תנועת העין ניטור של זיכרון

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

ERRATUM NOTICE

Summary

ניטור תנועת עיניים (או מעקב עיניים) מגלה היכן במרחב העיניים להשתהות, מתי ולכמה זמן. כאן, אנו מדגימים כיצד עקיבת העין ניתן להשתמש כדי לחקור את תקינות זיכרון באוכלוסיות משתתף מרובים, מבלי לדרוש דיווחים מילולית, מפורשת או אחרת.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Ryan, J. D., Riggs, L., McQuiggan, D. A. Eye Movement Monitoring of Memory. J. Vis. Exp. (42), e2108, doi:10.3791/2108 (2010).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

מפורש (מילולית לעיתים קרובות) דוחות משמשים בדרך כלל לחקור את הזיכרון (למשל, "תגיד לי מה אתה זוכר על האדם שראית בבנק אתמול."), אולם דוחות כאלה לעתים קרובות יכול להיות לא אמין או רגיש הטיה תגובה

Protocol

ציוד המשמש במהלך רכישת נתונים

עין גשש

גשש עין השתמשו בפרוטוקול הנוכחי הוא השני EyeLink המערכת (SR מחקר בע"מ, Mississauga, אונטריו, קנדה). זה ראש רכוב, וידאו מבוסס גשש עין בעין רשומות עמדה X, Y-לתאם מסגרת בקצב דגימה של 500 או 250 הרץ או כך, עם רזולוציה מרחבית של <0.1 מעלות. מצלמה אחת היא להשתמש כדי לפקח על עמדה בראש ידי שליחת סמנים חיישני אינפרא אדום דגש על ארבע הפינות של המסך להציג נתפסת על ידי המשתתפים. שתי מצלמות נוספות מותקנות על סרט הנמצאים מתחת לכל אחד לעיניים, illuminators אינפרא אדום משמשים לציין את התלמיד והשתקפויות הקרנית. עמדת Eye עשוי להיות מבוסס על תלמיד והשתקפויות הקרנית, או מבוסס על התלמיד בלבד. סרט מרופד של גשש את העין יכול להיות מותאם בשני מטוסים בנוחות לגודל הראש של משתתף מבוגר. רוב משקפיים ועדשות מגע ניתן לאכלס על ידי גשש את העין.

מחשבים

שני המחשבים משמשים תמיכה תנועה הקלטה העין. מחשב אחד משמש המחשב התצוגה, המציג את המסכים כיול, הוראות משימה הדרושים התמונות בשימוש הפרדיגמה הניסוי למשתתפים. המחשב להציג פרטים איסוף הנתונים הפרמטרים נשלטים על ידי מחשב ולאחר מכן השני, המארחת. המחשב המארח מחשבת בזמן אמת העמדה המבט ורשומות לתנועת העין נתונים לצורך ניתוח מאוחר יותר, וכן כל ללחוץ על כפתור או מקלדת התגובות הפכו את המשתתף. ההתקנה והתפעול של המשתתף גשש העין מבוצעות באמצעות המחשב האישי המארח.

תוכנה

בפרוטוקול זה, העיתוי והסדר שבו גירויים ניסיוניים יש בפני המשתתפים, ועל האופן שבו עמדה העין היא להיות שנאספו על ידי המחשב המארח מתוכנתים באמצעות בונה ניסוי, תוכנה שפותחה במיוחד על ידי SR מחקר בע"מ ממשק עם המחשב גשש עין המארח. עם זאת, הצגת הגירוי יכול להיות גם מתבצעת באמצעות תוכנות אחרות (למשל, מצגת, מערכות neurobehavioral; אולבני, CA). המרה של תנועת נתונים עין אל סדרה של אירועים קיבעון ו saccade כי הם זמן נעול למצגת גירוי (או אירוע חיצוני אחר) מושגת באמצעות המחשב המארח יכול להיחקר עם נתונים Viewer, תוכנה שפותחה על ידי SR מחקר בע"מ אולם, שוב, תוכניות אחרות יכול לשמש כדי להפיק תנועת הצעדים הנדרשים העין. כאן גילוי של הקיבעון ואת הקפיצות האלה תלויים מנתח מקוונת, המפריד גלם תנועה דגימות עין אל מדינות בעלות משמעות (הקפיצות האלה, ממצמצת הקיבועים). אם מהירות התנועה של שתי דגימות עוקבות העין עולה על 22 מעלות לשנייה על פני מרחק של 0.1 °, הדגימות מתויגות saccade. אם תלמיד חסר במשך 3 או יותר דגימות, פעילות העין מסומן למצמץ בתוך זרם הנתונים. Non-saccade והפעילות הלא למצמץ נחשבים הקיבעון.

מעקב עיניים ההליכים.

להלן, אנו בפירוט את ההליכים לקבלת תנועה הקלטות עין לכל משתתף.

  1. הסכמה. לפני ההתקנה משתתף, המשתתפים הם הראו את סרט גשש העין. הנסיין מסביר למשתתפים את עמדות ראש העין מנוטרים באמצעות המצלמות הנמצאות על סרט.
  2. בפרדיגמה ניסויית נתון, המשתתפים יושבים במרחק קבוע מהצג כדי לשמור על זווית הראייה זהה לרוחב המשתתפים.
  3. עין גשש ההתקנה המצלמה. הקסדה גשש עין הוא מותאם כך הקסדה הוא צמוד ולא סביר לעבור אבל לא נוח סביב הראש. קסדה מותאמת יותר, כך המצלמה הראש יכול לשלוח תאורה אינפרא אדום סמנים חיצוניים על המסך להציג. כל המצלמות עין ממוקמים מוטות בודדים להאריך מן הקסדה המאפשרים התאמה כל הצירים. המצלמות ממוקמות רק עין תחת מעט הרחק כל עין ללא הפרעה להציג את זה משתתף של צג התצוגה (ראה איור 1). המצלמות מתמקדות כדי לקבל תמונה ברורה ויציבה של התלמיד והשתקפויות הקרנית. לוחות מצב במחשב המארח לציין אם השתקפויות התלמידים הקרנית הם הנרכשות. סף התאורה יכול להיות מותאם כדי להשיג את הקלטת היציב ביותר של התלמיד והשתקפויות הקרנית. הנסיין בוחר את הפרדיגמה הניסוי המתאים, מציין שם קובץ עבור ההקלטות התנועה שהתפתח העין.

    איור 1
    באיור 1. דוגמה גשש ראש רכוב וידאו מבוסס עין (משמאל) מארח את הצג מחשבים (מימין). שים לב לפקח להציג מול החלקicipant מציג את המיקום של התלמיד (כחול עם נקודה crosshair) ו השתקפות הקרנית (נקודה צהובה עם crosshair) כדי לסייע בהתקנת המצלמה.
  4. כיול. כדי להשיג הקלטות מדויק של מיקום העין על מסך התצוגה, הליך כיול היא יזמה תוכנית ההתקנה המצלמה הבאה. במהלך הליך כיול, המשתתפים מונחים להסתכל סדרה של מטרות המופיעים במקומות שונים על המסך. בדרך כלל, תשעה מקומות היעד משמשים, אבל כיול ניתן לבצע עם כמה כמו בשלושה מוקדים היעד. מתוך התשעה האלה במקומות מוקלט, מיקום עין בכל נקודה על המסך ניתן אינטרפולציה.
  5. אימות. לאחר כיול, הליך האימות משמשת כדי לבדוק את הדיוק של ההקלטה תנועת העין. באותו תשעת מיקומי היעד ניתנים למשתתף לקבע, וההבדל מחושב בין העמדה קיבעון הנוכחי ואת המיקום קיבעון שהוקלטו בעבר. אם דיוק ממוצע עבור הקלטה של ​​העמדה אחד (או שניהם) עיניים עולה רמות מקובלות (השגיאה הממוצע <0.5 ° ו מקסימום השגיאה של כל נקודה <1.0 מעלות), נהלים כיול ואימות חוזרים. לאחר קבלת רמות דיוק, הנסיין יכול לקבוע אם תנועה הקלטה העין צריך להיות או המשקפת המשקפת. במקרה של הקלטה המשקפת, הנסיין יכול לקבוע מהם הנתונים העין שיירשמו, או המחשב המארח יכול לבחור אוטומטית את העין עם שגיאה הממוצע נמוך השגיאה המרבית נמוכה יותר. בזמן כיול ואימות יכול להתרחש עם תנועת ראש קלה, זה יתרון שיש המשתתפים לשבת בשקט ככל האפשר. המשתתפים מונחים גם לא לצפות במיקומים הקרובה של יעדים, אלא לעבור, וגם לקבע במכוון על מטרות רק כאשר הם מופיעים להישאר מקובע על מטרה עד שהוא נעלם.
  6. פרדיגמה ניסויית. הוראות מיוחדת פרדיגמה נתונה מוצגים למשתתף (למשל, "אנא בחופשיות כל תצוגה של התמונות הבאות."), ורישום הנתונים יזם עבור הפגישה.
  7. הסחף תיקון. לפני תחילת כל גירוי ניסיוני, תיקון להיסחף יכול להתבצע על ידי בעל המשתתפים להסתכל היעד קיבעון מרכזי תוך כדי לחיצה על כפתור Joypad או מקלדת לקבל את עמדת קיבעון. כאשר תיקון להיסחף מועסק, משפט לא יתחיל עד המשתתף בהצלחה מתמקדת על קיבעון באזור מרכזי בתוך ° 2.0 יעד במרכז. אם המשתתף באופן עקבי מקבעת יותר מ 2.0 °, המשתתף צריך שוב לעבור פרוצדורות כיול ואימות. כל ההבדל פחות מ 2.0 ° בין העמדה עין הקליט את המיקום קיבעון הראשוני המתקבל במהלך הכיול / אימות הקלטות הוא ציין אז כמו שגיאה בחשבון בנתונים.
  8. Stimulus המצגת. עמדת Eye, כולל אירועים קיבעון ו saccade, נרשם בעקבות תיקון להיסחף נהלים מצגת כל גירוי. הנסיין יכול לפקח על רמת הדיוק של ההקלטות באינטרנט באמצעות בדיקה של המחשב המארח.
  9. בעקבות הפגישה תנועת העין הקלטה, אמצעים המאפיינים את תנועת העין סריקה תבניות עבור סוגים שונים של תמונות (למשל הרומן, חזר) ניתן לגזור עם מגוון רחב של חבילות תוכנה, כגון SR מציג מחקר של נתונים בע"מ. בנוסף, צפייה לאזורים ספציפיים של גירוי (ללא שינוי למשל, מניפולציות) יכול להיות מאופיין על ידי ניתוח תנועות עיניים לגבי הנסיין רתומה אזורים של עניין שנוצרים עבור כל תמונה או בשלב התכנות פרדיגמה או לאחר איסוף הנתונים.
  10. המשתתפים שמסר לגבי מטרת הניסוי בסיומה של הפגישה.

נציג תוצאות

אמצעים מרובים ניתן להסיק את התנועה הקלטות העין, כולל צעדים המתארים הכולל צפייה על התמונה (כולל את המאפיינים של כל קיבעון / saccade), ואמצעים המתארות את דפוס הצפייה כי כבר מכוונת לאזור מסוים של הריבית בתוך תמונה 3. מדדי הצפייה הכולל לתמונה עשויים לכלול (אך לא מוגבלים ל): מספר הקיבועים ומספר הקפיצות האלה עשו את התמונה, את משך הזמן הממוצע של כל קיבעון, ואת הסכום הכולל של זמן הצפייה כי בילה להתקבע את התמונה. מדדים המתארים את דפוס הצפייה לאזור מסוים של ריבית עשויה לכלול (אך לא רק): מספר הקיבועים שנעשו באזור של עניין, את משך הזמן בילה בתוך אזור של עניין, ומספר מעברים הפך / מתוך אזור של עניין. יתר על כן, אמצעים ניתן לגזור את התנועה הקלטות עין המפרטות את העיתוי שבו (כלומר, איך מוקדם) אירוע מסוים התרחש תנועת העין, כגוןכאשר, בעקבות הופעת גירוי, העיניים להתמקד על אזור מסוים של עניין, כאשר saccade הראשון הוא עשה על התמונה, ואת האנטרופיה (אילוץ / אקראיות) הגלום ברצף של דפוסי תנועות עיניים.

עבור תמונה נתון, תנועה אמצעים עין יכול לפרט איפה היו העיניים מקובע, מתי ולכמה זמן. כדי לקבל אינדקס של זיכרון, אנחנו יכולים לתת לצופים סוגים שונים או סכומי החשיפה סטים שונים של תמונות, ואז להשוות את דפוסי הצפייה על פני קבוצות אלה ועל פני המשתתפים. למשל, לחקור זיכרון החזרה של תמונה, דפוסי סריקה יכול להיות ניגוד בין דימויים ותמונות הרומן נצפו מספר פעמים במהלך הפגישה בדיקה. צופה בתמונות שוב ושוב לאורך כל מושב תוצאות בדיקות ירידה הצפייה הכולל של תמונה 2, 4-5, 8. ניתן לראות באיור 2. בתוצאה זו נציג ריגס ואח' 11, משתתפים צפו בתמונות של פרצופים הרומן פעם אחת חמישה בלוקים בדיקות;. עם הגדלת החשיפה, חלה ירידה בסך של הקיבעון שהצופים לבצע את פניהם. כדי לחקור זיכרון לפרטים מסוים של התמונה, דפוסי סריקה יכול להיות ניגוד בין תמונות נצפו שוב ושוב בצורתו המקורית, ללא שינוי שלהם (תמונות חוזרות ונשנות) ותמונות אשר דומה נצפה שוב ושוב במהלך הפגישה בדיקות, אבל השינוי כבר הציג אלמנט כלשהו בתוך סצנה במהלך החשיפה האחרונה (תמונות מניפולציה). במקרים כאלה, דפוסי סריקה נמשכים באופן דיפרנציאלי לאזור זה השתנה בתוך התמונה מניפולציה בהשוואה לאזור, אותו ללא שינוי של תמונות חוזרות ונשנות 2-3, 7-8. עם זאת, כגון תנועות עיניים מדדי הזיכרון אינם נוכחים באוכלוסיות מסוימות, כגון כאשר אנשים מבוגרים בריאים, חולים עם אמנזיה בשל פגיעה באונה הטמפורלית מדיאלית מוערכים עבור לזכרם של יחסים מרחביים בין אובייקטים הקלעים, כמתואר באיור 3 2, 8. לפיכך, ממצאי ניטור תנועת העין יכולה לשמש זיכרון בניגוד בין קבוצות של משתתפים בעלי מעמד שונה neuropsychological 2-3, 8-10.

איור 2
איור 2. תנועות עיניים לחשוף זיכרון החזרה בתוצאה זו נציג המעבדה שלנו [11], המשתתפים פרצופים שנצפו על פני 5 בלוקים מחקר:. כמספר הצפיות מוגברת (1-5), מספר הקיבועים אל פנים ירד.

איור 3
איור 3. תנועות עיניים לחשוף זיכרון לפרטים השתנה. ומבוגרים צעירים [2 (ניסויים 1, 2), 8 (מצב צפייה חינם)] ביים חלק גדול יותר של הקיבעון הכולל שלהם עין לאזור קריטי בתמונה מניפולציות כי חל שינוי מ לפני הצפייה לעומת כאשר האזור לא חל שינוי, כמו ברומן ותמונות חוזרות ונשנות. תופעות כאלה של זיכרון נעדרו אצל אנשים מבוגרים בריאים [8 (מצב צפייה חינם], ובחולים בשכחה [2].

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ניטור תנועת העין היא כלי יעיל, שימושי אשר להערכת תפקוד הזיכרון במגוון רחב של אוכלוסיות. פרוטוקול זה מתאר את השימוש גשש ראש רכוב וידאו מבוסס עין, אבל הפרוטוקול ניתן להתאים בקלות לשימוש התקני מעקב מרחוק העין, כמו עוקבים אחר עין מרחוק להסיר את הצורך התאמת הקסדה ולפשט את המצלמה להתאמות. עם זאת, עם גשש בלש מרחוק, תנועת הראש חייב להיות מוגבל כדי לשמור על הדיוק של הקלטות העין. כיול מדויק של תנועות העיניים הוא בעל חשיבות עליונה להשגת שימושי, לפירוש, נתונים.

מדדי זיכרון שהושג באמצעות ניטור תנועת העין לייתר את הצורך ברכישת מפורשת (כלומר, מילולית) דוחות של זיכרון, אשר עשוי להיות יתרון עבור חקירה מהירה של זיכרון באוכלוסיות עם מיומנויות תקשורת נפגעת. מעקב עיניים עשוי לשמש גם בתיאום עם דוחות מפורשת כדי לקבוע אם קיים מידע כי נשמר בזיכרון אך אינו זמין לבחינה עצמית מודעת. בנוסף, דפוסי תנועה העין ניתן לקבוע מתי חקרה את השפעת הזיכרון גורם לשינוי דפוסי אלה. בסך הכל, לעומת דיווחים מפורשים, באמצעים הנגזרים ניטור תנועת העין לספק פירוט מקיף יותר לגבי מה נשמר בזיכרון, וכאשר הוא לגשת 2-3.

השוואה בין דפוסי תנועה העין בכל קבוצות האוכלוסייה מספק תובנות לגבי האופן שבו את תקינות תפקוד הזיכרון עשויים להשתנות עם הגיל, ו / או מצב neuropsychological משתנה. חקירת תנועת העין מדדי זיכרון אצל אנשים עם נגעים באזורים מסוימים של המוח יכול לחשוף אותם אזורים עצביים הם קריטיים עבור הקמת ואחזקת סוגים מסוימים של מידע 2-3, 9-10. עם מחקר נוסף הבוחן את אמינות קבלת מדדי זיכרון למשתתפים בודדים עם ניסויים מינימלי מחוץ לסביבת המעבדה, מעקב עין עלולה להיות מתודולוגיה שימושי לעקוב ולאמת זיכרון בסביבות הדרכה, במסגרות קליניות ו / או אכיפת החוק במצבים, כגון כמו הליכי זיהוי ראייה 12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

Acknowledgments

המחברים מבקשים להודות ועוזריהם על מחקרים המעסיקות תנועה ניטור עין של זיכרון, עם תודה מיוחדת אייל ריינגולד, Jiye שן, ניל ג'יי כהן, רוברט ר Althoff, דבורה Hannula, ודייב וורן. עבודה זו נתמכה על ידי למדעי הטבע וההנדסה מועצת המחקר של קנדה (NSERC), קנדה Institutes of Health Research (CIHR), המחקר קנדה כיסאות תוכנית וקרן קנדי ​​עבור חדשנות (CFI).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Eye Tracker SR Research Ltd. Eyelink II
Experimental Control Software SR Research Ltd. Experiment Builder
Eye Movement Analysis Program SR Research Ltd. Data Viewer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bradfield, A. L., Wells, G. L., Olsen, E. A. The damaging effect of confirming feedback on the relation between eyewitness certainty and identification accuracy. J. Appl. Psychol. 87, (1), 112-120 (2002).
  2. Ryan, J. D., Althoff, R. R., Whitlow, S., Cohen, N. J. Amnesia is a deficit in relational memory. Psych. Sci. 11, (6), 454-461 (2000).
  3. Ryan, J. D., Cohen, N. J. The nature of change detection and online representations of scenes. J. Exp. Psych. Hum. Percept. Perfor. 30, 98-1015 (2004).
  4. Althoff, R. R., Cohen, N. J. Eye-movement-based memory effect: a re-processing effect in face perception. J. Exp. Psychol. Learn Mem. Cog. 25, (4), 997-1010 (1999).
  5. Heisz, J. J., Shore, D. More efficient scanning for familiar faces. J. Vis. 8, (1), 1-10 (2008).
  6. Parker, R. E. Picture processing during recognition. J. Exp. Psych. Hum. Percept. Perfor. 4, 284-293 (1978).
  7. Hollingworth, A., Williams, C. C., Henderson, J. M. To see and remember: Visually specific information is retained in memory from previously attended objects in natural scenes. Psychon Bull. Rev. 8, 761-768 (2001).
  8. Ryan, J. D., Leung, G., Turk-Browne, N. B., Hasher, L. Assessment of age-related changes in inhibition and binding using eye movement monitoring. Psychol. Aging. 22, (2), 239-250 (2007).
  9. Hannula, D. E., Ryan, J. D., Tranel, D., Cohen, N. J. Rapid onset relational memory effects are evident in eye movement behavior, but not in hippocampal amnesia. J. Cog. Neuro. 19, (10), 1690-1705 (2007).
  10. Bate, S., Haslam, C., Tree, J. J., Hodgson, T. L. Evidence of an eye movement-based memory effect in congenital prosopsagnosia. Cortex. 44, (7), 806-819 (2008).
  11. Riggs, L., McQuiggan, D., Chan, J., Anderson, A. K., Ryan, J. D. Emotion- modulated viewing of faces by association. Forthcoming Forthcoming.
  12. Kramer, A. F., McCarley, J. S. Oculomotor behaviour as a reflection of attention and memory processes: Neural mechanisms and applications to human factors. Theor. Issues Ergon. Sci. 4, (1), 21-55 (2003).

Erratum

Formal Correction: Erratum: Eye Movement Monitoring of Memory
Posted by JoVE Editors on 09/16/2010. Citeable Link.

A correction was made to Eye Movement Monitoring of Memory. There was an error in the author, Douglas A. McQuiggan's, name. The author's name has been corrected to:

Douglas A. McQuiggan

instead of:

Doug McQuiggan

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics