Otizm ile Genç Çocuk İzleme Göz

Summary

Göz izleme uzun tipik olarak gelişen bireylerde bakışları desen çalışması için kullanılmıştır, ancak son teknolojik gelişmeler otizm, daha uygun gibi klinik popülasyonları ile kullanımı yaptık. Göz izleme Otistik küçük çocuklar erken belirti belirtileri hakkında fikir sunabilir iken, yöntemsel zorluklar içerir. En iyi uygulamalar için öneriler sunulmaktadır.

Abstract

Erişilebilir ticari eye-tracking sistemi yükselişi psikolojik ve psikiyatrik araştırma kullanımı hızlı bir artış artırdı. Bakışları davranışının doğrudan, ayrıntılı ve nesnel ölçü sağlayarak, eye-tracking hasta popülasyonunda klinik anormal algısal stratejileri incelemek için değerli bir araç haline gelmiştir ve bozukluğu spesifik özellikleri ¹ tanımlamak erken tanımlanması ² teşvik ve tedavi ³ bilgilendirmek için kullanılmıştır . Özellikle, otizm spektrum bozuklukları araştırmacı (ASD), ^4-7, araştırma paradigmaları içine eye-tracking entegre yararlanmıştır. Eye-tracking büyük ölçüde özellikle sosyal bilgiler ^1,10-11 işlenmesi sırasında, bozulmuş görev performanslı ⁸ ve anormal beyin işleyişi ⁹ altında yatan mekanizmaların ortaya çıkarmak için bu çalışmalarda kullanılmaktadır. ASD yaşından büyük çocuklarda ve yetişkinlerde eye-tracking, bu alanda araştırma üstünlüğü ihtiva ederkenBu ^2,12-13 değerlendirilmesi ve erken yeni ortaya çıkan gelişimsel anomaliler hesaplamak için bir non-invaziv bir araç sunuyor bozukluğu olan küçük çocuklar eğitim için özellikle yararlı olabilir. ASD ile Küçük çocuklu eye-tracking uygulanması, ancak, belirli bir görev talep ve bozukluğu ile ilgili psikososyal hususlar kaynaklanan uyumlu davranış ile sorunlar dahil olmak üzere benzersiz zorluklar, bir dizi ile ilişkilidir. ASD küçük çocuklarda göz izlerken, araştırma tasarımı, veri toplama ve psikometrik analiz optimize etmek için bu protokolü, biz detaylı metodolojik hususlar. Verilen öneriler daha geniş bir diğer gelişimsel engelli eye-tracking çocuklar için geçerli olacak şekilde tasarlanmıştır. Kendi çalışmalarından elde edilen dersler dayanan bu alanlardaki en iyi uygulamaları için kurallar sunarak, biz verileri bozabilir ortak tuzaklar kaçınarak diğer araştırmacılar ses araştırma tasarımı ve analizine seçimler yapmanıza yardımcı umuyoruzedinimi ASD veya diğer gelişimsel zorluklar ile eye-tracking küçük çocuklu iken.

Protocol

1. Göz Takip Ekipmanları

Eye-tracking sistemi çeşitli mevcut ise de, ASD payı ile aşağıdaki özellikleri küçük çocuklu test için en elverişli olanlar:

1. Her şeyden önce, göz izci düzeltilmemiş ise, kazanılmış bakışları veri bütünlüğünü tehlikeye, hangi kafa hareketi için hesap gerekiyor. Çok eski sistemler bir çene-dinlenme veya kafa monte sistemleri (bkz. Şekil 1) kullanımı ile baş stabilizasyon yoluyla doğru izleme temin ederken, bu seçenekler baş hareketi kısıtlamak için çabalarına karşı olabilir küçük çocuklar için ideal bir eye-tracking değildir, ya üzerlerine donanımları var. Neyse ki, en modern ticari kızılötesi Video eye-tracking sistemi minör kafa hareketleri esnektir kornea yansımalarına dayanan bir referans sistemi kullanın. Ya entegre veya uzaktan kafa izleme çözümleri sunuyoruz Göz-izleme sistemleri tercih ve şimdi geniştir edilirly kullanılabilir.
2. Test oturumu karışmaz Sadelik eye-tracking sistemi ASD olan çocukların test için tavsiye edilir. , Veya masa üstü sürümleri (örn., Tobii Teknoloji TX300, X120; Uygulamalı Bilimler Laboratuvarları modeli D6 Optikler; Bu bir ekran monitör (SensoMotoric Aletleri modeli RED500 örneğin, Tobii Teknoloji modelleri TX300, T60XL veya T120) içerisinde entegre edilmiştir modelleri olabilir ; SR Araştırma modeli EyeLink 1000) katılımcının aralığında farkettirmeden yerleştirilir. Masa üstü sürümleri belirli bir ekran boyutu içine kilitli değil, onlar artan metodolojik esneklik sunuyor ancak daha az otomatik ve daha fazla manuel ayar gerektirebilir.
3. Araştırmacılar ayrıca, kendi araştırma soruları ele almak için uygun bir örnekleme oranı ile eye-tracking sistemi seçmelisiniz. Çoğu kornea yansıması eye-tracking sistemi küçük çocukların algısal patt incelenmesi için yeterli 50 Hz minimum örnekleme oranını (yani, saniyede 50 veri noktası) sahipstatik resimler ¹³ ve dinamik videolar ¹⁰ kendi görsel tarama sırasında ERNS. Ancak, araştırmacılar ince okülomotor davranış ¹⁴ (örneğin, smooth pursuit, kazanç ve / veya ekspres sakkadlar) ilgi daha yüksek bir örnekleme oranı (yani ≥ 250 Hz) olan bir sisteme yatırım yapmak isteyeceksiniz. Birkaç örnekleme hızı seçenekleri için izin veren bazı sistemlerde, yüksek örnekleme oranları genelde daha zor eye-tracking aralığında bir kinetik çocuğu tutmak için yapmak, baş hareket özgürlüğü pahasına etkin unutmayın. Yüksek kare hızları daha hızlı örnekleme ve genellikle kameranın elde edilen görüntü kırpma ile sağlanır video verileri, işleme gerektirir. Böylece müsaade kafası hareket aralığı azaltır bakış kullanılan alanı, bir azalma ile sonuçlanır. Farklı örnekleme hızı seçenekleri sunmak sistemleri kullanan araştırmacılar, araştırma sorununu ele almaya yetecek kadar yüksek ancak beklenen düzeyde olanak sağlayacak kadar düşük birini seçmelisinizbaş hareketi.

2. Test Çevre ve Uyaranlar

1. Seyrek oda dekoru çocuğun dikkatini ekran dışında çizilir şansını en aza indirmek için hemen eye-tracking çevre için önerilir. Benzer şekilde, loş ışıklı odada rakip olmayan ekran uyaranlara oranlarıyla ilgili azaltılmasına yardımcı olur.
2. Bu caydırıcı olabilecek Ancak, ASD ile bazı küçük çocuklar, görsel deneyim ve / veya işitsel hipersensitivite, araştırmacılar ekran ya da sunumlarda aşırı yüksek ya da sarsıcı ses efektleri dahil parlaklığını arttırıyor tamamen karanlık bir odada test kaçınmalıdır olabilir ASD ve azaltılmış test uygun sonucu bazı çocuklar için. Bu kullanılan eye-tracking donanıma bağlı olarak değişebilir ancak karanlık ortamlarda da izlemek için öğrencinin daha zor hale getirebilir pupilla dilatasyonu artırabilir. Çoğu durumda, standart ofis aydınlatma önerilir.
3. Furthe içinr ekran uzak avunma çocuğun olasılığını azaltmak, deneyci katılan çocuğa görünmemeli. Bu eye-tracking istasyonu ve deneyci-insanlı ana bilgisayar arasında veya sadece katılımcı bakış deneyci dışında konumlandırarak bir bölüm koyarak elde edilebilir. Ikinci bir kamera deneyci bu durumda katılımcı bir görünümü korumak yardımcı olabilir. Katılımcının bu video deneyci izlenmesi için ana bilgisayara gerçek zamanlı olarak iletilir böylece Nitekim, bazı ticari göz izci ekran içinde bir kamera entegre.

3. Prosedürleri

1. Özellikle küçük çocuklarda, bir ASD olanlar, yeni bir test ortamı yaşıyor konusunda endişeli olabilir. Test alanı ve / veya deneyci ile önceden aşinalık bu duyguları yatıştırmak için yardımcı olabilir, bu her zaman mümkün değildir. En azından, kaygılı çocukların ebeveyn veya famili eşlik etmelidirTest oturumu boyunca ar yetişkin. Bazı durumlarda, araştırmacılar çocuğun yeni ortama accomodated olurken sabırlı olmaya hazır olmalıdır.
2. Test oturumu başlamadan önce, deneyci ekran monitör üzerinde oynayan bir çocuk video veya karikatür olması tercih edebilir. Bu genellikle de test ekranı yönelik dikkati sağlarken çocuğun daha rahat hissetmesine yardımcı olur. Deneyci sonra doğrudan kalibrasyon sırası içine eye-tracking aralığı ve geçiş içinde çocuk konumlandırmak için çocuğun yakalanan dikkatini yararlanmak olabilir.
3. Çocuk için oturtmadan olursa olsun bütün çocuklar, yüksekliği ve duruş, eye-tracking aralığında yerleştirilmiş olabilir sağlamak amacıyla dikey ayarlama için izin vermelidir. Ekrandaki sandalyenin mesafesi ekranın boyutu ve istenen görsel açı bağlı olsa da, sandalyenin yüksekliği çocuğun boy dayalı s böylece hat ayarlanması gerekiyoright tüm katılımcılar arasında standartlaştırılmıştır. Değil tüm çocuklar aynı şekilde sandalyede oturup Çünkü her çocuk, yüksek kalitede veri elde etmek için ekrandan en uygun mesafede konumlandırılmış emin olmak için biraz amacıyla katılımcı-to-ekran mesafeyi ayarlamak için sık sık da gereklidir . Bu mesafe, göz takip imalatçısı tarafından belirlenen edilir, ve en çok kolay bir mobil sandalyenin kullanılarak elde edilir.
4. Kadar küçük olursa Deneyen ilk ayarlanabilir bir asansör veya ayarlanabilir yükseklikte ofis koltuğu takılan taşınabilir bir yüksek sandalye bir tokalı araba koltuğu tek başına oturup, çocuk yapmayı deneyebilir. Biz de bu pozisyona kolay ve veri kaybına neden olabilir hareketlilik kısıtlamak yardımcı olarak, özellikle sınıf veya ev ortamlarında daha önce kullanmış çocuklu bir Rifton sandalye kullanan bir başarıya sahiptir.
5. Bakıcının kucağına üzerine otururken, sadece uyumlu kalması veya vücut bakıcı ca destek gereksinim duyan çocuklarn, sağlamak, aynı zamanda yükseltilmiş veya standart mesafe parametreler içinde çocuk yerleştirmek için düşebilir bir ofis sandalyesinde bakıcı sit alarak yerleştirilebilir. Bu set-up bir örneği Resim 2. Lap karşı sandalye oturma ilgili istatistikleri her zaman mümkün karıştırıcı etkileri analiz etmek için retailed edilmelidir. Sadece çocuğun gözleri göz izleme tarafından satın emin olmak için araştırmacılar bakıcılar kızılötesi-engelleme veya opak güneş gözlüğü, ya da sadece test sırasında gözlerini kapatmak için onlara talimat olabilir. Yakınları da sakin olmak ve sözlü ya da sözsüz test prosedürü sırasında çocukla iletişim kaçınmaları konusunda uyarılmalıdır.

Şekil 1. Bir kafa takılan göz takip sistemi.

Şekil 2.

6. Izin baş hareketi aralığında katılımcının gözleri bir pencere ile deneyci sağlayan göz takip sistemleri için, çocuğun gözleri göz izleme bir görüntü korumak şansını artırmak için pencerenin ortasında konumlandırılmış olmalıdır Gözün bile test sırasında çocuğun omuzlarını sarkıtarak yürür, düzeltir veya savurursa eğer.
7. Bir kez doğru konumlandırılmış, deneyci kalibrasyon prosedürü başlamalıdır. ASD küçük çocuklarda yetersiz veya ekranda belirli yerleri (birçok kalibrasyon dizileri için tipik olduğu gibi) bakmak için sözlü talimatları takip isteksiz olabileceği gibi, ses eşliğinde dinamik uyaranlara, kullanımı daha etkin bir yol böylece dikkatini çekmeli ve olabilir daha doğru bakışları veri. Tipik olarak, bir 5-puanlı sekansı korumak için yeterince kısa olduğuçocuğun dikkatini de doğru bir kalibrasyon sağlarken. 9-nokta kalibrasyonu gençler ve yetişkinler ile araştırmalar için tipik ise bebekler ile eye-tracking çalışmalar genellikle sadece 2 nokta kalibrasyon istihdam.
8. Deneyen minimal görev talepleri (örneğin, bir pasif görüntüleme görev) olan bir özlü ve zorlayıcı bir görev tasarlayarak test sırasında ekrana çocuğun görsel dikkat maksimize edebilir. Ayrıca, eşlik eden bir ses efekti (kalibrasyon dizisi sırasında kullanılan belki de benzeri) ile arası bir uyaran animasyon dahil dikkatini lapsed olan çocuklar için ekran dikkat yönlendirmek yardımcı olabilir. Ayrıca, önceden tanımlanmış bir yerde bu inter-uyarıcı animasyon konumlandırarak tüm görsel tarama desenleri tüm katılımcılar için aynı noktada başlar emin olabilirsiniz.
9. Araştırma görevi uzun ise, deneyci kalibrasyon kayması oluşup oluşmadığını belirlemek için bir "çapa" olarak inter-uyarıcı animasyon kullanabilirsiniz. Typicallsürüklenme görsel açıdan 3 derecesi aşarsa y, yeniden kalibrasyon uygulanmalıdır. Birden fazla görevi ya da denemeleri dahildir, ayrıca, yeniden kalibrasyon testleri boyunca kayması ortadan kaldırmak için her biri arasında önerilir.

4. Analiz

1. En eye-tracking sistemi bir karakterize bir dizin ile birlikte ham veri en az içeren dosyalar, zaman damgası, saygı noktasında (bazen iki göz için) X ve Y koordinatları, ekran veya uyarı mesafe, verim olay veya uyaran sunum değişikliği. Bazı yazılım programları da pupil çapı ve tespit ölçümleri hakkında bilgi verecek.
2. Bir ham veri büyük miktarda yoğunlaşmasına tercih nasıl araştırma sorusu tarafından belirlenir. Çoğu zaman hedef fiksasyon yoğunluk ve / veya okülomotor dinamiği ölçümlerini karakterize etmektir. Bu yapıları karakterize bir kez Ancak, bu dikkat ve bellek gibi superordinate yapıları spec altında incelenebilirIFIC tasarım koşulları.
3. Fiksasyon Yoğunluk: zamansal ve mekansal bilgi: birçok farklı algoritmalar fiksasyon yoğunluğu ¹⁵ karakterize olduğu mevcut iken, tüm iki temel bileşenleri analiz. Bu parametreler genellikle araştırma söz ile bağlantılı olduğu halde, örneğin, bir sabitleme, en azından 100 ms için görsel açıdan 1 ° lik bir çap içinde kalan açıdan noktası olarak tarif edilebilir. Ortak bağımlı değişkenler tespitlerin sayısı, tespit ortalama süresi ve toplam fiksasyon süresi ve bireysel tespitler (yani, tarama yolları) ¹⁶ mekansal düzenleme ve / veya sırası vardır.
4. Fiksasyon analizleri genellikle önceden tanımlanmış "İlgi Alanları" (AOI) içerisinde yürütülür. Araştırmacılar ve ASD olmayan çocuklara özel AOIs (böyle bir yüzünde gözler gibi), ilk sabitleşmek AOIs onların gecikme, ya da bakışın desenler AOIs arasında kaydırır kendi fiksasyon zaman farklı olup olmadığını da ilginizi çekebilir. Ayrıca, ölçümleri listelenen4.3 'da AOI analizleri için uygulanabilir.
5. Özellikle ASD, sürdürülmesi dikkat bozukluğu olanların olan çocuklar, sık sık kontroller daha eksik bakışları veri sergilerler. Bu ekrandaki uyarılara nedeniyle daha az görsel dikkat oluşursa veya aşırı yanıp sönerek (bazen aşırı parlak ekran veya çok koyu test ortamı tarafından üretilen). Olabilir Gruplar arasında anlamlı bir farklılık eksik kontrol etmek için, araştırmacılar eksik veriler karmakarışık hale edilebilir mutlak değerleri yerine ekrandaki bakışları zaman bir oranı olarak analiz yapmak isteyebilirsiniz. Ayrıca, yetersiz örnekleme neden güvenilmez veri karşı korumak amacıyla, araştırmacılar son örneği bulunan tüm katılımcılara bir "minimum zaman" kesilmiş geçmek gerektirmelidir. Bu kesim off özgüllüğü çalışmada, ancak kaydedilen veriler daha eksik daha düşünülmelidir şüpheli ile genel katılımcılar olarak değişecektir.
6. Fiksasyon analiz aksine, hız-tabanlı algoritmalar ch dahilsonraki kayıtlar arasında Öklid mesafe ange ve öncelikle sakkadlar odaklanmak. Bir sakkaddan hız (mesafe / zaman) belli bir eşiği aştığında gösterilir. Eşzamanlı kayıtların zaman belirli bir süre boyunca bu hız eşiğini aşmaması halinde, bir fiksasyon gösterilir.
7. Okülomotor Dinamiği: okülomotor dinamikleri niteleme, göz pozisyon ve göz hareketi ince değişikliklere yeterince duyarlı bir yüksek örnekleme göz takip sistemi gerektirir. Birçok bağımlı değişkenler sakkadlar, göz kayması, ve takibi, göz hareketlerinin hızı üzerine tüm endeksler geri kalanında okülomotor dinamikleri kapsamında incelenebilir rağmen. Bu hız niteleme, iki özellik (yani, zaman ve mesafe) dayalı ve böylece sakkaddan hızları, sakkaddan genlik dağıtımı veya desen, dağıtımı veya desen dağıtımı veya desen içeren okülomotor dinamiklerinin diğer özellikleri, incelenmesi için izin verir sakkaddan duratiyon yanı sakkaddan fesih sakkaddan ve doğruluk gecikme (yani, kazanç) gibi. Ortak paradigmalar görsel olarak rehberlik sakkaddan görevleri, antisaccade görevler, hafıza rehberli sakkaddan görevler ve prediktif sakkaddan görevleri. ^{7, 17} kaybolmamış edebiyat ilgilenen araştırmacıların ^18-20 yararlanabilir sakkaddan dinamikleri üzerine araştırmalar büyük bir gövde içerir içerir.

5.. Temsilcisi Sonuçlar

Şekil 3. Şekil 3 grubumuz tarafından araştırma oluşturulan bir fiksasyon haritasını gösterir. ASD ile tek bir çocuk tarafından mor halkalar ile tasvir bireysel tespitler, statik bir görüntü izlerken Burada gösterilen vardır. Ve ASD olmayan çocukların çeşitli AOIs için görsel dikkatini farklı olmadığını belirlemek için katılımcıların arasında bu ve benzeri görevleri tespitler analiz edilir.

. 1) ham bakış veriler, 2 filtresini bir sabitleme uygulanarak) belirli bir AOIs için tespitler atama, ve 3) yoğuşmalı ve şekilleri karşılaştırarak: Şekil 4, Şekil 4 de dahil olmak üzere, yukarıda tanımlanan adımlardan sayıda içeren bir son ürünün bir örneği gösterir tipik (TD) çocuk ve ASD çocukların bir grup gelişmekte olan bir grup arasında tespitler. Daha spesifik olarak, bu rakam bir görsel arama paradigma içinde, ASD ile çocukların daha az sosyal görüntüleri TD çocuk ne zaman "Yüksek Otizm Faiz" (HAI) nesneleri aynı anda görüntülenir (yani, sabitleşmek) keşfetmek olduğunu göstermektedir. "Düşük Otizm Faiz" (LAI) nesneleri, sosyal uyaranlara mevcuttur, ancak, sosyal görüntülerin keşif ASD sosyal dikkat rakip uyaranlara göreli çıkıntı dayalı modüle düşündüren, gruplar arasında anlamlı farklılık yoktur. ²¹

Discussion

Psikiyatrik bozuklukların algısal özelliklerini incelemek için objektif ve erişilebilir bir araç olarak eye-tracking ortaya çıkışı ASD klinik özellikleri katkıda anormal görsel dikkat ve okülomotor kalıpları içine araştırma kolaylaştırmıştır. Bu çalışmanın bir özellikle umut veren bir uygulama hastalığın erken ve gelisen gelişim mekanizmaları yakalamak için ASD küçük çocuklar çalışmaya olmuştur. Bu yaş grubu ile araştırmalar geleneksel davranış paradigmaları bunu yaparken, erken ders ve ASD özelliklerini aydınlatmak için kritik olsa da genellikle bu nüfusun mevcut sosyal ve iletişim bozuklukları verilen teşvik ediyor. Eye-tracking görsel tercihleri ​​doğrudan ve ölçülebilir tedbir sağlayarak bu görevin bazı taleplerini hafifletmek ve davranış bakabilir. Sonuçta, bu yaklaşım, ASD gelişiminde kritik bir dönemde önemli bilgiler ortaya bir süreç tha yardımcı olabilirda t erken tanı ve müdahale çabalarını bilgi verebileceğim.

Bu faydalarına rağmen, ASD ile eye-tracking küçük çocuklu metodolojik zorlukları bir dizi karmaşık. Bu nüfusu ile eye-tracking uygulanması için geçerli protokol detayları kılavuzlar. Önerileri, özellikle yaygın ve ticari olarak mevcut kornea yansıma göz-izleme sistemleri, katılımcı hareketi kısıtlamak değildir ve kafa hareketi için düzeltebilirsiniz olanlar sınırlıdır burada özetlenen karşın, ilgilenen araştırmacılar için genel öğretim sağlamak üzere tasarlanmıştır. Optimal tasarım genellikle belirli çalışma, ancak genel öneriler ekipman seçimi ve bu nüfusun eğitim engelleri ve potansiyel dikkat dağıtıcı en aza indirmek prosedürleri uygulanması ve uygun analitik stratejiler takip için elverişli bir test ortamı oluşturma içerir.

Bu tür uygulamaların benimsenmesi eye-tracking araştırma hızlandırırASD erken belirtisi tezahürlerini incelemeyi amaçlayan, ama onlar da ilgilenen araştırma grupları ilgilendirmeyen olabilir göz izleme bebekler ²² gibi otizm dışındaki gelişimsel engelli çocuklar dahil olmak üzere daha geniş bir genç çocuk. Ayrıca, araştırmacılar psikobiyolojik yanıtın daha kapsamlı bir profil sağlamak için bu tür EEG, galvanik deri iletkenliği ve kalp hızı izleme gibi diğer fizyolojik önlemlerle bir eye-tracking dahil ederek bu öneriler üzerine inşa etmek isteyebilirsiniz. Mobil göz-izleme sistemlerinin artan durumu da canlı sosyal etkileşim gibi daha ekolojik geçerli bağlamları içine ASD bakışları davranış araştırmalarına uzatmak olasılığı arttırır. Bu yenilikçi tasarımlar önümüzdeki yıllarda popülaritesi yükselmesi bekleniyor.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Eye-tracker	Tobii	Tobii 60XL	A stand-alone corneal reflection based system. Eye-tracker is integrated into 24" TFT widescreen monitor. Records at 60Hz. Shown in Figure 2. This is one of several systems that allows for head motion (in this case, within a cubic space of 40x20x27cm from a distance of 60cm, while retaining an average accuracy of ~0.5° of visual angle).
Eye-tracker Control Software	Tobii	Tobii Studio v. 2.1.14
Fixation Analysis Program	Tobii	Tobii Studio v. 2.1.14	Fixation analysis in Figure 3 generated using this program. Output in Figure 4 generated in external software.