zbadania różnic w metrykach zachowania wzroku w funkcji trudności lotu (tj. zmian warunków pogodowych)5. Praca przedstawiona w tym manuskrypcie stanowi również rozszerzenie innych prac, które opisywały metodologiczne i analityczne podejścia do korzystania ze śledzenia ruchu gałek ocznych w systemie rzeczywistości wirtualnej15. W naszym badaniu wykorzystaliśmy symulator bezruchu o wyższej wierności i donosimy o dodatkowej analizie danych dotyczących ruchu gałek ocznych (tj. entropii). Ten rodzaj analizy został opisany w poprzednich artykułach; Ograniczeniem w obecnej literaturze jest jednak brak standaryzacji w raportowaniu etapów analitycznych. Na przykład raportowanie sposobu definiowania obszarów zainteresowania ma kluczowe znaczenie, ponieważ bezpośrednio wpływa na wynikowe wartości entropii16.
Podsumowując, obecna praca badała tradycyjne i dynamiczne wskaźniki zachowania wzroku, podczas gdy trudność zadania była manipulowana poprzez wprowadzenie scenariusza awaryjnego podczas lotu (np. nieoczekiwana całkowita awaria silnika). Oczekiwano, że wprowadzenie scenariusza awaryjnego podczas lotu zapewni wgląd w zmiany w zachowaniu wzroku leżące u podstaw przetwarzania informacji w trudniejszych warunkach wykonywania zadań. Opisane tutaj badanie jest częścią większego badania badającego użyteczność śledzenia ruchu gałek ocznych w symulatorze lotu w celu informowania o szkoleniu pilotów opartym na kompetencjach. Przedstawione tu wyniki nie były wcześniej publikowane.

<table><tbody><tr><td>symulator lotu</td><td>ALSIM</td><td>AL-250</td><td>naprawił w pełni wciągające urządzenie treningowe do symulacji lotu</td></tr><tr><td>laptop</td><td>Hp</td><td>Lenovo</td><td>do zbierania danych śledzenia wzroku; wymagania: Windows 10 i python 3.0</td></tr><tr><td>przenośny eye-tracker</td><td>AdHawk&nbsp;</td><td></td><td>Okulary śledzące ruch gałek ocznych MindLink (250 Hz, < 2&stopnie; błąd spojrzenia, kamera przednia); Skrypt wsadowy śledzenia ruchu gałek ocznych jest udostępniany przy zakupie urządzenia AdHawk</td></tr></tbody></table>

Śledzenie ruchu gałek ocznych podczas złożonego zadania lotniczego w celu uzyskania wglądu w przetwarzanie informacji

Eye Tracking During A Complex Aviation Task For Insights Into Information Processing

Śledzenie ruchu gałek ocznych było szeroko wykorzystywane jako wskaźnik do uzyskania wglądu w procesy poznawcze, percepcyjne i sensomotoryczne, które leżą u podstaw wykonywania umiejętności. Wcześniejsze prace wykazały, że tradycyjne i zaawansowane wskaźniki spojrzenia niezawodnie wykazują znaczne różnice w wiedzy pilotażowej, obciążeniu poznawczym, zmęczeniu, a nawet świadomości sytuacyjnej (SA).
To badanie opisuje metodologię korzystania z urządzenia do śledzenia ruchu gałek ocznych i algorytmu mapowania spojrzeń, który rejestruje naturalistyczne ruchy głowy i oczu (tj. spojrzenie) w nieruchomym symulatorze lotu o wysokiej wierności. Metoda opisana w tym artykule opisuje analizy spojrzenia oparte na obszarze zainteresowania (AOI), które zapewniają więcej kontekstu związanego z tym, gdzie patrzą uczestnicy, oraz czas przebywania, który wskazuje, jak efektywnie przetwarzają utrwalone informacje. Protokół ilustruje użyteczność urządzenia do śledzenia ruchu gałek ocznych i algorytmu widzenia komputerowego do oceny zmian w zachowaniu wzroku w odpowiedzi na nieoczekiwaną sytuację awaryjną podczas lotu.
Reprezentatywne wyniki pokazały, że na wzrok znacząco wpłynęło wprowadzenie zdarzenia awaryjnego. W szczególności alokacja uwagi, rozproszenie spojrzenia i złożoność sekwencji spojrzeń znacznie się zmniejszyły i stały się wysoce skoncentrowane na patrzeniu przez przednią szybę i na wskaźnik prędkości podczas scenariusza awaryjnego (wszystkie wartości p < 0,05). Omówiono użyteczność i ograniczenia związane z zastosowaniem urządzenia do śledzenia ruchu gałek ocznych w środowisku symulacji lotu w ruchu o wysokiej wierności w celu zrozumienia czasoprzestrzennych cech zachowania wzroku i jego związku z przetwarzaniem informacji w dziedzinie lotnictwa.

Wpływ wymagań zadań na wyniki lotu 
Dane analizowano w oparciu o udane próby lądowania w warunkach podstawowych i awaryjnych. Wszystkie pomiary poddano testowi t dla prób zależnych (czynnik wewnątrzgrupowy: warunki zadania (podstawowe, awaryjne)). Wszystkie testy t przeprowadzono przy poziomie istotności alfa ustalonym na 0,05. Czterech uczestników rozbiło maszyny podczas próby w scenariuszu awaryjnym i nie zostało włączonych do głównych analiz, ponieważ niska liczba danych nie pozwa...

Śledzenie ruchu gałek ocznych to nieinwazyjna metoda badania przetwarzania informacji. W tym artykule opisano, w jaki sposób śledzenie wzroku może być wykorzystane do badania zachowania wzroku podczas zadania awaryjnego symulacji lotu u pilotów o niskim czasie lotu (tj. <350 godzin lotu).

Eye tracking has been used extensively as a proxy to gain insight into the cognitive, perceptual, and sensorimotor processes that underlie skill ...

W naszych badaniach opracowywane są obiektywne psychofizjologiczne miary świadomości sytuacyjnej pilotów z wykorzystaniem śledzenia ruchu gałek ocznych w celu usprawnienia szkolenia i oceny opartej na danych, opartej na kompetencjach. Postępy w śledzeniu ruchu gałek ocznych usprawniają szkolenie lotnicze poprzez monitorowanie stanów uwagi, takich jak zmęczenie, obciążenie poznawcze i błądzenie myślami, poprawiając wydajność i bezpieczeństwo pilota. Zintegrowane śledzenie ruchu gałek ocznych w symulatorach, VR i AR umożliwia realistyczną ocenę stanu psychicznego pilota i zachowań związanych ze skanowaniem, przenosząc badania poza laboratoria do rzeczywistych kokpitów i symulacji o wysokiej wierności.Kluczowym wyzwaniem jest segmentacja obszarów zainteresowań i walidacja etykiet, które są pracochłonne, ale kluczowe. W naszym eksperymencie badamy metodę automatyzacji na wczesnym etapie, która wymaga dalszego rozwoju. Moja praca wspiera śledzenie ruchu gałek ocznych w szkoleniu lotniczym w celu oceny przetwarzania informacji przez pilotów, alokacji uwagi, radzenia sobie ze stresem i zachowań wzrokowych, które wskazują na ryzyko wpływające na monitorowanie i bezpieczeństwo samolotów.Aby rozpocząć, włącz symulator lotu i ekrany projektora. Na ekranie instrukcji naciśnij kartę Ustawienia wstępne i sprawdź, czy wymagane ustawienia wstępne pozycji i/lub pogody są dostępne. Następnie włącz laptopa do zbierania danych i zaloguj się za pomocą danych uwierzytelniających.Po wyświetleniu monitu wybierz istniejący profil, utwórz nowy dla nowego uczestnika lub wybierz opcję Gość, aby nadpisać jego ostatnią kalibrację. Aby skalibrować okulary, otwórz etui na okulary eye tracker i wyjmij okulary. Następnie wybierz końcówkę.Podłącz USB do Micro-USB z laptopa do okularów. Następnie zlokalizuj czarne pudełko kalibracyjne wewnątrz obudowy eye trackera. Umieść okulary w pudełku kalibracyjnym.Na laptopie z gromadką danych w centrum śledzenia ruchu gałek ocznych wybierz Narzędzia, a następnie Kalibracja urządzenia. Naciśnij Start w wyskakującym okienku, aby rozpocząć kalibrację. Po zakończeniu kalibracji wyjmij okulary z pudełka.Aby zapewnić prawidłowe dopasowanie noska, poinstruuj uczestnika, aby usiadł w kokpicie i założył okulary. Sprawdź pole regulacji dopasowania okularów w prawym dolnym rogu ekranu. Jeśli dopasowanie jest oznaczone jako doskonałe, przejdź do następnego kroku.W przeciwnym razie kliknij pole. Następnie poinstruuj uczestnika, aby postępował zgodnie z zaleceniami dotyczącymi dopasowania na ekranie, wyregulował końcówkę, upewnił się, że okulary są wygodnie dopasowane i patrzył prosto przed siebie na laptopa. Teraz ściśnij nos na środku, wysuń go z okularów i wsuń kolejny.Aby postępować zgodnie z trybem kalibracji stałego spojrzenia w badaniu, poinstruuj uczestnika, aby poruszał głową, tak aby pudełko nachodziło na kwadrat i wyrównało się. Następnie poproś uczestnika, aby skupił wzrok na celowniku wewnątrz czarnego kwadratu i nacisnął spację. Następnie sprawdź, czy zestaw słuchawkowy jest podłączony do gniazda znajdującego się po lewej stronie spodu deski rozdzielczej.Przed kalibracją gałki ocznej przejdź do pola Parametr w Hubie śledzenia ruchu gałek ocznych. Sprawdź tryb kalibracji i wybierz eter Stałe spojrzenie lub Stała głowica, odpowiednio do badania. Upewnij się, że punkty kalibracji są wyświetlane jako siatka trzy na trzy o łącznej sumie dziewięciu punktów.Sprawdź, czy tryb walidacji jest zgodny z trybem kalibracji. Następnie sprawdź wyniki śledzenia ruchu gałek ocznych i upewnij się, że wszystkie parametry wymagane do badania są zaznaczone za pomocą pól wyboru. W centrum śledzenia ruchu gałek ocznych kliknij pozycję Plik, Ustawienia i Śledzenie ruchu gałek ocznych.Sprawdź, czy częstotliwość próbkowania jest ustawiona na 250 herców. Naciśnij pole Zatwierdź konfigurację i sprawdź, czy średni błąd bezwzględny jest mniejszy niż jeden stopień, a następnie zapisz kalibrację w profilu. W celu zebrania danych należy przekazać uczestnikowi jasne instrukcje dotyczące próby lub toru lotu, w tym sposobu dostosowania ustawień na tablicy wskaźników przed rozpoczęciem symulacji.Na ekranie instrukcji naciśnij pomarańczowy przycisk Zatrzymano, aby rozpocząć zbieranie danych. Upewnij się, że kolor zmieni się na zielony, a tekst zostanie zaktualizowany do Latanie. Na laptopie do zbierania danych naciśnij przycisk Rozpocznij nagrywanie, aby zsynchronizować dane z urządzenia śledzącego ruch gałek ocznych z danymi symulatora lotu.Kiedy uczestnik zakończy swój obwód i wyląduje, poczekaj, aż dron całkowicie się zatrzyma. Na ekranie instrukcji naciśnij zielony przycisk latania, aby zatrzymać zbieranie danych. Upewnij się, że kolor zmieni się z powrotem na pomarańczowy, a tekst zostanie zaktualizowany do Zatrzymany.Uruchom skrypt wsadowy śledzenia ruchu gałek ocznych, aby ręcznie zdefiniować obszary zainteresowania (AOI) na potrzeby mapowania spojrzenia. Skrypt otworzy nowe okno do wyboru klatek kluczowych. Przewiń film i wybierz klatkę, która wyraźnie pokazuje wszystkie kluczowe obszary zainteresowania do analizy.Postępuj zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie, aby narysować prostokąt nad obszarem klatki, który jest widoczny przez cały film, niepowtarzalny i pozostaje stabilny. Następnie narysuj prostokąt dla każdego AOI w ramce, pojedynczo. Nazwij odpowiednio każdy prostokąt.Użyj przycisku Dodaj więcej, aby dodać nowe AOI i naciśnij Gotowe na ostatnim. Uruchom skrypt, aby przetworzyć AOI i wygenerować dane fiksacji, które wygenerują wykres przedstawiający sakkady i fiksacje na wideo. Awaryjne warunki zadaniowe znacznie zmniejszyły wskaźnik powodzenia lądowań w porównaniu z warunkami podstawowymi.Czas ukończenia był istotnie krótszy w badaniach awaryjnych w porównaniu z badaniami podstawowymi. Błąd lądowania był również znacznie wyższy w próbach awaryjnych w porównaniu z próbami podstawowymi. Subiektywny wynik świadomości sytuacyjnej był istotnie niższy podczas zadań awaryjnych w porównaniu z zadaniami podstawowymi.Podaż i popyt na świadomość sytuacyjną wzrosły od prób podstawowych do prób awaryjnych, a zrozumienie świadomości sytuacyjnej zmniejszyło się od badań podstawowych do prób awaryjnych. Pomiary Gaze wykazały znaczne skrócenie czasu przebywania na kluczowych instrumentach, takich jak wysokościomierz i wskaźniki położenia w warunkach awaryjnych. Częstotliwość mrugania znacznie wzrosła w warunkach awaryjnych w porównaniu z warunkami podstawowymi.Zaawansowane wskaźniki spojrzenia, takie jak SGE i GTE, zostały znacznie zmniejszone w warunkach awaryjnych.

eye-tracking-during-complex-aviation-task-for-insights-into

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Niniejszy artykuł opisuje, jak używać metodologii śledzenia ruchu gałek ocznych do badania procesów poznawczych związanych ze zrozumieniem tekstu. Dołączono opisy sprzętu do śledzenia ruchu gałek ocznych, sposób opracowywania bodźców eksperymentalnych oraz zalecenia proceduralne. Przedstawione informacje można zastosować do większości badań z wykorzystaniem bodźców werbalnych.

Wykorzystanie ruchów gałek ocznych do oceny procesów poznawczych związanych ze zrozumieniem tekstu

Niniejszy artykuł omawia metodologię śledzenia wzroku w badaniach nad rozumieniem języka. Aby uzyskać wiarygodne dane, należy postępować zgodnie z kluczowymi krokami protokołu. Należą do nich m.in. prawidłowa konfiguracja eye trackera (np. zapewniająca dobrą jakość obrazów oka i głowy) oraz dokładna kalibracja.

Śledzenie ruchu gałek ocznych podczas wizualnego rozumienia języka: elastyczność i ograniczenia w odkrywaniu wizualnych efektów kontekstowych

Celem protokołu jest szczegółowe opisanie, jak zbierać dane wideo do wykorzystania w laboratorium; jak rejestrować dane śledzenia ruchu gałek ocznych uczestników oglądających dane i jak efektywnie analizować zawartość filmów, które oglądali, używając techniki uczenia maszynowego.

Łączenie danych ze śledzenia ruchu gałek ocznych z analizą treści wideo z bezpłatnego oglądania filmu ze spaceru w parku miejskim

Korzystanie z czujników multimodalnych jest obiecującym sposobem na zrozumienie roli interakcji społecznych w środowisku edukacyjnym. W artykule opisano metodologię przechwytywania wspólnej uwagi wzrokowej z kolokowanych diad za pomocą mobilnych urządzeń śledzących ruch gałek ocznych.

Metodologia przechwytywania wspólnej uwagi wzrokowej za pomocą mobilnych urządzeń śledzących ruch gałek ocznych

Badanie proponuje model aktywacji-dopasowania, aby zbadać, w jaki sposób samotność jest łagodzona, gdy samotna publiczność ogląda filmy z zaporą racjonalnych i emocjonalnych apeli. Protokół wykorzystuje śledzenie ruchu gałek ocznych do dokumentowania czasu trwania i fiksacji, uwzględniając stopień zadowolenia, gdy potrzeby emocjonalne są zaspokajane przez treść i zaporę.

Samotność złagodzona: śledzenie wzroku publiczności oglądającej filmy z zaporą

Przedstawiamy protokół analizy behawioralnej dorosłych (w wieku od 18 do 70 lat) zaangażowanych w procesy uczenia się, podejmujących zadania przeznaczone do samoregulacji uczenia się (SRL). Uczestnicy, nauczyciele i studenci akademiccy oraz dorośli z University of Experience, byli monitorowani za pomocą urządzeń śledzących ruch gałek ocznych, a dane były analizowane za pomocą technik eksploracji danych.

Technologia śledzenia wzroku i techniki eksploracji danych stosowane w analizie behawioralnej osób dorosłych zaangażowanych w procesy uczenia się

Zbudowano nowy symulator lotu w wirtualnej rzeczywistości, który umożliwia efektywną i tanią ocenę wydajności lotu i wzorców ruchów gałek ocznych. Stanowi również narzędzie badawcze o wysokim potencjale dla ergonomii i innych badań.

Ocena osiągów lotu i wzorców ruchów gałek ocznych za pomocą symulatora lotu w rzeczywistości wirtualnej

Metodologia badała wkład wzrokowy i przedsionkowy w stabilizację spojrzenia podczas rotacji optokinetycznej i całego ciała. Stymulacje przeprowadzono poprzez badania wzrokowe, przedsionkowe i wizuo-przedwostykowe. Wzmocnienie ruchu oczu skrętne i częstotliwości oczopląsów służyły jako wskaźniki podkorowego przekazywania informacji o ruchu specyficznym dla sensorycznych do odruchowej odpowiedzi pnia mózgu w każdym badaniu.

Wykorzystanie śledzenia oczu do oceny względnego znaczenia bodźców wzrokowych i przedsionkowych dla przetwarzania ruchu podkorowego w płaszczyźnie przechylania

Ten protokół opisuje zadanie czasu reakcji szeregowej do wyboru 5 opcji, które jest zadaniem opartym na instrumentacji, używanym do badania uwagi i kontroli impulsów u gryzoni. Wyzwania dnia testowego, które są modyfikacjami standardowego zadania, zwiększają elastyczność zadania i mogą być łączone z innymi manipulacjami, aby pełniej scharakteryzować zachowanie.

Zadanie 5-Choice Serial Reaction Time Task: zadanie skupienia uwagi i kontroli impulsów dla gryzoni

Wzmocnienie odruchu zaskoczenia jest mierzone za pomocą elektromiografii mięśnia okrężnego oka podczas niskiego (niepewnego) i wysokiego (pewnego) prawdopodobieństwa porażenia prądem w zadaniu prawdopodobieństwa zagrożenia. Zapewnia to obiektywną miarę różnych negatywnych stanów emocjonalnych (strach/niepokój) dla badań nad psychopatologią, używaniem/nadużywaniem substancji i szeroko pojętą nauką afektywną.

Wykorzystanie zadania Prawdopodobieństwa Zagrożenia do oceny lęku i strachu podczas niepewnego i pewnego zagrożenia

Poznaj metodę śledzenia ruchu gałek ocznych w symulatorach lotniczych do oceny świadomości sytuacyjnej pilotów. Technika ta umożliwia monitorowanie obciążenia poznawczego i uwagi, poprawiając bezpieczeństwo lotów.

Śledzenie ruchu gałek ocznych podczas złożonego zadania lotniczego w celu uzyskania wglądu w przetwarzanie informacji

Przeglądaj więcej filmów