眼运动监测内存

Neuroscience

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ERRATUM NOTICE

Summary

眼球运动监测(或眼睛跟踪),揭示了在太空中的眼睛流连忘返,当多久。在这里,我们展示了如何可用于眼跟踪调查内存在多个参与者群体的完整性,而不需要口头或以其他方式明确,报告。

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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

明确的(通常是口头的)报告通常用于研究记忆体(如“告诉我你还记得有关的人,你看到在昨天的银行。”),然而,这类报告常常可以不可靠的或敏感的反应偏差

Protocol

在数据采集过程中使用的设备

眼动仪

在目前的协议使用眼动仪是一个EyeLink II系统(SR研究有限公司,加拿大安大略省Mississauga)。这头安装,基于视频的眼动仪记录眼位在X,Y坐标在500或250赫兹的采样率框架的空间分辨率<0.1 ​​°,。一台摄像机用于监视发送红外标记与会者观看显示器的四个角落放置传感器头部的位置。两个额外的摄像机被安装在位于眼睛下面的头带,要注意瞳孔和角膜反射的红外照明。可根据眼位,瞳孔和角膜反射,或只瞳孔。眼动仪的软垫的头带可调节两架飞机的舒适适合成年参与者的头部大小。眼动仪可容纳大多数的眼镜和隐形眼镜。

计算机

两台电脑是用来支持眼球运动记录。一台计算机作为显示计算机,其中介绍的校准屏幕,必要的任务说明和实验范式中使用的图像向与会者。显示计算机的详细信息数据收集第二,电脑主机,然后由管辖的参数。电脑主机,计算实时的目光位置和记录眼球运动以后的分析数据,以及任何按下按钮或键盘响应的参与者。参与者的眼动仪的安装和操作都是通过PC主机。

软件

在这个协议中,通过实验刺激的时机和顺序提交给与会者,和眼睛的位置是由PC主机收集的方式,通过实验生成器,专门SR研究有限公司开发的一个软件程序,编程眼动仪主机电脑接口。然而,刺激呈现也可以通过其他软件程序(例如,简报,神经行为系统;奥尔巴尼,CA)进行。眼球运动数据,以一系列固定和扫视事件的转换时间锁定为刺激呈现(或其他外部事件)是通过主机和SR研究有限公司开发的一个软件程序,数据查看器,可与审问;然而,再次,其他程序可以用来获得所需的眼球运动措施。在这里,录制品和扫视检测依赖于一个网络分析器,分成有意义的状态(扫视,闪烁和录制品)的原料眼球运动样本。如果连续两个眼球运动样本的速度超过每秒22度,距离超过0.1 °,样品标示为扫视。如果学生是失踪3个或更多的样品,眼球活动标记为一个数据流内闪烁。非扫视和非闪烁的活动被认为是复制品。

眼球跟踪程序。

下面,我们详细的程序,获得每个参与者的眼球运动记录。

  1. 同意。参与者设置之前,参与者眼动仪的头带。实验者解释,头部和眼睛的位置是通过头带摄像机监视的参与者。
  2. 对于一个给定的实验范式,与会者都坐在一个固定的距离从监视器参与者之间保持相同的视觉角度。
  3. 眼动仪的相机设置。眼动仪头盔头盔的调整,使舒适,不会移动,但周围的头部不舒服。头盔是进一步调整,使头摄像头,可以发送红外线照射到显示屏上的外部标记。坐落在个人棒,从头盔,允许所有轴调整延长每眼相机。眼相机是定位略低于稍微远离每只眼睛不妨碍参与者S的显示器(见图1)。该相机的重点,得到一个明确的瞳孔和角膜反射和稳定的图像。在主机上的状态面板显示瞳孔和角膜反射是否正在收购。照明阈值可以进行调整,以获得最稳定的瞳孔和角膜反射录音。实验者,然后选择适当的实验范式,并指定为随后的眼球运动录音的文件名。

    图1
    图1。基于视频头式眼动仪(左)和显示器和PC主机(右)的例子。请注意,在参与者面前的显示器,显示瞳孔的位置(蓝十字点)和角膜反射(十字黄点),以帮助在相机设置。

  4. 校准。为了获得准确的显示屏上的眼睛位置录音,校准程序启动以下的相机设置。校准过程中,学员们指示看看了一系列的目标出现在显示屏上的不同地点。通常情况下,9个目标地点,但可以用尽可能少的三个目标地点进行校准。从这9个记录地点,眼睛在屏幕上的任何点的位置可插。
  5. 验证。以下校准,验证程序是用于检查眼球运动记录的准确性。相同的9个目标地点,提供给参与者注视,所不同的是在当前的固定位置和先前记录的固定位置计算。如果记录的位置之一(或两者)的眼睛平均精度超过了可接受的水平(平均误差小于0.5 °,最大的任何一点的误差<1.0 °),校准和验证程序是重复的。实验者可以接受的精度水平,确定是否应单眼或双眼眼球运动记录。在单眼记录的情况下,实验者可以决定是要记录眼数据,或PC主机可以自动选择较低的平均误差和最大误差较低的眼睛。虽然校准和验证可能会出现轻微的头部运动,它是有与会者坐在仍然尽可能有利的。参与者也没有预见到即将到来的目标位置的指示,但而移动,并注视故意,目标只有当他们出现,停留在迷恋的目标,直至消失。
  6. 实验范式。提交的参与者(例如,“自由请查看下面的图像。的”),特别是一个给定的范式的指令和数据记录发起会话。
  7. 漂移校正。之前的每一个实验的刺激开始,漂移校正,可以让参与者在中央固定目标,同时按下手柄或键盘上的一个按钮来接受固定的位置。当采用漂移校正,审判将不会开始,直到成功的参与者在中央固定区域内的中心目标2.0 ° fixates。如果参与者始终fixates大于2.0 °,参与者必须再次进行校准和验证程序。任何差别小于2.0 °之间的记录眼睛的位置和在校准/验证记录,获得初始的固定位置,然后注意到的错误,并在数据。
  8. 刺激呈现。眼位,包括固定和扫视事件,记录了每个刺激呈现以下漂移校正程序。实验者可以通过电脑主机的检查在线监控录音的准确性。
  9. 以下的眼球运动记录会话,眼球运动特点的措施,为不同类型的图像(如小说,反复)扫描模式的各种软件包,如SR研究公司的数据查看器,可以推导出。此外,观看刺激(如保持不变,操纵)的特定区域,可以通过分析眼球运动方面的特点实验者绘制感兴趣的地区,无论是在范式编程阶段或数据收集后,为每个图像创建。
  10. 与会者在会议结束实验的目的就盘问。

代表性的成果

从眼球运动的录音,包括描述整体观看到的图像(包括每个固定/扫视的特点)的措施,以及措施,描述了观看的模式,已指示利益的特定区域内,可以得出多种措施图像3。整体观看图像的措施可能包括(但不仅限于):录制品的数量和图像扫视,平均每个固定时间,和总金额的观赏时间,花了行了吧上图像。描述查看特定地区的利益格局的措施可能包括(但不限于):感兴趣的区域的录制品的数量,一个感兴趣的区域内度过的时间,和转换次数进/出一个感兴趣的区域。此外,这些措施可能源于眼球运动的录音,轮廓(即,何时机瓦特初)一个特定的眼球运动事件发生,如时,刺激呈现后,眼睛上的利益的特定区域,当第一扫视图像注视,熵(约束/随机性)在固有眼球运动模式的序列。

对于任何给定的图像,眼球运动的措施可以被迷恋的眼睛,当多久。要获得内存的索引,我们可以给观众不同的类型或接触到不同的图像集的的金额,然后比较在这些集和跨与会者观看模式。例如,重复图像探测内存,扫描模式,可以对比已被视为整个测试会话多次新颖的图像和图像。观看图像多次在减少整体观看图像2,4-5,8测试在整个会议的结果。这可以看出,在图2。在此代表结果11里格斯等,与会者认为面临的小说图片曾在五个测试块;。日益暴露,有一个观众的面孔的录制品的数量有所减少。为了探测图像的具体细节内存,可以扫描模式已多次在其原始的,不变的形式(重复图像),并反复测试会议,同样被视为整个图像浏览图像之间的对比,但已改变在现场的一些元素在最后曝光(操纵图像)。在这种情况下,扫描模式的差异是吸引相同的,重复的图像2-3,7-8不变地区相比已在操纵的形象改变的区域。然而,如眼球运动的内存指数在某些人群,如健康的老年人和失忆由于内侧颞叶损伤的患者时评估他们的记忆场景中的对象之间的空间关系,目前,在图3概述2,8。因此,从眼球运动监测的结果可用于参与者群体之间的对比记忆体具有不同的神经心理状态2-3, 8-10。

图2
图2。眼球运动揭示了重复内存在这种代表性的结果,从我们的实验室[11],与会者观看面临在研究5块;数量增加(1-5)收看,录制品的数量的面孔下降。

图3
图3。眼球运动揭示改变细节的记忆,年轻的成年人[2(实验1,2),8(免费观看条件)]的更大比例的总眼录制品在操纵的形象,已发生了变化从一个关键区域前观看相比,当该地区没有发生变化,作为在新的和重复图像。内存等的影响,没有健康的老年人[8(免费观看,并在健忘症患者的状况[2]。

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Discussion

眼球运动监测是一种高效,有用的工具,用以评估记忆功能,在各种不同的人群。本协议描述了一个头戴式视频眼动仪的使用,但该协议可以很容易地适应远程眼球跟踪设备的使用,远程眼球跟踪取下头盔调整的需要,简化了相机调整。然而,与远程的眼动仪,头部运动必须受到限制,以保持眼睛录音的准确性。眼球运动的精确校准是最重要的获取有用的,并解释,数据。

通过眼球运动监测获得的内存指数无须获得明确的(即口头)报告的内存,这可能与妥协的沟通技巧的人群中,有利的内存的快速调查的需要。眼动追踪,也可能是用明确的报告,以确定是否有信息是保存在内存中,但不是有意识的反省,在演唱。此外,眼球运动模式可以探测,以确定当记忆的影响,导致在这些模式的改变。在一起,比较明确的报告时,眼球运动监测所得的措施,提供更全面的细节,就在内存中保存的是什么, 以及何时访问它2-3。

如何记忆功能的完整性与年龄,和/或神经心理状态改变可能会改变整个人口群体的眼球运动模式比较提供洞察力。讯问,在个人与大脑的特定区域的病变内存的眼球运动指数可以揭示神经区域的形成和维持特定种类的信息2-3 ,9-10的关键。随着进一步的研究,探讨获得个别实验室环境以外的最小的试验参与者的记忆指数的可靠性,眼球跟踪可能成为一个有用的方法的训练环境,临床设置和/或执法情况的监督和验证内存,如目击者识别程序12。

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Disclosures

没有利益冲突的声明。

Acknowledgments

作者要感谢他们的合作者在研究采用的内存眼球运动监测,特别感谢Eyal莱因戈尔德,沉基业,尼尔J.科恩,罗伯特R. Althoff,德博拉Hannula,和Dave沃伦。这项工作已经由自然科学和工程研究理事会(NSERC),加拿大卫生研究所(CIHR)加拿大研究所,加拿大研究教席计划和创新(CFI)加拿大基金会的支持。

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

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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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