Bir Yöntem Göz İzleme Kullanarak Çocuklarda Görsel Bilgi İşleme belirlememize

Summary

Belirli görsel modalitelere yanıt olarak dönüşlü göz hareketlerine dayalı görsel bilgi işlemenin kalitesini ölçmek için bir yöntem tanımlanmıştır. Reaksiyon süreleri ve fiksasyon çıktı parametreleri, 6 aylıktan itibaren görme bozukluğu olan ve olmayan çocuklarda görsel performansı karakterize etmek için kullanılır.

Abstract

Yaşamın erken dönemlerinde ortaya çıkan görme sorunları, çocuğun gelişimi üzerinde büyük etkiye sahip olabilir. Sözlü iletişim olmadan ve sadece gözlemsel yöntemlere dayanarak, bir çocuğun görme problemlerinin nicel bir değerlendirmesini yapmak zordur. Bu, 4 yaşın altındaki çocuklarda ve zihinsel engelli çocuklarda doğru teşhisi sınırlar. Burada, bu sorunların üstesinden gelen nicel bir yöntemi açıklıyoruz. Yöntem, farklı görsel uyaranlara göz hareketi tepkilerini ölçmek için uzaktan bir göz izleyici ve dört seçenekli bir tercihli bakış paradigması kullanır. Çocuk, entegre kızılötesi kameralara sahip bir monitörün önünde baş desteği olmadan oturur. Dört monitör kadranından birinde görsel bir uyaran sunulur. Her uyaranın arka plana göre belirli bir görsel modalitesi vardır, örneğin form, hareket, kontrast veya renk. Refleksif göz hareketi tepkilerinden bu spesifik görsel modalitelere kadar, bir çocuğun izleme davranışını ölçmek için reaksiyon süreleri, fiksasyon doğruluğu ve fiksasyon süresi gibi çıktı parametreleri hesaplanır. Bu yaklaşımla, görsel bilgi işlemenin kalitesi, iletişim kullanılmadan değerlendirilebilir. Yöntem, 0-12 yaş arası tipik gelişim gösteren çocuklarda elde edilen referans değerlerle sonuçları karşılaştırarak, görme engelli çocuklarda görsel bilgi işlemenin bir karakterizasyonunu sağlar. Bu yöntemle sağlanan nicel bilgiler, klinik görsel değerlendirme ve rehabilitasyon alanı için çeşitli şekillerde avantajlı olabilir. Parametre değerleri aşağıdakiler için iyi bir temel sağlar: (i) erken görme kapasitelerini karakterize etmek ve sonuç olarak erken müdahaleleri mümkün kılmak; (ii) risk gruplarını karşılaştırmak ve zaman içindeki görsel gelişimi takip etmek; ve (iii), her çocuk için bireysel bir görsel profil oluşturun.

Introduction

Çocuklarda beyin hasarı ile ilgili görsel sorunların yaygınlığı artmıştır. görsel problemler çocuğun gelişimi üzerinde büyük bir etkisi olabilir, çünkü risk altındaki küçük bebeklerde ve çocuklarda erken teşhis çok önemlidir. Şu anda, görsel fonksiyon testleri gibi görme keskinliği ve kontrast duyarlılık gibi görsel duyusal işlevleri değerlendirmek için (örneğin, optotype testleri) ¹ yaş 1-2 yaşındaki çocuklarda uygulanabilir. küçük çocuklarda bu testler görsel bilgilerin bir çocuğun görüş davranışının yapısal gözlemlere dayanır. Bir çocuğun göz hareketleri bakarak, yani böyle bir davranış, yorumlanması, hatta gözlemci davranışını görüntüleyerek okülomotor ya da çocuğun dikkat işlev bozukluklarının engel olabilir. Böyle görsel-uzamsal bellek ve nesne tanıma gibi beyinle ilgili aracılı görsel işlevler görsel algı testleri (örneğin, DTVP ²⁾ ile değerlendirilir. Bu testler sözlü ins gerektirirtalimatların, iletişim ve, 4-5 yaşındaki kullanılabilir. görsel sistemin postnatal gelişim ışığında ve yaşamın erken plastisite yüksek düzeyde yararlanmak için, mümkün olduğunca erken görsel bilgi işleme bozuklukların varlığı ve derecesini belirlemek için arzu edilir. Bu şekilde, (serebral) Görme bozukluğu olan çocukların maksimum erken müdahale, görsel uyarı ya da destekleyici stratejiler yararlanabilir. Sonuç olarak, çocuklarda sözlü iletişim olmadan kullanılabilir ve bu miktar sonuçlarına göre görsel bilgi işlem bir değerlendirme yöntemi için bir ihtiyaç vardır.

Göz hareketleri bir ^3,4 uyaranlara görsel güdümlü yönlendirme davranışlarını incelemek için iyi bir model ve ilgili algısal ve bilişsel işlevler ⁵ vardır. Göz hareketleri sahneleri görsel ilgi odağı gösterir ve her iki aşağıdan yukarıya (dönüşlü, çıkıntı odaklı) veya üst menüden (i sonuçlandığı bilinmektedirntentional, bilişsel) ⁶ işler. Göz hareketleri yeni nesnelere foveayı, yani görme keskinliğini, yönlendirmek için kullanılır. Ilgi bir nesnenin görsel içerik (primer görme korteksi (V1) lateral genikulat nükleus yoluyla retina çalıştırmak yollar aracılığıyla işlenir ve serebral işleme alanları üzerinde kendilerini dağıtmak örn, dikkat katılan, mekansal yönelim, tanıma, bellek ve duygular). Göz hareketleri için bir ön ve görsel bilgi işleme bir devamı hem de.

Kızılötesi göz izci ile göz hareketlerinin ölçümü Gelişmeler okülomotor ve görme fonksiyonu nicel parametrelerini elde etmek imkanı verir. Otomatik göz izci sağlıklı ve klinik popülasyonları içeren tıbbi ve psikolojik araştırmalarda günümüzde her yerde vardır. Bunların amacı sadece okülomotor fonksiyonu ve dikkat tahsisi ⁷ incelemek için değil, aynı zamanda sorulara abo cevap içinut davranışsal ve psikolojik mekanizmalar ^8,9. Erişilebilir ve ticari göz izleme sistemlerinin yükselişi ile, zorlayıcı koşullar, karmaşık talimatlar, ya da aktif işbirliği ^12,13 olmadan, bebeklerde ve çocuklarda ^10-12 savunmasız nüfusları test etmek için giderek kullanılan bulunmaktadır. Yüzünden göz ve beyin düzeyinde okülomotor ve görsel sistemin yakın kavramaya, göz izleme tabanlı yöntemler görsel kapasitelerini değerlendirmek için önceden fazlasıyla uygundur. Şimdiye kadar, görme keskinliği ¹⁴ ölçümü yanı sıra, çocuklarda görme fonksiyonunu değerlendirmede tekniğinin kullanımı nispeten az ilgi görmüştür.

Bizim grup tercihli görünümlü paradigma ¹³ ile göz hareketi ölçümleri birleştirdi. Tercihli görünümlü homojen olanlar üzerinde ¹⁵ desenli yüzeyler sabitleşmek için tercihtir. Bu prensip diff biri dört kadranda, bir hedef alanı ile görsel uyaranlara kullanılarak uygulanırbelirli bir görsel özellik bakımından arka planda, örneğin tutarlı formda, tutarlı hareket, kontrast ve renk gelen er. Bu görsel özellikler ayrı periferik ve santral görme yolları tarafından işlenecek bilinmektedir. Örneğin, form hakkında bilgi temporal kortekse V1, ventral yollar tarafından işlenir. Hareket hakkında bilgi parietal korteks ¹⁶ posterior V1, sırt yollar tarafından işlenir. Bu nedenle, belirli uyaranlar görme sisteminin farklı alanlarda görsel bilgi işlem tetiklemek için kullanılır. Bir çocuk sunulmuştur özel görsel bilgileri görmek mümkün ise, bu bilgi göz hareketleri şeklinde görsel dikkat çekecek. görsel uyaranlara karşı bu refleksif göz hareketi yanıtları uzak kızılötesi göz izleme ile kaydedilir. Bu şekilde, göz hareketleri önlemleri ¹³ işleme görsel bilgilerin çeşitli yönleriyle kaliteli bir iletişim ücretsiz değerlendirmesini sağlamak.

Göz hareketleri bir çocuğun görüş davranışı ¹¹ değil sadece gözlemsel veri sağlar, fakat aynı zamanda daha objektif sonuç ölçümleri için kullanılabilir. Özenle tasarlanmış deney paradigması ile birlikte, göz hareketleri, görsel bilgi işleme hassas ve objektif bilgi verebilir. Bu bilgiler, göz hareketi tepkilerinin zamansal ve uzamsal özellikleri göre nicel parametreler hesaplanması ile elde edilir. Bu tür parametrelerin örnekleri reaksiyon süresi ^13, tespit süresi ¹⁷ sakkaddan ölçümlerini ⁷ veya kümülatif dikkat tahsisi ¹⁸ vardır. Bu parametrelerin kullanılabilirliği genç gelişim aşamasında çocuklarda görme değerlendirme alanına yeni.

Bu yazının amacı, 6 aylıktan itibaren çocuklarda görsel bilgi işlem ölçmek için bir göz izleme tabanlı yöntemi sunmaktır. Ölçüm set-up ve prosedür (yani sözsüz paradigma, post-kalibrasyon ve mobility), risk altındaki çocuklarda bu yöntemi kullanarak uygulanır. Bir önemli yönü kantitatif görsel tepki parametreleri, yani reaksiyon süresi, tespit süresi ve tespit doğruluk analizidir. Bu parametreler görme engelli çocukların risk grubunda görsel bilgi işlem karakterize etmek, genellikle gelişmekte çocuklarda görsel güdümlü tepkilerin referans alanları sağlamak için kullanılır.

Protocol

Burada açıklanan protokol Erasmus Tıp Merkezi, Rotterdam Tıbbi Etik Araştırma Komitesi, Hollanda (MEC 2012-097) tarafından onaylandı. prosedürler insan denekleri araştırma için (2013) Helsinki Bildirgesi ilkelerine uyulması.

1. Görsel Uyaranlar

1. Temel okülomotor fonksiyonları ve görsel işleme fonksiyonları işleme hedef görsel uyaranlara, yani, görüntü ve film, bir dizi seçin.
2. Böyle fiksasyon, sakkadların, pürüzsüz takip ve optokinetik nistagmus gibi temel okülomotor fonksiyonlarını değerlendirmek görüntüleri ve filmleri kullanın. Okülomotor fonksiyonunda anormallikler tespit edildiğinde, veri analizi ve yorumlanması bunu dikkate.
   1. tespit ve sakkadlara değerlendirmek için bir resim kullanın. Mevcut paradigma, sol monitörün sağ, üst ve alt yarısında sunulmaktadır görsel açısı 3º yarıçapında ile gülen resim içeriyor.
   2. Udüzgün takip değerlendirmek için yavaş hareket eden bir görüntü se. Mevcut paradigma 4º / sn'lik bir hızla, monitör boyunca sinüzoidal yatay ve dikey yönde hareket 16º suratlar film içerir.
   3. optokinetik nistagmus refleksleri değerlendirmek için bir film kullanın. Mevcut paradigma sola ve sağa yönde hareket siyah-beyaz ve sinüzoidal ızgaraların film içerir.
3. Görsel işleme fonksiyonları, örneğin, kontrast, renk, biçim veya hareket değerlendirmek görüntüleri ve filmleri kullanın.
4. 4 alternatif zorunlu seçim tercihli görünümlü paradigma (4-AFC PL ¹⁹⁾ dayanmaktadır görsel uyaranlara bir dizi kullanın. Mevcut paradigma, 4 uyaran köşeleri (yani, sol üst ve sağ kadran, sol alt ve sağ kadran) her yani alternatif bir seçenek, bir hedef alanı temsil etmektedir. Her bir hedef alanı 6º bir yarıçapa sahiptir ve spesifik görsel bilgileri ile ilgili olarak diğer 3 kadran farklıdır,kontrast, renk, form veya hareket dayalı örn. Aşağıdaki görsel uyaranlara bir örnek olarak kullanılabilir:
   1. Form Tutarlılık işleme değerlendirmek için bir resim kullanın: Bir görüntüyü rastgele odaklı kısa w hite hatları (0.2º x 0.6º; yoğunluğu 4.3 satır / derecesi ²⁾ bir dizi siyah bir arka plan karşı. Hedef alanında tüm hatlar bir daire şeklinde düzenlenir.
   2. 2.5º az bir kadranda sağa sola ve 2.5º hareketli, eşit desenli arka plana karşı, 2.3º bir görüş açısı ile bir siyah / beyaz desenli kare hedef bir film,: Yerel Hareket işleme değerlendirmek için bir film kullanın / sn.
   3. Küresel Hareket işleme değerlendirmek için bir film kullanın: Bir görüntüyü monitörün sınırlarına doğru hedef alanının merkezine genişleyen beyaz noktalar (çap 0.25º, yoğunluk 2.6 nokta / derecesi ²⁾ bir dizi. nokta 11.8º / sn bir hızda ve sınırlı ömrü olan siyah bir arka plan üzerinde hareket0,4 sn.
   4. % 75 (açık gri) parlaklık arka plana karşı, hedef bölgedeki Heidi resim gizleme% 0 parlaklık (siyah) ile bir görüntü: Kontrast Algılama değerlendirmek için bir resim kullanın.
   5. Renk Algılama değerlendirmek için bir resim kullanın: Bir görüntüyü hedef alan yeşil sayı 17, kırmızı-sarı bir arka plana karşı.
   6. Eşzamanlı görsel işleme, değerlendirmek için bir film kullanın, örneğin, bir Karikatür: renkli, yüksek kontrastlı görüntü 4.5º x 9.0º (genişlik x yükseklik görsel açı ile (Dick Bruna, Mercis BV, Amsterdam, Hollanda izniyle çoğaltılamaz) ) siyah bir arka plan üzerinde, hedef alanda 3 ° / sn'lik bir hızda yukarı ve aşağı hareket 1.5º.
      NOT: Açıklık amacıyla, bu yazıda temsilcisi sonuçları görsel bilgileri (Şekil 1) çeşitli içeren son derece göze çarpan karikatür uyaran üzerinde durulacak. Diğer görsel uyaranların resimler için, bir önceki çalışma danışın ²⁰

Şekil 1. Karikatür uyaran. Karikatür uyaran çeşitli görsel yöntemleri (form, hareket, renk ve kontrast) içerir. Bu uyaran görsel dikkat tetikler ve çocuklarda hızlı yanıt süreleri verir. Superimposed sağ üst köşedeki hedef bölgeye monitörün sol alt köşesinde giden, bir göz hareketi (gri) (yani, uyarana bir dönüşlü yanıt). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

2. Eye Tracking tabanlı Test Paradigma

1. Pediatrik popülasyonların (örn baş hareketleri, non-invaziv, hoşgörü ve kullanım kolaylığı) ¹² için uygun bir göz izleme sistemi seçin. Bu genellikle uzak kızılötesi gerektirirGöz izci (örneğin, Tobii T60XL, SMI RED) ^10,11.
2. Tam (60 cm izleme mesafesine 24º x 30º yani, en az görsel açısını) her uyaran görüntülemek için bir geniş açı boyutu bilgisayar monitörü seçin. Uzaktan göz izci ya monitör ile entegre veya bir monitöre ayrı ayrı eklenebilir.
   NOT: Uzaktan göz izci kornea yansıma kullanarak örneklenmiş kızılötesi ışık yayar. 60 Hz ~ bir göz izleme örnekleme oranı çocuklarda bakışları davranış kalıplarını incelemek için genellikle yeterlidir.
3. bir dizüstü veya masaüstü bilgisayara bir monitör ve uzaktan göz izleme sistemi bağlayarak bir mobil ölçüm set-up birleştirin.
4. PC'nizde uyumlu bir yazılım programını yüklemek (örneğin, Tobii Studio, iView) görsel uyaranın sunumu ve göz hareketlerinin kayıt için.
5. okülomotor fonksiyonları ve / veya görsel işleme fonksiyonları test etmek için gerekli olan tüm uyarıcı türlerini içeren bir test dizisi Tasarım(Protokol adım 1'e bakınız: görsel uyaranlara). Mevcut örnek toplamda 1. adımda, yani 9 açıklanan tüm teşvik tiplerini içerir.
   1. Test sırası rastgele sırayla görsel uyaranlara farklı koyun ama emin olun deneme yargılanma hedef alan dönüşümlü konumu. Bu hedefe refleks göz hareketlerini yapmak için ihtiyaç sağlar.
   2. Bir göz hareketi yanıt yapmak için yeterli zaman tanımak için, en az 4 kez (yani, en az bir kez her kadranda hedef alana sahip) ve en az 4 saniye boyunca her uyaran sunmak. Diğer tüm uyaranlara 4 kez gösterilmiştir oysa Mevcut örnekte, Karikatür uyaranlara 16 kez gösterilmiştir. Bu 48 uyaran sunum toplam ve 3.5 dakika ~ toplam test zamana kadar ekler.
      NOT: Tekrarlanan sunumlar her uyaran ve çocuğun görme alanı her bir hedef alanı için yeterli bakışları noktaları örnekleme şansını artırmak. bakışları veri f genel kullanılabilirlikveya uyarıcı sunumlarının en az% 25 güvenilir sonuçlar ²¹ sağlamak için gereklidir.
   3. bir zamanlar bir test dizisi çalışıyor, bu duraklatılmış olamaz çünkü, ~ 5 dakika daha uzun değildir dizisi başına emin test süresini olun. Arka arkaya çalıştırılabilir iki diziyi yapmak için bir dinlenme süresi yarım sağlamak için tercih edilir.
      NOT: ama aynı anda değil görsel uyaranın sunumu ile arasındaki monitörün yakınında testi, mevcut ses veya görsel-işitsel ipuçları sırasında dikkat maksimize etmek için. Görme bozukluğu olan çocukların ses işaretlere özellikle daha hassas ve duyarlı. Bu tür işaretler bu popülasyonda Test dikkati artırmak olabilir.
6. Göz izci yazılım test dizisi (ler) uygulayın. görüntü veya film: Birincisi, uyaranın tip göz izci yazılımı zaman çizelgesine eklenecek seçin. Daha sonra, içinde bulunduğu klasörden istenen uyarıcı seçin ve 'Ekle' düğmesine tıklayın. Tüm uyaranlara bulana kadar bu adımları tekrarlayıneklendi.

3. Göz İzleme Denemenizi Çalıştırma

1. katı bir masaya veya duvara esnek bir LCD kolu göz izci monitör takın. 3 boyutlu (yani 3 çeviriler, 3 dönmeler) hareket edebilen bir kol seçin.
2. monitörden kısa bir mesafe (genellikle ~ 60 cm) Pozisyonu çocukların her iki gözün verimli öğrenci takibi sağlamak.
3. Çocuğun gözünde mükemmel dik olması için monitör konumunu ayarlayın. LCD kolu ile bu çocuk yalan veya bebek arabasında ya da tekerlekli sandalyeye otururken bile mümkündür.
   NOT: Belirli bir vücut duruşu, sözlü iletişim ya da aktif katılımını gerektirmez çünkü Bu set-up, çok genç ve entelektüel özürlü çocukların değerlendirilmesine olanak sağlamaktadır. Bazı okülomotor bozuklukları (örneğin nistagmus) sapkın göz pozisyonları (örneğin, tortikolis) telafi etmek için başın tercih pozisyonları ile karakterizedir. yeteneğiÇocukların bu grupta doğru öğrenci izleme sağlayan bireysel baş pozisyonu göz izci monitör ayarlayın.
4. öğrenci alım kalitesini kontrol edin. Bu, genel olarak çocuk gözleri (örneğin, beyaz noktalar) temsil eden, iki belirteç mevcudiyetinde ile gösterilir. İki belirteçler açıkça görülebilir ve düzenli olarak ortadan yoksa, kalite yeterlidir. Ayrı bir ekranda, monitör (tercihen ~ 60 cm) gözlerin mesafesini kontrol edin.
   NOT: Çoğu göz izci ayrı ayrı gözün bakışları konumunu kaydetmek ve ücretsiz kafa hareketleri telafi. Öğrenci sinyal alımı, bir veya iki işleyen gözlerle çocuklarda, gözlük veya kontakt lens ya da şaşılık çocuklarda çocuklarda değil uzlaşma genel olarak.
5. monitörde önceden tanımlanmış pozisyonları ile bakışları tutumlarını göz izci yazılım kalibrasyon işlemini başlatın, önce ölçüm başlatın. En göz izci yazılım paketleri bu kalibrasyon procedure sabitlenmiş gereken monitörün önceden tanımlanmış alanlarda noktalar hareketli sunumu oluşur. Çocuklar için, çizgi film ya da başgösteren nokta ile bir versiyon görsel dikkat iyileştirmek için kullanılabilir.
   NOT: Çocuklar için kalibrasyon prosedürleri önemli ölçüde geliştirilmiş olmasına rağmen, yine de küçük çocuklar ve bazı göz-veya davranış bozukluğu olan çocuklarda gerçekleştirmek için zor olabilir.
6. önceden ayarlanmış kalibrasyon kalitesini kontrol edin. Kalibrasyon kalitesi, düşük olduğunda (aşırı kafa hareketlerinden, örneğin, uygun fiksasyonlar, sapkın bakış pozisyonu ya da sapkın kafa pozisyonu eksikliği), hiçbir kayıt yapılabilir. Kayıt öncesinde ileri veri analizi (Tartışma bölümüne bakınız), bittikten sonra bu sorunu çözecek, bir post-kalibrasyon prosedürünü uygulamak.
7. süper test uyaranlara çocuğun göz hareketi tepkilerini gösterir ayrı bir pencere: Test kayda başlamadan önce, 'canlı görüntüleyici' etkinleştirmekVideo kaydına ilişkin bakışları sinyali empoze.
8. gözlemlemek ve test sırasında çocuğun genel davranışlarını kaydetmek için, çocuğa yönelik bir web cam etkinleştirin. Böyle bir kayıt çocuğun görsel dikkat, davranış, yorgunluk ve çevresel koşullara genel bir bakış sağlar.
9. Teste başlamadan önce, çocuğun he söyle ya da o 'televizyon izlerken' olacaktır. Hiçbir özel talimatları test sırasında gereklidir.
10. Test çalışması esnasında, çocuğun fiziksel davranışları ve göz hareketleri yanıtları gözlemlemek. Bu gerçek zamanlı davranışsal gözlemleyerek, ya da web cam ile yapılan kayıtları gözlemleyerek yapılabilir.
    1. öğrenci sinyal testi yürütülmesi sırasında kaybolur, çocuk ya da uygun öğrenci algılama devam etmek için monitörü ya yeniden konumlandırmak.
    2. Bir çocuk monitöre dikkat olmadığında, sözlü monitörü izlemek için çocuğu teşvik eder. doğrudan hedefe çocuğun dikkatini çekmeye etmeyinKonum; Göz izci monitörün genel konumu yalnızca çocuğun bakışları yönlendirin.
11. Test İdamdan sonra, sunulan uyaranlara bakışları yanıtları gözlemlemek için off-line kayıt bakışları tekrar. Bu çocuğun görsel yönlendirme davranışını bir ilk adımdır.
    NOT: parametrelerin çokluğu toplam test süresi boyunca göz izci yazılımı tarafından sürekli olarak kaydedilir. Mevcut paradigma veri analizi gerçekleştirmek ihraç edilmesi gereken temel parametreler şunlardır: zaman damgaları, her iki gözde ve monitör arasındaki mesafeyi görüntüleme, (x ve y koordinatları) monitörde sağ ve sol gözün pozisyonu , bakışları verilerin geçerliliği ve zamanlama ve sunulan uyaranlar (yani, etkinlikler) konumu.
12. konu, ihracat Başına ve göz hareketi özelliklerine kaydedilen zaman tabanlı veri (örneğin izleme mesafesi ve bakışları pozisyonları gibi bakışları verileri) ve sunulan görsel st ayrı ayrı zaman bazlı listesini depolamakimuli (örneğin uyaran pozisyonların gibi olay verileri). Metin dosyaları olarak iki veri dosyalarını dışa ve veri e-tabloya (örneğin, bir Excel dosyası olarak kaydetmek) dönüştürmek için emin olun.
    NOT: İki metin dosyaları (olay verisi ve bakışları verileri) bunlara karşılık gelen zaman damgalarını kullanarak birleştirilir ve bir öz-yazılı yazılım programı ile kantitatif parametre değerleri (sonraki bölüme bakınız) bir dizi dönüştürülür. Standart göz izci analiz yazılımı ile karşılaştırıldığında, bu tür parametreler ayrıntılı görsel ve bilişsel süreçlere nişan, daha kesin ve kantitatif göz hareketleri analizi sağlar.

Göz Hareketleri 4. Kantitatif Analiz

NOT: Bu protokol, kendi kendine yazılmış yazılım programına özgüdür. Bunu çoğaltmak için, bir çocuğun görsel yönlendirme davranışını ölçmek için, MATLAB veya Python örneğin böyle bir yazılım programı, yazmak gerekir. Yazılım programında, aşağıdaki adımlar her s için yapılırtimulus türü. Mevcut örnek Cartoon odaklanmıştır; Aynı protokol, diğer uyarıcı tiplerine uygulanabilir.

1. Gaze Veri Post-kalibre
   1. Açık MATLAB. seçim uyarana yanındaki '1' yazarak, bakışları verilerini analiz etmek için uyaran seçin.
   2. Basın Run. görünen açılır menüde, seçenek 'verilerini Post-kalibre' seçeneğini seçin. konu başına bakışları veri dosyaları ile bir liste görüntülenir. bir konu ve basın 'Aç' bakışları verileri seçin.
   3. Bir sonraki açılır menüsünden, analiz etmek, hangi göz (ler) i seçin Gönderen: Sol, Sağ, ya da her ikisi de. Şimdi program toplam uyaran sunum zamanla kayıtlı tüm bakışları pozisyonları ve hedef pozisyonları dağılım grafiği oluşturur.
   4. Bakışları pozisyonları doğru gelen hedef pozisyonları ile örtüşüp örtüşmediğini kontrol edin. Bu kalibrasyon doğruysa, basın 'evet'. Aksi takdirde, basın 'Hayır'. Bu post-kalibrasyon yapma seçeneğine başlayacaktır.
   5. merkez o çevirmekBakışları noktalarının ortasına bir kez tıklayarak monitörün ortasında, f bakışları noktaları. Bu merkez noktası tam olarak dikey-yatay eksende ortasında yer almaktadır.
   6. Bir kez (yani, 4 kadran), dört hedef alanların her birinde bakışları noktalarının merkezi tıklayarak ilgili hedef pozisyonlarına bakışları pozisyonları Ölçeğe.
   7. Bakışları pozisyonları doğru gelen hedef pozisyonları ile örtüşüp örtüşmediğini tekrar edin. Bu durumda, kalibrasyon kalibre bakışları verileri kaydedilir "Evet", bundan sonra tuşuna basarak, doğru yapılmış olması bir sonraki pop-up menüden göstermektedir. Aksi takdirde, basın 'Hayır', bundan sonra post-kalibrasyon adımı 4.1.5 den tekrar başlar.
      NOT: Post-kalibrasyon sonrasında birden bakışları yanıtları uyaran tipine göre ve konu başına kullanılabilir. Bu görsel işleme kantitatif parametreleri hesaplamak için de kullanılabilir. Önce bu parametrelerin hesaplanmasına, bakışları yanıtları olduğunu doğrulamak(özel uyaran çocuk tarafından görülmüş olması, yani) hedef alana yaptı.
2. Uyarıcı Görülme olmuştur olup olmadığını belirleme
   1. Her konunun uyaran sunum başına toplam sunum zamanında kaydedildi ilgili bakışları verileri bir grafik (Şekil 2) görüntülenmiştir. Bu uyarıcı Tablo 1'de belirtilmiştir ve bu Şekil 2'de görüntülenmiştir kriterleri kontrol ederek, görülmüştür olmadığını doğrulayın. Göz hareketi tepki yani kriterlere yapışırsa, uyarıcı görüldüğü gibi, 'tıklayın Kabul sınıflandırılabilir 'pop-up menüden. göz hareketi tepki kriterlerine göre değilse, 'Reddet' tıklayın.
   2. Aynı zamanda, ikinci bir grafikte sunulan uyarana ait tüm sabitleme noktaları ve ilgili hedef alan (yani, kadran) arsa. sabitleme noktaları Corre bulunan olup olmadığını gözle kontrol edinct kadranda.
   3. sonraki uyaran sunumu ile devam ediyor ve mevcut tüm göz hareketi yanıtları adımlar 4.2.1 ve 4.2.2 gerçekleştirin. RTF, FD ve GFA (Şekil 3): el göz hareketi yanıtları kontrol ettikten sonra, yazılım programı üç sonuç parametreleri hesaplar.

Ms uyaran sunum zamanla (derece olarak, y ekseni) hedef alanının merkezine mesafe (kombine yatay ve dikey yönde) bir uyarıcı. Bir göz hareketi iz hedef alan Şekil 2. Göz hareketi tepki ( x-ekseni). noktalı çizgi hedef alan (6 ° yarıçap) sınır temsil eder. Harfler uyarıcı görülmüştür olmadığının belirlenmesi için kriterleri gösterir: İlk 500 milisaniye (A) Gaze sinyali; (B) Bakış hedef alan befo değildi120 msn yeniden; (C) ≥200 msn için hedef alanı içinde seyredin. Bu şekilde, gösterilen sunum süresi ilk refleksif tepki görselleştirmek için maksimum 2.000 msn olduğunu unutmayın. Testler sırasında, tüm uyaranların toplam sunum süresi 4.000 msn idi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Kriter (Şekil 2)	bakışları sinyali olduğunu doğrulayın:	Gerekçe:
bir	uyaranın başlangıcından sonra ≥500 msn için kaydedilmiştir	Yakalama refleks yönlendirme yanıtları
B	120 msn uyaranın başlangıcından sonra hedef alan	dışlamakşansa dayalı doğru performans
C	≥200 ms için hedef bölgesinde oldu	hedef tespit sağlamak
D	1500 msn bir zaman penceresi içinde hedef alan girdi ve az 4 sakkadlarda yapılmıştır	görsel arama davranışını dışlamak

Tablo 1:. Kriterler bir uyarıcı görülmüştür olmadığının belirlenmesi için kriterler, A, B, ve C Şekil 2'de görüntülenmiştir.

Nicel parametreler RTF Şekil 3. Görselleştirme, uyaran sunum zamanla (derece olarak, y ekseni) hedef alanının merkezine mesafe FD ve GFA. Bir göz hareketi izleme (msn'de, x-ekseni). Dikey kırmızı çizgi bakışları tar girdiği zaman gösteriryani Fiksasyon (RTF) Tepki Süresi; alanı olsun. Yatay kırmızı çizgi bakış hedef alan üzerinde sabitlenmiş olan toplam süreyi temsil eder, yani Fiksasyon Süresi (FD). Dikey kırmızı ok, yani görüş açısı, Gaze Fixation Alanı (GFA) derece olarak tespit iz genişliğini temsil eder. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Results

sunulan yöntem, çocukların iki nüfus uygulanmıştır: görme engelli olmayan 337 çocuk kontrol grubu ve görme engelli (ortalama yaş olan 119 çocuğun bir grup (SD (yaş (SD) = 4.8 (3.3) yıl ortalama)) = görsel rehabilitasyon merkezi (Royal Dutch Visio, Hollanda) alındı ​​8.10 (2.96) yıl). Bu çocukların, 74 oküler görme bozukluğu vardı ve 45 serebral görsel bozuklukları vardı. Ayrı ayrı reaksiyon zamanı, tespit süresi ve bakışları tespit alanı için, 6 - tüm kontrol çocuklarının sonuçları Şekil 4 görüntülenmiştir. (Siyah çizgiler ile gösterilir) Referans sınırları yaşına göre denetim verilerine logaritmik fonksiyon takarak inşa edilmiştir. Bu rakamlar bozulmuş veya bozulmamış işlev açısından, görme engelli çocuklarda görsel işleme fonksiyonları karakterize için bir temel olarak hizmet vermektedir.

13 bakınız için) bir göz hareketi yürütmek için gerekli olan süre için bir ölçüdür. alt RTF değeri, hızlı göz hareketi yanıtı. RTF iyi tekrarlanabilirlik 0-12 yaş ^13,21,22 tipik gelişmekte olan bir grup çocuk gösterilir ve görme engelli ²¹ çeşitli tipleri ile çocuklarda olmuştur. Için, 4 yaş üstü dinamik Karikatür uyarana ortalama RTF göstermektedir çocuk kontrol, beyin görme bozukluğu (CVI) ve oküler görme bozukluğu (OVI) olan çocuklarla çocuklar. Ve childre içinde, görme engelli olmayan çocuklara (t = -13,91, p <0.001, Cohen d = 1.32 ortalama fark = 85 msn) ile karşılaştırıldığında yacakt RTF değerleri çocuklarda anlamlı derecede yüksek olduğun CVI ile OVI karşılaştırıldığında (ortalama fark = 99 msn; t = -6,90, p <0.001, Cohen d = 1.25). Bu sonuçlar, daha önce mevcut veri kümesi ^20,24,25 alt gruplarında RTF üzerinde bulgularını yayınladı confirm.

Çocukların yacakt ve görme engelli olmadan Şekil 4. Ortalama RTF. Çocuk başına ms ortalama RTF değerleri (y-ekseni), yaş üzerinde (x-ekseni). Değerler CVI (çarpılar) kontrol çocuklarda (açık daireler), OVI çocuklar (siyah daireler), ve çocuklar için ayrı ayrı gösterilir. siyah çizgi, kontrol grubunda RTF üst referans limitini temsil eder. Bu çizginin üzerinde RTF değerleri sapkın olarak kabul edilir, uzun reaksiyon sürelerini yani. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

5 gösterileri yaş üstü FD demek Şekil. Görme engelli olmayan çocuklara göre daha yacakt FD çocuklarda anlamlı olarak kısa olduğu (fark = 850 milisaniye anlamına gelir; t 11.72, p <0.001 =, Cohen d = -1.12), ve OVI çocuklarda daha CVI olan çocuklarda anlamlı olarak kısa (ortalama fark = 325 ms; t = 2.44, p <0.05, Cohen d = -0.50). Bu görme engelli olmayan çocuklar ile karşılaştırıldığında, çocukların yacakt önceki sonuçları doğrular (KOOIKER MJG ve ark., Teslim).

Ortalama FD çocuk yacakt ve görme engelli olmadan Şekil 5.. Çocuk başına ms ortalama FD değerleri (y-ekseni), yaş üzerinde (x-ekseni). Değerler CVI (çarpılar) kontrol çocuklarda (açık daireler), OVI çocuklar (siyah daireler), ve çocuklar için ayrı ayrı gösterilir. siyah çizgi, kontrol grubunda FD alt referans limitini temsil eder. Bu çizginin altına FD değerleri sapkın olarak kabul edilir, kısa sabitleme süresi yani. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Parametre bakışları sabitleme alanı (GFA) özellikle nistagmus, okülomotor kontrol bozuklukları tespit etmek için hassastır. GFA derece olarak tespit alanının boyutunu temsil eder ve bir ölçüsüdürsabitleme doğruluğu (hesaplamalar için önceki çalışmalar ^13,23 bakınız). tespitin küçük bir alanda yüksek tespit doğruluğunu gösterir. GFA uyarıcı büyüklüğüne bağlıdır ve ilgili hedef alanı (yani, bu örnekte, 6º yarıçap). GFA iyi tekrarlanabilirlik görme engelli ²¹ çeşitli tipleri ile çocuklarda 0-12 yaş ^{13, 21} tipik gelişmekte olan bir grup çocuk gösterilir ve olmuştur. Için ayrı ayrı, yaş üstü karikatür uyarana tepki olarak GFA Şekil 6 Şekil demek çocuk kontrol, okülomotor düşüklüğü nistagmus ile çocuklar ve görme engelli ama nistagmus olmadan çocuklar. Görme engelli olmayan çocuklara göre yacakt GFA değerleri (ortalama fark = 1.34º; t = -25,09, p <0.001, Cohen d = 2.37) çocuklarda, yani daha düşük tespit hassasiyeti önemli ölçüde daha büyüktür. Buna ek olarak, nistagmus ile çocuk çocuklar wi daha düşük tespit hassasiyeti var nistagmus thout ama görme bozukluğu diğer türleri ile (fark = 0.71º anlamına gelir; t 5,03, p <0.001 =; Cohen d = 1.04). Bu, mevcut veri kümesi ^20,24,25 alt gruplarında GFA daha önce yayınlanmış bulgularla tutarlıdır.

Ve görme engelli olmayan çocuklarda Şekil 6. Ortalama GFA. Çocuk başına derece ortalama GFA değerleri (y-ekseni), yaş üzerinde (x-ekseni). Değerler nistagmus (kara elmas) olmadan kontrol çocuklarda (açık daireler), görme bozukluğu ve nistagmus (yıldız) olan çocuklarda ve görme bozukluğu olan çocuklar için ayrı ayrı gösterilir. siyah çizgi, kontrol grubunda GFA üst referans limitini temsil eder. Bu çizginin üzerinde GFA değerleri sapkın, yani düşük tespit doğruluğu olarak kabul edilmektedir.t = "_ blank"> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Discussion

kantitatif göz hareketleri analizi ile kombine sunulan ölçüm set-up okülomotor ve görme bozukluğu olan çocukların çeşitli gruplar görsel işleme fonksiyonları ayrı bir karakterizasyonu sağlar. Bu paradigmanın önemli özelliği performansı refleksif bir şekilde tetiklenen görsel uyaranlara göz hareketi yanıtları dayalı olmasıdır. Belirli sözlü talimatları ve çocuklar sözlü yanıt için gerek yoktur vardır. Parametreler RTF, GFA ve FD her grupta mevcut parametre değerlerinin (- 6 Şekil 4) sınırlı yayılması rağmen tipik Gelişme-ve görme engelli çocuk grupları arasında önemli farklılıklar göstermektedir. Görme bozukluğu olan bazı çocukların 'normal' bir performans gösterirken Böylece değerlendirilen parametreye bağlı olarak, bazı tipik gelişmekte olan çocuklar, sapkın bir performans gösterebilir. Sonuçta, birden fazla görsel tepki birden sonuç ölçümlerimodaliteleri bireysel düzeyde ele alınmalıdır. Tüm sonuç ölçütleri bir özeti 6 aylıktan itibaren çocuklarda görsel profiline dönüştürülmüş olabilir görsel bilgi işleme kapasiteleri, eşsiz bir karakterizasyonu sağlar.

Çeşitli çalışmalar dikkatsel veya psikolojik kapasitelerini ^9,12,18 anlaması için, çocukların savunmasız nüfus uzaktan göz izleme değerini göstermiştir. çalışmaların çoğu davranışsal gözlem ve talimatların kullanımına dayalı Oysa, mevcut paradigmanın farklı bir özelliği sözsüz, kantitatif bir yaklaşımdır. protokolü içinde kritik adımlar, bu nedenle tercihli görünümlü, mobil ölçüm set-up dayalı uyarıcılar ve özel kalibrasyon ve analiz yazılımları içerir. ayrıntılı analiz yöntemleri ile gözlem temelli sonuçların sunulan uzatma görsel işleme fonksiyonları üzerinde standart ve detaylı sonuçlar sağlar. Bu değerlendirilmesi konusunda çalışmaları ile uyumludurçeşitli bozuklukların ^7'de bir göz izci ¹⁴ ve bakışları kontrolü çalışmaları ile bebek görme keskinliği. yöntem esnek ve küçük çocuklar veya birden fazla engelli çocuklarda klinik değerlendirmeler yaparken vazgeçilmez mobil değerlendirmesini sağlar. Nedenle, bir monitör izlerken yeteneğine sahip hemen hemen tüm çocuklarda okülomotor ve görsel işleme kapasitelerini ölçmek için uygundur.

Mevcut görsel tanı yöntemlerine (yani, geçerlilik) göre bu yöntemin önemi klinik uygulamaya yönelik bir ilk adım olarak ele alınmıştır. Mevcut paradigma çocuklarda halen kullanılmakta olan görme fonksiyonu değerlendirmesi (VFA) ile birleştirildi. göz hareketi kayıtları dayalı okülomotor ve görsel fonksiyonların Gözlemler bu fonksiyonların standart davranış gözlemleri ile karşılaştırılabilir. Ayrıca, göz izleme parametreleri, örneğin, sabitleme süresi ve sakkadik yön sağlanan reklamVFA sırasında Okülomotor ve çocuklarda görsel performans karakterize ditional değer (KOOIKER MJG et. al., 2015, sunulan). Sunulan yöntemin en önemli kazancı şu anda genç yaşta görme fonksiyonu değerlendirmelerde yapılır daha görsel fonksiyonları değerlendirmek ve nicel olarak ²⁶ onları değerlendirmek imkanı yatıyor. Mevcut yöntemlere göre bir sınırlama uyarlamalar olmadan, iyice mevcut test batarya ¹⁴ ile görme keskinliği veya görme alanının değerlendirilmesi için henüz mümkün değildir olmasıdır.

Biz farklı görsel yöntemler diğer uyaranlara (örneğin, farklı formlar, hareket, renk ve kontrast bilgisi) ^22,20,25 kullanılarak test edilebilir gelecekteki uygulamalar karikatür uyaranlara sonuçlarının sunumu, kendimizi sınırlı olmasına rağmen. Bu şekilde, primer görme yolları ötesinde belirli bir görsel işleme alanları, geçici ya da parietal korteks görsel dernek alanları olarak, hedeflenir.Yöntemin bir sınırlaması mevcut görsel uyaranlara sadece görsel giriş algılama tetikler ve görsel işleme ilk aşaması çağırmak olmasıdır. Bu uyaranlar normalde görsel algı testi ile ölçülür uyaran algılama sonra ilgili olmak ve daha yüksek dereceden fonksiyonlar hedef yok. Iletişimin kullanımı olmadan yürütme zorlu olmasına rağmen, bir göz izleme tabanlı paradigma algısı ile ilgili bilgilerin tespiti için umut verici bir gelecek biçimi, örneğin görsel arama, bellekli veya selektif dikkat.

Özetle, görsel uyarı çeşitli ayrıntılı göz hareketi yanıtları erken gelişme, görsel bilgi işleme fonksiyonları kapsamlı bir karakterizasyonu sağlar. Sonuç olarak, her çocuk için sağlam ve engelli işlevleri açısından bireysel görsel profil oluşturulabilir. Böyle bir profil okülomotor ve görsel olarak güçlü ve zayıf yönleri hakkında ayrıntılı bilgi verebilirişlevi. Günlük yaşamda destek için bir başlangıç ​​noktası olarak kullanılan, öğretmen ve bakıcı eğitimi için olabilir. Bu yöntem ile kullanılabilir hale gelmiştir nicel bilgiler zamanla ve görsel müdahaleleri ve rehabilitasyon programları izlemek için görsel gelişimini takip için avantajlı olabilir.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Tobii T60 XL	Tobii Teknolojisi: http://www.tobii.com	http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/	Uzaktan Kızılötesi Göz İzleyici
Tobii Studio	Tobii Teknoloji: http://www.tobii.com	http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/	göz takip yazılımı
MATLAB	MathWorks Inc	http://nl.mathworks.com/products/matlab/	veri analiz yazılımı