Движения глаз в зрительном восприятии длительности: отделение стимула от времени в процессах принятия решения

Краткое содержание

Мы представляем протокол, который использует айтрекинг для отслеживания движений глаз во время задачи сравнения интервалов (восприятия длительности) на основе визуальных событий. Цель состоит в том, чтобы дать предварительное руководство по отделению глазодвигательных реакций на задачи восприятия длительности (сравнение или различение временных интервалов) от реакций на сам стимул.

Аннотация

Методы айтрекинга могут позволить онлайн-мониторинг когнитивной обработки во время заданий на восприятие визуальной длительности, где участников просят оценить, различить или сравнить временные интервалы, определяемые визуальными событиями, такими как мигающие круги. Однако, насколько нам известно, попытки подтвердить эту возможность до сих пор остаются безрезультатными, и результаты по-прежнему сосредоточены на поведенческих решениях, принятых в автономном режиме после появления стимула. В данной статье представлен протокол айтрекинга для изучения когнитивных процессов, предшествующих поведенческим реакциям, в задаче на сравнение интервалов, где участники просматривали два последовательных интервала и должны были решить, ускоряется ли он (первый интервал длиннее второго) или замедляется (второй интервал длиннее).

Наша главная задача состояла в том, чтобы отделить глазодвигательные реакции на сам зрительный стимул от коррелятов длительности, связанных с суждениями. Для этого мы определили три последовательных временных окна, основанных на критических событиях: начало исходного уровня, начало первого интервала, начало второго интервала и окончание стимула. Затем мы извлекли традиционные глазодвигательные показатели для каждого из них (количество фиксаций, размер зрачка) и сосредоточились на изменениях, связанных с временным окном, чтобы отделить реакцию на визуальный стимул от реакции, связанной со сравнением интервалов как таковым. Как мы показываем в иллюстративных результатах, данные айтрекинга показали значительные различия, которые согласуются с поведенческими результатами, что выдвигает гипотезы о задействованных механизмах. Этот протокол находится в зачаточном состоянии и потребует многих улучшений, но он представляет собой важный шаг вперед в современном состоянии техники.

Введение

Способности к восприятию времени привлекают все большее внимание исследователей в последние годы, отчасти из-за накопления доказательств того, что они могут быть связаны с навыками чтения или патологическими состояниями 1,2,3,4,5. Зрительное восприятие длительности — способность оценивать, различать или сравнивать временные интервалы, определяемые визуальными событиями — является одной из^{областей интереса, в которую}могут внести свой вклад методы отслеживания взгляда. Тем не менее, результаты по-прежнему сосредоточены на постстимульных поведенческих решениях, таких как нажатие кнопки, чтобы указать, сколько времени прошло (оценка), одинаковы ли временные интервалы или различны (дискриминация), или какой из ряда временных интервалов является самым длинным или коротким. В нескольких исследованиях предпринимались попытки соотнести поведенческие результаты с данными отслеживания движений глаз ^8,9, но они не смогли найти корреляции между ними, предполагая, что прямая связь отсутствует.

В настоящей работе представлен протокол регистрации и анализа глазодвигательных реакций при предъявлении стимула в задаче восприятия зрительной длительности. В частности, описание относится к задаче на сравнение интервалов, в которой участники видели последовательности из трех событий, определяющих два временных интервала, и их просили оценить, ускорились ли они (первый интервал длиннее второго) или замедлились (первый интервал короче второго). Временные интервалы, использованные в исследовании, охватывали от 133 до 733 мс, в соответствии с принципами временной выборки (TSF)¹⁰. TSF предполагает, что колебательная активность мозга, особенно в частотных диапазонах, таких как дельта-колебания (1-4 Гц), синхронизируется с входящими речевыми единицами, такими как последовательности ударных ударений. Эта синхронизация улучшает кодирование речи, улучшает внимание к речевым единицам и помогает извлекать последовательные закономерности, которые могут иметь значение для понимания таких состояний, как дислексия, которые демонстрируют нетипичные низкочастотные колебания. Цель исследования, в котором мы разработали представленный здесь метод, состояла в том, чтобы определить, отражают ли трудности дислексиков в восприятии зрительной длительности (групповые эффекты в задаче интервального сравнения) проблемы в обработке самого визуального объекта, а именно движения и контрастов яркости¹¹. Если бы это было так, мы ожидали, что дислектики были бы в невыгодном положении по отношению к контрольной группе для стимулов с движением и низкой контрастностью яркости (взаимодействие между группой и типом стимула).

Основной результат оригинального исследования был обусловлен постстимульными поведенческими суждениями. Данные айтрекинга (размер зрачка и количество фиксаций), записанные во время предъявления стимула, были использованы для изучения процессов, предшествующих принятию поведенческих решений. Тем не менее, мы считаем, что текущий протокол может быть использован независимо от сбора поведенческих данных, при условии, что цели будут поставлены соответствующим образом. Также можно настроить его для задач интервального различения. Использовать его в задачах оценки времени не так быстро, но мы не исключаем такой возможности. Мы использовали размер зрачка, потому что он отражает когнитивную нагрузку 12,13,14, среди других состояний и, таким образом, может предоставить информацию о навыках участников (чем выше нагрузка, тем меньше навыков). Что касается количества фиксаций, то большее количество фиксаций может отражать более сильную вовлеченность участников в задание^15,16. В первоначальном исследовании использовались пять типов стимулов. Для упрощения мы использовали только два в текущем протоколе (Ball vs. Flash, представляющий собой контраст, связанный с движением).

Основная проблема, которую мы пытались решить, заключалась в том, чтобы отделить реакцию на сам визуальный стимул от реакции, связанной с интервальным сравнением, поскольку известно, что глазодвигательные реакции изменяются в зависимости от таких характеристик, как движение или^{контрастность} яркости. Исходя из предпосылки, что визуальный стимул обрабатывается, как только он появляется на экране (первый интервал), а сравнение интервалов становится возможным только после начала второго временного интервала, мы выделили три временных окна: окно до стимула, первый интервал, второй интервал (поведенческая реакция не включена). Анализируя изменения в предстимульном окне в течение первого интервала, мы получаем индексы ответов участников на сам стимул. Сравнение первого и второго интервалов позволило бы выявить возможные глазодвигательные сигнатуры интервального сравнения — задачи, которую участников попросили выполнить.

Протокол

Пятьдесят два участника (у 25 из которых была диагностирована дислексия или они были обозначены как потенциальные случаи заболевания, а 27 – контрольная группа) были набраны из сообщества (через социальные сети и удобные контакты по электронной почте) и из университетского курса. После подтверждающей нейропсихологической оценки и последующего анализа данных (подробнее см. Госвами¹⁰) семь участников были исключены из исследования. Это исключение включало четырех человек с дислексией, которые не соответствовали критериям, двух участников с дислексией с выбросами в основной экспериментальной задаче и одного участника контрольной группы, на чьи данные отслеживания глаз повлиял шум. Окончательная выборка состояла из 45 участников, 19 взрослых с дислексией (один мужчина) и 26 контрольных групп (пять мужчин). Все участники были носителями португальского языка, имели нормальное зрение или зрение, скорректированное до нормального, и ни у кого не было диагностированных проблем со слухом, неврологическими или речевыми проблемами. Протокол, описанный здесь, был одобрен местным комитетом по этике факультета психологии и педагогических наук Университета Порту (номер 2021/06-07b), и все участники подписали информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией.

1. Создание стимулов

1. Определите восемь последовательностей из двух временных интервалов (табл. 1), в которых первая короче второй (последовательность замедления); Выберите интервалы, совместимые с частотой кадров анимационного программного обеспечения (в данном случае 30 кадров/с, 33 мс/кадр), используя таблицу преобразования длительности кадров.
2. Для каждой последовательности замедления создайте аналог ускорения, полученный путем инвертирования порядка интервалов (табл. 1).
3. В электронной таблице преобразуйте длину интервала в количество кадров, разделив целевой интервал (мс) на 33 (например, для последовательности интервалов 300–433 мс укажите 9–13 кадров).
4. Определите ключевые кадры для каждой последовательности: начало стимула в кадре 7 (после шести пустых кадров, соответствующих 200 мс), смещение интервала 1 в кадре 6 + длина интервала 1 (6 + 9 для данного примера), то же самое для смещения интервала 2 (6 + 9 + 13). Установите еще две рамки в конце интервала 2, чтобы обозначить окончание стимула (6+9+13+2).
5. Создавайте флэш-последовательности в виде анимаций.
   1. Запустите программное обеспечение для анимации (например, Adobe Animate) и создайте новый файл с черным фоном.
   2. В кадре 7 нарисуйте синий круг в центре экрана. Убедитесь, что его размеры позволяют ему занимать около 2° поля зрения при запланированном расстоянии экрана от глаз (здесь 55 см), что означает, что диаметр мяча составляет 1,92 см.
   3. Скопируйте и вставьте это изображение в следующий соседний кадр (начиная с 7-го кадра) так, чтобы каждая вспышка длилась около 99 мс.
   4. Скопируйте и вставьте этот двухкадровый эпизод в два других ключевых кадра (начало интервалов 1 и 2).
   5. Постройте оставшиеся 15 анимаций, создав копии файла и переместив интервальные наступления в соответствующие кадры.
6. Создавайте последовательности прыгающих мячей в виде анимаций.
   1. Откройте файл в анимационном программном обеспечении с теми же характеристиками (размер, фон), которые используются в flash-анимации. Откройте электронную таблицу со спецификациями ключевых кадров, чтобы ключевые кадры теперь соответствовали сжатым мячам, ударяющимся о землю.
   2. Начните с трех кадров на черном фоне (99 мс). В^4-м кадре нарисуйте вверху по центру синий шар, равный тому, который используется для вспышек.
   3. Нарисуйте сжатый мяч (ширина больше высоты) в точке начала стимула, продолжительностью три кадра (начало интервала 1). Убедитесь, что мяч находится по горизонтали и вертикально ниже центра экрана.
      1. Нажмите на кнопку Свойства объекта , а затем на Положение и размер , чтобы расположить мяч на выбранной высоте сжатия и увеличить ширину/уменьшить высоту.
   4. Создайте непрерывное изменение с помощью команды анимации движения от мяча вверху к сдавленному шару (вертикальный спуск).
   5. Скопируйте последовательность из трех кадров с раздавленным шаром в два других ключевых кадра (начало интервалов 1 и 2).
   6. В электронной таблице разделите продолжительность каждого интервала на 2, чтобы определить средние точки между двумя сквошами для интервалов 1 и 2, где мяч достигает максимальной высоты после подъема и перед спуском.
   7. Нарисуйте несжатый мяч вертикально над самой нижней точкой траектории в средних точках, определенных в шаге 1.6.6. Создайте анимацию подъема между началом интервала (когда мяч ударяется о землю) и самой высокой точкой, а также между самой высокой точкой и следующим сквошем (спуском).
7. Адаптируйте файл к остальным 15 временным структурам.
8. Экспортируйте все анимации в формате .xvd. Если параметр недоступен, экспортируйте его как .avi, а затем преобразуйте, чтобы его можно было использовать в системе eyelink.

2. Подготовка к эксперименту

1. Создание папки эксперимента
   1. Откройте приложение "Конструктор экспериментов " и выберите "Создать " в файле меню.
   2. Сохраните проект, нажав на File | Сохранить как. Укажите название проекта и место, где он будет сохранен.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При этом будет создана целая папка с вложенными папками для файлов стимулов и других материалов. Файл эксперимента появится в папке с расширением .ebd.
   3. В папке проекта нажмите « Библиотека », а затем в папку с именем «Видео». Загрузите в эту папку файлы видео в формате .xvid.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Все стимулы, используемые в эксперименте, должны храниться в Библиотеке.
2. Создание базовой структуры внутрисистемного и человеко-системного взаимодействия
   1. Перетащите стартовую панель и значки экрана дисплея в окно редактора диаграмм . Создайте связь между ними, щелкнув и перетащив мышь от первого ко второму.
   2. В свойствах экрана дисплея нажмите кнопку «Вставить многострочный текстовый ресурс » и введите текст инструкции, объясняющий последующую процедуру калибровки.
   3. Выберите два триггера (входных канала для перехода вперед в эксперименте): клавиатура и кнопка el (кнопка). Свяжите экран дисплея с обоими.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Эти триггеры позволяют участнику или экспериментатору нажать любую кнопку, чтобы продолжить.
   4. Выберите значок Настройка камеры и свяжите с ним оба триггера.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это позволит установить связь с айтрекером, чтобы можно было отслеживать глаза участника для настройки, калибровки и проверки камеры (см. раздел 4).
   5. Выберите значок Файл результатов и перетащите его в правую часть блок-схемы.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это действие позволяет записывать поведенческие реакции эксперимента.
3. Определение блочной структуры
   1. Выберите значок «Эпизод » и свяжите его (см. шаг 2.2.1) с настройкой камеры.
   2. В Properties нажмите на Iteration count и выберите 2 для количества блоков (Flashes и Balls).
   3. ПРИМЕЧАНИЕ: Это отделит представление вспышек от представления шаров.
   4. Введите последовательность (определение блока) и перетащите значок стартовой панели , значок дисплея , а также триггеры el_button и клавиатуру. Свяжите их в таком порядке.
   5. На значке экрана дисплея нажмите кнопку Вставить многострочный текстовый ресурс и введите текст инструкции, объясняющий эксперимент.
4. Определение структуры пробной версии
   1. Внутри последовательности блоков перетащите значок Новый эпизод в редактор, чтобы создать пробную последовательность.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Вложение последовательности испытаний в последовательность блоков позволяет выполнять несколько испытаний в каждом блоке.
   2. Внутри пробной последовательности перетащите начальную панель и значок Подготовить эпизод и свяжите второй эпизод с первым.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это действие загружает экспериментальные стимулы, которые будут предъявлены участнику.
   3. Перетащите значок коррекции дрейфа в интерфейс и свяжите его со значком подготовки эпизода.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Коррекция дрейфа представляет собой единственную цель фиксации на мониторе компьютера стимуляции и позволяет сравнивать положение взгляда курсора с фактическим положением стимулов на записывающем компьютере. Проверка дрейфа и соответствующая коррекция автоматически начинаются после каждой попытки, чтобы гарантировать сохранение первоначального качества калибровки.
5. Определение структуры записи
   1. Внутри пробной последовательности перетащите значок «Новый эпизод » в редактор, чтобы создать последовательность записи.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Последовательность записи отвечает за сбор данных о глазах, и именно в ней представлены визуальные стимулы.
   2. Выберите опцию Запись в свойствах этой последовательности.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Таким образом, айтрекер начинает запись, когда начинается стимул, и останавливается, когда стимул заканчивается.
   3. В свойствах нажмите на Data Source и заполните в каждой строке таблицу (type или select) с точным именем файла каждого стимула, типом пробно-практического или экспериментального, сколько раз будет представлен каждый стимул (1 здесь) и кнопкой ожидаемого ответа .
      ПРИМЕЧАНИЕ: Имена файлов должны совпадать с именами, загруженными в Библиотеку, включая расширение файла (например, ball_sp_1.xvd).
   4. На верхней панели интерфейса нажмите « Настройка рандомизации» и отметьте поля «Включить рандомизацию испытаний », чтобы убедиться, что стимулы будут рандомизированы в каждом блоке. Нажмите на кнопку Ok , чтобы вернуться в интерфейс.
   5. В последовательности записи создайте соединение между стартовой панелью и экраном дисплея. На экране дисплея нажмите кнопку Вставить видеоресурс (значок камеры) и перетащите ее в интерфейс.
   6. Свяжите триггеры клавиатуры и кнопки el со значком дисплея (как в шаге 2.2.1), чтобы участник мог ответить.
   7. Перетащите значок Проверить точность и свяжите его с триггерами, как показано на шаге 2.2.1.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это действие позволяет программе проверить, соответствует ли нажатая клавиша значению в столбце правильного ответа источника данных.
6. Завершение эксперимента
   1. В верхней части главной панели нажмите на значок со стрелкой «Выполнить », чтобы запустить тест эксперимента.

3. Настройка аппарата

1. Подключите компьютер стимуляции к 5-кнопочной кнопочной коробке и клавиатуре.
2. Подключите компьютер стимуляции (с системным программным обеспечением для презентаций) к ай-трекеру (рис. 1), расположенному под монитором или перед ним.
3. Подключите айтрекер к записывающему компьютеру.

Рисунок 1: Настройка отслеживания движений глаз. Пространственное расположение записывающей системы состоит из компьютера стимуляции, записывающего компьютера, айтрекера, устройства отклика (кнопочного ящика) и клавиатуры. Участники сидели на расстоянии 55 см от экрана стимуляции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

4. Подготовка сбора данных

1. Получите информированное согласие участников и опишите им формат эксперимента. Расположите испытуемого на таком расстоянии от компьютера стимуляции так, чтобы круг стимула (вспышка или шар) соответствовал 2° поля зрения (типичное расстояние ~ 60 см).
2. Выберите частоту дискретизации (1 000 Гц для высокого разрешения) и глаз (глаза) для записи (доминирующий глаз).
3. При визуализации, предоставляемой записывающим компьютером, убедитесь, что айтрекер стабильно отслеживает цель (палку, помещенную между бровями участника) и доминирующий глаз. При необходимости переместите камеру вверх или вниз.
4. Откройте эксперимент. Запустите процедуры калибровки и проверки по 5 точкам, предоставляемые системой, с записывающего компьютера, чтобы обеспечить точную и надежную запись движений глаз. Попросите участника посмотреть на точку, которая появится на экране в (5) разных местах (один раз для калибровки, два раза для проверки).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Допускайте ошибки только ниже 0,5°.

5. Проведение эксперимента

1. Объясните участнику задание.
2. Представьте практические испытания и разъясните сомнения участников.
3. Запустите эксперимент, нажав кнопку Выполнить.
4. Сделайте паузу в эксперименте между условиями и объясните, что стимул теперь будет другим, но вопрос тот же.

6. Создание временных окон для анализа

1. В программе Dataviewer¹⁸ перейдите в раздел «Файл», затем «Импорт данных» и, наконец, «Несколько файлов данных EyeLink». В диалоговом окне выберите файлы всех участников.
2. Выберите одну пробную версию. Щелкните значок квадрата , чтобы нарисовать область интереса.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Область интереса определяет как область экрана, так и временное окно в пробной версии. Здесь мы всегда будем выбирать полноэкранный режим.
3. Чтобы создать TW all (рисунок 2), нажмите на иконку рисования и выберите полноэкранный режим. В открывшемся диалоговом окне обозначьте область интереса как TW_all и определите временной сегмент, соответствующий полной пробной версии.
   1. Нажмите на кнопку Сохранить набор областей интереса и примените этот шаблон ко всем испытаниям одинаковой продолжительности (например, временные структуры 1 и 8 из таблицы 1, как для шаров, так и для вспышек, для всех участников).
4. Выберите одну из 16 временных структур из таблицы 1. Определите TW_0, TW_1 и TW_2, как показано на шаге 6.3, но в соответствии с временными ограничениями, показанными на рисунке 2 (границы временного окна, соответствующие появлению вспышек и сжатию мяча). Длина TW0 настраивается.
   1. Обозначьте каждую интересующую область и примените шаблон к испытаниям с одинаковой временной структурой (шары и вспышки, все участники).
   2. Повторите процесс для оставшихся 15 временных структур.

Рисунок 2: Тип стимула. Последовательности прыгающих мячей (слева) и вспышек (справа), которые использовались в эксперименте. Пунктирными линиями обозначены временные окна, используемые для анализа: TW0 – период до стимулирования; TW1 является первым появлением стимула на экране и обозначает первый интервал, когда участник получает информацию о характеристиках стимулов и длине первого интервала, а TW2 отмечает второй интервал, когда участник может сравнить первый и второй интервалы для принятия решения (замедленного или ускоренного). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

7. Меры по извлечению

1. В строке меню нажмите Анализ | Отчет |Отчет по областям интересов.
2. Выберите следующие меры для извлечения времени задержки, количества фиксаций и размера зрачка, а затем нажмите кнопку Далее.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Выходные данные должны содержать данные из 16 флэш-испытаний и 16 проб с прыгающим мячом на каждого участника (32 испытания x n участников), указанные для каждого из четырех временных окон (TW0, TW1, TW2, TW все).
3. Экспортируйте матрицу в виде файла .xlsx.

8. Удалите испытания с артефактами

1. Учитывайте все измерения времени задержки для TW и отмечайте испытания с потерей сигнала более 30% (время задержки < 70% времени испытания).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Примите во внимание, что каждое из 32 испытаний имеет разную продолжительность.
2. Исключите из матрицы зашумленные (отмеченные) следы и сохраните ее.

9. Статистический анализ

1. Выполните два повторяющихся измерения ANOVA (TW x group x stimulus) для каждого измерения, одно с TW 0 и 1, другое с TW 1 и 2.
2. Соотнесите изменения, связанные с TW, с поведенческими результатами, если таковые имеются.

Результаты

Чтобы лучше понять изменения, связанные с TW, наш анализ был сосредоточен на взаимодействии временных окон (TW0 и TW1, TW1 и TW1). TW2) с типом и группой стимулов. Как показано на рисунке 3, оба сравнения, связанные с TW (TW01 и TW12), показали разные уровни изменений в зависимости от стимула (взаимодействие TW x Stimulus), при этом Боллы вызывали больше связанных с TW изменений в глазодвигательных реакциях, чем вспышки в обеих группах (отсутствие TW x стимул x групповое взаимодействие). Это касалось как размера зрачка, так и количества фиксаций. Что касается групповых влияний, мы обнаружили взаимодействие TWX-групп на изменение числа фиксаций с TW0 на TW1 (реакция на начало стимула): дислексики показали снижение изменений, в основном за счет более низких значений престимула. Взаимодействия между TW, стимулом и группой отсутствовали. Это показывает, что групповые влияния были одинаковыми как для шаров, так и для вспышек.

Рисунок 3: Результаты. Изменения размера зрачка и количества фиксаций, связанные с временным окном, в зависимости от группы (контрольная группа, дислексия, TW x Group) и типа стимула (Balls, B, vs. Flashes, F, TW x Stimulus). TW 0-1 рассматривает контраст между отсутствием стимула и видимостью стимула; TW 1-2 сравнивает первый и второй интервалы для сравнения интервалов. 95% доверительные интервалы представлены вертикальными столбцами. Шары вызывали больше изменений, чем вспышки от TW0 по сравнению с TW1 (большее снижение) и от TW1 по сравнению с TW2 (большее увеличение) как в показателях отслеживания движений глаз, так и в обеих группах (стимул TW x, отсутствие стимула TW x группа). Изменения в количестве фиксаций в TW 0-1 были меньше у дислектиков, чем в контрольной группе, независимо от типа стимула (группа TW x, отсутствие стимула TW x группа). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Поведенческие результаты. (А) Различение последовательностей ускорения и замедления (d-prime) в зависимости от группы и типа стимула. (Б) Значимые корреляции между поведенческими показателями (d-prime) и изменениями в движениях глаз, связанными с временным окном, усредненными по стимулу. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Важно отметить, что эти значения совпадали с поведенческими выводами (рис. 4А), в соответствии с основным исследованием: поведенческие результаты указывали на стимульные эффекты (меньшая точность для Болла, чем для Flashes) и групповые эффекты (худшая производительность у дислектиков), без взаимодействия со стимулами группы x. Более того, в оригинальном исследовании с пятью различными стимулами мы соотнесли поведенческие данные с данными айтрекинга (количество фиксаций), усредненными для всех типов стимулов, и обнаружили корреляцию в группе дислексиков: меньшие изменения от TW0 по сравнению с TW1 сосуществовали с улучшением производительности. В целом, результаты, казалось, согласуются с гипотезой о том, что эти (взрослые) дислектики могут прибегать к компенсаторным стратегиям для преднамеренного контроля внимания к самому стимулу в период до стимуляции (меньшее количество фиксаций на пустом экране будет способствовать концентрации внимания на стимуле к моменту его появления). Мы не обнаружили такой корреляции в контрольной группе, предполагая, что им, возможно, не нужно прибегать к стратегиям, чтобы сохранить фокус. Ограниченный набор данных, использованный здесь для иллюстрации (только два стимула, Balls и Flashes), показал ту же картину (рис. 4B): дислексики, но не контрольная группа, показали значимые корреляции между d-prime (индексом поведенческой дискриминации) и изменениями, связанными с TW01.

В целом, результаты айтрекинга, касающиеся реакций участников как на начало стимула (TW 0-1), так и на интервальное сравнение (TW 1-2), воспроизвели поведенческие доказательства того, что шарики и вспышки вызывают разные реакции у людей с дислексией и без нее (стимул TW x на показателях отслеживания взгляда, эффекты стимула на d-prime). Одна часть результатов айтрекинга также совпадала с групповыми эффектами на d-prime, в том смысле, что изменения в количестве фиксаций в начале стимула (TW 0-1) были меньше у дислектиков. Более того, взаимодействие между стимулом и группой (различные уровни девиантности у дислектиков для шариков и вспышек) было нулевыми для поведенческих данных и данных отслеживания движений глаз. Наконец, корреляция между поведенческими показателями и глазодвигательным ответом была значимой в группе дислексиков.

Последовательность	Тип	Интервал 1	Интервал 2	Разница
1	Ускорять	433	300	133
2	Ускорять	300	167	133
3	Ускорять	467	433	34
4	Ускорять	733	167	566
5	Ускорять	467	300	167
6	Ускорять	433	134	299
7	Ускорять	534	233	301
8	Ускорять	500	433	67
9	Не так быстро	300	433	-133
10	Не так быстро	167	300	-133
11	Не так быстро	433	467	-34
12	Не так быстро	167	733	-566
13	Не так быстро	300	467	-167
14	Не так быстро	133	434	-301
15	Не так быстро	233	534	-301
16	Не так быстро	433	500	-67
Средний интервал				377.1
Средняя разница				212.6
Средняя разница/интервал				294.8

Таблица 1: Продолжительность интервала. Последовательности стимулов для ускорения и замедления последовательностей в миллисекундах.

Обсуждение

Текущий протокол содержит новый компонент, который может иметь решающее значение для преодоления существующих препятствий на пути внедрения отслеживания взгляда в задачи визуального восприятия длительности. Критическим шагом здесь является определение временных окон, основанное на когнитивных процессах, которые предположительно имеют место в каждом из этих временных окон. В системе, которую мы использовали, временные окна могут быть определены только как области интереса (концепция, связанная с пространством, которая связана со временем в этих системах), но в других системах это можно сделать, экспортируя различные сегменты испытания. В дополнение к этой временной сегментации исследования, важно сосредоточиться на анализе изменений во временных окнах, а не на параметрах для каждого временного окна.

Что касается поправок к протоколу, которые необходимо было внести, то они в основном касались размеров интересующего нас района. Мы предприняли первую попытку, используя динамические АОИ, определяя пространственный выбор вокруг стимула, который следовал за ним, а не по всему экрану. Однако вскоре мы поняли, что можем пропустить важные события за пределами этой области. Учитывая, что наши измерения не были связаны с фокусировкой на стимуле (ожидалось, что размер зрачка будет изменяться в зависимости от когнитивной нагрузки, а не от внимания к вспышке или мячу; ожидалось, что количество фиксаций будет отражать пространственный поиск), мы решили использовать полноэкранный режим в качестве области интереса.

Нынешний протокол находится в зачаточном состоянии, и в него все еще вносятся многочисленные уточнения. Мы выделим только два из них, хотя есть еще много возможностей для улучшения. Первый касается различий в длине трех временных окон, которые не позволяют нам интерпретировать влияние временного окна на количество фиксаций (например, более длительное временное окно влечет за собой большее количество фиксаций, отсюда и уменьшение от TW0 до TW1, см. рис. 3). Одним из способов решения этой проблемы может быть рассмотрение количества фиксаций в единицу времени.

Второй связан с соответствием между временными окнами и предполагаемыми текущими процессами, которые включают в себя различные вопросы. Одна из них заключается в том, что TW1 представляет собой не только появление стимула, но и, вероятно, явную форму интервальной оценки (первый интервал), вспомогательную по отношению к интервальному сравнению и, вероятно, отсутствующую в TW0. Аналогичным образом, изменения во временных окнах могут также отражать изменения в общих процессах^{, таких} как устойчивое внимание и рабочая память, даже если некоторые из этих изменений можно было бы ожидать в задаче сравнения интервалов (ожидается, что нагрузка на рабочую память увеличится с TW1 по сравнению с TW2). Одним из способов ослабления этих потенциальных искажений было бы введение контрольных задач, связанных с чистой оценкой длительности, устойчивым вниманием и рабочей памятью, а затем основание анализа данных айтрекинга на сравнении экспериментальных (интервальное сравнение) и контрольных задач. Другая проблема заключается в том, что длительность TW0 не имеет отношения к задаче, а известно, что длительности, не относящиеся к задаче, могут быть вредны для производительности¹⁹. Будущая работа может быть сосредоточена на улучшении этой ситуации, а именно на создании разницы в 300 мс между TW0 (нерелевантный интервал) и TW1 для лучшего разграничения реакций визуальной обработки, поскольку короткое событие может быть смещено и восприниматься раньше или позже, чем его представление, просто добавив другое событие в непосредственной временной близости^20,21.

Наконец, спонтанные моргания глаз могут влиять на восприятие времени, искажая его (увеличивая время, если моргание глаз предшествует интервалу, и сокращаясь, если оно происходит одновременно), потенциально внося вариативность во внутрииндивидуальные^{временные} показатели. Одним из способов минимизации этой проблемы было бы применение корректирующего фактора, основанного на моргании глаз, в поведенческих суждениях участников (например, присвоение степени надежности каждому суждению в зависимости от наличия морганий до или во время стимулов). Кроме того, использование статистического подхода, предполагающего рассмотрение испытаний как случайных величин, также может помочь в решении этой проблемы.

Что касается будущих исследований, важной темой для рассмотрения будет связь между частотой спонтанного моргания глаз (EBR) и восприятием времени. Известно, что EBR является неинвазивным косвенным маркером центральной дофаминовой функции (DA)²³, а в последнее время высокий уровень ERB был связан с ухудшением временного восприятия. Исследование предполагает влияние дофамина на интервальное время и указывает на использование ERB в качестве прокси дофаминового показателя²⁴. Другой важной темой является функциональное значение анализируемых нами мер (связанных с изменениями), которое еще предстоит определить в контексте нашей парадигмы. В первоначальном исследовании, а также в нынешнем упрощенном наборе данных, увеличение размера зрачка с TW0 до TW1 согласовывалось с идеей увеличения когнитивной нагрузки, но отсутствие групповых эффектов на этот показатель исключает дальнейшие рассмотрения. Одна из закономерностей, которая, по-видимому, присутствует, заключается в том, что небольшие изменения во временных окнах коррелируют с лучшими поведенческими показателями (вспышки лучше, чем мячи, и d-prime у дислексиков связаны с меньшими изменениями), но необходимы дальнейшие исследования.

Несмотря на свои ограничения, текущий протокол, насколько нам известно, является первым, который показал параллельные результаты в отслеживании движений глаз и поведенческих данных (один и тот же профиль эффектов), а также некоторые доказательства корреляции между ними.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Adobe Animate	Adobe		— это инструмент для создания флэш-анимационных фильмов, GIF-файлов и мультфильмов.
EyeLink Data Viewer			Это надежное программное обеспечение, которое предоставляет комплексное решение для визуализации и анализа данных о взглядах, полученных с помощью айтрекеров EyeLink. Он доступен на платформах Windows, macOS и Linux. Обладая расширенными возможностями, Data Viewer позволяет легко визуализировать, группировать, обрабатывать и составлять отчеты по данным взгляда EyeLink.
Система слежения за движением глаз	SR Research	EyeLink 1000 Portable Duo	Она имеет портативную двойную камеру, хост для ноутбука и устройство реагирования. EyeLink интегрируется с SR Research Experiment Builder, Data Viewer и WebLink, а также со многими сторонними программами и инструментами для презентации стимулов.
Монитор	Samsung Syncmaster	957DF	Это 19-дюймовый плоский монитор
SR Research Experiment Builder	SR Research		— это передовая и удобная в использовании графическая программная платформа с функцией перетаскивания, предназначенная для разработки компьютерных экспериментов в психологии и нейронауке. Используя Python в качестве основы, эта платформа совместима как с Windows, так и с macOS, что облегчает проведение экспериментов, включающих как функции отслеживания глаз EyeLink, так и функции без отслеживания глаз.