メモリの眼球運動のモニタリング

Neuroscience

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ERRATUM NOTICE

Summary

眼球運動の監視(またはアイトラッキングは)空間に目がいつ、どのくらいの期間、残るかがわかります。ここで、我々は、アイトラッキングは、口頭、またはその他の明示的なレポートを必要とせずに、複数の参加者の集団でのメモリの整合性を調査するために使用することができる方法を示します。

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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

明示的な(多くの場合、口頭で)レポートは一般的にメモリを("あなたは昨日銀行で見た。人物について覚えて何教えてください"など)を調査するために使用される、そのようなレポートしかしながら、しばしば信頼できないまたは応答のバイアスに敏感であることができる

Protocol

データ収集中に使用される機器

アイトラッカー

現在のプロトコルで使用されているアイトラッカーは、EyeLink IIシステム(;ミシサガ、オンタリオ州、カナダSRリサーチ株式会社)です。このヘッドマウントX、<0.1 ​​°の空間分解能は500または250 Hzのどちらかのサンプリングレート、のY座標のフレームで、ビデオベースの目の追跡レコードを目の位置。 1台のカメラを参加者が表示されているディスプレイモニターの四隅に配置されたセンサーに赤外線マーカーを送信することにより、ヘッドの位置を監視するために使用されます。二つの追加のカメラは、眼の下にそれぞれ位置するヘッドバンドに取り付けられている、と赤外線照明は瞳孔と角膜反射を注意するために使用されます。目の位置は、瞳孔と角膜反射に基づいて、または唯一の瞳孔に基づくこ​​とができる。アイトラッカーのパッド入りのヘッドバンドが快適に成人の参加者の頭のサイズに合わせて二つの平面で調整することができます。ほとんどの眼鏡とコンタクトレンズはアイトラッカーによって対応することができます。

コンピュータ

二つのPCは、眼球運動の記録をサポートするために使用されます。一つのコンピュータが参加する、キャリブレーション画面、必要なタスクの手順と実験パラダイムで使用する画像を提示するディスプレイコンピュータ、として機能します。次に2番目、ホストコンピューターによって管理されているディスプレイコンピュータの詳細データの収集パラメータ。ホストコンピュータは、リアルタイムの凝視位置を計算し、後で分析するために眼球運動データを記録するだけでなく、任意のボタンを押したり、キーボードの応答が参加しました。アイトラッカーの参加者の設定と操作は、ホストPCを介して実行されます。

ソフトウェア

このプロトコルでは、実験的な刺激があるどのタイミングと順序は、参加者に提示するために、そして目の位置は、ホストPCによって収集されることになっている方法を、実験ビルダー、特にSRリサーチ株式会社が開発したソフトウェアプログラムを介してプログラムされているアイトラッカーをホストコンピュータとのインタフェースへ。しかし、刺激提示は、他のソフトウェアプログラム(;バニー、CAなど、プレゼンテーション、神経行動学的システム)を通して行うことができる。 (または他の外部イベント)刺激提示する時にロックされている固定とサッケード一連のイベントへの眼球運動データの変換は、ホストコンピュータによって実現され、データビューワー、SRリサーチ株式会社が開発したソフトウェアプログラムによって調べることができます。ただし、再び、他のプログラムが必要な眼球運動の対策を導出するために使用することができます。ここでは、凝視とサッカードの検出には、意味のある状態(サッカード、点滅し、注視)に生の眼球運動のサンプルを分離するオンラインパーサに依存しています。二つの連続眼球運動の試料の速度は0.1 °の距離で毎秒22度を超えている場合、サンプルはサッカードとしてラベル付けされます。瞳孔が3以上のサンプルのために欠落している場合は、目の活動は、データストリーム内の点滅としてマークされます。非サッカーと非点滅の活動注視とみなされます。

アイトラッキング手順。

以下、我々は細部各参加者の眼球運動の記録を取得するための手順を。

  1. 同意。参加者のセットアップに先立ち、参加者は、アイトラッカーのヘッドバンドを示しています。実験者は、頭と目の位置がヘッ​​ドバンドに含ま​​れているカメラを通して監視されていることを参加者に説明しています。
  2. 与えられた実験的なパラダイムのために、参加者は参加者間で同じ視覚的な角度を維持するために、モニターから一定の距離を装着している。
  3. アイトラッカーカメラのセットアップ。アイトラッカーのヘルメットは、ヘルメットがぴったりと移動するそうですが、ヘッド周りの不快でないように調整されます。ヘルメットは、さらにヘッドカメラはディスプレイモニターに外部マーカに赤外照明を送信できるように調整されます。アイカメラの各々はすべての軸で調整できるヘルメットから伸びる個々の棒に位置しています。アイカメラは、ディスプレイモニターの参加者のビュー(図1参照)を妨げることなく少し離れてそれぞれの目からわずかの下に配置しています。カメラは瞳孔と角膜反射のクリアで安定した画像を得るために重点を置いています。ホストコンピュータ上のステータスパネルには、瞳孔と角膜反射を取得されているかどうかを示します。照明のしきい値は瞳孔と角膜反射の最も安定した記録を得るために調整することができます。実験者は、適切な実験パラダイムを選択し、その後の眼球運動の記録のためのファイル名を指定します。

    図1
    図1ヘッドマウントビデオベースの目の追跡(左)とディスプレイとホストPCの(右)の例。なお、一部の前のディスプレイモニタicipantは、瞳孔の位置(十字線付ブルードット)およびカメラのセットアップを支援するために角膜反射(クロスヘアと黄色のドット)を示しています。
  4. キャリブレーション。ディスプレイモニタ上に目の位置の正確な記録を取得するには、キャリブレーションの手順は、次のカメラのセットアップを開始されます。キャリブレーション手順の間に、参加者はディスプレイ上のさまざまな場所に現れるターゲットのシリーズを見るように指示されます。通常は、9つのターゲットの場所が使用されますが、キャリブレーションは、3つのターゲットの場所のように数回押すだけで実行できます。これらの9つの記録された場所から、画面上の任意の点で目の位置を補間することができます。
  5. 検証。キャリブレーションに続いて、検証の手順は、眼球運動の記録の正確さを確認するために使用されます。同じ9ターゲットの場所が凝視して参加者に提供され、その差は現在の固定位置と、以前に記録された固定位置との間で計算されます。いずれか(または両方)、目の位置の記録の平均精度が許容レベルを(平均誤差<0.5 °および任意の点<1.0 °の最大誤差)を超える場合、キャリブレーションと検証手順が繰り返されます。眼球運動の記録は、単眼または両眼であるかどうかを精度レベルの受け入れに続いて、実験者が決定することができます。単眼録音の場合には、実験者は目のデータが記録されるから判別でき、またホストPCは自動的に低い平均誤差と低い最大誤差と目を選択することができます。キャリブレーションと検証がわずかな頭の動きで発生することができますが、それは参加者がとしても、可能な限り座っていることが有利である。参加者は、ターゲットは、それらが表示され、それが消えるまでターゲットに執着滞在するときにのみ、また、目標の今後の位置を予測しないように指示されて、むしろに移動する、との意図的に固執する。
  6. 実験パラダイム。特定のパラダイムへの特定の命令は(例えば、"以下の画像のそれぞれを表示する自由にしてください。")参加者に提示され、そしてデータ記録は、セッションが開始されます。
  7. ドリフト補正。各実験刺激の開始に先立ち、ドリフトの補正は、固定の位置を受け入れるようにジョイパッドやキーボードのボタンを押しながら、参加者が中央の固視標を見ることによって行うことができます。参加者が正常に中央のターゲットの2.0℃以内に中央の固定領域にfixatesまでドリフト補正が採用されている場合、裁判は開始されません。参加者が一貫して2.0 °よりも大きいfixates場合、参加者は再度キャリブレーションと検証の手続きを経る必要があります。記録された眼球位置と校正/検証の記録の間に得られた初期固定の位置間の差より小さい2.0 °は、エラーとして留意し​​、データに計上されています。
  8. 刺激提示。固定し、眼球運動イベントを含む目の位置は、各刺激提示のためのドリフト補正の手順に従って記録されます。実験者は、ホストコンピュータの検査を介してオンラインでの録音の精度を監視することができます。
  9. 眼球運動のレコーディングセッションに続いて、画像の種類によって(小説、繰り返し)のパターンを走査眼球運動を特徴づけるの措置は、SRリサーチ社のデータビューアなどのソフトウェアパッケージ、様々な派生させることができます。さらに、刺激の特定の領域(例えば変更されていない、操作)に表示しては、パラダイムプログラミングの段階で、またはデータ収集後のいずれかに各イメージ用に作成されている興味のある実験者 - 描画領域に対してで目の動きを分析することによって特徴づけられる。
  10. 参加者はセッションの終了時に実験の目的についてdebriefedされています。

代表的な結果

複数の対策は、眼球運動の全体的なイメージ(それぞれ固定/サッカードの特性を含む)に表示して記述する措置を含む録音、、そしての中で関心の特定の領域に指示された視野のパターンを説明対策から導出することができます画像3。画像の全体的な視聴の対策は、(これらに限定されない)を含むことができる:注視の数と画像に加えられたサッカードの数、各固定の平均持続期間、およびに遠ざけ費やされた視聴時間の総量をイメージ。関心の特定の領域に表示のパターンを記述する施策は、(これに限定されない)を含むことができる。関心のある領域に対して行われた注視の数、関心領域内で費やす時間の量、およびトランジションの数関心領域の/アウトになる。さらに、対策が特に眼球運動のイベントが発生した(すなわち、どのように初期の)で、タイミング、などの輪郭を眼球運動の記録に由来することができるとして刺激の発症後、目が最初のサッカードが画像上で行われている関心の特定の地域、および眼球運動のパターンのシーケンスに固有のエントロピー(制約/ランダム性)にこだわるとき、。

任意の画像を表示するには、眼球運動の措置は、目が固執されたディテール、いつ、どのくらいの期間することができます。メモリのインデックスを取得するには、我々は、画像の異なるセットに視聴者に露出の異なる種類や量を与えるし、それらのセット間で、参加者全体での表示パターンを比較することができます。例えば、画像の繰り返しのためのメモリを調べるために、スキャンパターンは、テストセッション全体を通じて複数回表示されている小説の画像と画像の間で対比することができます。画像2、4-5、8の全体的な視野の減少のテストセッションの結果全体に繰り返し画像を表示。これは、図2で見ることができます。この代表的な結果でリッグスらから11、参加者は5つのテストブロックの各々に一度の顔の斬新な写真を見て、。増加の暴露に、視聴者は顔にできるよう注視量の減少があった。画像の特定の詳細については、メモリを調べるために、スキャンパターンを繰り返し、元の、未変化体(繰り返し画像)と同様に、テストセッション全体を通じて繰り返して表示されている画像で表示されている画像との間で対比することができますが、変更がされている最終的な曝露(操作画像)中にシーンの中でいくつかの要素を導入。このようなケースでは、スキャンパターンが繰り返さ画像2-3、7-8と同じ、不変の地域に比べて操作された画像内で変更されている地域に差魅了されています。しかし、メモリのような眼球運動の指標がこのような健康な高齢者と内側側頭葉損傷による健忘症の患者が、シーン内のオブジェクト間の空間関係の彼らの記憶のために評価される場合など一定の集団で存在していない、図3で概説2、8。そのため、眼球運動の監視からの知見は、神経心理学的状況2-3、8-10異なると、参加者のグループ間のコントラストのメモリに使用することができます。

図2
図2。目の動きは、繰り返しのためのメモリを明らかにするこの代表的な結果では我々の研究室から[11]、参加者5の研究ブロック全体で見て顔;(1-5から)増加の視聴数で、顔への注視の数が減少した。

図3
図3。目の動きは、変更の詳細についてはメモリを明らかにする。若年成人[2(実験1、2)、8(無料の表示の条件は)]から変化している操作された画像のクリティカル領域への合計の目の注視の大部分を監督地域は、小説と繰り返し画像のように、変化を経ていないときに前と比較して表示。メモリのような効果は、健康な高齢者では、と健忘の患者[2] [8(無料の表示条件]欠席した。

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Discussion

眼球運動の監視には、集団の様々なメモリ機能を評価すると効率的な、便利なツールです。このプロトコルは、ヘッドマウントビデオベースの目の追跡の使用について説明しますが、リモートアイトラッカーは、ヘルメットの調整の必要性を削除し、カメラの調整を簡素化するようにプロトコルが簡単に、リモートアイトラッキングデバイスの使用に適応させることができる。しかし、リモートアイトラッカーで、ヘッドの移動は、目の録音の精度を維持するために制限される必要があります。眼球運動の正確なキャリブレーションは、有用な、と解釈データを取得するための最優先事項です。

眼球運動のモニタリングを通じて得られたメモリのインデックスは、標的のコミュニケーション能力を持つ集団におけるメモリの急速な調査のために有利であるかもしれないメモリの明示的な(すなわち、口頭)報告書を、取得するための必要性をなくす。アイトラッキングは、メモリ内に保持が意識イントロスペクションのために利用可能ではない情報があるかどうかを判断するための明示的なレポートと連携して使用することもできます。さらに、眼球運動のパターンは、メモリの影響がこれらのパターンの変化を誘導する時期を決定するためにプローブすることができます。すべては一緒に、明示的なレポートと比較した場合、眼球の動きの監視から派生した対策は、メモリ内に保持されているものについて、より包括的な詳細を提供する、としたとき、それが2-3をアクセスされる。

人口グループ間で眼球運動のパターンを比較すると、メモリー機能の完全性、年齢、および/または変更された神経心理学的状態に変化する可能性についての洞察を提供します。脳の特定の領域に病変を有する個体においてメモリの眼球運動の指標を尋問すると、情報2-3、9-10特定の種類を形成し、維持するために不可欠なもの神経領域を明らかにすることができます。ラボ環境外で最小の試験で、個々の参加者のためにメモリのインデックスを取得するの信頼性を検証し今後の研究で、アイトラッキングは、このような研修環境、医療現場および/または法の執行の状況でメモリを監視および検証するために有用な方法論になることがあります12目撃者の識別手順のように。

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Disclosures

利害の衝突は宣言されません。

Acknowledgments

著者はのEyalレインゴールド、吉野シェン、ニールJ.コーエン、ロバートR. Althoff、デボラHannula、とデイブウォーレンに特定のおかげで、メモリの眼球運動の監視を採用する研究に協力者の認知を行う予定。この作品は、カナダ自然科学工学研究評議会(NSERC)、カナダ衛生研究所(CIHR)、カナダ研究チェアプログラムとイノベーション(CFI)のためのカナダの財団によってサポートされています。

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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