В данной статье представлен пошаговый протокол высокоточного сбора данных айтрекинга в экспериментах по чтению у людей, охватывающий выбор оборудования и дисплея, организацию лабораторного пространства, работу с участниками, калибровку и валидацию, онлайн-контроль качества, а также предварительную обработку (детектирование событий и коррекцию дрифта) для получения высокоточных данных и воспроизводимых результатов.
Методическая статья
Методический протокол высококачественного сбора данных при айтрекинге в процессе чтения у людей
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Окулография (айтрекинг) является центральным методологическим подходом к изучению внимания и процессов обработки языка при чтении. Валидность и воспроизводимость результатов зависят от качества данных, четкости методологии и последовательной предобработки. В данной статье представлен подробный пошаговый протокол сбора высококачественных данных окулографии в исследованиях чтения. Протокол начинается с подготовки лабораторной среды и настройки оборудования, затем переходит к выбору и конфигурированию аппаратного и программного обеспечения для айтрекинга, а также к подготовке стимулов и планированию эксперимента. Осуществляется работа с участниками, получение информированного согласия и документирование лингвистических и психометрических характеристик. Далее проводятся процедуры калибровки и валидации, при этом в процессе сбора данных осуществляется тщательный онлайн-мониторинг комфорта участника и качества данных. Конвейер предобработки включает экспорт сырых данных в стандартных форматах, очистку данных, детектирование фиксаций и саккад (с использованием алгоритмов на основе скорости и дисперсии) с четко определенными параметрами, визуальный анализ на предмет потери сигнала и контроля шума, коррекцию вертикального дрейфа для многострочного текста и извлечение стандартных показателей чтения (длительность фиксации, метрики саккад, пропуск слов и частота регрессий). В течение всего протокола особое внимание уделяется соответствию исследовательских вопросов техническим характеристикам оборудования, управлению дрейфом посредством регулярных проверок и детальному описанию всех критических параметров и принятых решений. Успешный сбор данных обычно характеризуется стабильной точностью валидации в пределах установленных границ, низким уровнем потери данных и интерпретируемыми распределениями длительности фиксаций и поведения саккад, которые воспроизводят известные эффекты, связанные с длиной слова, частотностью и предсказуемостью. Протокол совместим с настольными айтрекерами, распространенными программными средами, а также с вариантами как со стабилизацией головы, так и без нее, решая такие практические вопросы, как условия освещения, блики от очков и изменения в позе участника. Данное исследование представляет четкий практический протокол, который объединяет методологические рекомендации в единый рабочий процесс. Он направлен на обеспечение надежного сбора данных окулографии в исследованиях чтения, содействие репликации и метаанализам, повышение согласованности между лабораториями и группами и, в конечном итоге, укрепление научной достоверности исследований чтения.
Введение
Айтрекинг является основным методом изучения внимания и языковой обработки при чтении, поскольку фиксации и саккады указывают на моментное распределение визуальных и когнитивных ресурсов на стимулы. Классические и современные обзоры документируют устойчивые связи между движениями глаз и такими теоретическими конструктами, как перцептивный диапазон, эффект предварительного просмотра (preview benefit) и модели контроля движений глаз1,2. Для проведения достоверных исследований этих связей необходима методологическая строгость при выборе оборудования, разработке экспериментального дизайна, калибровке, валидации и предварительной обработке данных; в противном случае снижение качества данных приводит к смещению оценок и подрывает воспроизводимость результатов3.
За последнее десятилетие в ряде вводных пособий и статей по передовым методам была систематизирована методологическая база данной области. Недавно опубликованная серия работ по основам связывает теорию с показателями, рассматривает вопросы операционализации и алгоритмической вариативности, а также дает рекомендации по выбору айтрекеров для конкретных исследовательских задач4,5,6,7,8. В дополняющих их руководствах представлены оптимальные методы подбора оборудования, обеспечения точности и прецизионности, определения показателей и отчетности, а также рекомендации по снижению рисков для валидности9. Вводные ресурсы по изучению процессов чтения также предлагают доступные обзоры дизайна экспериментов, общепринятых показателей и конвейеров анализа данных10,1. В прикладной лингвистике и исследованиях чтения профильные обзоры обобщают принципы выбора показателей и трекеров, а также освещают ограничения, зависящие от конкретных задач12,13,14,15,16,17.
В данной статье эти рекомендации представлены в виде пошагового протокола для высокоточного сбора данных айтрекинга в исследованиях чтения. В отличие от существующих ресурсов, которые предлагают преимущественно общие теоретические принципы или фокусируются узко на конкретных методах анализа, данный протокол переводит эти концепции в полноценный, практически применимый рабочий процесс. Его цель — облегчить повседневную лабораторную практику с помощью конкретных последовательных инструкций. С точки зрения применимости, этот протокол специально оптимизирован для строго контролируемых лабораторных экспериментов по чтению с использованием стационарных айтрекеров высокой частоты (например, 50-20 Hz) с фиксацией головы (подбородочные или лобные упоры). Он лучше всего подходит для исследований, требующих строгих ограничений по качеству данных, высокой пространственной точности и прецизионности — например, для работ, анализирующих точные фиксации на уровне слова или детальные метрики саккад.
Использование систем с незафиксированной головой или в естественной среде также набирает популярность, в том числе в исследованиях чтения, однако в данной статье мы ограничиваем область рассмотрения лабораторными исследованиями. Мы охватываем вопросы выбора аппаратного и программного обеспечения, организации лаборатории, подготовки стимулов, управления участниками, калибровки и валидации, онлайн-контроля качества и предварительной обработки (включая детектирование событий и коррекцию дрейфа). Следуя данному протоколу, исследователи могут документировать и обеспечивать качество данных, соответствующее современным стандартам, тем самым повышая прозрачность, достоверность и воспроизводимость результатов исследований чтения.
Протокол
Разрешение этического комитета на сбор данных в рамках COST CA21131 было предоставлено Комитетом по этике исследований философского факультета Ягеллонского университета (Польша), номер протокола 21.042.18_2024. От всех участников было получено информированное согласие.
1. Подготовка лабораторной среды и настройка оборудования
- Подготовка лабораторной среды
- Проверьте условия освещения и уровень фонового шума. Окна в лаборатории могут вызвать резкие изменения диаметра зрачка и блики на камере айтрекера и мониторе. По возможности собирайте данные в помещении без окон или используйте плотные шторы, чтобы заблокировать солнечный свет. Используйте искусственное освещение и устраните отражающие источники света. Убедитесь в отсутствии бликов на мониторе; регулируйте жалюзи или угол наклона экрана до полного их исчезновения. Обеспечьте тишину в помещении и исключите любые помехи (например, с помощью табличек, замков на дверях). Используйте внешние сигналы, чтобы избежать прерываний (например, повесьте снаружи табличку: «Идет эксперимент. Пожалуйста, не стучите в дверь и не входите в помещение»).
- Проверьте физическую эргономику. Используйте устойчивый стул без поворотного механизма; отрегулируйте высоту стола (если предусмотрена регулировка) для поддержания правильной осанки и во избежание потери калибровки из-за поворота стула.
- Исключите социальное присутствие. Присутствие экспериментатора в одной комнате с испытуемым может отвлекать последнего. Отделите комнату управления от комнаты испытуемого или расположите её вне поля зрения, чтобы минимизировать эффект социального присутствия.
- Проверьте вентиляцию воздуха. Проводите проветривание до и после сеансов эксперимента. Проверьте температуру в помещении, так как испытуемым потребуется оставаться в неподвижном состоянии в течение некоторого времени.
- Выбор оборудования для айтрекинга
- Проверьте соответствие целей исследования используемым методам измерения. Цели конкретного исследования и, следовательно, целевые показатели (зависимые переменные) должны соответствовать возможностям оборудования для айтрекинга. Наличие того или иного оборудования в учреждении может наложить ограничения на объем планируемого исследования. Проверьте три основные характеристики компонентов системы айтрекинга (частоту дискретизации, прецизионность и точность) и их способность удовлетворить потребности исследования. Главное — убедиться, что возможности оборудования для айтрекинга совместимы с целями исследования.
ПРИМЕЧАНИЕ: Частота дискретизации = частота дискретизации выражается в Hz и отражает количество выборок, собираемых айтрекером за определенный период: айтрекер с частотой 60 Hz собирает выборки каждые 16 ms, тогда как айтрекер с частотой 50 Hz собирает их каждую 1 ms. Это влияет на различные типы измерений, так как низкочастотные айтрекеры могут интерпретировать саккады, начавшиеся в течение 16-мс периода, как фиксации, и наоборот. Дискретизацию иногда путают с точностью данных, но это разные свойства.
Прецизионность = стабильность, с которой айтрекер способен собирать данные с течением времени.
Точность = величина ошибки между точкой взора, определенной айтрекером, и фактической точкой взора.
Например, изучение мест приземления фиксаций на словах, которые описываются с точки зрения положения взора на буквах слова, требует гораздо более высокой частоты дискретизации (≥50-20 Hz), прецизионности и точности, чем исследование, сосредоточенное исключительно на проценте регрессивных саккад (по сравнению с прогрессивными саккадами) при чтении. - Определите методику записи движений глаз. Используйте настольный айтрекер с высокой частотой дискретизации, прецизионностью и точностью. Применяйте стабилизацию головы с помощью подбородника или упора для лба. В случае использования айтрекинга без фиксации головы (дистанционного айтрекинга) используйте наклейки на лбу испытуемого (если они доступны) для улучшения отслеживания лица; также избегайте использования отражающих наклеек, если иное не рекомендовано производителем трекера.
ПРИМЕЧАНИЕ: Использование носимого оборудования для айтрекинга в исследованиях чтения встречалось редко из-за относительно низкой частоты дискретизации, прецизионности и точности по сравнению с настольными айтрекерами, а также сложностей при анализе данных о движениях глаз. Однако в последнее десятилетие популярность приобретают установки без фиксации головы или натуралистические установки, что сопровождается улучшением качества данных и автоматизацией конвейеров анализа, тем самым расширяя сферу исследований движений глаз при чтении в сторону натуралистических условий и чтения в средах VR.
- Проверьте соответствие целей исследования используемым методам измерения. Цели конкретного исследования и, следовательно, целевые показатели (зависимые переменные) должны соответствовать возможностям оборудования для айтрекинга. Наличие того или иного оборудования в учреждении может наложить ограничения на объем планируемого исследования. Проверьте три основные характеристики компонентов системы айтрекинга (частоту дискретизации, прецизионность и точность) и их способность удовлетворить потребности исследования. Главное — убедиться, что возможности оборудования для айтрекинга совместимы с целями исследования.
- Настройка аппаратного и программного обеспечения
- Настройте оборудование. Измерьте расстояния между лицом испытуемого, монитором и айтрекером. Установите расстояние просмотра согласно рекомендациям производителя (например, ~60–70 cm) и требуемую геометрию конфигурации, предпочтительно используя плоский ЖК-монитор с диагональю 21–27 дюймов (например, 24 дюйма при 60 cm, поле зрения ~48° x 28°), чтобы весь текст оставался в центральном поле зрения и в пределах эффективного диапазона работы трекера. Проверьте наклон и поворот монитора, а также соответствие вектора взора его соответствующему положению на экране. Установите размер монитора и частоту обновления на целевые значения. Установите разрешение экрана на указанное значение. Измерьте яркость монитора на белом фоне на указанном расстоянии. Запишите значение яркости в отчете о сеансе.
- При необходимости отдавайте предпочтение ЖК-мониторам с высокой частотой обновления (120 Hz или выше, например, 14–240 Hz), особенно для задач, зависящих от взора, и верифицированного тайминга. Отключите технологии переменной частоты обновления (G-Sync/FreeSync). Если айтрекер используется разными исследователями для разных экспериментов, важно отслеживать любые изменения, внесенные в процессе каждого сбора данных. По окончании каждого сбора данных установка должна быть возвращена в исходное состояние, которое была в начале сеанса, или в состояние, определенное протоколом лаборатории.
- Настройте программное обеспечение. Большинство производителей айтрекеров предоставляют соответствующее ПО, комплекты разработки ПО (SDK) и/или библиотеки для совместимости и интеграции с программным обеспечением с открытым исходным кодом.
ПРИМЕЧАНИЕ: В последнее время определенные конфигурации остаются технически сложными и требуют индивидуальных решений. Например, временная синхронизация айтрекера с дополнительными методами измерения, такими как ЭЭГ и fNIRS, требует специальных аппаратных и/или программных решений для обеспечения надлежащего уровня временной привязки между часами айтрекера и часами подачи стимулов и/или устранения десинхронизации обновления экрана. Таким образом, большинство инструментов производителя предоставляют среду для разработки экспериментов, удовлетворяющую базовым потребностям исследователей, таким как предъявление стимулов и запись движений глаз. Список доступных на данный момент пакетов программного обеспечения представлен в Таблице материалов.
- Настройте оборудование. Измерьте расстояния между лицом испытуемого, монитором и айтрекером. Установите расстояние просмотра согласно рекомендациям производителя (например, ~60–70 cm) и требуемую геометрию конфигурации, предпочтительно используя плоский ЖК-монитор с диагональю 21–27 дюймов (например, 24 дюйма при 60 cm, поле зрения ~48° x 28°), чтобы весь текст оставался в центральном поле зрения и в пределах эффективного диапазона работы трекера. Проверьте наклон и поворот монитора, а также соответствие вектора взора его соответствующему положению на экране. Установите размер монитора и частоту обновления на целевые значения. Установите разрешение экрана на указанное значение. Измерьте яркость монитора на белом фоне на указанном расстоянии. Запишите значение яркости в отчете о сеансе.
2. Планирование и пилотное проведение эксперимента
- Подготовка стимулов
- Подготовьте материалы для чтения. Материалы обычно представляются в виде предложений или абзацев, в зависимости от целей исследования. Рекомендуется использовать выдержки из доступных источников вместо ручного создания текста, если такой метод соответствует целям исследования.
- Проверьте условия лицензирования на повторное использование текста. Проверьте лицензионные условия для всех текстов. Если материалы из опубликованных экспериментов имеют открытый исходный код и, следовательно, общедоступны для всех желающих, разрешение не требуется. В противном случае получите необходимые разрешения перед использованием. Важно проверить, можно ли использовать стимулы для эксперимента и можно ли предоставлять их в качестве дополнительных материалов.
- Подготовьте отформатированные стимулы. Форматирование текстовых стимулов требует использования соответствующих свойств шрифта (типа, размера, межбуквенного, межсловного и межстрочного интервалов). Используйте моноширинный шрифт с подходящим размером и интервалами, ориентируясь на настройки, принятые в литературе.
ПРИМЕЧАНИЕ: В экспериментах по чтению, использующих области интереса (AOI) на уровне слов, рекомендуются моноширинные шрифты, такие как Courier New, поскольку они обеспечивают одинаковый размер в пикселях для разных буквенно-цифровых символов и знаков латинского алфавита. Исследователю следует проверить совместимость шрифта, интерфейса и конкретных свойств стимулов (например, представление стимулов символами нелатинского алфавита или направление чтения справа налево), а также наличие в программном обеспечении для проведения экспериментов инструментов для автоматического определения IA (Interest Area) или AOI (Area of Interest).
- Разработка процедуры эксперимента
- Подготовка инструкций
ПРИМЕЧАНИЕ: Инструкции очень важны, так как они оказывают значительное влияние на движение глаз при чтении. Использование инструкций к заданию, даже в минимальной форме, имеет решающее значение. Отсутствие четких инструкций может привести к непредвиденным последствиям, влияющим на поведение взора участников. Например, один участник может подсознательно стремиться к очень внимательному чтению, в то время как другой может использовать беглое просматривание вместо естественного чтения для понимания.- Представьте стандартизированные экранные инструкции и зафиксируйте время их начала и длительность; избегайте устных подсказок во время записи. Общепринятой практикой является просьба к участнику читать для понимания смысла. Если ожидается, что участники будут читать так, как они делают это в повседневной жизни, сообщите им, что от них требуется естественное чтение; то есть им не нужно избегать моргания или повторного прочтения. Также проинформируйте участников о наличии дополнительных заданий, таких как вопросы на понимание (которые важны для гарантии того, что участники читают с целью понимания). Инструкции могут различаться не только в зависимости от задачи, но и от фазы эксперимента (например, обучение против основного задания). Для иллюстрации ниже приведен пример инструкций, используемых на этапе обучения18.
Сейчас мы начнем тренировочную сессию. Для этого вам понадобятся четыре отмеченные клавиши (A, B, C, D). Дополнительные инструкции будут показаны вам в ближайшее время. После обучения будет проведена оценка ваших результатов, что займет от одной до двух минут. Если результаты обучения будут недостаточными, последняя часть тренировки будет повторена. Если они будут удовлетворительными, я выйду из комнаты. Когда будете готовы, просто нажмите клавишу пробел. - Исследователю самостоятельно решать, использовать ли подобные инструкции для тренировочных сессий в экспериментах по изучению чтения. Тем не менее, обязательно используйте инструкции для основной сессии эксперимента. Пример инструкций для фазы эксперимента в условии общей значимости (как с вопросом в тексте, так и без него) может выглядеть следующим образом19.
Вы прочте набор коротких пояснительных текстов. Мы просим вас читать текст внимательно, стараясь понять как можно больше. Позже, после чтения, вас попросят устно пересказать основные идеи текста, чтобы проверить, насколько хорошо вы поняли прочитанное.
Ниже приведен другой пример инструкции для эксперимента, в котором используются задания по чтению предложений20.
Добро пожаловать в наше исследование чтения. В этом исследовании вам будет представлено около ста предложений. Они были случайным образом выбраны из различных источников и будут представлены в случайном порядке. Читайте их про себя для понимания смысла в вашем собственном естественном темпе чтения, так же, как вы читали бы предложения в книге. После некоторых предложений вам могут быть заданы вопросы на понимание. Пожалуйста, отвечайте на эти вопросы. Если вы не знаете ответа, пропустите вопрос. В середине сессии будет перерыв. Вы можете попросить о перерыве или покинуть сессию в любое время, если почувствуете дискомфорт. Если у вас возникнут вопросы, пожалуйста, сообщите об этом экспериментатору. В противном случае нажмите кнопку для начала процедуры.
- Представьте стандартизированные экранные инструкции и зафиксируйте время их начала и длительность; избегайте устных подсказок во время записи. Общепринятой практикой является просьба к участнику читать для понимания смысла. Если ожидается, что участники будут читать так, как они делают это в повседневной жизни, сообщите им, что от них требуется естественное чтение; то есть им не нужно избегать моргания или повторного прочтения. Также проинформируйте участников о наличии дополнительных заданий, таких как вопросы на понимание (которые важны для гарантии того, что участники читают с целью понимания). Инструкции могут различаться не только в зависимости от задачи, но и от фазы эксперимента (например, обучение против основного задания). Для иллюстрации ниже приведен пример инструкций, используемых на этапе обучения18.
- Разработка проб и блоков. Спланируйте ход эксперимента, предусмотрев представление проб блоками и рандомизацию порядка проб как внутри блоков, так и между ними. Используйте точку фиксации перед каждой пробой (50-80 ms), чтобы начальные фиксации участников находились в одном и том же месте на дисплее и вдали от любой части текста.
Разработка эксперимента с айтрекингом, в котором размер зрачка является зависимой переменной, требует соответствующей корректировки хода эксперимента, так как размер зрачка не является мгновенной реакцией, подобно последовательности фиксация-саккада. В частности, при использовании размера зрачка в качестве зависимой переменной необходимо ввести окно базовой линии перед началом стимула и интервалы черного экрана подходящей длительности для обеспечения стабилизации размера зрачка перед предъявлением стимулов и последующей пробой. Исследователю следует ознакомиться с актуальными руководствами по пупиллометрии, чтобы убедиться, что зарегистрированные данные о зрачке могут быть надлежащим образом интерпретированы как зависимая переменная21,2. - Планирование перерывов между блоками. Введите экраны коррекции дрейфа и возможные короткие перерывы между блоками эксперимента для обеспечения качества данных и снижения утомляемости. Вставляйте проверку дрейфа через заранее определенное количество проб или при заметном снижении точности (проверьте наличие горячих клавиш для принудительной калибровки/валидации во время эксперимента); проводите повторную валидацию, если дрейф составляет >1° визуального угла (среднее значение координат x и y).
- Определение целевых независимых переменных. В исследованиях чтения основными целевыми независимыми переменными являются специфические свойства текста, такие как частотность слов и предсказуемость слов в контексте предложения. Составьте список независимых переменных эксперимента в зависимости от целей исследования. При статистическом анализе метрики независимых переменных могут потребовать нормализации значений. Оцените релевантность каждой переменной на основе свойств стимулов.
- Исключите из анализа слова в начале текстовой строки, так как фиксации на них обычно неточны: они могут отражать первую пробную фиксацию в тексте/предложении или первую фиксацию после переноса строки (так называемый «возвратный скачок»), которые в любом случае не являются точными и обычно сменяются корректирующими фиксациями. Исключите последнее слово в каждой строке, так как эти слова меньше подвержены визуальному загромождению (со стороны последующих слов) и поскольку фиксации на словах в конце строки часто отражают завершение пробы или программирование возвратного скачка на следующую строку текста.
ПРИМЕЧАНИЕ: Длительность первой фиксации может быть менее значимой в языках с большим количеством служебных слов, таких как артикли перед существительными (область анализа должна включать артикль и существительное, но первая фиксация будет менее важной, так как она может отражать только обработку артикля).
- Исключите из анализа слова в начале текстовой строки, так как фиксации на них обычно неточны: они могут отражать первую пробную фиксацию в тексте/предложении или первую фиксацию после переноса строки (так называемый «возвратный скачок»), которые в любом случае не являются точными и обычно сменяются корректирующими фиксациями. Исключите последнее слово в каждой строке, так как эти слова меньше подвержены визуальному загромождению (со стороны последующих слов) и поскольку фиксации на словах в конце строки часто отражают завершение пробы или программирование возвратного скачка на следующую строку текста.
- Определение целевых зависимых переменных. В исследованиях чтения основной набор целевых зависимых переменных в соответствии с целями исследования составляет совокупность метрик движений глаз, таких как длительность первой фиксации, длительность одиночной фиксации, длительность взора, процент регрессий и вероятность пропуска слова. Определите метрики движений глаз, которые будут анализироваться. Используйте эти метрики в качестве основы статистического анализа.
ПРИМЕЧАНИЕ: Избегайте любых заданий, требующих от участника ввода данных с клавиатуры, так как это может потребовать отстранения от подбородника, что приведет к потере калибровки. Вместо этого участники могут использовать мышь для выбора ответа. В случаях, когда во время записи движений глаз необходима устная обратная связь от участника, используйте упор для лба вместо подбородника и попросите участника отвечать устно или разрешите ответы одной клавишей, оставаясь в упоре для лба.
- Подготовка инструкций
- Реализация процедуры эксперимента
- Выбор программного обеспечения для предъявления стимулов. Настройте эксперимент с помощью соответствующего ПО для предъявления стимулов. Для предъявления текста и записи движений глаз могут использоваться как инструменты от производителя оборудования, так и универсальные инструменты проектирования экспериментов. При выборе ПО учитывайте доступные возможности интеграции с оборудованием (например, нативная поддержка вашего айтрекера), требуемую точность тайминга, а также предпочтение между написанием скриптов и дизайном на основе графического интерфейса (GUI). Независимо от платформы, ПО должно поддерживать надежную синхронизацию между событиями стимула (например, начало слова, начало предложения) и потоком данных айтрекера, чтобы фиксации и саккады могли быть сопоставлены с соответствующими текстовыми элементами при анализе. При использовании стороннего ПО проверьте совместимость между ПО айтрекера и внешним ПО, особенно в части визуализации и экспорта данных.
ПРИМЕЧАНИЕ: Примеры ПО: Experiment Builder (SR Research, для систем EyeLink) предоставляет графический интерфейс со встроенной поддержкой проверок дрейфа, процедур калибровки и сообщений о событиях, отправляемых на компьютер для записи. Платформы с открытым исходным кодом, такие как PsychoPy и OpenSesame, предлагают аналогичный функционал и не зависят от оборудования, позволяя проектировать пробы через графический интерфейс или скрипты (например, Python в случае PsychoPy), контролировать тайминг стимулов и определять области интереса, известные как Interest Areas (IA) или Areas of Interest (AOI), вокруг слов или строк текста. Иногда связь между визуализацией и экспортом данных неочевидна для начинающих исследователей, поэтому может быть проще использовать ПО от производителя. Следовательно, важным фактором при выборе айтрекера является уровень поддержки, предоставляемый различными производителями или сообществом разработчиков. - Пилотное тестирование эксперимента. Протестируйте реализованную процедуру эксперимента и проверьте записанные данные, чтобы убедиться, что эксперимент проходит ожидаемым образом. Проведите пилотные исследования в лабораторных условиях, отслеживая заранее определенные критерии успеха. Проверьте записанные данные, чтобы подтвердить, что регистрируется вся информация, необходимая для исследования.
- Выбор программного обеспечения для предъявления стимулов. Настройте эксперимент с помощью соответствующего ПО для предъявления стимулов. Для предъявления текста и записи движений глаз могут использоваться как инструменты от производителя оборудования, так и универсальные инструменты проектирования экспериментов. При выборе ПО учитывайте доступные возможности интеграции с оборудованием (например, нативная поддержка вашего айтрекера), требуемую точность тайминга, а также предпочтение между написанием скриптов и дизайном на основе графического интерфейса (GUI). Независимо от платформы, ПО должно поддерживать надежную синхронизацию между событиями стимула (например, начало слова, начало предложения) и потоком данных айтрекера, чтобы фиксации и саккады могли быть сопоставлены с соответствующими текстовыми элементами при анализе. При использовании стороннего ПО проверьте совместимость между ПО айтрекера и внешним ПО, особенно в части визуализации и экспорта данных.
3. Набор и информирование участников
- Отбор участников
- Определите требования к состоянию зрения. Подберите участников с нормальным зрением или зрением, скорректированным до нормы. Допускается использование очков и контактных линз с минимальными отражениями (антибликовое покрытие, угол наклона монитора) в соответствии с рекомендациями производителя. Зафиксируйте тип коррекции (очки, контактные линзы) для проверки ковариат.
ПРИМЕЧАНИЕ: Как правило, жесткие контактные линзы (которые сейчас встречаются редко) отслеживать очень трудно. Хотя контактные линзы обычно не представляют проблемы, иногда между линзой и роговицей может образоваться пузырек воздуха, вызывающий отражения, которые нарушают трекинг. Очки с блестящей оправой также могут мешать отслеживанию. Для оправ с глянцевым покрытием уменьшите область обнаружения (field-of-view detection) в программном обеспечении айтрекера. - Проведите скрининг участников по конкретным индивидуальным признакам, таким как возраст, уровень навыков чтения, языковой бэкграунд, ведущая рука; также учитывайте общие критерии включения и исключения, поскольку такие факторы, как дислексия, билингвизм или расстройства чтения, могут повлиять на данные о движении глаз. Таким образом, в зависимости от целей исследования, определите условия, при которых читатель может быть подходящим участником эксперимента, сформировав критерии включения и исключения (см. раздел «Обсуждение»).
- Проверьте наличие нарушений зрения. Убедитесь, что у участника нет некорректируемых нарушений зрения, таких как катаракта (даже после операции), глаукома или макулярная дегенерация.
- Проверьте неврологический статус. Убедитесь, что у участника нет заболеваний, которые вызвали бы дискомфорт при записи движений глаз. Большинство айтрекеров используют ближние ИК-светодиоды/лазеры или сертифицированное освещение NIR LED/VCSEL, которые считаются безопасными для глаз. Подтвердите сертификацию устройства по безопасности для глаз (например, Class 1 IEC 60825-1, IEC/EN 62471 или аналогичные). Проинформируйте участника о правилах безопасности оборудования (например, о наличии сертификата CE от производителя, широко известного как Декларация соответствия ЕС — документ, выдаваемый производителем для подтверждения того, что продукт соответствует всем необходимым европейским нормам здравоохранения, безопасности и охраны окружающей среды).
- Определите требования к состоянию зрения. Подберите участников с нормальным зрением или зрением, скорректированным до нормы. Допускается использование очков и контактных линз с минимальными отражениями (антибликовое покрытие, угол наклона монитора) в соответствии с рекомендациями производителя. Зафиксируйте тип коррекции (очки, контактные линзы) для проверки ковариат.
- Соблюдение гигиены
- Примите меры предосторожности в отношении дистанции между людьми. При необходимости используйте одноразовые перчатки и маску, так как выполнение протоколов эксперимента может потребовать сокращения дистанции.
- Продезинфицируйте оборудование. Обработайте подбородочник и другие аксессуары спиртовыми салфетками в соответствии с текущими инструкциями учреждения. Будьте осторожны и не используйте химические вещества, которые могут повредить оборудование. Ознакомьтесь со спецификациями производителя. Участники могут чувствовать себя комфортнее, если очистка проводится в их присутствии, особенно в отношении подборочника, подголовника, мыши или любой другой части оборудования, с которой они будут контактировать.
- Информирование участника
- Расскажите участнику о лабораторной среде. Организуйте сессию устного инструктажа, в ходе которой экспериментатор познакомит участника с обстановкой в лаборатории и оборудованием для айтрекинга.
- Проинформируйте участника об эксперименте. Дайте четкое объяснение контекста эксперимента (цель и примерная продолжительность исследования; это следует проверить в ходе пилотных тестов), процедуру поощрения или оплаты, вклад участника в эксперимент и его право ознакомиться с результатами исследования в долгосрочной перспективе. Расскажите участнику о том, что следует и чего не следует делать во время сеанса записи. Попросите участника стараться не слишком сильно двигать головой во время записи (если не используется стабилизатор головы) и не убирать подбородок из подборочника, пояснив, что эти меры необходимы для высококачественной записи данных (в противном случае участники в любое время могут остановить эксперимент и прекратить сеанс без объяснения причин).
- Получите информированное согласие. Предоставьте участникам документы об этическом одобрении и формы согласия, разъясните их содержание до начала сессии. Для взрослых лиц получите письменное информированное согласие, убедившись, что они понимают цель исследования, ход его проведения и свои права, включая добровольное участие, конфиденциальность данных и право на отказ от участия. Для несовершеннолетних участников получите письменное согласие родителя или опекуна, а также согласие самого несовершеннолетнего. Приступайте к калибровке и записи только после заполнения всех необходимых форм согласия. Процедуры получения информированного согласия существенно различаются для взрослых и несовершеннолетних участников. Поэтому исследователь должен руководствоваться местными институциональными правилами.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если в ходе эксперимента произошла пауза или перерыв, требуется повторная валидация калибровки; если валидация не удалась, необходима повторная калибровка.
4. Проведение калибровки и валидации
- Размещение участника и настройка оборудования
- Размещение участника. Попросите участника сесть удобно. Отрегулируйте стул/стол и/или подголовник для обеспечения стабильного положения головы. Сообщите участнику, что такое положение головы должно сохраняться во время этапов калибровки, валидации и записи.
- Настройка оборудования. Настройте оборудование для айтрекинга, выровняв камеру айтрекера так, чтобы зрачки участника были четко видны и распознаваемы. Некоторые системы айтрекинга выполняют это выравнивание автоматически, в то время как в других может потребоваться ручная регулировка фокусировки камеры.
ПРИМЕЧАНИЕ: Экспериментатору следует потренироваться в настройке оборудования и калибровке перед началом сбора реальных данных, чтобы не обременять участника этими этапами.
- Проведение калибровки
- Информирование участника. Сообщите участнику о процедуре калибровки (например, скажите, что будет отображаться серия целевых маркеров и что участнику потребуется следить за ними в течение примерно одной минуты).
ПРИМЕЧАНИЕ: При выполнении настроек рекомендуется осторожно подбирать формулировки. Например, экспериментатор должен подчеркнуть, что процедура предназначена для калибровки айтрекера под участника, а не для «калибровки» самого участника под айтрекер. Кроме того, важно убедиться, что оборудование для айтрекинга не записывает видео или изображения. Несмотря на то, что глаз участника виден, будут записываться только координаты положения глаза. - Выполнение процедуры калибровки. Попросите участника следить за целевыми маркерами и сохранять неизменное положение головы; например, не отклоняться назад после завершения процедуры калибровки. Инструктируйте участников фиксировать взгляд в центре калибровочного символа и не двигать глазами до тех пор, пока символ не переместится. Участники склонны предугадывать движение символа, особенно во время валидации, что может увеличить количество ошибок и привести к излишним этапам калибровки. Включите это объяснение в инструкции или в описание процесса калибровки/валидации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Производители предлагают различные типы символов для процесса калибровки (точки, дружелюбные для детей символы, статические или уменьшающиеся символы и т. д.) и различные схемы калибровки (т. е. количество точек калибровки). Важно проверить различия в калибровке при использовании разных схем и выбрать ту, которая лучше всего подходит для целей конкретного исследования. Например, если стимулы занимают весь экран (например, текст с множеством абзацев), важно использовать схему калибровки, обеспечивающую высокую точность от верхнего до нижнего края, включая углы. Однако, если стимулы представляют собой предложения, расположенные в центре экрана, может быть достаточно схемы калибровки с меньшим количеством точек. Кроме того, точность калибровки по горизонтали (координата x) более важна для последнего случая, чем для первого, где требуется высокая точность как по вертикальной, так и по горизонтальной координатам. - Завершение процедуры калибровки. После завершения процедуры калибровки сообщите участнику о процедуре валидации.
ПРИМЕЧАНИЕ: В случае систематических сбоев при калибровке проверьте выравнивание камеры айтрекера, условия освещения и положение участника. У взрослых участников отражающий макияж, очки или контактные линзы могут препятствовать отслеживанию. Успокойте участника, предложите короткие перерывы или повторите калибровку по мере необходимости. Если проблемы сохраняются, попробуйте перезагрузить систему айтрекинга. Если после перезагрузки системы и проверки параметров конфигурации причины сбоя калибровки не найдены, сообщите участнику, что технология айтрекинга еще недостаточно развита и что данная проблема связана с состоянием технологий, а не с особенностями самого участника.
- Информирование участника. Сообщите участнику о процедуре калибровки (например, скажите, что будет отображаться серия целевых маркеров и что участнику потребуется следить за ними в течение примерно одной минуты).
- Выполнение валидации
- Выполнение процедуры валидации. Запустите процедуру валидации сразу после калибровки.
- Проверка ошибок. Проверьте среднюю ошибку положения взгляда и убедитесь, что она находится в допустимых пределах. Обычно предпочтительным является визуальный угол менее 1 градуса (<1°), что соответствует примерно 4 символам (соответственно, 0.5° соответствует ~2 символам). Выполните повторную калибровку, если ошибки выходят за эти пределы. Например, считайте калибровку приемлемой, если средняя ошибка ≤0.5–1.0°, а максимальная ошибка на одну точку ≤1.5–2.0°; в противном случае проведите повторную калибровку. Определите периодичность повторной валидации (например, после каждого блока или перерыва). В качестве примера критериев оценки качества калибровки от производителя SR Research: ошибки считаются приемлемыми для большинства задач, если средняя ошибка <1°, а максимальная <1.5°; удовлетворительными при средней ошибке <1°-1.5° и максимальной <1.5°-2°; и неудовлетворительными, если значения превышают эти показатели.
- Информирование участника. Попросите участника максимально сохранить прежнее положение тела и сообщите ему о начале сеанса записи.
5. Сбор данных
- Процедура сбора данных
- Запуск сеанса записи. Запустите сеанс записи и избегайте отвлечения участника во время выполнения задания, например, не давайте устных инструкций.
- Наблюдение за участником. Следите за комфортом участника во время записи данных. Убедитесь, что участник сохраняет стабильную позу без напряжения или усталости. Обращайте внимание на признаки отвлечения, сухость глаз или дискомфорт от подбородника/налобного упора.
- Контроль записи данных. Контролируйте качество данных в процессе записи. Проведите повторную калибровку, если средняя ошибка валидации или текущая точность превышают 1° (или заранее установленный порог точности), либо если участник изменил позу.
- Ведение журнала. Ведите журнал сеанса записи, фиксируя любые аномалии, наблюдаемые во время эксперимента (например, необычно длительная процедура калибровки или непреднамеренное прерывание записи), для последующего анализа, используя схему журнала сеанса для мониторинга времени событий, прерываний, количества проведенных повторных калибровок и их ошибок, проверок дрейфа и изменений освещения.
- Завершение сеанса
- Сохранение данных. Сохраните необработанные данные о направлении взгляда по окончании сеанса эксперимента, предпочтительно используя систематический метод маркировки сеанса (например, дату эксперимента и номер участника, скажем, 25071801 или 250718-P01 для участника 01 от 18 июля 2025 г.; избегайте использования персональных данных участника).
- Завершение. Поблагодарите участника и ответьте на любые его вопросы об эксперименте; проведите санитарную обработку оборудования (см. шаг 3.2.2).
- Проверка данных. Проверьте данные и журналы, чтобы убедиться в корректном завершении сеанса.
6. Предобработка данных и контроль качества
- Экспорт, организация и очистка необработанных данных
- Экспорт данных. Экспортируйте необработанные данные о взгляде в стандартном формате (например, .csv, .tsv, .edf) и стандартизируйте идентификатор сессии (например, 25071801 или 250718-P01, см. 5.2.1).
- Очистка данных. Очистите необработанные данные, применив алгоритмы обнаружения моргания и пропущенных данных, используя встроенные инструменты программного обеспечения производителя или собственные скрипты, адаптированные под устройство или частоту дискретизации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Создавайте резервные копии необработанных данных во время выполнения процедур очистки.
- Обнаружение событий движения глаз
- Выбор алгоритма обнаружения событий движения глаз. Выберите и запустите процедуры обнаружения фиксаций, при необходимости настроив параметры алгоритмов. Типичные алгоритмы идентификации фиксаций в основном включают алгоритмы на основе скорости (например, I-VT — идентификация по порогу скорости) и алгоритмы на основе дисперсии (например, I-DT — идентификация по порогу дисперсии), среди прочих23. Каждый алгоритм имеет свои собственные параметры.
ПРИМЕЧАНИЕ: Программное обеспечение производителей обычно по умолчанию предполагает использование определенного алгоритма и определенного набора общепринятых параметров. Исследователь обязан выбрать подходящий алгоритм и его параметры и указать их в описании методологии исследования, такие как пороги дисперсии/скорости, минимальный порог длительности фиксации (например, 60 ms или 100 ms) для исключения фиксаций короче этого значения, максимальный порог длительности фиксации (например, 10 ms) для исключения фиксаций дольше этого значения, используемое окно сглаживания и правила объединения соседних фиксаций23. - Идентификация некорректных фиксаций. Удалите или пометьте фиксации, находящиеся за пределами области дисплея. Удалите или пометьте фиксации короче минимального предопределенного порога и длиннее максимального предопределенного порога.
- Визуальный контроль данных. Визуально проверьте данные с помощью доступных инструментов визуализации для подтверждения их достоверности. Проверьте наличие потерь сигнала, чрезмерного шума, пропущенных выборок или смещенных фиксаций. После каждой сессии записи визуально проверяйте данные с помощью инструментов визуализации, прилагаемых к программному обеспечению для айтрекинга (например, карты взглядов, сканограммы, временные графики). Этот шаг позволяет убедиться в достаточном качестве данных перед переходом к предварительной обработке и анализу.
- В частности, проверьте наличие потерь сигнала и проблем с отслеживанием, обращая внимание на длительные разрывы в паттернах взглядов или области на стимулах, в которых не зарегистрированы выборки взглядов. Частая или длительная потеря отслеживания может указывать на необходимость исключения сессии или её повторения.
- Для проверки чрезмерного шума изучите необработанные траектории координат x/y на предмет резких скачков или ошибочных выборок, которые не соответствуют расположению стимула. Чрезмерный шум может свидетельствовать о плохой калибровке, нестабильном положении головы или аппаратных проблемах.
- Чтобы обнаружить пропущенные или нерегулярные выборки, проверьте, соответствует ли частота дискретизации ожидаемой (например, 50 Hz) и нет ли неожиданных кластеров пропущенных выборок, выходящих за рамки обычного моргания.
- Чтобы обнаружить смещенные фиксации, наложите фиксации на представленные стимулы и убедитесь, что они попадают на соответствующие строки и слова. Систематические смещения (например, фиксации, постоянно выходящие за пределы текста) могут указывать на дрейф калибровки или неправильное сопоставление координат взглядов с координатами экрана. Записанные паттерны взглядов должны в целом соответствовать структуре текста (например, прогрессия слева направо, строка за строкой), при этом фиксации должны группироваться на словах, а саккады между ними быть относительно плавными. Систематическое отклонение от этого паттерна или частая потеря пригодных данных могут потребовать исключения затронутых данных из дальнейшего анализа.
- Коррекция дрейфа. При необходимости выполните коррекцию ошибки вертикального дрейфа. Примените построчную коррекцию вертикального дрейфа для многострочного текста. Проверьте применимость валидированных методов21.
ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 1 представлена схема этапов разработки схемы эксперимента по айтрекингу и конвейера анализа данных, как описано в разделе протокола. В следующем разделе представлены репрезентативные результаты записанных сессий.
- Выбор алгоритма обнаружения событий движения глаз. Выберите и запустите процедуры обнаружения фиксаций, при необходимости настроив параметры алгоритмов. Типичные алгоритмы идентификации фиксаций в основном включают алгоритмы на основе скорости (например, I-VT — идентификация по порогу скорости) и алгоритмы на основе дисперсии (например, I-DT — идентификация по порогу дисперсии), среди прочих23. Каждый алгоритм имеет свои собственные параметры.
Результаты
Качество и валидация данных
Успешные сессии обычно обеспечивают точность валидации со средним значением ошибки ≤0,5–1,0° и максимальной ошибкой по каждой точке <1,0–1,5° по всем мишеням; следует указывать как средние, так и поточечные значения. Представьте гистограмму ошибок по каждой точке и таблицу с обобщенными данными о среднем значении ± SD и максимальной ошибке за сессию. Эти критерии соответствуют общепринятой практике и рекомендациям производителей; сессии, превышающие данные пороги, должны быть частично или полностью исключены, в зависимости от правил исследования. Рисунок 2 демонстрирует пример гистограммы ошибок по каждой точке для точности калибровки при 9-точечной калибровке, включающей три попытки калибровки.
Точность и потеря данных
Укажите точность (например, RMS — среднеквадратичное отклонение — разброс между образцами при фиксации) и потерю данных (% пропущенных образцов за одну пробу/сеанс). В успешных пробных запусках обычно наблюдается низкий разброс при фиксации и низкая потеря данных (например, <5–10%, в зависимости от оборудования и настроек айтрекинга). Представьте распределение процентов потери данных и диаграмму рассеяния зависимости точности от потерь по каждой пробе для выявления выбросов. Ознакомьтесь с актуальной литературой по определениям и минимальному перечню отчетных показателей3,4,5,6,7,8,9,10,11.
Поведение дрифта (до/после коррекции)
Успешные пробные запуски характеризуются небольшими, почти постоянными вертикальными смещениями, которые существенно уменьшаются при построчной коррекции — либо с помощью автоматических алгоритмов коррекции дрифта21, либо вручную. С другой стороны, проблемные запуски демонстрируют немонотонный или значительный остаточный дрифт. Укажите медианную абсолютную вертикальную ошибку до и после коррекции. Проверьте применимость автоматизированных методов коррекции дрифта.
Распределения основных показателей чтения
Представьте сводные распределения для длительности первой фиксации (FFD), длительности одиночной фиксации (SFD), длительности первого прохождения (FP) и общей/длительности взгляда (GD), времени прохождения вперед, вероятности пропуска и вероятности регрессии. При опытном чтении алфавитного текста взрослыми длительность фиксаций обычно сосредоточена в диапазоне ~200–250 ms (с существенной асимметрией), а саккады в среднем охватывают ~7–9 символов. Значения, выходящие далеко за пределы этих диапазонов, или выраженно бимодальные распределения саккад следует проверить на предмет того, указывают ли они на ожидаемые прогрессивные и регрессивные саккады, вызванные ограничениями задачи или трудностями обработки, а не на ошибки тайминга. Выбор и диапазон показателей могут соответственно варьироваться в зависимости от групп испытуемых, конкретных языков и орфографий. На рисунке 3 показан пример протокола распределения длительности фиксации из репрезентативного сеанса.
Проверки на достоверность
Увеличение длины слова (длинные слова), как правило, приводит к снижению частоты пропусков и увеличению длительности фиксации взгляда на этих словах. С другой стороны, служебные слова (например, артикли или предлоги) обычно пропускаются. Высокочастотные слова и слова с высокой предсказуемостью на основе лингвистического контекста (в пределах текста или предложения), как правило, характеризуются более короткой первой фиксацией и меньшей длительностью взгляда, а также более высокой частотой пропусков (обратное ожидается для низкочастотных и малопредсказуемых слов). Проверьте, воспроизводят ли данные некоторые из этих закономерностей, по крайней мере, в одном направлении. Сильные отклонения от этих норм могут указывать на ошибки дрейфа, несовмещение слов и фиксаций или ошибки обработки данных.
Рисунок 1. Схема этапов разработки установки для эксперимента по айтрекингу и конвейера анализа данных. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2. Поточечная гистограмма погрешности точности калибровки для 9-точечной калибровки, включающей три попытки калибровки. Нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в большем размере.
Рисунок 3. Протокол распределения длительности фиксаций в репрезентативной сессии; один участник читает отрывок из романа «Маленький принц». Положение и размер кругов отображают места фиксаций и их длительность соответственно. Числа рядом с кругами указывают длительность фиксаций в ms. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Обсуждение
В данном протоколе обобщены основные этапы, необходимые для получения надежных данных айтрекинга в исследованиях чтения. Хотя многие из этих шагов могут быть хорошо знакомы опытным исследователям, они зачастую рассредоточены по отдельным методологическим статьям, документации поставщиков и неформальным лабораторным практикам. Организуя их в единый рабочий процесс — от подготовки лаборатории до предварительной обработки данных, — мы стремимся предоставить практическое руководство для исследователей, которые только начинают проводить исследования чтения с помощью айтрекинга. В отличие от общих рекомендаций по окулографии или ресурсов, ориентированных преимущественно на алгоритмы детектирования движений глаз, настоящий протокол предлагает комплексную структуру, отвечающую требованиям исследований чтения, которые предполагают запись данных с высоким пространственным разрешением и частотой дискретизации.
Центральной темой на всех этапах рабочего процесса является важность проактивного управления качеством данных, начиная с контроля условий окружающей среды и настройки оборудования. Незначительные проблемы, такие как блики на мониторе, неустойчивость кресла или непостоянное расстояние до экрана, могут привести к систематическим погрешностям в локализации или точности фиксации. Раннее устранение этих факторов сводит к миниму необходимость в интенсивной апостериорной коррекции и обеспечивает более стабильную точность валидации (средняя ошибка ≤ 0.5–1°).
В данном протоколе также подчеркивается важность соответствия между исследовательскими вопросами и характеристиками оборудования. Многие исследования чтения опираются на точные пространственные и временные измерения фиксаций, позиций приземления саккад и регрессий1,2. Поэтому крайне важно выбрать айтрекер с подходящей частотой дискретизации, прецизионностью и точностью, особенно для таких показателей, как позиция приземления или парафовеальный просмотр, которые чувствительны к небольшим пространственным погрешностям. В зависимости от конкретных ограничений исследования данные методы могут быть модифицированы. Например, при работе с нейродивергентными группами лиц, которые не могут использовать подбородочный упор, исследователи могут перейти на дистанционные бесконтактные трекеры и компенсировать потерю пространственной точности за счет использования более крупных шрифтов, увеличенного межстрочного интервала и более широких областей интереса (Interest Areas). При использовании бесконтактных систем исследователи должны учитывать повышенную подвижность головы и потенциальную потерю данных. Несмотря на то, что дистанционные трекеры позволяют создавать более естественные условия эксперимента, стабилизация головы по-прежнему остается предпочтительной для большинства задач по изучению чтения на сегодняшний день.
Дизайн эксперимента является еще одним ключевым фактором, влияющим как на качество, так и на интерпретируемость данных. Стандартизированные экранные инструкции, рандомизация проб и соответствующая структура блоков помогают поддерживать стабильное поведение участника на протяжении всей сессии. Включение проверок дрифта через регулярные интервалы особенно важно в экспериментах по чтению, так как даже небольшие постепенные смещения могут накапливаться по мере чтения строк текста. Протокол также поддерживает использование зависящих от языка лексических норм и прозрачную отчетность о независимых и зависимых переменных, что облегчает репликацию и сравнение результатов различных исследований.
В процессе сбора данных непрерывный мониторинг точности, позы и комфорта участника помогает предотвратить масштабную потерю данных. Часто требуется активное решение типичных проблем. Например, если калибровка не удается по углам экрана, потерю трекинга по периферии можно устранить, отрегулировав положение монитора или высоту стула. Проблемы, вызванные бликами от очков или контактных линз, иногда можно решить путем изменения окружающего освещения или угла наклона монитора. Ведение детального журнала сессии облегчает последующий поиск неисправностей и повышает прозрачность исследования за счет документирования перерывов, повторных калибровок и непредвиденных событий. Это становится все более важным, поскольку во многих современных опубликованных работах требуется явное представление метрик качества, включая точность и процент потери данных.
В разделе предварительной обработки особое внимание уделяется последовательному и детальному документированию выбора методов детектирования событий, коррекции дрифта и процедур очистки данных. Поскольку алгоритмы и пороги классификации фиксаций могут существенно влиять на итоговые показатели, исследователям следует указывать все настройки параметров и обосновывать их в тех случаях, когда они отличаются от общепринятых значений по умолчанию. Визуальный контроль остается критически важным этапом даже при использовании автоматизированных инструментов. Протокол также рекомендует сообщать стандартные показатели качества, такие как точность валидации, прецизионность, потеря данных и характер дрифта, чтобы обеспечить более надежное сравнение исследований.
Кроме того, протокол рекомендует проводить простые проверочные тесты особенностей чтения, такие как анализ влияния длины слова, его частотности или предсказуемости. Воспроизведение этих канонических паттернов служит дополнительной защитой от незамеченных проблем с выравниванием, проблемного дрейфа или ошибок предварительной обработки. Эти проверки не заменяют полноценный статистический анализ, но позволяют быстро определить, соответствуют ли данные ожидаемому поведению при опытном чтении.
В дополнение к уже упомянутым деталям экспериментального протокола важно описать лингвистические и психометрические характеристики участников. Основным обоснованием для этого является проблема сопоставимости различных исследований, с которой сталкиваются экспериментаторы. Это особенно важно в эпоху открытой науки, когда общедоступные наборы данных могут использоваться исследователями, которые не собирали эти данные изначально и, следовательно, могут не знать о потенциальных идиосинкразиях, возникающих из-за различий в (социо)лингвистическом происхождении участников.
Что касается лингвистических особенностей, следует отметить родной язык участников, а также собрать информацию об используемых ими диалектах, чтобы учесть любые диалектные различия, которые могут повлиять на результаты. Если участники владеют более чем одним языком — что является распространенной ситуацией в современном мире — необходимо зафиксировать уровень владения вторым языком. В исследованиях билингвизма или обработки второго языка уровень владения вторым языком следует оценивать с помощью валидированных тестов по определению уровня языка. Кроме того, могут быть зафиксированы соответствующие аспекты социально-экономического статуса (например, привычки участников в чтении).
Следует провести тесты для оценки психометрических характеристик участников, таких как объем рабочей памяти и когнитивная гибкость (особенно в исследованиях с участием билингвов). С методологической точки зрения необходимо определить, какие тесты выбрать, каковы их требования к когнитивным ресурсам и затратам времени, а также в какой момент экспериментального протокола проводить эти измерения — до или после сеанса айтрекинга или в отдельной сессии.
Необходимо помнить, что в исследованиях чтения языковое поведение измеряется и объясняется с использованием как лингвистических характеристик стимула, так и психометрических характеристик читателей (или любых других особенностей, имеющих значение для языкового поведения участников)1,12,17,20. Для обеспечения возможности сравнения результатов различных исследований должны быть включены все факторы, которые могут иметь значение для интерпретации данных. Выбор характеристик для включения зависит от целей исследования. Данные должны быть сопоставимы. Таким образом, данные следует собирать и описывать достаточно подробно, чтобы предоставить любому потенциальному пользователю максимальную гибкость в их использовании. Эти соображения могут не входить в сам протокол, но они актуальны для каждого отдельного исследования. В современной глобальной научной среде такие детали расширяют возможности будущего использования собранных данных.
Данный протокол имеет ряд ограничений, наиболее значимым из которых является компромисс между качеством данных и экологической валидностью, поскольку чтение со статического монитора при фиксации головы не в полной мере отражает естественное поведение при чтении, а строгие критерии визуального отбора могут ограничить репрезентативность выборки. Более того, айтрекеры существенно различаются по масштабированию координат, точности временных меток и классификации событий. Ограничением настоящего протокола является отсутствие разъяснений того, как эта вариативность влияет на воспроизводимость результатов в разных лабораториях или при использовании оборудования разных брендов. Важным шагом стало бы создание рекомендаций по кросс-девайсной валидации и для реалистичного применения в будущем, например, при адаптации лабораторных парадигм к иммерсивным средам чтения в виртуальной (VR) или дополненной (AR) реальности, а также при разработке цифровых биомаркеров когнитивных или аттенционных расстройств.
В целом, данный протокол объединяет существующие методические рекомендации в четкий и прозрачный рабочий процесс для сбора высококачественных данных айтрекинга при чтении. Следуя этим шагам и предоставляя соответствующие показатели качества, исследователи могут повысить воспроизводимость и достоверность исследований чтения, а также способствовать установлению более строгой методологической согласованности в данной области.
Благодарности
Финансирование: Данный проект был поддержан COST–European Cooperation in Science and Technology (CA21131–Enabling multilingual eye-tracking data collection for human and machine language processing research (MultiplEYE), https://www.cost.eu/actions/CA2131)24, Фондом науки и технологий Португалии (гранты: UID/214/2025, UI/BD/15450/202), а также Стратегической программой инициативы по обеспечению передового опыта Ягеллонского университета в приоритетной области исследований DigiWorld (ID.UJ) в рамках проекта «Когнитивные аспекты взаимодействия и коммуникации в естественных и искусственных агентах». Мы благодарим Анну Марию Вилкош за оказанную техническую поддержку.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Спиртовые салфетки (70% isopropyl) | Очищающий материал | Местные лабораторные поставщики | |
| Подбородочник с регулируемой высотой | Устройство для стабилизации головы | Различные лабораторные поставщики | |
| Форма информированного согласия и материалы для дебрифинга | Документация | Утвержденные учреждением шаблоны | |
| Айтрекер (например, SR Research EyeLink 100 Plus, Tobii Pro Fusion) | Оборудование для айтрекинга | SR Research Ltd., Tobii AB | |
| Программное обеспечение для анализа данных айтрекинга (Data Viewer, Tobii Pro Lab) | ПО для анализа данных о движении глаз | SR Research Ltd., Tobii AB | |
| Программное обеспечение для айтрекинга (например, Experiment Builder, Tobii Pro Lab, PsychoPy) и соответствующие SDK | ПО для предъявления стимулов и комплекты разработки ПО | SR Research Ltd., Tobii AB, Open source | |
| Универсальное ПО для анализа данных (R с lme4, ggplot2, JASP, Python с Pandas, NumPy, Matplotlib) | Предобработка и анализ данных | Open source, https://www.python.org, https://www.r-project.org, https://www.jasp.org | |
| Универсальное ПО для дизайна экспериментов (PsychoPy) | ПО для предъявления стимулов | Open source, https://www.psychopy.org | |
| Стороннее ПО (например, E-Prime) | ПО для предъявления стимулов | Psychology Software Tools, Inc. | |
| Звукоизолированная комната | Контроль окружающей среды | Инфраструктура учреждения | |
| Стандартный 24-дюймовый ЖК-монитор (или меньше) | Устройство отображения | Любой производитель, соответствующий стандартам ISO |
Ссылки
- Rayner, K. Eye movements in reading and information processing: 20 years of research. Psychol Bull. 124, 372-422 (1998).
- Rayner, K. Eye movements and attention in reading, scene perception, and visual search. Q J Exp Psychol. 62, 1457-1506 (2009).
- Carter, B. T., Luke, S. G. Best practices in eye tracking research. Behav Res Methods. 52, 278-295 (2020).
- Hessels, R. S., et al. The fundamentals of eye tracking part 1: The link between theory and research question. Behav Res Methods. 56, 16(2024).
- Hooge, I. T. C., et al. The fundamentals of eye tracking part 2: From research question to operationalization. Behav Res Methods. 57, 73(2025).
- Nyström, M., et al. The fundamentals of eye tracking part 3: How to choose an eye tracker. Behav Res Methods. 57, 67(2025).
- Niehorster, D. C., et al. The fundamentals of eye tracking part 4: Tools for conducting an eye tracking study. Behav Res Methods. 57, 46(2025).
- Hessels, R. S., et al. The fundamentals of eye tracking part 5: The importance of piloting. Behav Res Methods. 57, 216(2025).
- Dunn, M. J., et al. Minimal reporting guideline for research involving eye tracking (2023 edition). Behav Res Methods. 56, 4351-4357 (2024).
- Eskenazi, M. A. Best practices for cleaning eye movement data in reading research. Behav Res Methods. 56, 2083-2093 (2024).
- Schotter, E. R., Dillon, B. A beginner’s guide to eye tracking for psycholinguistic studies of reading. Behav Res Methods. 57, 68(2025).
- Conklin, K., Pellicer-Sánchez, A. Using eye tracking in applied linguistics and second language research. Second Lang Res. 32 (3), 453-468 (2016).
- Pellicer-Sánchez, A. Eye-tracking in vocabulary research: Introduction to the special issue. Res Methods Appl Linguist. 3 (1), 100095(2024).
- Hutton, S. B. Eye-tracking methodology. Eye movement research: An introduction to its scientific foundations and applications. , Springer International Publishing. 277-308 (2019).
- Pokhoday, M. Y., et al. Eye tracking methods in psycholinguistics and parallel EEG recording. Neurosci Behav Physi. 53, 220-229 (2023).
- Azman, H., Mihat, W., Soh, O. K. Analyzing stimuli presentations and exit-interview protocols to improve wearable eye-tracking data collection guidelines for reading research. IJCALLT. 11 (2), 51-65 (2021).
- Papadopoulos, T. C., et al. Eye-tracking in reading research: A systematic review of studies with children of varying reading ability. Eur Psychol. , (2026).
- Garlichs, A., Lustig, M., Gamer, M., Blank, H. Protocol to study how expectations guide predictive eye movements and information sampling in humans. STAR Protoc. 6 (2), 103737(2025).
- Moreno, J., León, J., Kaakinen, J. K., Hyönä, Relevance instructions combined with elaborative interrogation facilitate strategic reading: Evidence from eye movements. J Psicol Educ. 27 (1), 51-65 (2020).
- Acartürk, C. Eyes on Text: Eye movements in reading and language processing. , John Benjamins. (2025).
- Steinhauer, S. R., Bradley, M. M., Siegle, G. J., Roecklein, K. A., Dix, A. Publication guidelines and recommendations for pupillary measurement in psychophysiological studies. Psychophysiology. 59 (4), e14035(2022).
- Papesh, M. H., Goldinger, S. D. Modern pupillometry: Cognition, neuroscience, and practical applications. , Springer. (2024).
- Salvucci, D. D., Goldberg, J. H. Identifying fixations and saccades in eye-tracking protocols. Proc Symposium Eye Tracking Res Appl, , 71-78 (2000).
- Jakobi, D. N., et al. MultiplEYE: creating a multilingual eye-tracking-while-reading corpus. Proc Symposium Eye Tracking Res Appl, , ACM. 111(2025).