Summary
Les études de suivi des yeux utilisant un paradigme de regard préférentiel peuvent être employées pour étudier la compréhension et l'attention naissantes des enfants en bas âge de leur monde visuel externe.
Abstract
Nous discutons de l'utilisation du paradigme de regard préférentiel dans les études de suivi d'oeil afin d'étudier comment les enfants en bas âge développent, comprennent, et s'occupent du monde autour d'eux. Le suivi des yeux est un moyen sûr et non invasif de recueillir des données sur le regard des nourrissons, et le paradigme de la recherche préférentielle est simple à concevoir et exige seulement que le nourrisson s'occupe de l'écran. En montrant simultanément deux stimuli visuels qui diffèrent dans une dimension, nous pouvons évaluer si les nourrissons montrent un comportement différent à la recherche de l'un ou l'autre stimulus, démontrant ainsi une sensibilité à cette différence. Les défis de ces approches expérimentales sont que les expériences doivent être brèves (pas plus de 10 minutes) et être soigneusement contrôlées de telle sorte que les deux stimuli diffèrent d'une seule manière. L'interprétation des résultats nuls doit également être soigneusement examinée. Dans cet article, nous illustrons un exemple réussi d'une étude de suivi oculaire infantile avec un paradigme de recherche préférentiel pour découvrir que les enfants de 6 mois sont sensibles aux indices linguistiques dans une langue signée en dépit de n'avoir aucune exposition préalable à la langue signée, suggérant que les enfants en bas âge possèdent des sensibilités intrinsèques ou innées à ces indices.
Introduction
L'objectif primordial de la science du développement est d'étudier l'émergence des fonctions cognitives, du langage et de la cognition sociale chez les nourrissons et les enfants. Les mouvements oculaires sont modulés par les intentions, la compréhension, la connaissance, l'intérêt et l'attention des participants au monde extérieur. La collecte de réponses oculomotrices chez les nourrissons pendant qu'ils s'orientent vers des images visuelles statiques ou dynamiques et scannent peut fournir des informations sur la compréhension et l'attention émergentes des nourrissons de leurs mondes visuels externes et de l'apport linguistique qu'ils reçoivent.
Alors que la technologie de suivi oculaire existe depuis plus de cent ans, elle n'a que récemment progressé en efficacité et en convivialité, ce qui lui a permis d'être utilisée pour étudier les nourrissons. Au cours de la dernière décennie, le suivi des yeux a révélé beaucoup sur le monde mental des nourrissons. Par exemple, nous savons maintenant beaucoup sur la mémoire à court terme, l'occlusion d'objet, et l'anticipation des événements à venir dans les 6 mois-vieux du comportement de regard1,2,3. Le suivi des yeux peut également être utilisé pour étudier l'apprentissage du langage du nourrisson4. En général, l'apprentissage du langage du nourrisson dépend de la capacité de distinguer les indices sensoriels présents dans l'environnement et d'identifier les indices les plus marquants de la transmission de la langue5,6. Les scientifiques du développement cherchent à mieux comprendre quels sont ces indices sensoriels, pourquoi ils attirent l'attention des nourrissons et comment l'attention portée à ces indices échafaudait l'apprentissage du langage chez les nourrissons. Le présent article présente un protocole de suivi des yeux et un paradigme de recherche préférentiel qui peut être utilisé ensemble pour étudier les sensibilités des nourrissons à de tels indices dans les langues parlées ou signées.
Dans Stone, et coll.7, le suivi des yeux a été utilisé avec un paradigme de recherche préférentiel pour vérifier si les nourrissons naïfs possédaient une sensibilité à un ensemble de contrastes phonologiques dans un langage signé. Ces contrastes différaient selon la sonorité (c.-à-d. la salience perceptuelle), une propriété linguistique structurelle présente dans les langues parlées et signées7,8,9,10,11, 12,13. La sonorité est considérée comme importante pour les restrictions phonologiques dans la formation de syllabes dans les langues parlées et signées de telle sorte que les syllabes qui obéissent aux restrictions fondées sur la sonorité sont considérées comme plus « bien formées ». Les nourrissons, en écoutant la parole, ont été observés pour montrer des préférences comportementales pour les syllabes bien formées sur les syllabes mal formées à travers plusieurs langues, et même dans les langues qu'ils n'avaient jamais entendu avant14,15. Nous avons émis l'hypothèse que les nourrissons montreraient également des préférences similaires pour les syllabes bien formées dans la langue signée, même s'ils n'avaient aucune expérience préalable avec la langue signée.
Nous avons en outre émis l'hypothèse que cette préférence - ou sensibilité - serait sujette à un rétrécissement perceptuel. C'est le phénomène d'acquisition de langage où, à l'approche de son premier anniversaire, la sensibilité précoce et universelle du nourrisson à de nombreuses caractéristiques linguistiques atténue seulement les caractéristiques de la langue, le nourrisson a été exposé à16 ,17. Nous avons recruté des enfants en bas âge plus jeunes (six mois) et plus âgés (douze mois), sélectionnant ces âges parce qu'ils sont aux extrémités opposées de la fonction perceptuelle de rétrécissement pour la sensibilité aux contrastes phonétiques nouveaux17,18, 19. Nous avons prédit que les nourrissons plus jeunes démontreraient une préférence pour les syllabes bien formées dans le langage signé, mais que les nourrissons plus âgés ne le feraient pas. Les nourrissons ont regardé des vidéos composées de fingerspelling bien formés et mal formés, sélectionnés pour deux raisons. Tout d'abord, les syllabes dans l'orthographe des doigts couramment sont théorisées pour obéir aux restrictions phonologiques basées sur la sonorité8, offrant la possibilité de produire des contrastes expérimentaux qui testent directement si les nourrissons sont sensibles aux indices basés sur la sonorité au début l'apprentissage d'une langue. Deuxièmement, nous avons choisi fingerspelling au lieu de signes complets sur le corps et le visage parce que fingerspelling nous a permis de contrôler plus rigoureusement les confondes perceptuelles possibles, y compris la vitesse et la taille des mouvements des mains, par rapport aux signes complets qui varient considérablement dans la signature l'espace et la vitesse de déplacement. Notre étude a utilisé des vidéos montrant uniquement les mains, mais ce paradigme est généralisable aux vidéos montrant des signataires et des têtes de haut-parleurs ou des corps entiers, ou montrant même des animaux ou des objets inanimés, selon la question scientifique et les contrastes étudiés.
La valeur utilisant un paradigme préférentiel de préférence pour mesurer la sensibilité au langage ou aux contrastes sensoriels est dans sa simplicité relative et sa facilité de contrôle. Dans de tels paradigmes, les nourrissons sont présentés avec deux stimuli côte à côte qui diffèrent par une seule dimension ou une caractéristique pertinente à la question de recherche. Les nourrissons ont la possibilité de foveate sur l'un ou l'autre stimulus. Les temps d'attente totaux vers chaque stimulus sont enregistrés et analysés. Une différence significative dans le comportement de recherche pour les deux stimuli indique que le nourrisson peut être capable de percevoir la dimension avec laquelle les deux stimuli diffèrent. Parce que les deux stimuli sont montrés en même temps et à durées égales, l'expérience globale est bien contrôlée pour les particularités du comportement du nourrisson (inattention, regarder ailleurs, agitation, pleurer). C'est en comparaison d'autres paradigmes où les stimuli sont montrés séquentiellement, auquel cas, les nourrissons peuvent spontanément montrer des quantités différentes d'attention vers différents stimuli pour des raisons non liées aux stimuli (par exemple, plus difficile au cours d'une période où il ont été plus d'essais de Stimuli A que de Stimuli B). En outre, les instructions et la compréhension des stimuli ne sont pas nécessaires; les nourrissons ont simplement besoin de le regarder. Enfin, ce paradigme ne nécessite pas de surveillance active du comportement du nourrisson pour le critère afin de changer la présentation des stimuli, comme c'est souvent le cas dans les paradigmes d'accouturation contrôlés par le nourrisson16,20. Le paradigme de préférence de recherche est également approprié pour tester des hypothèses au sujet des préférences de regard plutôt que des différences. En d'autres termes, en plus de la capacité des nourrissons à faire la distinction entre les stimuli A et les stimuli B, les chercheurs peuvent également tester pour lesquels les stimuli ont suscité une augmentation ou une diminution du comportement à la recherche, ce qui peut être instructif sur les biais naissants des nourrissons. et la cognition émergente.
Plus généralement, les avantages de la technologie moderne et non invasive de suivi oculaire sont nombreux. Le suivi des yeux repose sur la mesure de la lumière infrarouge proche qui est émise par l'appareil et réfléchie par les yeux du participant1,21. Cette lumière infrarouge est invisible, imperceptible et totalement sûre. Les expériences de suivi oculaire ne nécessitent aucune instruction et ne dépendent que de la visualisation passive. Les modèles actuels génèrent une quantité abondante de données de regard dans un court laps de temps avec une configuration simple. Les nourrissons peuvent s'asseoir sur les genoux de leurs parents et, d'après notre expérience, ils aiment souvent l'expérience. La plupart des traqueurs oculaires à distance modernes n'ont pas besoin de dispositifs de retenue ou d'articles sur le nourrisson, et sont robustes pour les mouvements de la tête, se rétablissant rapidement après avoir cligné des yeux, pleuré, déplacé hors de portée, ou regardant loin. Si désiré, les modèles de saccade, les données de position de tête, et la pupillométrie peuvent être enregistrés en plus des données de position d'oeil.
Les défis que pose la recherche sur le suivi oculaire des nourrissons sont réels, mais pas insurmontables. Les données de suivi des yeux peuvent être bruyantes en raison du mouvement des nourrissons, de l'inattention, de l'agitation et de la somnolence. Les expériences doivent être conçues de manière à ce qu'elles puissent être réalisées en environ 10 min ou moins - ce qui peut être un avantage dans le fait que les visites en laboratoire sont rapides, mais aussi un inconvénient si vous avez besoin d'obtenir plus de données ou d'avoir plusieurs conditions expérimentales. Une autre mise en garde importante est qu'une conclusion nulle ne signifie pas que les nourrissons ne sont pas sensibles à la manipulation expérimentale. Si les nourrissons ne montrent aucune différence significative entre les stimuli A et les stimuli B, cette constatation pourrait signifier soit (1) une insensibilité à la différence entre A et B, soit (2) un échec à susciter des préférences comportementales. Par exemple, peut-être le nourrisson était-il tout aussi fasciné par A et B, même si le nourrisson était sensible à la différence entre eux. Cette question peut être abordée par l'ajout d'une deuxième condition, idéalement en utilisant les mêmes (ou très similaires) stimuli, mais l'essai le long d'une dimension différente pour laquelle il est connu que les nourrissons ne présentent des préférences comportementales. Si les nourrissons ne démontrent pas une préférence dans la première condition, mais le font dans la seconde, alors il peut être interprété que les nourrissons sont capables de démontrer des préférences à la recherche pour les stimuli, ce qui peut aider à clarifier l'interprétation de tout résultat nul. Enfin, il est essentiel de calibrer avec précision le traqueur oculaire. L'étalonnage doit être précis, avec une faible erreur spatiale et temporelle, de sorte que les données du regard peuvent être cartographiées avec précision sur les stimuli expérimentaux. En d'autres termes, « votre étude est seulement aussi bonne que votre étalonnage. » Les contrôles de calibration avant et après la présentation des stimuli peuvent fournir une mesure supplémentaire de confiance. Des critiques détaillées et excellentes sur le suivi des yeux étalonnant avec les nourrissons ont été publiés ailleurs1,21,22,23,24,25, 26,27.
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Protocol
La procédure suivante, qui implique des participants humains, a été approuvée par le Human Research Protections Program de l'Université de Californie à San Diego.
1. Dépistage et préparation des participants
- Recruter des nourrissons dans la tranche d'âge définie d'intérêt (p. ex., 5 à 14 mois). Utilisez plusieurs méthodes, y compris les médias sociaux, les dépliants, le courrier postal. Envisagez de conclure des ententes avec des hôpitaux locaux ou des bureaux gouvernementaux pour récupérer les dossiers répertoriant les nouveau-nés, leurs parents et leurs adresses postales, ce qui leur permet de les joindre directement par la poste.
- Examinez les nourrissons lorsque les parents intéressés appellent le laboratoire pour obtenir des horaires. Assurez-vous que les nourrissons sont exempts de toute complication pendant la grossesse ou l'accouchement, de tout trouble neurologique, et ont une audition et une vision normales.
REMARQUE : Dans notre expérience7, parce que nous nous intéressions à la sensibilité naissante à la langue des signes, nous nous sommes assurés que nos nourrissons participants n'avaient pas vu de langage gestuel à la maison et n'avaient pas été montrés de vidéos d'instructions sur les signes pour bébés (selon les rapports des parents). Afin de réduire davantage la variabilité involontaire des expériences linguistiques, nous avons également recruté des nourrissons qui n'avaient été exposés à l'anglais qu'à la maison. - Planifiez les tests peu de temps après l'alimentation ou la sieste régulières du nourrisson afin d'assurer un minimum d'agitation. Informez les parents qu'il y a des espaces privés d'alimentation et/ou de sieste disponibles dans le laboratoire. Indemnise les parents pour la participation par le paiement ou le don d'un t-shirt de laboratoire, d'un onesie ou d'un petit jouet.
2. Paradigme de préférence de regard et conception expérimentale
- Utilisez un paradigme de préférence à la recherche avec une condition dans laquelle deux stimuli vidéo différents sont affichés simultanément, chacun sur la moitié de l'écran. Assurez-vous que les deux stimuli diffèrent exactement le long d'une dimension ou d'une entité et sont par ailleurs identiques pour tous les autres éléments visuels.
REMARQUE : Dans notre protocole, nous nous sommes concentrés sur la sensibilité infantile aux indices phonologiques basés sur la sonorité en langage gestuel7, mais ce protocole est facilement généralisé à d'autres études de suivi oculaire infantile impliquant des stimuli visuels. Notre principale condition expérimentale à l'expérience des sujets répétés était l'état de sonorité (voir Figure 1). Cette condition contenait deux séquences différentes d'orthographe des doigts lexicées, l'une « bien formée » (c.-à-d. qu'elle obéissait à des restrictions phonologiques fondées sur la sonorité) et l'autre « mal formée ». - Concevoir une deuxième condition de « contrôle » avec deux stimuli vidéo qui devraient susciter des préférences de recherche chez les nourrissons. Encore une fois, assurez-vous que les deux stimuli diffèrent le long d'une dimension ou d'une entité, et sont contrôlés pour tous les autres éléments visuels.
REMARQUE: Dans notre protocole7, cette deuxième condition était la condition "orientation vidéo". Cette condition contenait deux vidéos, toutes deux montrant la même séquence d'orthographe des doigts utilisée pour l'état de sonorité, mais un côté a été renversé verticalement et horizontalement (voir la figure 1). La conception de la condition de « contrôle » dépend de la question de recherche, et il peut s'agir soit d'un contrôle non linguistique avec lequel contraster l'état de langage, soit d'une condition de confirmation dans laquelle les nourrissons sont censés montrer une préférence.
3. Construction de stimuli
- Définir les éléments de langue en fonction de la question expérimentale spécifique. Visez les articles de courte durée (généralement de 4 à 10 s), car si les nourrissons tolèrent généralement entre 6 et 10 minutes d'expérimentation, il doit également y avoir suffisamment d'essais et de répétitions.
REMARQUE : Notre protocole7 a utilisé 4 séquences d'orthographe des doigts avec des variantes bien formées et mal formées (huit séquences au total) dans 32 essais randomisés de dix secondes, 16 essais de condition de sonorité et 16 essais de condition d'orientation vidéo. La longueur totale, sans compter l'étalonnage (moins de 1 min) ou les segments accrocheurs (environ 3-5 s chacun), était de 5,3 min. - Définir le schéma de randomisation. Entremêler au hasard les conditions et randomiser les éléments de langage apparaissant sur les côtés gauche et droit de l'écran de sorte qu'il y ait un nombre égal d'éléments A vs B et B vs A.
- Définir le schéma de contre-équilibrage. Construire deux séquences expérimentales randomisées différentes, ou des exécutions, et assigner un nombre égal de participants à chaque séquence expérimentale, en contrôlant l'âge, le sexe et tout autre facteur d'intérêt.
- Si vous créez des vidéos avec des gens dedans, utilisez un studio de photographie/tournage bien aménagé avec la personne debout devant un fond chromakey bleu ou vert.
REMARQUE: Dans notre protocole7, nous nous sommes concentrés sur les séquences fingerspelling, donc nous n'avons pas utilisé les visages ou les corps dans nos vidéos. Cependant, ce protocole est écrit en supposant que vous pouvez choisir de montrer aux gens en vue de tout le corps ou de la tête seulement. - Placez l'éclairage uniformément sur toutes les parties de l'image, sans ombres fortes sur la personne ou l'arrière-plan.
- Utilisez une caméra vidéo haute définition placée sur un trépied et soulevée à la hauteur du cou de la personne. Désactiver la mise au point automatique pour éviter les changements de mise au point pendant l'enregistrement. Utilisez du ruban adhésif pour marquer l'endroit où les pieds de la personne doivent être placés pendant le tournage et minimiser toute marche autour pendant la séance de tournage.
- Sélectionnez un utilisateur natif de la langue à l'étude et qui est capable de reproduire les éléments de langue naturellement et sans effort. Les vêtements doivent être contrastés avec le teint et ne pas contenir de couleurs similaires à l'arrière-plan chromakey. Retirez les bijoux ou les ornements. Tous les cheveux lâches doivent être peignés ou liés.
REMARQUE : Avant de tester les nourrissons, il est recommandé de mener une expérience « confirmatrice » pour vérifier que les stimuli et les conditions expérimentales sont acceptés par les utilisateurs de la langue maternelle. - Demandez à la personne de reproduire naturellement chaque élément de langue à quelques reprises tandis que la caméra enregistre toutes les reproductions dans un seul clip vidéo. Étant donné que ces clips vidéo peuvent être joués en boucle, assurez-vous que le début et la fin du clip vidéo montrent la personne dans la même position corporelle pour une transition transparente entre les boucles.
- Après le tournage, importer les vidéos dans un programme de montage vidéo. Sélectionnez la meilleure reproduction pour chaque élément de langue et coupez les clips à ces éléments. Insérez un nombre égal de cadres de tête et de suivi autour de chaque élément de langue. Si nécessaire, appliquez des outils de transformation pour agrandir ou centrer l'image de la personne, mais appliquez-les également sur tous les stimuli.
- Utilisez des stimuli à fort contraste dans la mesure du possible. Utilisez la fonction chromakey du programme de montage vidéo pour changer l'arrière-plan en blanc afin de maximiser la réflexion cornéenne, permettant les meilleures conditions pour capturer les données du regard.
- Si les stimuli font une boucle, assurez-vous que la durée des boucles est égale pour deux paires de stimuli vidéo présentés ensemble (c.-à-d. que la longueur des éléments de langage des deux côtés doit être la même). Pour ce faire, ajustez légèrement la vitesse vidéo de chaque élément de langue.
REMARQUE : Gardez à l'esprit que les nourrissons ont besoin de taux de présentation plus lents pour traiter efficacement les stimuli en mouvement. Tout ajustement doit être subtil et ne pas modifier ou déformer de manière significative l'élément de langue. Dans notre protocole7, la vitesse des stimuli a été ralentie de 50%, et nous avons confirmé que cette manipulation n'était pas perceptible par les observateurs adultes. - Placez les paires d'éléments de langage côte à côte dans un clip composite. N'oubliez pas que ces paires auront déjà vu leurs longueurs vidéo égalisées dans l'étape précédente. Assurez-vous que la position de chaque élément de langue est identique pour les deux côtés (par exemple, l'élément gauche n'est pas plus élevé, inférieur, plus grand ou décalé par rapport à l'élément droit) et que les deux éléments commencent et se terminent simultanément.
- Comme avec la conception de stimuli, contrôlez les caractéristiques visuelles de bas niveau des clips vidéo tels que la luminance et la couleur afin qu'ils soient les mêmes sur les deux côtés de l'écran.
- Appliquer le comportement de boucle en doublant le clip composite dans la chronologie vidéo. Pour minimiser la saccadéentre les boucles, faites face aux différences dans les images de début et de fin de la boucle. Si nécessaire, utilisez une courte transition vidéo pour faciliter la transition entre les boucles.
- Exportez les vidéos éditées dans un format approprié pour le programme de suivi des yeux et à la plus haute résolution possible.
- Utilisez un logiciel de présentation expérimental, habituellement emballé avec le eye tracker, pour programmer et présenter les stimuli et pour randomiser l'ordre des stimuli. Un logiciel de présentation d'expériences à usage général peut également être utilisé, à condition qu'il soit capable de contrôler le traqueur oculaire et d'enregistrer les données de celui-ci.
- Insérez des images d'attention avant chaque essai pour maintenir et rediriger l'attention des nourrissons vers le centre de l'écran immédiatement avant le début de l'essai (voir la figure 2).
REMARQUE : Les exemples incluent les chiots statiques ou animés, les chatons, les jouets, les visages souriants, ou les figures de dessin animé, tant qu'ils sont fortement innteresting et de taille égale. Bien que les animations puissent être plus efficaces, elles sont à forte intensité de mémoire, et nous avons constaté que les images statiques fonctionnaient aussi bien. Ces images doivent être petites (environ 2 à 5 degrés) et situées au centre sur l'écran, de sorte que le nourrisson regarde le centre de l'écran avant le début de chaque essai. - Au début et à la fin de la séquence expérimentale, insérez une procédure de vérification d'étalonnage à trois points composée de trois diapositives, chacune avec une cible qui apparaît dans le coin supérieur gauche, le centre de l'écran et le coin inférieur droit (voir la figure 2).
4. Appareil de suivi oculaire
- Utilisez un traqueur oculaire à distance qui ne nécessite pas de dispositifs de retenue ou d'appareil pour fixer la position de la tête et est capable d'un taux d'échantillonnage d'au moins 50 Hz.
REMARQUE : Les traceurs oculaires à distance contiennent des diodes infrarouges électroluminescentes (DEL) imperceptibles qui émettent de la lumière sur les yeux de l'observateur. La caméra infrarouge intégrée détecte les positions des pupilles et les réflexions cornéennes et applique des algorithmes pour calculer le point de fixation de l'observateur sur le moniteur sous forme de coordonnées tridimensionnelles (x, y, z). Les coordonnées sont moyennes sur les deux yeux pour produire une seule valeur binoculaire. Habituellement, seules les coordonnées (x, y) sont analysées, car z, la distance du moniteur, n'est pas pertinente. - Utilisez un moniteur d'ordinateur de 15 pouces ou plus, avec une résolution d'au moins 1024 x 728 pixels, pour afficher les stimuli expérimentaux.
- Placez le traqueur oculaire directement sous le moniteur de stimuli et à un angle bas face au visage du nourrisson aussi directement que possible. Utilisez des règles et une jauge d'angle numérique pour mesurer le placement et l'angle du eyetracker et du moniteur. Si nécessaire, entrez ces chiffres dans le logiciel de suivi oculaire.
REMARQUE : Un angle plus élevé (p. ex., le traceur oculaire est plus bas au sol et donc incliné plus haut) peut perturber le suivi des yeux en raison de l'occlusion des yeux par les joues et les mains du nourrisson. Pour les meilleures pratiques en matière de suivi des yeux, consultez les lignes directrices du modèle spécifique de suivi des yeux. En outre, la plupart des logiciels de suivi des yeux peuvent enregistrer ces informations à charger avant chaque session. Toutefois, s'il est possible que le traqueur oculaire ou le moniteur se déplace même légèrement entre les sessions expérimentales, re-collecter des mesures avant chaque session afin d'atteindre l'étalonnage le plus précis. - Placez une caméra Web séparée, souvent appelée un utilisateur ou une caméra de scène, au-dessus du moniteur de stimulus pour enregistrer le visage complet du participant pendant l'expérience. Il fournit un flux en direct pendant l'expérience, et son enregistrement est stocké avec les données brutes de regard.
- Configurez le logiciel de présentation expérimental, habituellement disponible dans le commerce avec le traqueur oculaire, pour présenter les stimuli, enregistrer les mouvements oculaires, enregistrer l'utilisateur ou la caméra de scène, afficher les points de regard pendant l'expérience, et, en option, effectuer des données de regard analyse.
REMARQUE : Un logiciel de présentation expérimentale à usage général peut également être utilisé, à condition qu'il contienne des intégrations lui permettant de contrôler le traqueur oculaire et d'enregistrer les données de celui-ci.
5. Procédure de suivi oculaire
- Mesures d'entrée et de fond des participants
- À votre arrivée, expliquez l'étude, obtenez le consentement signé conformément aux règlements de la CISR de l'université. Si le nourrisson est alerte, procédez à des tests et remplissez des questionnaires après l'expérience. Si, à l'arrivée, le nourrisson n'est pas prêt (p. ex., le nourrisson est difficile, dort ou doit être nourri), utilisez ce temps pour que le parent remplitous tous les questionnaires de famille et de langue de fond.
- Demandez au parent de remplir n'importe quelle famille d'antécédents et questionnaires linguistiques. Recueillir des renseignements démographiques et médicaux standard et des renseignements sur l'environnement linguistique et technologique du nourrisson (p. ex., nombre de langues utilisées à la maison; exposition à la vidéo, aux téléphones intelligents et aux tablettes).
- arrangement
- Dim les lumières dans la salle expérimentale et s'assurer qu'il n'y a pas d'autres distractions visuelles évidentes dans la salle. Utilisez des rideaux pour obstruer le champ de vision de l'enfant de tous les distrayants dans la pièce (voir la figure 3). Assurez-vous que toutes les applications d'arrière-plan sur l'ordinateur, y compris la numérisation antivirus et les mises à jour logicielles, ne sont pas en cours d'exécution pendant l'expérience.
- Demandez au parent de s'asseoir sur la chaise avec le nourrisson assis sur ses genoux. Pour offrir plus de stabilité, le parent peut attacher le nourrisson dans un siège d'appoint souple placé sur les genoux du parent.
REMARQUE : Ces sièges d'appoint préservent la proximité avec les parents, mais empêchent également les nourrissons plus jeunes de se pencher trop vers l'arrière ou vers l'avant (ce qui entraîne une perte de données) et les nourrissons plus âgés de ramper. - Selon les directives du suivi des yeux, vérifiez que la tête du nourrisson est positionnée à une distance optimale du moniteur et du traceur oculaire. Confirmez, à l'aide du logiciel de suivi des yeux, que les yeux du nourrisson sont visibles par le traqueur oculaire. S'il n'est pas visible, demandez au parent de balancer doucement le nourrisson dans toutes les directions jusqu'à ce que les yeux soient détectés et à une distance appropriée.
- Fournir au parent des lunettes d'occluding qui l'empêchent de voir les stimuli expérimentaux.
REMARQUE : Les lunettes d'octogérage réduisent la possibilité de biaiser le nourrisson à des stimuli particuliers ou à des côtés d'écran, et empêchent également le traqueur d'oeil de suivre par inadvertance les yeux du parent au lieu de ceux du nourrisson.
- Étalonnage
- Effectuer la procédure d'étalonnage selon les instructions du suivi des yeux.
- S'il est soutenu par le logiciel de suivi des yeux, utilisez une procédure d'étalonnage en cinq points correspondant aux quatre coins et au centre du moniteur.
REMARQUE : Pour que l'étalonnage fonctionne, les nourrissons doivent regarder l'image d'étalonnage. Par conséquent, l'image doit être très intéressante. Un type d'animation de filature fonctionne bien de sorte que le « centre » de l'image reste stationnaire, car vous voulez que les yeux du nourrisson soient aussi dirigés que possible vers le centre du point d'étalonnage. - Pendant l'étalonnage, ne pointez pas vers l'image, ou n'ayez pas l'attention directe du parent sur l'image d'étalonnage, parce que cela peut attirer l'attention des nourrissons loin de l'écran et vers la personne qui la pointe.
- Vérifier que l'étalonnage est un succès, en utilisant le logiciel de suivi des yeux. Répéter l'étalonnage si nécessaire, surtout si le parent ou le nourrisson se déplace considérablement (p. ex., le parent debout) pendant l'étalonnage.
REMARQUE : Le processus d'étalonnage dépend du fait qu'il est nouveau, intéressant et bref. Plus les nourrissons ont besoin de subir un étalonnage, moins il peut être efficace. - Une fois que l'étalonnage est confirmé pour être réussi, immédiatement commencer l'expérience.
- expérience
- Commencer l'expérience par la vérification de l'étalonnage en trois points (voir la figure 2). Contrôler manuellement la durée de chaque cible; lorsque le nourrisson fixe la cible en une seule diapositive, passez immédiatement à la cible suivante. Si le regard est constamment à un degré ou plus loin du centre de chaque cible, avorter l'expérience et répéter l'étalonnage.
- Poursuivre l'expérience, en commençant par le accrocheur avant le premier essai (voir Figure 2). Contrôlez manuellement la durée de l'affiche de l'accrocheur. Commencez l'essai lorsque le nourrisson fixe le voleur d'attention. Si le nourrisson ne s'y fixe pas après plusieurs secondes, utilisez un jouet qui grince ou une lumière clignotante pour rediriger l'attention du nourrisson vers l'écran.
- Après que tous les essais ont été montrés, effectuez à nouveau la même procédure de vérification d'étalonnage en trois points pour tester d'éventuels changements de dérive ou d'étalonnage du signal au cours de l'expérience. Après le contrôle, terminez l'expérience.
- Terminez l'expérience si le nourrisson fait preuve d'une agitation irrécupérable ou si le parent demande à s'arrêter.
- Envelopper
- S'il n'est pas déjà rempli, demandez aux parents de remplir les questionnaires de famille et de langue de fond.
- Fournir une indemnisation et, si elle est consentée, partager des dépliants/documents supplémentaires que le parent peut distribuer à ses pairs pour l'aider à recruter.
6. Analyse des données
- Tout d'abord, évaluer la qualité des données en traçant un graphique de vitesse ou une trace de la position du regard au fil du temps pour examiner si les données sont bruyantes (périodes de pics de vitesse élevés) pour chaque sujet. Des changements de vitesse élevés ou des dérives systématiques dans la position des données peuvent indiquer un mauvais calibrage ou des erreurs d'acquisition de données.
- Filtrez les informations à haute fréquence à partir des données du regard à l'aide d'algorithmes ou de filtres de réduction du bruit, comme l'utilisation d'une moyenne mobile. Ces algorithmes peuvent également interpoler à travers de courtes lacunes dans les données, généralement causées par des clignotements et le mouvement de la tête.
REMARQUE : L'utilisation de filtres spatio-temporels communs pour classer les fixations et les saccades n'est pas recommandée, parce que ces algorithmes sont basés sur le comportement des yeux des adultes et ne sont pas généralisables au comportement oculaire du nourrisson. - Dessinez deux zones d'intérêt (AOIs), une pour chaque côté de l'écran. Assurez-vous que les AOIs sont légèrement plus grands que les éléments visuels eux-mêmes (p. ex., 25 pixels ou un angle visuel de 1o plus grand, tout autour de la personne) pour s'adapter à toute inexactitude mineure d'étalonnage ou erreur d'instrument standard.
REMARQUE : Bien que l'AOI soit statique, il englobe un objet en mouvement dans une vidéo, alors assurez-vous également que l'AOI doit être plus grand que les dimensions maximales de l'objet en mouvement pendant qu'il change tout au long de la vidéo. Si désiré et pris en charge par le logiciel de suivi des yeux, vous pouvez utiliser aOIs dynamique en mouvement à la place. - Maintenir un écart d'environ 25 pixels ou plus entre les deux AOIs, au centre de l'écran.
- À l'aide du logiciel de suivi des yeux ou d'un programme d'analyse secondaire, calculez les temps de recherche totaux pour chaque AOI pour chaque essai en résumant tous les points de regard relevant de l'AOI et en multipliant ce nombre par l'intervalle d'échantillonnage (par exemple, si vous utilisez un suivi des yeux de 120Hz, le l'intervalle d'échantillonnage est de 8,33 ms).
- Si vous utilisez toujours le logiciel de suivi des yeux, exportez les données de temps à la recherche. Ensuite, calculez les temps de recherche totaux pour chaque enfant en bas âge, pour chaque type de stimulus, tout au long de la course expérimentale complète. Exclure les nourrissons qui n'ont pas fourni une quantité suffisante de données sur le regard (p. ex., au moins 25 % des données maximales possibles).
REMARQUE : Dans Stone, etautres 7, 24 % de tous les nourrissons testés ont été exclus en raison d'un calibrage insuffisant ou de données insuffisantes sur le regard en raison de l'agitation, du regard, de l'occlusion des yeux pendant l'enregistrement, des clignotements excessifs, des paupières tombantes, de l'erreur d'instrument ou l'erreur d'expérimentateur. - Calculez un indice de préférence pour chaque nourrisson. Tout d'abord, diviser le temps total de recherche pour un type de stimulus sur l'autre.
REMARQUE : Cette étape permet aux nourrissons d'être directement comparés les uns aux autres, peu importe si les nourrissons ont varié dans la durée de l'expérience dans l'ensemble. - Normaliser cette valeur avec une transformation logarithmique, qui permet d'interpréter l'indice de préférence à la recherche de manière significative chez tous les nourrissons où un indice de -1.0 et 1.0 représente la même ampleur, mais dans des directions opposées.
- Effectuez des tests statistiques appropriés pour comparer les temps d'attente totaux et les indices de préférence d'un groupe de participants à l'autre. Signalez les résultats des tests statistiques ainsi que la taille des effets et/ou les intervalles de confiance.
REMARQUE : Dans Stone, et coll.7, pour vérifier la sensibilité liée à l'âge aux restrictions phonologiques fondées sur la sonorité en langue des signes, un test t indépendant a été effectué pour comparer les indices de préférence à la recherche de sonorité (le journal du quotient du temps de recherche pour bien formés sur des objets mal formés) entre les groupes de nourrissons plus jeunes et plus âgés.
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Representative Results
L'échantillon de Stone et7 était composé de 16 nourrissons plus jeunes (âge moyen de 5,6 à 0,6 mois; plage de 4,4 à 6,7 mois; 8 femmes) et de 13 nourrissons plus âgés (âge moyen de 11,8 à 0,9 mois; fourchette de 10,6 à 12,8 mois; 7 femmes). Aucun de ces nourrissons n'avait déjà vu la langue des signes. Tout d'abord, nous avons évalué les différences dans le temps total de recherche entre les groupes d'âge, et n'avons trouvé aucune différence significative (Moyens : 48,8 s contre 36,7 s; t(27) - 1,71; p - 0,10). Cela exclut la possibilité d'explications extra-liées à l'âge (p. ex. attention, retournement de tête, clignotement) pour les résultats suivants. Dans l'état de sonorité, les jeunes enfants regardaient plus bien les articles bien formés que les articles mal formés (Moyens : 28,6 s contre 20,2 s; t(15) jumelés à 4,03 p, p 0,001, Cohen's d 0,74). En comparaison, les nourrissons plus âgés ont montré peu de différence dans le comportement de regard entre les deux types de stimulus (Moyens : 18.1 s contre 18.6 s ; t(12) ' 0.29, p ' 0.78). Les nourrissons plus jeunes avaient des valeursplus élevées que les nourrissons plus âgés (figure 4; Moyens: 0.15 vs -0.03; t(27) 3,35 euros, p 0,002, Cohen's d 0,74). Les résultats indiquent que les nourrissons plus jeunes, mais pas les nourrissons plus âgés, sont sensibles aux restrictions phonologiques basées sur la sonorité en langage gestuel, bien qu'ils n'aient jamais été exposés à la langue des signes auparavant.
Nous avons également exploré le comportement à la recherche dans l'état d'orientation vidéo. En utilisant les indices de préférences d'orientation comme variable dépendante, nous avons exécuté un ANOVA bidirectionnel avec des mesures répétées de facteur Sonorité (bien formé vs mal formé) et entre-sujets facteur Age (plus jeune vs plus âgés). Il y avait un effet principal de l'âge (F(1,27) - 6,815, p - 0,015, h2 partiel - 0,20), ce qui indique que les nourrissons plus jeunes et plus âgés ont des préférences d'observation différentes pour les stimuli de signature verticales et inversées (figure 4). Plus précisément, les nourrissons plus jeunes ont examiné plus longtemps les stimuli droits (Moyenne - 0,11), tandis que les nourrissons plus âgés ont regardé plus longtemps les stimuli inversés (Moyen - -0,12). Il n'y a pas eu d'effet principal de la sonorité (F(1, 27) à 2,04, p 0,165, h2 partiel à 0,07), ce qui indique que la sonorité n'a pas affecté les valeurs de l'indice de préférence verticale. Aucune interaction de groupe de sonorité x âge n'a été trouvée F (1,27) - 0,12, p - 0,73, h2 partiel - 0,004). Bien que les nourrissons plus âgés n'aient pas montré une préférence dans l'état de sonorité, ils pouvaient néanmoins montrer une préférence dans l'état d'orientation vidéo. Par conséquent, nous avons interprété le résultat nul avec des enfants plus âgés dans l'état de sonorité pour avoir surgi d'une véritable insensibilité à ces indices phonologiques dans la langue signée.
Figure 1 . Sonorité et conditions d'orientation vidéo. À gauche, deux séquences différentes d'orthographe des doigts (bien formée c. mal formée) sont montrées. Sur la droite, la même séquence d'orthographe est montrée, mais l'une est droite et l'autre est inversée (renversée verticalement et horizontalement). Image précédemment publiée dans Stone et al.7 (voir https://www.tandfonline.com). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 2 . Vérification de calibration et procédure de présentation de stimulus. La séquence de vérification de l'étalonnage à trois points montre une cible de roue d'épingle dans le coin supérieur gauche, le centre de l'écran et le coin inférieur droit; lorsque le nourrisson fixe la cible, l'expérimentateur passe aux diapositives suivantes. Le contrôle d'étalonnage est fait avant et après que tous les stimuli sont montrés. La présentation de stimulus montre l'attention-grabber (chiot), dont la durée est contrôlée par l'expérimentateur. Lorsque le nourrisson fixe sur le chiot, l'expérience commence la vidéo de stimulation de 10 s. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 3 . Mise en placed'un laboratoire de suivi des yeux . Le parent et le nourrisson sont assis sur la chaise blanche réglable à gauche, tandis que les chercheurs sont assis à droite. Il y a un rideau blanc séparant les zones participantes et de chercheurs, et des rideaux blancs et des planches supplémentaires occlingant tout l'équipement excepté le traqueur d'oeil et le moniteur. Le nourrisson peut s'asseoir sur le siège d'appoint bleu qui est ensuite placé sur les genoux du parent, ou le nourrisson peut s'asseoir directement sur les genoux du parent. Tous les jouets et les distrayants visuels, tels que le jouet d'oiseau jaune montré sur la photographie, sont retirés de la zone participante avant de commencer l'expérience. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 4 . Graphiques sommaires représentatifs des données de l'indice de préférence. Le graphique de gauche démontre une différence significative entre les indices de préférence de sonorité des deux groupes d'âge, où les jeunes enfants montrent une préférence pour l'orthographe des doigts bien formée alors que les nourrissons plus âgés ne le font pas. Le graphique de droite montre une représentation graphique d'une analyse de type ANOVA 2 x 2 sur les indices de préférence d'orientation. Veuillez consulter l'étape 6 : Analyse des données pour les instructions sur le calcul des indices de préférence. Les deux groupes d'âge ont démontré des préférences de recherche pour les stimuli droits ou inversés. Les barres d'erreur indiquent l'erreur standard de la moyenne. Image modifiée à partir de Stone et al.7 (voir https://www.tandfonline.com). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
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Discussion
Nous avons utilisé le paradigme de recherche préférentiel pour découvrir des preuves que les nourrissons peuvent être sensibles à un repère visuel particulier dans le signal de langage, en dépit de n'avoir aucune expérience préalable avec la langue signée. En outre, cette sensibilité a été observée seulement dans les enfants plus jeunes, et non les enfants plus âgés, une manifestation de la fonction perceptuelle classique de rétrécissement. La preuve d'une préférence fondée sur l'âge pour les syllabes bien formées fondées sur des restrictions de sonorité nous a permis d'émettre d'autres hypothèses que la sonorité peut être un indice important pour l'apprentissage du langage infantile7. Les stimuli ont été soigneusement conçus pour offrir deux signaux de langage contrastés qui différaient d'une manière subtile, et une deuxième condition a permis une meilleure interprétation de tous les résultats nuls possibles. Les nourrissons étaient libres de regarder l'un de nos stimuli dans un cadre de laboratoire simple et agréable, sans avoir besoin d'instructions ou de démontrer la compréhension du langage. Cette étude a également établi une base de référence importante avec laquelle contraster d'autres groupes de nourrissons, tels que les nourrissons exposés à des signes avec des parents sourds signataires. L'étude des nourrissons exposés aux signes (sourds et malentendants), bien qu'il soit difficile de recruter, produirait de nouvelles informations sur le rôle de l'expérience sensorielle et linguistique précoce dans la formation de la sensibilité des nourrissons aux indices linguistiques visuels. Il serait important d'évaluer la sensibilité des nourrissons sourds aux indices dans le langage visuel, en particulier, car il s'agit d'une population qui souffre souvent de privation de langue dans la petite enfance28,29. Nous prévoyons que les nourrissons plus âgés exposés aux signes, sourds et malentendants, ne montreraient pas la sensibilité diminuée observée chez les nourrissons plus âgés non exposés aux signes.
Il y a quelques points importants à considérer avec le paradigme actuel. L'utilisation du suivi des yeux dépend de l'hypothèse qu'il existe une relation directe entre ce que les nourrissons peuvent voir (acuité visuelle) et l'endroit où les nourrissons choisissent d'examiner (préférence visuelle). Naturellement, des changements d'attention secrètes peuvent se produire aussi bien sous la forme de saccades, mais n'ont pas été analysés ici. Cependant, la région foveale centrale qui fournit une acuité et une clarté élevées est extrêmement petite (environ 2o). Parce que l'acuité en dehors de cette région est très pauvre, si un observateur a besoin de voir les détails fins clairement, il ou elle a besoin de rediriger le regard et foveate sur elle. Une autre question à prendre en compte est que le temps d'attente total (c.-à-d. les temps d'attente) est une mesure grossière, et peut ne pas toujours être précisément corrélé avec l'attention, intentionnelle ou non intentionnelle. Les diminutions des temps de fixation ne signifient pas nécessairement moins d'attention ou de concentration; il peut également indiquer le désengagement ou la fatigue. Un avantage clé des données du regard est qu'il peut être analysé de nombreuses façons différentes. Bien que nous nous concentrions sur les temps de fixation (c.-à-d., les temps d'attente), les saccades et les modèles de balayage (c.-à-d., chemins de balayage) peuvent également être dérivés de l'ensemble de données brutes identiques pour apprendre comment les enfants en bas âge modulent leur attention parmi différents stimulus30,31. Les approches d'analyse des données spatiales et temporelles sont à la fois utiles et nombreuses, et les données de pupillométrie peuvent également être analysées pour fournir plus de perspicacité dans le comportement du regard des nourrissons et tirer des inférences sur la façon dont ils perçoivent et organisent leur monde2, 32.
Dans la conception de nouvelles études de suivi oculaire, il faut examiner attentivement l'environnement de test et les caractéristiques individuelles des participants, comme les deux ne l'acquisition de données d'impact et la qualité. Les niveaux d'éclairage ambiants et même les changements subtils dans les positions du moniteur de stimuli ou du suivi des yeux pendant la session d'enregistrement peuvent affecter l'étalonnage et la traçabilité. Les facteurs participants tels que l'âge et l'origine ethnique peuvent également affecter la qualité des données. Nous encourageons les laboratoires munis de traceurs oculaires à tester et documenter ces limitations dans leurs laboratoires et avec un échantillon diversifié de participants à différents âges, avant de mener des études empiriques. Pour détecter et éviter la dérive du signal, c'est-à-dire l'accumulation d'erreurs de mesure au cours de l'acquisition de données, nous recommandons de re-mesurer les positions et les angles du suivi des yeux et du moniteur de stimulus avant chaque session, et, comme décrit précédemment, en utilisant vérifications d'étalonnage avant et après la session. Ceci est particulièrement important si les chercheurs souhaitent recueillir des motifs et des scanpaths précis de changement de regard/saccadique. Un avantage du paradigme de regard préférentiel est qu'il est tolérant aux erreurs mineures d'étalonnage dues à sa dépendance sur des différences plus brutes d'hémifield.
La présente étude démontre la valeur claire de la technologie de suivi oculaire et des paradigmes de recherche préférentiels avec les nourrissons. Ce paradigme est flexible et peut être étendu pour couvrir un large éventail de questions de recherche. L'application la plus courante est actuellement d'étudier le développement de la discrimination face33,34,35, mais il pourrait être appliqué à l'étude des sensibilités et des compétences du langage audiovisuel ou visuel, des indices sociaux, valence émotionnelle, et même la compréhension. En outre, il est idéal pour les études impliquant des nourrissons à différents âges (par exemple, longitudinale ou transversale) puisque chaque séance de collecte de données est courte et simple, et le paradigme fonctionne bien pour les nourrissons plus jeunes et plus âgés.
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Disclosures
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Acknowledgments
La collecte de données pour l'étude a été menée dans l'UCSD Mind, Experience, and Perception Lab (UCSD MEP Lab) à l'Université de Californie, San Diego. Le financement a été fourni par NIH R01EY024623 (Bosworth et Dobkins) et NSF SBE-1041725 (Petitto et Allen; subaward à Bosworth). Nous sommes reconnaissants à l'équipe de recherche étudiante mepLab, ainsi qu'aux nourrissons et aux familles de San Diego, en Californie, qui ont participé à cette étude.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eye Tracker | Tobii | Model X120 | |
| Experiment Presentation & Gaze Analysis Software | Tobii | Tobii Studio Pro | |
| Experimenter Monitor | Dell | Dell Professional P2210 22" Wide Monitor | |
| Stimulus Monitor | Dell | Generic 17" Monitor | |
| CPU | Dell | Dell Precision T5500 Advanced with 2.13 Ghz Quad Core Intel Xeon Processor and 4 GB DDR3 Memory) with 250 GB SSD hard disk and standard video output cards. | |
| Webcamera | Logitech | Logitech C150 HD Cam | |
| Video Capture Card | Osprey | Osprey 230 Video Capture Card (to capture stimulus that is output to Stimulus Monitor) |
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