Summary
Os estudos de seguimento do olho usando um paradigma de vista preferencial podem ser usados para estudar a compreensão emergente dos infantes de, e a atenção a, seu mundo Visual externo.
Abstract
Nós discutimos o uso do paradigma de vista preferencial em estudos de seguimento do olho a fim estudar como os infantes desenvolvem, compreendem, e atendem ao mundo em torno deles. O rastreamento ocular é uma forma segura e não invasiva de coletar dados de olhar de bebês, e o paradigma de aparência preferencial é simples de projetar e requer apenas que o bebê esteja atendendo à tela. Ao mostrar simultaneamente dois estímulos visuais que diferem em uma dimensão, podemos avaliar se os lactentes apresentam comportamento de aparência diferente para qualquer estímulo, demonstrando assim sensibilidade a essa diferença. Os desafios em tais abordagens experimentais são que os experimentos devem ser mantidos breves (não mais de 10 min) e ser cuidadosamente controlados de modo que os dois estímulos diferem em apenas uma maneira. A interpretação dos resultados nulos também deve ser cuidadosamente considerada. Neste papel, nós ilustramos um exemplo bem sucedido de um estudo de seguimento do olho infantil com um paradigma de vista preferencial para descobrir que os 6-month-olds são sensíveis às indicações lingüísticas em uma língua assinada apesar de não ter nenhuma exposição prévia à língua assinada, sugerindo que os infantes possuem sensibilidades intrínsecas ou inatas a estas indicações.
Introduction
O objetivo primordial da ciência do desenvolvimento é estudar o surgimento de funções cognitivas, linguagem e cognição social em bebês e crianças. Os movimentos oculares são modulados pelas intenções dos participantes, compreensão, conhecimento, interesse e atenção ao mundo externo. Coletando respostas oculomotoras em bebês enquanto eles orientam e digitaliza imagens estáticas ou dinâmicas visuais podem fornecer informações sobre a compreensão emergente de bebês e a atenção aos seus mundos visuais externos e a entrada de idioma que recebem.
Enquanto a tecnologia de rastreamento de olho tem sido em torno de mais de uma centena de anos, ele só recentemente avançou em eficiência e usabilidade, permitindo que ele seja usado para estudar bebês. Na última década, o olho que segue revelou muito sobre o mundo mental dos infantes. Por exemplo, agora sabemos muito sobre a memória de curto prazo, a oclusão de objetos e a antecipação dos próximos eventos em crianças de 6 meses do comportamento do olhar1,2,3. O rastreamento ocular também pode ser usado para estudar a aprendizagem de línguas infantis4. Geralmente, a aprendizagem da língua infantil depende da capacidade de discriminar as pistas sensoriais presentes no ambiente e identificar as pistas mais salientes para a transmissão da linguagem5,6. Os cientistas do desenvolvimento procuram compreender melhor o que estas sugestões sensoriais são, porque atraem a atenção dos infantes, e como a atenção a estas indicações anpla a aprendizagem da língua nos infantes. O presente trabalho apresenta um protocolo de rastreamento ocular e um paradigma de aparência preferencial que pode ser usado em conjunto para estudar as sensibilidades dos lactentes a tais sinais em línguas faladas ou assinadas.
Em Stone, et al.7, o rastreamento ocular foi utilizado com um paradigma de aparência preferencial para testar se os lactentes não-ingênuos possuíam uma sensibilidade a um conjunto de contrastes fonológicos em linguagem assinada. Estes contrastes diferiram pela sonoridade (i.e., salience perceptivo), uma propriedade lingüística estrutural presente nas línguas falada e assinada7,8,9,10,11, 12,13. O Sonority é pensado para ser importante para limitações fonológicas na formação da sílaba em línguas faladas e assinadas tais que as sílabas que obedecem as limitações Sonority-baseadas são consideradas ser mais "bem formadas." Bebês, ao escutar a fala, foram observados para mostrar preferências comportamentais para sílabas bem formadas sobre sílabas mal formadas em vários idiomas, e mesmo em idiomas que nunca haviam ouvido antes de14,15. Nós supor que os infantes igualmente mostrariam preferências similares para sílabas bem formados na língua assinada, mesmo se não tiveram nenhuma experiência prévia com língua assinada.
Nós hipótese mais mais que esta preferência-ou sensibilidade-estariam sujeitas ao estreitamento perceptivo. Este é o fenômeno da aquisição da língua onde, enquanto o Infante se aproxima de seu primeiro aniversário, a sensibilidade adiantada, universal do Infante a muitas características da língua atenua para baixo a somente as características dentro da língua (s) o Infante foi expor a16 ,17. Nós recrutamos uns infantes mais novos (dos seis-mês-olds) e mais velhos (doze-mês-olds), selecionando estas idades porque estão em extremidades opostas da função de estreitamento perceptivo para a sensibilidade aos contrastes fonéticos novos17,18, a 19. Nós previmos que os infantes mais novos demonstrariam uma preferência para sílabas bem formadas na língua assinada, mas que os infantes mais velhos não. Os bebês assistiram vídeos consistindo de bem formado e mal formado fingerspelling, selecionados por duas razões. Em primeiro lugar, as sílabas em Dactilologia fluente são teorizadas para obedecer às restrições fonológicas baseadas na sonoridade8, proporcionando uma oportunidade para produzir contrastes experimentais que testam diretamente se os bebês são sensíveis a pistas baseadas na sonoridade no início aprendizagem de línguas. Em segundo lugar, escolhemos Dactilologia em vez de sinais completos sobre o corpo e rosto porque Dactilologia nos permitiu controlar mais rigorosamente possíveis confunde perceptivo, incluindo a velocidade e tamanho dos movimentos das mãos, em comparação com os sinais cheios que variam muito na assinatura espaço e velocidade de movimento. Nosso estudo utilizou vídeos mostrando apenas as mãos, mas este paradigma é generalizável para vídeos mostrando os signatários e chefes de falantes ou corpos cheios, ou mesmo mostrando animais ou objetos inanimados, dependendo da questão científica e contrastes que estão sendo estudados.
O valor usando um paradigma preferencial de preferência para medir a sensibilidade à linguagem ou aos contrastes sensoriais está em sua relativa simplicidade e facilidade de controle. Em tais paradigmas, os lactentes são apresentados com dois estímulos lado a lado que diferem por apenas uma dimensão ou uma característica relevante para a questão da pesquisa. Os infantes são dados oportunidades de foveate em um ou outro estímulo. Os tempos de procura total para cada estímulo são gravados e analisados. Uma diferença significativa no comportamento de olhar para os dois estímulos indica que o Infante pode ser capaz de perceber a dimensão com que os dois estímulos diferem. Como ambos os estímulos são mostrados ao mesmo tempo e em durações iguais, o experimento geral é bem controlado para as idiossincrasias do comportamento infantil (falta de atenção, procura em outro lugar, agitação, choro). Isso é comparado a outros paradigmas onde os estímulos são mostrados sequencialmente, e nesse caso, os lactentes podem mostrar espontaneamente diferentes quantidades de atenção para diferentes estímulos por razões não relacionadas aos estímulos (por exemplo, agitada durante um período em que foram mais ensaios de estímulos A do que os estímulos B). Além disso, não são necessárias instruções e compreensão dos estímulos; bebês só precisam olhar para ele. Por último, esse paradigma não requer o monitoramento ativo do comportamento infantil para o critério, a fim de alterar a apresentação dos estímulos, como é comum nos paradigmas de habituação controlados pelo lactente16,20. O paradigma de preferência de aparência também é adequado para testar hipóteses sobre preferências de aparência em vez de diferenças. Em outras palavras, além de bebês serem capazes de discriminar entre estímulos A e estímulos B, os pesquisadores também podem testar para quais estímulos provocou aumento ou diminuição do comportamento de aparência, o que pode ser informativo sobre os vieses nascentes dos bebês e cognição emergente.
Mais geralmente, as vantagens da tecnologia eyetracking moderna, não invasora são numerosas. O rastreamento ocular depende da medição da luz infravermelha que é emitida a partir do dispositivo e refletida fora dos olhos do participante1,21. Esta luz infravermelha é invisível, imperceptível, e completamente seguro. Os experimentos de rastreamento de olhos não exigem instruções e dependem apenas da visualização passiva. Os modelos atuais geram uma quantidade abundante de dados de olhar em um curto período de tempo com uma configuração simples. Os bebês podem sentar-se no colo de seus pais e, em nossa experiência, eles muitas vezes apreciam o experimento. A maioria dos rastreadores remotos modernos não necessitam de restrições de cabeça ou itens colocados no bebê, e são robustos para movimentos de cabeça, recuperando-se rapidamente depois de piscar, chorando, movendo-se para fora do alcance, ou olhando para longe. Se desejado, os padrões de Saccade, os dados da posição da cabeça e a pupillometria podem ser gravados além dos dados da posição do olho.
Os desafios em conduzir a pesquisa de seguimento do olho infantil são reais, mas não intransponíveis. Os dados de seguimento do olho podem ser ruidosos devido ao movimento dos infantes, à desatenção, ao fussiness, e ao sleepiness. Experimentos devem ser projetados para que eles possam ser concluídos em cerca de 10 min ou menos-o que pode ser uma vantagem em que as visitas de laboratório são rápidos, mas também uma desvantagem se você precisa obter mais dados ou ter várias condições experimentais. Outra advertência importante é que um achado nulo não significa que os bebês não sejam sensíveis à manipulação experimental. Se os lactentes não mostrarem diferença significativa entre os estímulos A e os estímulos B, esse achado pode significar (1) uma insensibilidade à diferença entre a e B, ou (2) uma falha em provocar preferências comportamentais. Por exemplo, talvez o Infante fosse ingualmente fascinado por a e B, mesmo que o Infante fosse sensível à diferença entre eles. Esse problema pode ser abordado pela adição de uma segunda condição, idealmente usando os mesmos estímulos (ou altamente semelhantes), mas testando ao longo de uma dimensão diferente para a qual se sabe que os bebês exibem preferências comportamentais. Se os bebês não demonstrarem preferência na primeira condição, mas o fizerem no segundo, então pode ser interpretado que os bebês são capazes de demonstrar preferências de aparência para os estímulos, o que pode ajudar a esclarecer a interpretação de quaisquer resultados nulos. Finalmente, é vital para calibrar precisamente o rastreador de olho. A calibração deve ser exata, com baixo erro espacial e temporal, de modo que os dados do olhar do olho possam ser mapeados precisamente para os estímulos experimentais. Em outras palavras, "seu estudo é tão bom quanto sua calibração." Verificações de calibração antes e depois da apresentação dos estímulos podem fornecer uma medida adicional de confiança. Comentários detalhados e excelentes sobre a calibração de rastreamento ocular com bebês foram publicados em outros lugares1,21,22,23,24,25, 26,27.
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Protocol
O procedimento a seguir, que envolve participantes humanos, foi aprovado pelo programa de proteções de pesquisa humana da Universidade da Califórnia, em San Diego.
1. triagem e preparação dos participantes
- Recrutar lactentes na faixa etária definida de interesse (por exemplo, 5 a 14 meses de idade). Use vários métodos, incluindo mídias sociais, flyers, correio postal. Considere fazer acordos com hospitais locais ou escritórios governamentais para recuperar registros listando recém-nascidos, seus pais, e seus endereços de correspondência, permitindo chegar diretamente a eles através de correio postal.
- Tela os infantes quando os pais interessados chamam o laboratório para programar. Assegure-se de que os infantes estejam livres de todas as complicações durante a gravidez ou a entrega, de todas as desordens neurológicas, e tenham a audição e a visão normais.
Nota: em nossa experiência7, porque nós estávamos interessados na sensibilidade nascente à língua de sinal, nós certificamos-nos que nossos infantes participando não tinham visto nenhuma língua de sinal no repouso e não tinham sido mostrados nenhuns vídeos da instrução do sinal do bebê (baseados em relatórios do pai). Para reduzir ainda mais a variabilidade não intencional em experiências de linguagem, também recrutamos bebês que só haviam sido expostos ao inglês em casa. - Programe o teste logo após a alimentação regular do Infante ou os tempos cochilando para assegurar o fussiness mínimo. Informe os pais que existem espaços de alimentação e/ou cochilos privados disponíveis no laboratório. Compensar os pais para a participação através do pagamento ou gifting um t-shirt do laboratório, Onesie, ou um brinquedo pequeno.
2. olhando paradigma de preferência e design experimental
- Empregar um paradigma de preferência olhando com uma condição em que dois diferentes estímulos de vídeo são mostrados simultaneamente, cada um em uma metade da tela. Certifique-se de que ambos os estímulos diferem ao longo de exatamente uma dimensão ou recurso e são idênticos para todos os outros elementos visuais.
Nota: em nosso protocolo, focamos na sensibilidade infantil a pistas fonológicas baseadas em sonoridade na linguagem de sinais7, mas este protocolo é prontamente generalizado a outros estudos de olho de olhos infantis envolvendo estímulos visuais. Nossa principal condição experimental de indivíduos repetidos foi a condição de sonoridade (ver Figura 1). Esta circunstância continha duas seqüências lexicalizado diferentes do Dactilologia, uma "bem formada" (isto é, obedeceu a restrições fonológicas Sonority-baseadas) e o outro "mal formado." - Projetar uma segunda condição de "controle" com dois estímulos de vídeo que é esperado para eliciar olhando preferências em bebês. Novamente, certifique-se de que ambos os estímulos diferem ao longo de exatamente uma dimensão ou recurso e são controlados para todos os outros elementos visuais.
Nota: no nosso protocolo7, esta segunda condição foi a "orientação de vídeo" condição. Essa condição continha dois vídeos, ambos mostrando a mesma seqüência de Dactilologia usada para a condição de sonoridade, mas um lado foi virado verticalmente e horizontalmente (veja a Figura 1). O desenho da condição de "controle" depende da questão da pesquisa, podendo ser um controle não linguístico com o qual se possa contrastar a condição linguística, ou uma condição confirmatória em que se espera que os bebês mostrem preferência.
3. construção de estímulos
- Defina os itens de idioma com base na pergunta experimental específica. Apontar para itens que são curtos de duração (tipicamente 4-10 s), porque enquanto bebês geralmente toleram entre 6 a 10 min de experimentação, também deve haver ensaios e repetições suficientes.
Nota: nosso protocolo7 usou 4 sequências de Dactilologia com variantes bem formadas e mal formadas (total de oito sequências) em 32 ensaios randomizados de dez segundos, 16 ensaios de condição de sonoridade e 16 testes de condição de orientação de vídeo. O comprimento total, não contando a calibração (menos de 1 minuto) ou os segmentos da atenção-Grabber (aproximadamente 3-5 s cada um), eram 5,3 minutos. - Defina o esquema de randomização. Misture aleatoriamente as condições e Randomize os itens de idioma que aparecem nos lados esquerdo e direito da tela, de forma que haja um número igual de, por exemplo, itens A vs. B e B versus itens a.
- Defina o esquema de contrabalo. Construir duas diferentes sequências experimentais randomizadas, ou corridas, e atribuir números iguais de participantes a cada sequência experimental, controlando para idade, sexo e quaisquer outros fatores de interesse.
- Se a criação de vídeos com as pessoas neles, use um estúdio de fotografia/filmagem bem provisionado com a pessoa em pé na frente de um fundo azul ou verde Chromakey.
Nota: em nosso protocolo7, nós nos concentramos em sequências de Dactilologia, por isso não usamos rostos ou corpos em nossos vídeos. No entanto, esse protocolo é escrito assumindo que você pode selecionar para mostrar as pessoas na exibição de corpo inteiro ou somente cabeça. - Posicione a iluminação uniformemente em todas as partes da imagem, sem sombras fortes na pessoa ou no plano de fundo.
- Use uma câmera de vídeo de alta definição colocada em um tripé e levantada para a altura do pescoço da pessoa. Desative o foco automático para evitar alterações de foco durante a gravação. Use fita para marcar onde os pés da pessoa devem ser colocados durante a filmagem e minimizar qualquer caminhada ao redor durante a sessão de filmagem.
- Selecione um usuário nativo do idioma que está sendo investigado e que é capaz de reproduzir os itens de idioma naturalmente e sem esforço. A roupa deve ser contrastiva com Tom de pele e não conter todas as cores similares ao fundo do Chromakey. Remova todas as jóias ou adornos. Qualquer cabelo solto deve ser penteado ou encadernado.
Observação: antes de testar bebês, é recomendável realizar um experimento "confirmatório" complementar para verificar se os estímulos e as condições experimentais são aceitos por usuários de idioma nativo. - Peça à pessoa que reproduza naturalmente cada item de idioma algumas vezes enquanto a câmera grava todas as reproduções em um único clipe de vídeo. Como esses clipes de vídeo podem ser reproduzidos em loops, verifique se o início e o fim do clipe de vídeo mostram a pessoa na mesma posição do corpo para uma transição perfeita entre loops.
- Depois de filmar, importe os vídeos em um programa de edição de vídeo. Selecione a melhor reprodução para cada item de idioma e aparar os clipes para esses itens. Insira um número igual de quadros à esquerda e à direita ao redor de cada item de idioma. Se necessário, aplique ferramentas de transformação para ampliar ou centralizar a imagem da pessoa, mas aplicá-las igualmente em todos os estímulos.
- Use estímulos de alto contraste sempre que possível. Use a função de chromakey do programa de edição de vídeo para alterar o plano de fundo para branco para maximizar a reflexão corneana, permitindo as melhores condições para capturar dados de olhar.
- Se looping os estímulos, certifique-se que a duração dos laços é igual para todos os dois pares de estímulos Video mostrados junto (isto é, os comprimentos dos artigos da língua em ambos os lados precisam de ser os mesmos). Para conseguir isso, ajuste ligeiramente a velocidade do vídeo de cada item de idioma.
Nota: tenha em mente que as crianças precisam de taxas mais lentas de apresentação para efetivamente processar estímulos em movimento. Qualquer ajuste deve ser sutil e não alterar ou distorcer significativamente o item de idioma. Em nosso protocolo7, a velocidade dos estímulos foi retardada por 50%, e confirmamos que essa manipulação não foi perceptível por observadores adultos. - Coloque os pares de itens de idioma lado a lado em um clipe composto. Lembre-se que esses pares já terão seus comprimentos de vídeo equalizados na etapa anterior. Certifique-se de que a posição de cada item de idioma é idêntica para ambos os lados (por exemplo, o item esquerdo não é maior, menor, maior ou fora do centro em comparação com o item certo) e que ambos os itens começam e terminam simultaneamente.
- Assim como no design dos estímulos, controle os recursos visuais de baixo nível dos clipes de vídeo, como luminância e cor, para que eles sejam os mesmos em ambos os lados da tela.
- Aplique o comportamento de looping duplicando o clipe composto na linha do tempo do vídeo. Para minimizar o jerkiness entre laços, atenda a todas as diferenças nos frames do começo e da extremidade do laço. Se necessário, use uma transição de vídeo curta para fornecer uma transição mais suave entre loops.
- Exporte os vídeos editados em um formato apropriado para o programa de rastreamento ocular e com a maior resolução possível.
- Use software de apresentação experimental, geralmente embalado com o rastreador de olho, para programar e apresentar os estímulos e para randomizar a ordem dos estímulos. O software da apresentação da experimentação da finalidade geral pode igualmente ser usado, contanto que podem controlar o perseguidor do olho e gravar dados dele.
- Insira imagens de captura de atenção antes de cada teste para manter e redirecionar a atenção dos bebês para o centro da tela imediatamente antes do início do teste (veja a Figura 2).
Nota: exemplos incluem cachorros estáticos ou animados, gatinhos, brinquedos, rostos sorridentes ou figuras de desenhos animados, desde que sejam altamente innteresting e de igual tamanho. Embora as animações possam ser mais efetivas, elas são intensivas em memória e descobrimos que as imagens estáticas funcionaram igualmente bem. Estas imagens devem ser pequenas (cerca de 2 a 5 graus) e centralmente localizadas no monitor, de modo que o bebê está olhando para o centro do monitor antes de cada julgamento começa. - No início e no final da sequência experimental, insira um procedimento de verificação de calibração de três pontos que consiste em três slides, cada um com um destino que aparece no canto superior esquerdo, no centro da tela e no canto inferior direito (veja a Figura 2).
4. eyetracking aparelho
- Use um rastreador de olho remoto que não requer restrições ou aparelhos para fixar a posição da cabeça e é capaz de uma taxa de amostragem de pelo menos 50 Hz.
Nota: os rastreadores de olhos remotos contêm diodos emissores de luz infravermelhos (LEDs) imperceptíveis que emitem luz sobre os olhos do observador. A câmera infravermelha interna detecta as posições dos alunos e as reflexões corneanas e aplica algoritmos para computar o ponto de fixação do observador no monitor como coordenadas tridimensionais (x, y, z). As coordenadas são médias em ambos os olhos para produzir um único valor binocular. Normalmente apenas as coordenadas (x, y) são analisadas, como z, distância do monitor, não é relevante. - Use um monitor de computador 15 "ou superior, com uma resolução de pelo menos 1024 x 728 pixels, para exibir os estímulos experimentais.
- Posicione o rastreador de olhos diretamente o monitor de estímulos e em um ângulo baixo voltado para o rosto do bebê como diretamente de cabeça-sobre como possível. Use réguas e um calibre de ângulo digital para medir a colocação e o ângulo do com e do monitor. Se necessário, incorpore estes números no software do eyetracking.
Nota: um ângulo mais alto (por exemplo, o rastreador ocular é menor para o solo e, portanto, inclinado mais alto) pode interromper o rastreamento ocular devido à oclusão dos olhos pelas bochechas e mãos do bebê. Para melhores práticas na posição do rastreador ocular, consulte as diretrizes específicas do modelo de rastreador de olho. Além disso, a maioria de software do perseguidor do olho pode conservar esta informação a ser carregada antes de cada sessão. No entanto, se houver a possibilidade de o rastreador de olho ou o monitor se movendo mesmo ligeiramente entre as sessões experimentais, re-coletar medições antes de cada sessão, a fim de alcançar a calibração mais precisa. - Posicione uma câmera web separada, geralmente chamada de câmera de usuário ou cena, acima do monitor de estímulo para registrar o rosto completo do participante durante o experimento. Ele fornece um feed ao vivo durante o experimento, e sua gravação é armazenada com os dados de olhar brutos.
- Configurar o software de apresentação experimental, geralmente comercialmente disponível com o rastreador de olho, para apresentar os estímulos, gravar os movimentos oculares, gravar o usuário ou câmera de cena, exibir pontos de olhar durante o experimento e, opcionalmente, executar dados de olhar Análise.
Observação: um software de apresentação experimental de uso geral também pode ser usado, desde que contenha integrações permitindo que ele controle o rastreador de olhos e registre dados dele.
5. procedimento de monitorização ocular
- Entrada participante & medidas de fundo
- Após a chegada, explique o estudo, obtenha o consentimento assinado de acordo com os regulamentos da Universidade IRB. Se a criança estiver alerta, prossiga com o teste e complete os questionários após o experimento. Se no momento da chegada, o Infante não está pronto (por exemplo, o Infante é exigente, dormindo, ou precisa de ser alimentado), use esta vez para que o pai termine todos os questionários da família e da língua do fundo.
- Ter o pai para completar qualquer família de fundo e questionários de linguagem. Colete informações demográficas e médicas padrão e informações sobre o ambiente de linguagem e tecnologia do bebê (por exemplo, número de idiomas usados em casa; exposição a vídeo, smartphones, tablets).
- Set-up
- Escurecer as luzes na sala experimental e garantir que não haja outros distratores visuais óbvios na sala. Use cortinas para obstruir o campo de visão do infante de todos os distratores no quarto (veja Figura 3). Certifique-se de que todos os aplicativos em segundo plano no computador, incluindo a verificação antivírus e atualizações de software, não estejam em execução durante o experimento.
- Convide o pai para sentar-se na cadeira com o Infante que senta-se em seu regaço. Para proporcionar mais estabilidade, o pai pode amarrar o bebê em um assento de reforço macio colocado no colo do pai.
Nota: tais assentos de reforço preservar a proximidade com os pais, mas também impede que os bebês mais jovens de inclinar-se para trás ou para a frente muito (resultando em perda de dados) e os bebês mais velhos de rastejar afastado. - De acordo com as diretrizes do rastreador de olho, verifique se a cabeça do bebê está posicionada a uma distância ideal do monitor e do rastreador de olhos. Confirme, usando o software do perseguidor do olho, que os olhos do infante são visíveis ao perseguidor do olho. Se não estiver visível, pergunte ao pai gentilmente balançar o bebê em todas as direções até que os olhos são detectados e dentro da distância adequada.
- Fornecer o pai com óculos ocluindo que impedem que ele ou ela de ver os estímulos experimentais.
Nota: os vidros de oclusão reduzem a possibilidade de polarização o Infante aos estímulos ou aos lados particulares da tela, e igualmente impedem o perseguidor do olho de rastrear inadvertidamente os olhos do pai em vez do Infante.
- Calibração
- Realize o procedimento de calibração de acordo com as instruções do rastreador ocular.
- Se suportado pelo software do perseguidor do olho, use um procedimento de calibração de cinco pontos que corresponda aos quatro cantos e ao centro do monitor.
Nota: para que a calibração funcione, as crianças devem olhar para a imagem de calibração. Portanto, a imagem deve ser altamente interessante. Um giro-tipo de animação funciona bem para que o "centro" da imagem permaneça parado, como você quer que os olhos do Infante para ser tão dirigido quanto possível para o centro do ponto de calibração. - Durante a calibração, não aponte para a imagem, ou ter a atenção do pai direto para a imagem de calibração, porque isso pode chamar a atenção dos bebês longe da tela e para a pessoa apontando para ele.
- Verifique se a calibração foi bem-sucedida, usando o software de rastreador de olho. Repita a calibração se necessário, especialmente se o pai ou o Infante se movem substancialmente (por exemplo, o pai que está acima) durante a calibração.
Nota: o processo de calibração depende de ser novo, interessante e breve. O mais vezes que os infantes precisam de submeter-se à calibração, menos eficaz pode ser. - Depois que a calibração é confirmada para ser bem sucedida, comece imediatamente o experimento.
- Experiência
- Inicie o experimento com a verificação de calibração de três pontos (consulte a Figura 2). Controlar manualmente a duração de cada destino; Quando o lactente se fixar no alvo em um slide, prossiga imediatamente para o próximo alvo. Se o olhar do olho é consistentemente um grau ou maior longe do centro de cada alvo, abortar o experimento e repetir a calibração.
- Continue com o experimento, começando com o grabber de atenção antes do primeiro teste (veja a Figura 2). Controle manualmente quanto tempo o grabber de atenção é exibido. Comece a experimentação quando o Infante fixa no atenção-Grabber. Se o Infante não se fixar nele após diversos segundos, use um brinquedo rangendo ou uma luz de piscamento para redirecionar a atenção do Infante à tela.
- Depois que todos os testes tiverem sido mostrados, execute o mesmo procedimento de verificação de calibração de três pontos novamente para testar possíveis mudanças de sinal ou calibração durante o experimento. Após a verificação, termine o experimento.
- Termine a experimentação se o Infante demonstrar o agitação irrecuperáveis ou se os pedidos do pai parar.
- Wrap-up
- Se ainda não estiver concluído, os pais preenchem os questionários de família e linguagem de fundo.
- Fornecer compensação e, se consentiu, compartilhar folhetos/materiais adicionais para o pai para distribuir entre seus pares para ajudar no recrutamento.
6. análise de dados
- Primeiro, avalie a qualidade dos dados traçando um gráfico de velocidade ou um traço de posição de olhar ao longo do tempo para examinar se os dados são ruidosos (períodos de picos de alta velocidade) para cada assunto. Mudanças de alta velocidade ou desvios sistemáticos na posição dos dados podem ser indicativos de erros de calibração ou de aquisição de dados ruins.
- Filtre as informações de alta frequência dos dados do olhar usando algoritmos de redução de ruído ou filtros, como usar uma média móvel. Esses algoritmos também podem interpolar em intervalos curtos nos dados, normalmente causados por piscas e movimento da cabeça.
Nota: usar filtros espaciais-temporais comuns para classificar fixações e saccades não é recomendado, porque estes algoritmos são baseados no comportamento do olho adulto e não são generalizáveis ao comportamento infantil do olho. - Desenhe duas áreas de interesse (AOIs), uma para cada lado da tela. Certifique-se que os AOIs são ligeiramente maiores do que os elementos visuais eles mesmos (por exemplo, 25 pixéis ou 1 º ângulo visual maior, toda em torno da pessoa) para acomodar todas as imprecisões menores da calibração ou erro padrão do instrumento.
Observação: enquanto o AOI é estático, ele abrange um objeto em movimento em um vídeo, portanto, também certifique-se de que o AOI deve ser maior do que as dimensões máximas do objeto em movimento enquanto ele muda ao longo do vídeo. Se desejado e apoiado pelo software do perseguidor do olho, você pode usar AOIs movente dinâmico preferivelmente. - Mantenha uma lacuna de cerca de 25 pixels ou maior entre os dois AOIs, no centro da tela.
- Usando o software de rastreador de olho ou um programa de análise secundária, calcule os tempos de procura total para cada AOI para cada julgamento, resumindo todos os pontos de olhar que caem dentro da AOI e multiplicando essa contagem pelo intervalo de amostragem (por exemplo, se usando um rastreador de olhos 120Hz, o intervalo de amostragem é de 8,33 MS).
- Se ainda estiver usando o software de rastreador de olho, exporte os dados de tempo procurando. Em seguida, calcule o tempo total de procura para cada criança, para cada tipo de estímulo, em toda a corrida experimental completa. Excluir qualquer criança que não forneça uma quantidade suficiente de dados de olhar (por exemplo, pelo menos 25% dos dados máximos possíveis).
Nota: em Stone, et al.7, 24% de todos os lactentes testados foram excluídos devido à má calibração ou dados de olhar insuficientes devido à agitação, olhando para fora, oclusão dos olhos durante o registro, piscando excessivo, pálpebras caídas, erro de instrumento, ou erro de experimentador. - Calcule um índice de preferência de aparência para cada criança. Primeiro, divida o tempo total de procura para um tipo de estímulo sobre o outro.
Nota: esta etapa permite que os bebês sejam comparados diretamente entre si, independentemente de os bebês variarem em quanto tempo eles olharam para o experimento em geral. - Normalize esse valor com uma transformação logarítmica, que permite que o índice de preferência de aparência seja interpretado de forma significativa em todos os bebês, onde um índice de-1,0 e 1,0 representam a mesma magnitude, mas em direções opostas.
- Realize testes estatísticos adequados para comparar os tempos de procura total e procurando índices de preferência em grupos de participantes. Relate resultados estatísticos do teste junto com tamanhos do efeito e/ou intervalos de confiança.
Nota: em Stone, et al.7, para testar a sensibilidade relacionada à idade a restrições fonológicas baseadas em sonoridade na linguagem gestual, foi realizado um teste t independente para comparar os índices de preferência da sonoridade (o log do quociente de tempo de procura itens bem formados sobre itens mal formados) entre os grupos infantis mais jovens e mais velhos.
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Representative Results
A amostra de Stone, et al.7 consistiu de 16 lactentes mais jovens (média de idade = 5,6 ± 0,6 meses; intervalo = 4,4-6,7 meses; 8 mulheres) e 13 lactentes mais velhos (idade média = 11,8 ± 0,9 meses; intervalo = 10,6-12,8 meses; 7 mulheres). Nenhum destes infantes tinha visto a língua de sinal antes. Em primeiro lugar, avaliamos as diferenças no tempo total de procura entre as faixas etárias e não encontramos diferença significativa (médias: 48,8 s vs. 36,7 s; t (27) = 1,71; p = 0,10). Isto rege a possibilidade de explicações estranhas relacionadas com a idade (por exemplo, atenção, giro da cabeça, piscando) para os seguintes resultados. Na condição de sonoridade, os bebês mais jovens pareciam mais longos em itens bem formados do que os mal formados (médias: 28,6 s vs. 20,2 s; t pareado (15) = 4, 3, p = 0, 1, d de Cohen = 0,74). Em comparação, os lactentes mais velhos mostraram pouca diferença no comportamento de olhar entre os dois tipos de estímulos (médias: 18,1 s vs. 18,6 s; t (12) = 0,29, p = 0,78). Lactentes mais jovens apresentaram valores de índice de preferência de sonoridade maior que os lactentes mais velhos (Figura 4; Meios: 0,15 vs.-0, 3; t (27) = 3,35, p = 0, 2, d de Cohen = 0,74). Os resultados indicam que lactentes mais jovens, mas não mais velhos, são sensíveis às restrições fonológicas baseadas na sonoridade na linguagem gestual, apesar de nunca terem sido expostos à linguagem de sinais antes.
Também exploramos o comportamento de procura na condição de orientação de vídeo. Usando índices de preferências de orientação como variável dependente, executamos uma ANOVA bidirecional com fator de medidas repetidas Sonority (bem formado versus mal formado) e fator idade entre indivíduos (mais jovens versus idosos). Houve um efeito principal da idade (F (1, 27) = 6,815, p = 0, 15, H2 parcial = 0,20), indicando que lactentes mais jovens e mais velhos apresentam diferentes preferências de visualização para estímulos de assinatura vertical e invertido (Figura 4). Especificamente, os lactentes mais jovens pareciam mais longos nos estímulos retos (Mean = 0,11), enquanto os lactentes mais velhos pareciam mais longos nos estímulos invertidos (Mean =-0,12). Não houve efeito principal da sonoridade (F (1, 27) = 2, 4, p = 0,165, H2 parcial = 0, 7), indicando que a sonoridade não afetou os valores do índice de preferência vertical. Não foi encontrada interação entre grupo de Sonority x idade F (1, 27) = 0,12, p = 0,73, H2 parcial = 0, 4). Quando os infantes mais idosos não mostrarem uma preferência na condição da sonoridade, poderiam não obstante mostrar uma preferência na condição video da orientação. Conseqüentemente, nós interpretaram o resultado nulo com os infantes mais velhos na condição do sonoridade para ter surgido de uma insensibilidade verdadeira àqueles sinais fonológicos na língua assinada.
Figura 1 . Sonority e condições de orientação de vídeo. À esquerda, são mostradas duas sequências diferentes de Dactilologia (bem formadas v. mal formadas). À direita, é mostrada a mesma sequência do dedo, mas uma é vertical e a outra é invertida (invertida verticalmente e horizontalmente). Imagem publicada anteriormente em Stone et al.7 (ver https://www.tandfonline.com). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2 . Verificação da calibração e procedimento da apresentação do estímulo. A sequência de verificação de calibração de três pontos mostra um alvo de Pinwheel no canto superior esquerdo, no centro da tela e no canto inferior direito; Quando o bebê se fixa no alvo, o experimentador prossegue para os próximos slides. A verificação de calibração é feita antes e depois de todos os estímulos são mostrados. A apresentação do estímulo mostra o grabber da atenção (filhote de cachorro), a duração de que é controlada pelo experimentador. Quando o Infante fixa no filhote de cachorro, a experimentação começa o vídeo do estímulo de 10 s. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3 . Olho que segue o set-up do laboratório. O pai e o Infante sentam-se na cadeira branca da ajustável-altura à esquerda, quando os investigadores sentarem-se na direita. Há uma cortina branca separando as áreas do participante e do investigador, e as cortinas e as placas brancas adicionais que obstruem todo o equipamento à exceção do perseguidor do olho e do monitor. O Infante pode sentar-se no assento de impulsionador azul que é coloc então no regaço do pai, ou o Infante pode sentar-se diretamente no regaço do pai. Todos os brinquedos e distratores visuais, como o brinquedo amarelo do pássaro mostrado na fotografia, são removidos da área participante antes de iniciar o experimento. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4 . Gráficos de resumo representativos de dados de índice de preferência de procura. O gráfico esquerdo demonstra uma diferença significativa entre os índices de preferência da sonoridade dos dois grupos etários, em que lactentes mais jovens apresentam preferência por um dedo bem formado, enquanto os lactentes mais velhos não. O gráfico à direita mostra uma representação gráfica de uma análise de estilo ANOVA 2 x 2 em índices de preferência de orientação. Consulte a etapa 6: análise de dados para obter instruções sobre como calcular índices de preferência. Ambos os grupos etários demonstraram preferências de aparência para estímulos retos ou invertidos. As barras de erro indicam o erro padrão da média. Imagem modificada de Stone et al.7 (ver https://www.tandfonline.com). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
Utilizamos o paradigma de aparência preferencial para descobrir evidências de que bebês podem ser sensíveis a uma sugestão visual particular no sinal de linguagem, apesar de não terem experiência prévia com a linguagem assinada. Além disso, esta sensibilidade foi observada somente em infantes mais novos, e não em uns infantes mais velhos, uma manifestação da função de estreitamento perceptivo clássica. Evidências de uma preferência baseada na idade para sílabas bem formadas baseadas em restrições de sonoridade nos permitiram supor ainda mais que a sonoridade pode ser uma sugestão importante para a aprendizagem de línguas infantis7. Os estímulos foram cuidadosamente projetados para oferecer dois sinais de linguagem contrastantes que diferiram de uma forma sutil, e uma segunda condição permitiu uma melhor interpretação de eventuais resultados nulos. Os bebês eram livres de olhar para qualquer um dos nossos estímulos em um ambiente de laboratório simples e agradável, sem necessidade de instruções ou demonstrando compreensão da linguagem. Este estudo também estabeleceu uma linha de base importante com a qual contrastar outros grupos de lactentes, como bebês expostos a sinais com pais de assinatura surda. O estudo de lactentes expostos a sinais (surdos e auditivos), embora de difícil recrutamento, produziria novas informações sobre o papel da experiência sensorial e linguística precoce na formação da sensibilidade dos lactentes às pistas lingüísticas visuais. Avaliar a sensibilidade dos bebês surdos a pistas em linguagem visual, em particular, seria importante, pois esta é uma população que muitas vezes sofre de privação de linguagem na primeira infância28,29. Nós prevemos que os infantes sinal-expor mais velhos, surdos e audição, não mostrariam a sensibilidade diminuída que foi observada em uns infantes não-sinal-expor mais velhos.
Há alguns pontos importantes a considerar com o paradigma atual. O uso do rastreamento ocular depende de uma suposição de que há uma relação direta entre o que os bebês podem ver (acuidade visual) e onde os bebês escolhem olhar (preferência visual). Naturalmente, as mudanças atencional secretas podem acontecer também na forma de saccades, mas não foram analisadas aqui. No entanto, a região foveal central que proporciona alta acuidade e clareza é extremamente pequena (aproximadamente 2º). Porque a acuidade fora desta região é muito pobre, se um observador precisa de ver claramente detalhes finos, ele ou ela precisa de redirecionar o olhar e foveate nele. Outra questão a ser consciente é que o tempo de procura total (ou seja, tempos de permanência) é uma medida bruta, e pode nem sempre precisamente correlacionar com a atenção, intencional ou não intencional. As diminuições nos tempos de fixação não significam necessariamente menos atenção ou foco; pode igualmente indicar o desengate ou a fatiga. Uma vantagem chave dos dados do olhar do olho é que pode ser analisada em muitas maneiras diferentes. Enquanto nos concentramos nos tempos de fixação (i.e., tempos de permanência), saccades e padrões de digitalização (ou seja, caminhos de digitalização) também podem ser derivados do conjunto de dados RAW idêntico para aprender como os bebês modulam sua atenção entre diferentes estímulos30,31. As abordagens de análise de dados espaciais e temporais são úteis e numerosas, e os dados da pupilometria também podem ser analisados para fornecer mais insights sobre o comportamento dos olhos dos bebês e traçar inferências sobre como eles percebem e organizam seu mundo2, 32.
Ao projetar novos estudos de rastreamento ocular, é preciso considerar cuidadosamente o ambiente de testes e as características individuais dos participantes, pois ambos afetam a aquisição e a qualidade dos dados. Os níveis de iluminação ambiente e até mesmo mudanças sutis nas posições do monitor de estímulos ou do rastreador ocular durante a sessão de gravação podem afetar a calibração e a rastreabilidade. Fatores participantes como idade e etnia também podem afetar a qualidade dos dados. Incentivamos laboratórios com rastreadores oculares a testar e documentar essas limitações em suas configurações laboratoriais e com uma amostra diversificada de participantes em diferentes idades, antes da realização de estudos empíricos. Para detectar e evitar a deriva do sinal, que é o acúmulo de erros de medição ao longo da aquisição de dados, recomendamos a re-medição das posições e ângulos do rastreador de olho e monitor de estímulo antes de cada sessão, e, como descrito anteriormente, usando verificações de calibração pré e pós-sessão. Isto é particularmente importante se os investigadores desejam recolher o olhar preciso Shift/padrões saccadic e scanpaths. Uma vantagem do paradigma de procura preferencial é que é tolerante a erros de calibração menores devido à sua dependência de diferenças mais brutas do hemicampo.
O estudo atual demonstra o valor desobstruído da tecnologia de seguimento do olho e dos paradigmas procurando preferencial com infantes. Este paradigma é flexível e pode ser estendido para abranger uma ampla gama de questões de pesquisa. A aplicação mais comum atualmente é estudar o desenvolvimento da discriminação face33,34,35, mas poderia ser aplicado para estudar as sensibilidades e proficiências de linguagem audiovisual ou Visual, pistas sociais, Valência emocional, e até mesmo a compreensão. Além disso, é ideal para os estudos que envolvem infantes em idades diferentes (por exemplo, longitudinal ou transversal) desde que cada sessão da coleta de dados é curta e simples, e o paradigma trabalha bem para uns infantes mais novos e mais velhos.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
A coleta de dados para o estudo foi realizada no laboratório de mente, experiência e percepção da UCSD (UCSD MEP Lab) da Universidade da Califórnia, em San Diego. O financiamento foi fornecido pela NIH R01EY024623 (Bosworth & Dobkins) e NSF SBE-1041725 (Petitto & Allen; subadjudicação a Bosworth). Agradecemos à equipe de pesquisa do estudante MEPLab, e aos bebês e famílias em San Diego, Califórnia, que participaram deste estudo.
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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