메모리 아이 운동 모니터링

Neuroscience

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ERRATUM NOTICE

Summary

아이의 움직임 감시 (또는 눈 추적)이 공간에 눈을 이만 남았 어디에 공개, 언제, 어떻게 오래. 여기, 우리는 언어적,하거나 노골적인보고를 요구하지 않고, 안구 추적 여러 참가자 집단에 메모리의 무결성을 조사하는 데 사용할 수있는 방법을 보여줍니다.

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

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Abstract

명시적 (종종 구두) 보고서는 일반적으로 메모리를 (예 : "당신이 어제 은행에 보았다. 그 사람에 대한 기억을 얘기해") 조사하는 데 사용됩니다, 그러나 이러한 보고서는 종종 응답 바이어스에 신뢰할하거나 민감한 수 있습니다

Protocol

데이터 수집 동안 사용 장비

아이 추적기

현재 프로토콜에 사용되는 눈 추적기는 EyeLink II 시스템 (; 미시, 온타리오, 캐나다 SR 리서치 주식 회사)입니다. 이 헤드 장착, 비디오 기반의 <0.1 ​​°의 공간적 해상도 X의 눈 추적기 기록 눈 위치, 중 500 또는 250 Hz의 샘플링 속도에서 Y 좌표 프레임. 한 카메라는 참가자들이 볼 수있는 디스플레이 모니터의 네 모퉁이에 배치 센서 적외선 마커를 전송하여 머리의 위치를​​ 모니터링하는 데 사용됩니다. 두 개의 추가 카메라는 눈 각각의 아래에 위치하고 머리띠를 탑재하고 있으며, 적외선 illuminators은 학생과 각막 반사를 참고하는 데 사용됩니다. 아이 위치는 학생과 각막 반사에 따라, 아니면 학생에 따라 수 있습니다. 안구 추적기의 패딩 헤드 밴드는 편안하게 성인 참가자의 머리 크기에 맞게 두 비행기에서 조정할 수 있습니다. 대부분의 안경과 콘택트 렌즈는 안구 추적기로 숙박하실 수 있습니다.

컴퓨터

두 PC는 안구의 움직임 녹화를 지원하는 데 사용됩니다. 한 컴퓨터는 참가자들에게 교정 화면, 필요한 작업 지침 및 실험 패러다임에 사용되는 이미지를 제시 표시 컴퓨터 역할을합니다. 표시 컴퓨터 세부 다음 두 번째 호스트 컴퓨터에 의해 규율되는 데이터 수집 매개 변수를. 호스트 컴퓨터가 실시간으로 시선 위치하고 나중에 분석을위한 안구 운동 데이터뿐만 아니라 버튼을 누르거나 키보드 응답 참가자를 만든 기록을 계산합니다. 안구 추적기의 참가자 설정 및 운영은 호스트 PC를 통해 수행됩니다.

소프트웨어

이 프로토콜에서는, 실험 자극이되는시기와 순서는 참가자들에게 제시하고, 눈 위치 호스트 PC에서 수집한 수있는 방법은 실험 빌더, 특히 SR 리서치 주식 회사가 개발한 소프트웨어 프로그램을 통해 프로그램되어 안구 추적기 호스트 컴퓨터와 인터페이스합니다. 그러나, 자극 프레 젠 테이션은 또한 다른 소프트웨어 프로그램 (; 알바니, CA 예, 프리젠 테이션, Neurobehavioral 시스템)를 통해 진행될 수 있습니다. 아르 고정 및 saccade 사건의 연속으로 안구의 움직임 데이터의 변환 시간 고정 자극 프레 젠 테이션 (또는 다른 외부 행사)로하는 것은 호스트 컴퓨터를 통해 달성하고 데이터 뷰어, SR 리서치 주식 회사가 개발한 소프트웨어 프로그램과 함께 심문을 수 있습니다 있지만, 또 다른 프로그램은 필요한 안구 운동 조치를 도출하는 데 사용할 수 있습니다. 여기 fixations 및 saccades의 검색은 의미 미국 (saccades, 깜박하고 fixations)에 원료 안구 운동 샘플을 구분 온라인 파서에 의존하고 있습니다. 두 개의 연속 안구 운동 샘플의 속도가 0.1 °의 거리를 통해 초당 22 정도를 초과하는 경우, 샘플은 saccade으로 표시됩니다. 학생이 3 개 이상의 샘플 누락된 경우 눈 활동은 데이터 스트림 내에 깜박으로 표시됩니다. 비 saccade 및 비 깜박 활동 fixations 간주됩니다.

아이 추적 절차.

아래, 우리는 세부 각 참가자에 대한 안구 운동 기록을 얻기위한 절차를.

  1. 동의합니다. 이전 참가자 설정에, 참가자는 안구 추적기 머리띠 표시됩니다. 실험자들은 머리와 눈 위치는 머리띠에 포함되어있는 카메라를 통해 감시하고있는 참가자들에게 설명합니다.
  2. 주어진 실험 패러다임 들어, 참가자들은 참가자 동일한 시각 각도를 유지하기 위해 모니터에서 고정 거리를 앉아있다.
  3. 아이 추적기 카메라 설정. 안구 추적기 헬멧은 헬멧 스너그하고 이동하지 않을 수 있지만, 머리 주위에 불편되지 않도록 조정됩니다. 헬멧은 더욱 머리 카메라가 디스플레이 모니터에 외부 표시에 적외선 조명을 보낼 수 있도록 조정됩니다. 눈에 카메라의 각 모든 축의 조정을 허용 헬멧에서 연장 개별 봉에 위치하고 있습니다. 눈은 카메라는 디스플레이 모니터의 참가자의 전망 (그림 1 참조)을 방해하지 않고 약간 떨어진 각각의 시선에서 단 아래에 위치하고 있습니다. 카메라는 학생과 각막 반사의 명확하고 안정적​​인 이미지를 얻기 위해서 주력하고있다. 호스트 컴퓨터의 상태 패널은 학생과 각막 반사가 취득되고 있는지 여부를 나타냅니다. 조명 임계값은 학생과 각막 반사의 가장 안정적인 레코딩을 얻기 위해 조정할 수 있습니다. 실험자 다음 적절한 실험 패러다임을 선택하고, 장인이 안구 운동 레코딩을위한 파일 이름을 지정합니다.

    그림 1
    그림 1. 헤드 장착 영상 기반의 눈 추적기 (왼쪽)와 디스플레이와 호스트 PC에 (오른쪽)의 예. 참고 부분 앞에있는 디스플레이 모니터icipant은 학생의 위치 (십자선과 파란색 점)과 카메라 설정에 도움을 각막 반사 (십자선과 노란색 점이)를 보여줍니다.
  4. 보정. 디스플레이 모니터의 안구 위치의 정확한 기록을 얻으려면, 교정 절차는 다음과 같은 카메라의 설정을 시작합니다. 교정 절차 동안, 참가자들은 디스플레이에 다양한 위치에 나타납니다 대상 일련의 볼 지시하고 있습니다. 일반적으로, 아홉 대상 위치를 사용하지만, 교정은 같은 몇 가지 셋처럼 타겟 위치로 수행할 수 있습니다. 9 개의 기록 위치에서, 화면에 어떤 시점에서 눈 위치 보정 수 있습니다.
  5. 유효성 검사. 교정에 따라, 검증 절차는 안구 운동 기록의 정확성을 확인하는 데 사용됩니다. 같은 구 대상 위치는 흥분시키는 수있는 참가자에게 제공되며, 그 차이는 현재의 고정 위치와 이전에 기록된 고정 위치 사이에 계산됩니다. 하나 (또는​​ 둘 모두) 눈을 위치 레코딩을위한 평균 정확도가 (평균 오류가 <0.5 언제 <1.0 °의 ° 및 최대 오류)를 허용 수준을 초과하는 경우, 교정 및 검증 절차를 반복합니다. 안구의 움직임 녹화는 단안 또는 양안해야하는 경우 정밀도 수준의 수용에 따라, 실험자 확인할 수 있습니다. 단안 녹음의 경우, 실험자들이 눈을 데이터를 기록하는있는 결정하거나, 호스트 PC는 자동으로 낮은 평균 오류 및 낮은 최대 오류로 시선을 선택할 수 있습니다. 보정 및 검증은 약간 머리의 움직임과 함께 발생할 수 있지만, 그것은 참가자로 여전히 가능한 한 앉아 가지고 유리한 것입니다. 참가자는 또한 목표의 다가오는 위치를 예상하지 지시되며, 오히려에서 고의적으로 이동하고, 흥분시키는에, 표적들이 나타나고있어 대상에 집착하는 경우에만이 사라질때까지.
  6. 실험 패러다임. 주어진 패러다임 특정 지침은 참가자 (예 : "다음과 같은 이미지의 각보기 자유롭게주십시오.")에게 제공하며, 데이터 녹음 세션에 시작됩니다.
  7. 드리프트 보정. 각 실험 자극의 시작하기 전에, 드리프트 보정은 고정 위치를 수락하기 위해 조이패드 또는 키보드에있는 버튼을 누르면서 참가자들이 중앙 고정 대상을 봐함으로써 수행할 수 있습니다. 참가자가 성공적으로 중심 대상의 2.0 ° 이내에 중앙 고정 지역 fixates까지 드리프트 보정을 고용하면, 재판이 시작되지 않습니다. 참가자는 지속적으로 2.0 °보다 큰 fixates 경우, 참가자가 다시 교정 및 검증 절차를 거쳐야합니다. 기록된 눈 위치와 보정 / 검증 녹음하는 동안 얻은 초기 고정 위치 사이에 차이 미만 2.0 ° 그런 다음 오류로 주목하고 데이터를 차지하고있다.
  8. 자극 프레 젠 테이션. 고정 및 saccade 이벤트 등 아이 위치, 각각의 자극 프레 젠 테이션에 대한 다음과 같은 드리프트 보정 절차를 기록합니다. 실험자는 호스트 컴퓨터의 검사를 통해 온라인으로 기록의 정확성을 모니터링할 수 있습니다.
  9. 안구 운동 기록 세션에 따라 이미지의 종류 (예 : 소설, 반복)에 대한 패턴을 검색 안구 운동을 특징 조치는 그러한 SR 연구 회사의 데이터 뷰어와 같은 소프트웨어 패키지의 다양한 파생하실 수 있습니다. 또한, 자극 (예 : 변경되지는 않았는지, 조작)의 특정 지역에보기가에 관한 눈동자의 움직임을 분석하여 특징 수있는 실험자 끄는 패러다임 프로그래밍 단계에서 또는 데이터 수집 후 중 각 이미지에 대해 만들어진 관심 지역.
  10. 참가자는 세션의 결론에서 실험의 목적에 관한 브리핑을하고 있습니다.

대표 결과

여러 조치 이내에 관심이 특정 지역으로 이동되었습니다 안구 운동 전체 이미지 (각 고정 / saccade의 특성 포함)보기 설명 조치를 포함하여 녹음, 그리고 시청의 패턴을 설명하는 조치로부터 얻을 수 이미지 3. 이미지 전체보기의 조치는 (이에 국한되지 않음)이 포함될 수 있습니다 : fixations의 개수와 이미지를 만들어 saccades의 수를 각 고정의 평균 기간, 및 fixating 지출되었다 볼 시간의 총량을 이미지. 관심의 특정 영역에 시청의 패턴을 설명하는 조치는 (이에 국한되지 않음)이 포함될 수 있습니다 : 관심 지역에 만들어진 fixations의 숫자는 시간의 양을 관심 지역 내에서 소비하고, 전환의 수를 관심 영역 밖으로 /로했다. 특정 안구의 움직임 이벤트가 발생 또한, 조치하는 (즉, 얼마나 일찍) 타이밍을 외곽선 안구 운동 레코딩에서 파생된 수 등로 자극 발병 다음, 눈을 처음 saccade가 이미지를 만들어 관심의 특정 지역, 그리고 안구 운동 패턴의 순서 고유의 엔트로피 (제약 / 임의성)을 흥분시키는 경우.

눈을하려 어디에 주어진 이미지, 안구 운동 조치 세부 수 있습니다 언제 얼마 동안. 메모리의 인덱스를 얻으려면, 우리는 그 설정에 걸쳐 참가자 전체보기 패턴을 비교 후 시청자에게 다양한 종류 또는 이미지의 서로 다른 세트에 노출 금액을주고 있습니다. 예를 들어, 이미지의 반복을위한 메모리를 조사하기 위해 스캔 패턴은 테스트 세션에 걸쳐 여러 번 조회되었습니다 소설 이미지와 이미지 사이의 대조 수 있습니다. 이미지 2, 4-5, 8 전체 볼 수의 감소에 테스트 세션 결과를 통해 반복적으로 이미지를 보는. 이것은 그림 2에서 볼 수 있습니다. 이 대표 결과 릭스 외 11, 참가자 다섯 테스트 블록의 각 한 번 얼굴의 소설 사진을 볼;. 노출 증가와 함께 시청자들이 얼굴을 만들 fixations의 양을 감소가 발생했습니다. 이미지의 특정 세부 사항에 대한 메모리를 알아내기 위해 스캔 패턴이 반복 원래, 변형 양식 (반복 이미지)와 마찬가지로 테스트 세션에 걸쳐 반복적으로 많이되었습니다 이미지에서 볼되었습니다 이미지 사이의 대조 수 있지만 변경되었습니다 최종 노출 (조작 이미지) 동안 현장에서 일부 요소를 도입했다. 이러한 경우, 스캔 패턴이 반복 이미지 2-3, 7-8 같은, 변형 지역에 비해 조작 이미지 내의 변경되었습니다 영역에 differentially 매력입니다. 그러나, 메모리 같은 안구의 움직임 지수가 같은 건강 나이가 성인과 중간 측두엽 손상으로 인해 기억 상실증 환자가 장면에있는 개체 간의 공간적 관계를 자신의 메모리에 대한 평가 때와 같은 특정 집단에 존재하지 않는되며, 그림 3에서 설명한 2, 8. 따라서, 안구 운동 모니터링의 결과는 neuropsychological 상태 2-3, 80-10으로 각기 다른 참가자 그룹 간의 대비 메모리에 사용할 수 있습니다.

그림 2
그림 2. 아이의 움직임은 반복에 대한 메모리를 누설이 대표적인 결과에 우리 연구실에서 [11] 참가자 5 연구 블록에 걸쳐 볼 얼굴;. (1-5에서) 증가 viewings의 숫자로, 얼굴에 fixations의 숫자가 감소했다.

그림 3
그림 3. 눈동자의 움직임이 변경 자세한 내용은 메모리를 공개. 영거 성인 [2 (실험 1, 2), 8 (무료보기의 조건)]에서 변화를 겪은이 조작 이미지에서 중요한 영역으로 그들의 총 안과 fixations의 큰 비율을 감독 이전 영역으로 소설 반복 이미지의 변화를 겪은하지 않은 경우와 비교하여 볼. 메모리의 이러한 효과는 건강한 나이가 성인 [8 (무료보기 조건]과 amnesic 환자 [2]에 결석했다.

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Discussion

아이의 움직임 모니터링 인구의 다양한 메모리 기능을 평가하는 데 효율적인, 유용한 도구입니다. 이 프로토콜은 헤드 장착 영상 기반의 안구 추적기의 사용을 설명하지만, 원격 눈 추적기는 헬멧 조정에 대한 필요성을 제거하고 카메라 조정을 단순화로 프로토콜은 쉽게 원격 안구 추적 장치의 사용에 적용할 수 있습니다. 그러나, 원격 안구 추적기와 머리의 움직임은 눈 레코딩의 정확성을 유지하기 위해 제약해야합니다. 눈동자의 움직임을 정확하게 교정, 데이터 유용한 얻기 위해 파라마운트와 interpretable입니다.

안구 운동 감시를 통해 얻은 메모리의 지표는 위험 의사 소통 능력과 인구의 메모리의 빠른 조사를 위해 유리한 수 있습니다 메모리를 명시적으로 (즉, 구두) 리포트를 취득의 필요성을 사전에 제거하다. 아이 추적 메모리에 유지되지만 민감한 반성 사용할 수 없습니다입니다 정보가 있는지 확인하기 위해 명시적 보고서 콘서트에서도 사용할 수 있습니다. 또한, 안구 운동 패턴은 메모리의 영향은 그 패턴에 변화를 유도 시기를 결정하는 탐색할 수 있습니다. 모두 함께 명시보고 비교할 때, 안구 운동 감시에서 파생된 조치를 메모리에 유지 무엇에 관한보다 포괄적인 세부 사항을 제공하고, 그것은 2-3 액세스할 때.

인구 그룹 전체 안구 운동 패턴을 비교하면 메모리 기능의 무결성은 연령, 및 / 또는 변경 neuropsychological 상태로 변경할 수 있습니다하는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다. 두뇌의 특정 영역에 병변과 개인의 메모리의 눈 운동 인덱스를 심문하는 것은 정보 2-3, 9-10의 특정 종류를 형성하고 유지하기위한 중요한 이들 신경 영역을 확인할 수 있습니다. 실험실 환경 외부 최소한의 시련 개별 참가자의 메모리 인덱스를 얻기의 신뢰성을 검사 더욱 연구, 안구 추적은, 교육 환경, 임상 설정 및 / 또는 법률 집행 상황에서 메모리를 모니터링하고 확인하는 유용한 방법이 될 수 있습니다 12 목격자 식별 절차에서와 같이.

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Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgments

저자 Eyal Reingold, Jiye 셴, 닐 J. 코헨, 로버트 R. 알트 호프, 데보라 Hannula, 그리고 데이브 워렌 특히 감사와 메모리의 안구 운동 모니터링을 채용 연구에 그들의 공동 작업자를 인정하고 싶습니다. 이 작품은 자연 과학 및 캐나다 공학 연구 협의회 (NSERC), 보건 연구 캐나다 연구소 (CIHR), 캐나다 연구 의자 프로그램과 혁신 (CFI)에 대한 캐나다 재단에 의해 지원되었습니다.

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

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References

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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

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