Ojo vigilancia de los movimientos de la Memoria

Neuroscience

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ERRATUM NOTICE

Summary

Control del movimiento del ojo (o el seguimiento de los ojos) revela que en el espacio de los ojos persisten, cuándo y por cuánto tiempo. En este caso, se demuestra cómo el seguimiento de los ojos pueden ser utilizados para investigar la integridad de la memoria en las poblaciones de varios de los participantes, sin necesidad de informes verbales o explícita de lo contrario,.

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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

Explícita (a menudo verbal) informes se utilizan normalmente para investigar la memoria (por ejemplo, "Dime lo que recuerda de la persona que usted vio en el banco de ayer."), Sin embargo, esos informes a menudo puede ser poco fiable o sensibles al sesgo de respuesta

Protocol

El equipo utilizado en la adquisición de datos

Ojo tracker

El rastreador ocular utilizado en el protocolo actual es un sistema de EyeLink II (SR Research Ltd, Mississauga, Ontario, Canadá). Esta montado en la cabeza, de vídeo basado en los registros de seguimiento del ojo la posición del ojo en X, coordenada marco a una velocidad de muestreo de 500 Hz o bien 250, con una resolución espacial de <0,1 º. Una cámara se utiliza para controlar la posición de la cabeza mediante el envío de los marcadores de infrarrojos para sensores colocados en las cuatro esquinas de la pantalla del monitor que es visto por los participantes. Dos cámaras adicionales se montan en la banda situada debajo de cada uno de los ojos, e iluminadores infrarrojos se utilizan para tomar nota de la pupila y el reflejo corneal. Posición de los ojos pueden estar basadas en la pupila y la reflexión corneal, o con base en el único alumno. La diadema acolchada del rastreador ocular se puede ajustar en dos planos para caber cómodamente el tamaño de la cabeza de un adulto participante. Mayoría de los anteojos y lentes de contacto puede ser satisfecha por el rastreador de ojos.

Computadoras

Dos equipos se utilizan para apoyar la grabación del movimiento del ojo. Una computadora sirve como pantalla de ordenador, que presenta las pantallas de calibración, las instrucciones necesarias de trabajo y las imágenes utilizadas en el paradigma experimental a los participantes. El equipo visualizar los detalles de los parámetros de recopilación de datos que se tendrá que regir por el equipo host segundo. El ordenador calcula en tiempo real la posición de la mirada y registra los datos de movimiento de los ojos para su posterior análisis, así como presionar cualquier botón del teclado o las respuestas de los participantes hizo. Configuración de los participantes y las operaciones del rastreador ocular se realiza a través de la PC.

Software

En este protocolo, el calendario y el orden en que los estímulos experimentales se presentarán a los participantes, y la manera en que la posición del ojo debe ser recogida por el equipo anfitrión se programan a través del Generador experimento, un programa de software desarrollado específicamente por SR Research Ltd para interactuar con el equipo anfitrión ojo tracker. Sin embargo, la presentación del estímulo también puede llevarse a cabo a través de otros programas de software (por ejemplo, la presentación, los sistemas neuroconductuales, Albany, CA). La conversión de los datos de movimiento de los ojos a una serie de eventos de fijación y sacadas que llevan mucho tiempo encerrados en la presentación del estímulo (o cualquier otro evento externo) se logra a través del ordenador y puede ser interrogado con visor de datos, un programa de software desarrollado por SR Research Ltd sin embargo, de nuevo, otros programas pueden ser utilizados para obtener las medidas, se requiere el movimiento. En este caso, la detección de las fijaciones y sacadas dependen de un analizador en línea, que separa las muestras de crudo movimiento de los ojos en los estados significativos (movimientos sacádicos, parpadea y fijaciones). Si la velocidad de dos muestras sucesivas del movimiento del ojo sea mayor de 22 grados por segundo a una distancia de 0,1 °, las muestras se etiquetan como un movimiento sacádico. Si el alumno falta a tres o más muestras, la actividad de los ojos está marcado como un abrir y cerrar en el flujo de datos. No sacada y no abrir y cerrar la actividad se consideran las fijaciones.

Procedimientos de seguimiento de la mirada.

A continuación, se detallan los procedimientos para la obtención de grabaciones de movimiento de los ojos de cada participante.

  1. Consentimiento. Antes de la configuración de los participantes, los participantes se muestran la banda rastreador de ojos. El experimentador le explica a los participantes que las posiciones de cabeza y los ojos son monitoreados a través de las cámaras que se encuentran en el casco.
  2. De un determinado paradigma experimental, los participantes se sientan a una distancia fija de la pantalla para mantener el mismo ángulo visual entre los participantes.
  3. Ojo tracker configuración de la cámara. El casco de seguimiento del ojo se ajusta de modo que el casco es cómodo y poco probable que se mueven, pero no incómoda alrededor de la cabeza. El casco es más ajustado de manera que el cabezal de la cámara puede enviar iluminación infrarroja a los marcadores externos en el monitor. Cada una de las cámaras de los ojos están situados en las barras individuales que se extienden desde el casco, que permiten un ajuste en todos los ejes. Las cámaras de los ojos se colocan justo debajo y un poco lejos de cada ojo, sin obstaculizar la visión del participante s de la pantalla del monitor (ver Figura 1). Las cámaras están enfocadas a obtener una imagen clara y estable de la pupila y el reflejo corneal. Paneles de estado en el equipo host indicar si los reflejos corneales y alumnos están siendo adquiridos. El umbral de iluminación se puede ajustar para obtener el registro más estable de la pupila y el reflejo corneal. El experimentador selecciona el paradigma experimental apropiado, y designa un nombre para el movimiento de las grabaciones posteriores del ojo.

    Figura 1
    Figura 1. Ejemplo de una cabeza montada rastreador ocular basados ​​en vídeo (izquierda) y la pantalla y el PC anfitrión (derecha). Tenga en cuenta que elpantalla del monitor en la parte delantera de los participantes muestra la ubicación de la pupila (el punto azul con forma de cruz) y la reflexión corneal (punto amarillo con forma de cruz) para ayudar en la configuración de la cámara.

  4. Calibración. Para obtener registros precisos de la posición del ojo en el monitor, un procedimiento de calibración se inicia configuración de la cámara siguiente. Durante el procedimiento de calibración, los participantes son instruidos para mirar una serie de objetivos que aparecen en varios lugares en la pantalla. Por lo general, nueve de los lugares de destino se utilizan, pero la calibración se puede realizar con tan sólo tres lugares de destino. A partir de estas nueve localidades registradas, la posición del ojo en cualquier punto de la pantalla se puede interpolar.
  5. Validación. Después de la calibración, un procedimiento de validación se utiliza para comprobar la veracidad de la grabación de movimiento de los ojos. Los mismos nueve lugares de destino se proporcionan a los participantes a fijar la vista, y la diferencia se calcula entre la posición actual y la fijación de la posición de fijación previamente grabado. Si la precisión media para la grabación de la posición de uno (o ambos) los ojos excede los niveles aceptables (error promedio <0,5 º y un máximo de error de cualquier punto de <1,0 º), los procedimientos de calibración y validación se repiten. Tras la aceptación de los niveles de precisión, el investigador puede determinar si la grabación del movimiento del ojo debe ser monocular o binocular. En el caso de la grabación monocular, el experimentador puede determinar a partir de los datos que los ojos se ha de registrar, o el PC anfitrión puede seleccionar automáticamente el ojo con el promedio más bajo de error y el error máximo inferior. Mientras la calibración y validación puede ocurrir con leve movimiento de la cabeza, es conveniente que los participantes se sientan lo más quieto posible. Los participantes también son instruidos para no anticipar los próximos lugares de objetivos, sino más bien para moverse, y fijar en forma deliberada, los objetivos sólo cuando aparecen y permanecer fija en la meta hasta que desaparezca.
  6. Paradigma experimental. Instrucciones particulares de un determinado paradigma se presentan a los participantes (por ejemplo, "Por favor libremente ver cada una de las siguientes imágenes."), Y registro de datos se inicia la sesión.
  7. Deriva de la corrección. Antes del inicio de cada estímulo experimental, una corrección de deriva pueden ser realizadas por los participantes que mirar a un objetivo de fijación central, mientras que pulsando un botón en una tecla de navegación o el teclado para aceptar la posición de fijación. Cuando la corrección de la deriva que se emplee, el juicio no empezará hasta que el participante con éxito se fija en la región central de la fijación en 2,0 ° de la meta central. Si el participante siempre se fija más de 2,0 °, el participante debe volver a someterse a los procedimientos de calibración y validación. Cualquier diferencia menor de 2,0 ° entre la posición del ojo y registró la posición inicial de fijación obtenidos durante las grabaciones de calibración / validación se señaló entonces como un error y se contabilicen de los datos.
  8. Estímulo presentación. Posición de los ojos, incluyendo los eventos de fijación y sacadas, se registra después de los procedimientos de corrección de deriva para cada presentación del estímulo. El experimentador puede verificar la exactitud de los registros en línea a través de la inspección de la computadora host.
  9. Tras la sesión de grabación de movimiento ocular, las medidas que caracterizan el movimiento de los ojos de exploración de los patrones de los diferentes tipos de imágenes (por ejemplo, la novela, que se repite) se puede obtener con una variedad de paquetes de software, como el Visor de SR Research Ltd s de datos. Además, ver a regiones específicas de un estímulo (por ejemplo, sin alterar, manipular) se caracteriza por el análisis de los movimientos del ojo con respecto al experimentador tirados por las regiones de interés que se crean para cada imagen, ya sea en la fase de programación paradigma o después de la recolección de datos.
  10. Los participantes son interrogados acerca de la finalidad del experimento a la conclusión de la sesión.

Resultados representante

Múltiples medidas se pueden derivar de las grabaciones de los movimientos oculares, incluidas las medidas que describen la visión global de la imagen (incluyendo las características de cada fijación / sacada), y las medidas que describen el patrón de la visión que se ha dirigido a una región de interés dentro de una imagen 3. Medidas de visionado de una imagen puede incluir (pero no se limitan a): el número de fijaciones y el número de movimientos sacádicos hecho a la imagen, la duración media de cada fijación, y la cantidad total de tiempo de visión que se dedicó a fijar su atención sobre la imagen. Medidas que describen el patrón de la visión de una región de interés pueden incluir (pero no se limitan a): el número de las fijaciones hechas para la región de interés, la cantidad de tiempo dentro de una región de interés, y el número de transiciones realizados a / de una región de interés. Además, las medidas se pueden derivar de las grabaciones de los movimientos oculares que describen el momento por el cual (es decir, how temprano) un evento de movimiento de los ojos en particular se ha producido, como cuando, tras el inicio del estímulo, los ojos se fijan en una región específica de interés, cuando el primero se hace sacada en una imagen, y la entropía (restricción / aleatoriedad) inherentes a la secuencia de patrones de movimiento de los ojos.

Para cualquier imagen que se da, las medidas de movimiento de los ojos puede detallar donde los ojos se fijaron, cuándo y por cuánto tiempo. Para obtener un índice de la memoria, podemos ofrecer a los espectadores los diferentes tipos o cantidades de exposición a diferentes conjuntos de imágenes, y luego comparar los patrones de visualización a través de los sistemas y entre los participantes. Por ejemplo, para investigar la memoria para la repetición de una imagen, los patrones de exploración pueden ser contrastadas entre las imágenes de la novela y las imágenes que han sido vistos varias veces durante una sesión de pruebas. Visualización de imágenes en repetidas ocasiones a lo largo de una sesión de resultados de las pruebas de una disminución de la visión global de la imagen 2, 4.5, 8. Esto se puede ver en la Figura 2. En este resultado representativo del Riggs et al 11, los participantes vieron imágenes de rostros nuevos, una vez en cada uno de los cinco bloques de prueba;. Con aumento de la exposición, hubo una disminución en la cantidad de fijaciones que los espectadores que a las caras. Para profundizar en la memoria para los detalles particulares de la imagen, los patrones de exploración pueden ser contrastadas entre las imágenes que se han visto varias veces en su forma original, sin alteraciones (imágenes repetidas) y las imágenes que también han sido visto en repetidas ocasiones a lo largo de una sesión de pruebas, pero un cambio se ha introducido algún elemento dentro de una escena en la exposición final (imágenes manipuladas). En tales casos, los patrones de exploración son atraídos a la región de forma diferente que ha sido alterado dentro de una imagen manipulada en comparación a la misma región, sin modificación de imágenes repetidas 2-3, 7-8. Sin embargo, como los índices de movimiento de los ojos de la memoria no están presentes en ciertas poblaciones, como cuando los adultos mayores sanos y pacientes con amnesia debido al daño del lóbulo temporal medial son evaluados por su memoria de las relaciones espaciales entre objetos en las escenas, como se indica en la Figura 3 2, 8. Por lo tanto, los resultados de la vigilancia del movimiento del ojo se puede utilizar para la memoria el contraste entre los grupos de participantes con diferentes estado neuropsicológico 2-3, 80-10.

Figura 2
Figura 2. Movimientos de los ojos revelan la memoria para la repetición de este resultado representativo de nuestro laboratorio [11], los rostros vistos a través de cinco bloques de estudio;. Como el número de visionados mayor (1-5), el número de fijaciones de las caras disminuido.

Figura 3
Figura 3. Movimientos de los ojos revelan la memoria para los detalles cambiado. Los adultos más jóvenes [2 (experimentos 1, 2), 8 (condición de visualización gratis)] dirigido una mayor proporción de sus fijaciones del ojo total de una región crítica en una imagen manipulada que ha sufrido un cambio de una antes de ver en comparación a cuando la región no ha sufrido un cambio, como en la novela y las imágenes repetidas. Estos efectos de la memoria no se presentaron en adultos mayores sanos [8 (Estado de visión libre], y en pacientes amnésicos [2].

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Discussion

Control del movimiento del ojo es una herramienta eficaz, útil con la que evaluar la función de memoria en una variedad de poblaciones. Este protocolo describe el uso de una cabeza montada rastreador ocular basado en video, pero el protocolo se puede adaptar fácilmente para el uso de dispositivos remotos de seguimiento de la mirada, como rastreadores remotos ojo eliminar la necesidad de ajustar el casco y simplificar los ajustes de la cámara. Sin embargo, con un rastreador de ojos a distancia, movimiento de la cabeza debe estar obligado a mantener la exactitud de las grabaciones de los ojos. Una calibración precisa de los movimientos de los ojos es fundamental para la obtención de útiles e interpretables, los datos.

Los índices de memoria obtenida a través del seguimiento del movimiento del ojo obviar la necesidad de adquirir explícita (es decir, verbal) los informes de la memoria, que puede ser ventajoso para la investigación rápida de la memoria en las poblaciones con las habilidades de comunicación comprometidos. Seguimiento de los ojos también puede ser utilizado de acuerdo con los informes explícitas para determinar si hay información que se mantiene en la memoria pero no está disponible para la introspección consciente. Además, los patrones de movimiento de los ojos puede ser investigada para determinar si la influencia de la memoria induce un cambio en los patrones. En total, en comparación con los informes explícito, las medidas derivadas de la vigilancia del movimiento del ojo proporcionar detalles más completos acerca de lo que se mantiene en la memoria, y cuando se accede a 02.03.

Al comparar los patrones de movimiento ocular a través de grupos de la población da una idea de cómo la integridad de la función de memoria puede cambiar con la edad, y / o estado neuropsicológico alterado. Interrogar a los índices de movimiento de los ojos de la memoria en personas con lesiones en áreas particulares del cerebro puede revelar las regiones neuronales que son esenciales para la formación y el mantenimiento de determinados tipos de información 2-3, 9-10. Con más investigación que examina la fiabilidad de la obtención de índices de la memoria de los participantes individuales con un mínimo de pruebas fuera del entorno de laboratorio, seguimiento de los ojos pueden llegar a ser una metodología útil para supervisar y validar la memoria en entornos de formación, centros clínicos y / o situaciones de orden público, tales como en los procedimientos de identificación de testigos 12.

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Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

Acknowledgments

Los autores desean agradecer a sus colaboradores en los estudios que emplean control del movimiento del ojo de la memoria, con especial agradecimiento a Eyal Reingold, Shen Jiye, Neal J. Cohen, Robert R. Althoff, Hannula Deborah, y Warren Dave. Este trabajo ha sido apoyado por las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá (NSERC), Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR), el Programa de Cátedras de Investigación de Canadá y la Fundación Canadiense para la Innovación (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

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References

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  11. Riggs, L., McQuiggan, D., Chan, J., Anderson, A. K., Ryan, J. D. Emotion- modulated viewing of faces by association. Forthcoming Forthcoming.
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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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