Summary
Vi præsenterer en protokol, der anvender øjensporing til at overvåge øjenbevægelser under en intervalsammenligningsopgave (varighedsopfattelse) baseret på visuelle begivenheder. Målet er at give en foreløbig vejledning til at adskille oculomotoriske reaktioner på varighedsopfattelsesopgaver (sammenligning eller diskrimination af tidsintervaller) fra svar på selve stimulus.
Abstract
Eye-tracking-metoder kan muliggøre online overvågning af kognitiv behandling under visuelle varighedsopfattelsesopgaver, hvor deltagerne bliver bedt om at estimere, diskriminere eller sammenligne tidsintervaller defineret af visuelle begivenheder som blinkende cirkler. Men så vidt vi ved, har forsøg på at validere denne mulighed hidtil været ufattelige, og resultaterne forbliver fokuseret på offline adfærdsmæssige beslutninger truffet efter stimulusudseende. Dette papir præsenterer en eye-tracking-protokol til udforskning af de kognitive processer, der går forud for adfærdsmæssige reaktioner i en intervalsammenligningsopgave, hvor deltagerne så to på hinanden følgende intervaller og skulle beslutte, om det fremskyndede (første interval længere end andet) eller bremsede (andet interval længere).
Vores største bekymring var at adskille oculomotoriske reaktioner på selve den visuelle stimulus fra korrelater af varighed relateret til domme. For at opnå dette definerede vi tre på hinanden følgende tidsvinduer baseret på kritiske begivenheder: baseline debut, begyndelsen af det første interval, begyndelsen af det andet interval og slutningen af stimulus. Vi ekstraherede derefter traditionelle oculomotoriske målinger for hver (antal fikseringer, pupilstørrelse) og fokuserede på tidsvinduesrelaterede ændringer for at adskille reaktionerne på den visuelle stimulus fra dem, der var relateret til intervalsammenligning i sig selv. Som vi viser i de illustrative resultater, viste øjensporingsdata signifikante forskelle, der var i overensstemmelse med adfærdsmæssige resultater, hvilket hævede hypoteser om de involverede mekanismer. Denne protokol er i sin vorden, og den vil kræve mange forbedringer, men den repræsenterer et vigtigt skridt fremad i det nuværende tekniske niveau.
Introduction
Tidsopfattelsesevner har tiltrukket stigende forskningsopmærksomhed i de seneste år, delvis på grund af akkumulerende beviser for, at disse kan være forbundet med læsefærdigheder eller patologiske tilstande 1,2,3,4,5. Visuel varighedsopfattelse - evnen til at estimere, skelne eller sammenligne tidsintervaller defineret af visuelle begivenheder - er et underfelt af interesse 6,7, hvor eye-tracking-metoder kan yde et bidrag. Resultaterne forbliver dog fokuseret på adfærdsmæssige beslutninger efter stimulus som at trykke på en knap for at angive, hvor meget tid der er gået (estimere), om tidsintervaller er de samme eller forskellige (diskrimination), eller hvilket af en række tidsintervaller der er længst eller kortest. Nogle få undersøgelser har forsøgt at korrelere adfærdsmæssige resultater med eye-tracking data 8,9, men de kunne ikke finde sammenhænge mellem de to, hvilket tyder på, at en direkte relation er fraværende.
I det aktuelle papir præsenterer vi en protokol til registrering og analyse af oculomotoriske reaktioner under stimuluspræsentation i en visuel varighedsopfattelsesopgave. Specifikt henviser beskrivelsen til en intervalsammenligningsopgave, hvor deltagerne så sekvenser af tre begivenheder, der definerede to tidsintervaller og blev bedt om at bedømme, om de fremskyndede (første interval længere end andet) eller bremsede (første kortere end andet). De tidsintervaller, der blev anvendt i undersøgelsen, strakte sig fra 133 til 733 ms i overensstemmelse med principperne i Temporal Sampling Framework (TSF)10. TSF antyder, at hjernens oscillerende aktivitet, især i frekvensbånd som deltaoscillationer (1-4 Hz), synkroniseres med indkommende taleenheder såsom sekvenser af stressaccenter. Denne synkronisering forbedrer kodningen af tale, forbedrer opmærksomheden på taleenheder og hjælper med at udtrække sekventielle regelmæssigheder, der kan være relevante for at forstå tilstande som dysleksi, som udviser atypiske lavfrekvente svingninger. Målet med undersøgelsen, hvor vi udviklede den her præsenterede metode, var at afgøre, om ordblindes vanskeligheder med visuel varighedsopfattelse (gruppeeffekter på intervalsammenligningsopgaven) afspejler problemer med at behandle selve det visuelle objekt, nemlig bevægelses- og luminanskontraster11. Hvis dette var tilfældet, forventede vi, at ordblindes ulempe over for kontroller ville være større for stimuli med bevægelse og kontraster med lav luminans (interaktion mellem gruppe og stimulustype).
Hovedresultatet af den oprindelige undersøgelse var drevet af adfærdsmæssige vurderinger efter stimulus. Eye-tracking data - pupilstørrelse og antal fikseringer - registreret under stimuluspræsentation blev brugt til at udforske processer forud for adfærdsmæssige beslutninger. Vi mener dog, at den nuværende protokol kan bruges uafhængigt af adfærdsmæssig dataindsamling, forudsat at målene er sat i overensstemmelse hermed. Det kan også være muligt at justere det til intervaldiskriminationsopgaver. Brug af det i tidsestimeringsopgaver er ikke så umiddelbart, men vi vil ikke udelukke denne mulighed. Vi brugte elevstørrelse, fordi den afspejler kognitiv belastning 12,13,14, blandt andre tilstande, og dermed kan give information om deltagernes færdigheder (højere belastning betyder færre færdigheder). Med hensyn til antallet af fikseringer kan flere fikseringer afspejle deltagernes stærkere engagement i opgaven15,16. Den oprindelige undersøgelse brugte fem stimulustyper. For forenkling brugte vi kun to i den nuværende protokol (Ball vs. Flash, der repræsenterer en bevægelsesrelateret kontrast).
Den største udfordring, vi forsøgte at løse, var at adskille reaktioner på selve den visuelle stimulus fra dem, der var relateret til intervalsammenligning, da det er kendt, at oculomotoriske reaktioner ændres i henhold til egenskaber som bevægelse eller luminanskontraster17. Baseret på den forudsætning, at den visuelle stimulus behandles, så snart den vises på skærmen (første interval), og intervalsammenligning kun muliggøres, når det andet tidsinterval begynder, definerede vi tre tidsvinduer: præstimulusvindue, første interval, andet interval (adfærdsrespons ikke inkluderet). Ved at analysere ændringer fra præstimulusvinduet i løbet af det første interval, ville vi få indekser for deltagernes reaktioner på selve stimulus. Sammenligning af det første til det andet interval ville udnytte mulige oculomotoriske signaturer af intervalsammenligning - opgavedeltagerne blev bedt om at udføre.
Protocol
Tooghalvtreds deltagere (25 diagnosticeret med dysleksi eller signaleret som potentielle tilfælde og 27 kontroller) blev rekrutteret fra samfundet (via sociale medier og bekvemmeligheds-e-mail-kontakter) og et universitetskursus. Efter en bekræftende neuropsykologisk vurdering og efterfølgende dataanalyse (for flere detaljer, se Goswami10) blev syv deltagere ekskluderet fra undersøgelsen. Denne udelukkelse omfattede fire personer med ordblindhed, der ikke opfyldte kriterierne, to ordblinde deltagere med afvigende værdier i den primære eksperimentelle opgave og en kontroldeltager, hvis øjensporingsdata var påvirket af støj. Den endelige prøve bestod af 45 deltagere, 19 ordblinde voksne (en mand) og 26 kontroller (fem mænd). Alle deltagere havde portugisisktalende som modersmål, havde normalt eller korrigeret til normalt syn, og ingen havde diagnosticeret høre-, neurologiske eller taleproblemer. Den her beskrevne protokol blev godkendt af den lokale etiske komité ved Det Psykologiske Fakultet ved universitetet i Porto (ref. nummer 2021/06-07b), og alle deltagere underskrev informeret samtykke i henhold til Helsinki-erklæringen.
1. Stimulering skabelse
- Definer otte sekvenser med to tidsintervaller (tabel 1), hvor den første er kortere end den anden (langsommere sekvens); Vælg intervaller, der er kompatible med billedhastigheden for animationssoftwaren (her 30 billeder / s, 33 ms / ramme) ved hjælp af en billedvarighedskonverteringstabel.
- For hver hastighedssekvens oprettes en hastighedsanalog opnået ved at invertere rækkefølgen af intervallerne (tabel 1).
- Konverter intervallængden til antallet af billeder i et regneark ved at dividere målintervallet (ms) med 33 (angiv f.eks. 9-13 billeder for intervalsekvensen på 300-433 ms).
- Definer nøglerammer for hver sekvens: stimulusdebut ved ramme 7 (efter seks tomme rammer, svarende til 200 ms), forskydning af interval 1 ved ramme 6 + længde af interval 1 (6 + 9 for det givne eksempel), det samme for forskydningen af interval 2 (6 + 9 + 13). Indstil yderligere to rammer i slutningen af interval 2 for at markere slutningen af stimulus (6+ 9 + 13 +2).
- Opret flashsekvenser som animationer.
- Kør animationssoftwaren (f.eks. Adobe Animate), og opret en ny fil med sort baggrund.
- Ved ramme 7 skal du tegne en blå cirkel i midten af skærmen. Sørg for, at dens dimensioner får den til at optage omkring 2 ° af synsfeltet med den planlagte skærm-øjeafstand (55 cm her), hvilket betyder, at kuglediameteren er 1,92 cm.
- Kopier og indsæt dette billede i den næste tilstødende ramme (startende på ramme 7.), således at hver flash varer omkring 99 ms.
- Kopier og indsæt denne to-frame-sekvens i de to andre keyframes (begyndelsen af interval 1 og 2).
- Byg de resterende 15 animationer ved at oprette kopier af filen og flytte intervalstarten til de relevante rammer.
- Opret hoppende boldsekvenser som animationer.
- Åbn en fil i animationssoftwaren med de samme specifikationer (størrelse, baggrund), der bruges i flash-animationer. Åbn regnearket med nøglerammespecifikationer, så keyframes nu svarer til knuste bolde, der rammer jorden.
- Start med tre billeder med sort baggrund (99 ms). I den 4. ramme tegner du en blå kugle øverst i midten, svarende til den, der bruges til blink.
- Tegn en mast kugle (bredde større end højden) ved stimulusstartpunktet, der varer tre rammer (begyndelse af interval 1). Sørg for, at bolden er vandret centreret og lodret under midten af skærmen.
- Klik på knappen Egenskaber for objektet og derefter på Position og størrelse for at placere bolden i den valgte mastehøjde og øge bredden/formindskelseshøjden.
- Generer en kontinuerlig ændring ved hjælp af tween-kommandoen fra bolden øverst til den knuste bold (lodret nedstigning).
- Kopier sekvensen med tre billeder med den knuste kugle til de to andre nøglerammer (begyndelsen af interval 1 og 2).
- I regnearket divideres varigheden af hvert interval med 2 for at definere midtpunkterne mellem to squash for intervaller 1 og 2, hvor bolden rammer maksimal højde efter stigende og før faldende.
- En ikke-mast kugle tegnes lodret over banens laveste punkt i de midterpunkter, der er defineret i trin 1.6.6. Generer den stigende animation mellem intervalstarten (når bolden rammer jorden) og det højeste punkt og mellem det højeste punkt og det næste squash (nedstigning).
- Tilpas filen til de andre 15 tidsstrukturer.
- Eksporter alle animationer som .xvd. Hvis indstillingen ikke er tilgængelig, skal du eksportere som .avi og derefter konvertere, så den kan bruges i eyelink-systemet.
2. Forberedelse af eksperiment
- Oprettelse af eksperimentmappen
- Åbn programmet Experiment Builder , og vælg nyt i menufilen.
- Gem projektet ved at klikke på Filer | Gem som. Angiv navnet på projektet og det sted, hvor det skal gemmes.
BEMÆRK: Dette opretter en hel mappe med undermapper til stimulusfiler og andet materiale. Eksperimentfilen vises i mappen med filtypenavnet .ebd. - Inde i projektmappen skal du klikke på Bibliotek og derefter i mappen med navnet Video. Upload .xvid-videostimulusfilerne til denne mappe.
BEMÆRK: Alle stimuli, der bruges i eksperimentet, skal gemmes i biblioteket.
- Oprettelse af den grundlæggende struktur for interaktion inden for systemet og menneske-system
- Træk startpanelet og skærmikonerne til grafeditorvinduet . Opret et link mellem dem ved at klikke og trække musen fra den første til den anden.
- I egenskaberne for skærmen skal du klikke på knappen Indsæt tekstressource med flere linjer og skrive en instruktionstekst, der forklarer den kalibreringsprocedure, der følger.
- Vælg to udløsere (inputkanaler for at komme videre i eksperimentet): tastatur og el-knap (knapboks). Link skærmen til begge.
BEMÆRK: Disse udløsere giver deltageren eller eksperimentatoren mulighed for at klikke på en hvilken som helst knap for at fortsætte. - Vælg ikonet Kameraopsætning , og link begge udløsere til det.
BEMÆRK: Dette vil gøre det muligt at etablere kommunikation med eye-trackeren, så deltagerens øje(r) kan overvåges for kamerajustering, kalibrering og validering (se afsnit 4). - Vælg ikonet Resultatfil , og træk det i højre side af rutediagrammet.
BEMÆRK: Denne handling gør det muligt at registrere eksperimentets adfærdsmæssige reaktioner.
- Definition af blokstrukturen
- Vælg ikonet Sekvens , og knyt det (se trin 2.2.1) til kameraopsætningen.
- I Egenskaber skal du klikke på Iterationsantal og vælge 2 for antal blokke (blink og kugler).
- BEMÆRK: Dette adskiller præsentationen af blink fra præsentationen af bolde.
- Indtast sekvensen (blokdefinition), og træk et startpanelikon , et displayikon og udløserne el_button og tastatur. Link dem i denne rækkefølge.
- I displayskærmikonet skal du klikke på knappen Indsæt tekstressource med flere linjer og skrive en instruktionstekst, der forklarer eksperimentet.
- Definition af forsøgsstrukturen
- Inde i bloksekvensen skal du trække et Ny sekvensikon til editoren for at oprette prøvesekvensen.
BEMÆRK: Indlejring af prøvesekvensen inde i bloksekvensen gør det muligt at køre flere forsøg i hver blok. - Træk et startpanel og ikonet Forbered sekvens inde i prøvesekvensen, og sammenkæd det andet med det første.
BEMÆRK: Denne handling indlæser de eksperimentelle stimuli, der vil blive præsenteret for deltageren. - Træk Drift-korrektionsikonet til grænsefladen, og link det til ikonet for forberedelse af sekvens.
BEMÆRK: Afdriftkorrektionen præsenterer et enkelt fikseringsmål på stimuleringscomputerskærmen og gør det muligt at sammenligne markørblikkets position med den faktiske stimuliposition på optagecomputeren. Afdriftkontrollen og den respektive korrektion begynder automatisk efter hver afprøvning for at sikre, at den indledende kalibreringskvalitet fortsætter.
- Inde i bloksekvensen skal du trække et Ny sekvensikon til editoren for at oprette prøvesekvensen.
- Definition af optagelsesstrukturen
- Inde i prøvesekvensen skal du trække et Ny sekvensikon til editoren for at oprette optagelsessekvensen.
BEMÆRK: Optagelsessekvensen er ansvarlig for øjendataindsamling, og det er her, de visuelle stimuli præsenteres. - Vælg indstillingen Optag i egenskaberne for denne sekvens.
BEMÆRK: Ved at gøre dette begynder øjetrackeren at registrere, når stimulus begynder og stopper, når stimulus slutter. - I egenskaber skal du klikke på Datakilde og udfylde hver række tabellen (type eller vælg) med det nøjagtige filnavn for hver stimulus, typen af forsøgspraksis eller eksperimentel, hvor mange gange hver stimulus vil blive præsenteret (1 her) og knappen forventet svar .
BEMÆRK: Filnavnene skal være identiske med dem, der uploades i biblioteket, filtypenavn inkluderet (f.eks. ball_sp_1.xvd). - På det øverste panel i grænsefladen skal du klikke på Randomiseringsindstillingers og markere afkrydsningsfelterne Aktivér randomisering af forsøg for at sikre, at stimuli randomiseres inden for hver blok. Klik på Ok knappen for at vende tilbage til grænsefladen.
- I optagelsessekvensen skal du oprette startpanel-skærmforbindelsen. Inde i skærmen skal du vælge Indsæt videoressource knappen (kameraikon) og træk den til grænsefladen.
- Forbind udløserne på tastaturet og el-knappen med displayikonet (som i trin 2.2.1) for at give deltageren mulighed for at svare.
- Træk ikonet Kontroller nøjagtighed , og link det til udløserne som i trin 2.2.1.
BEMÆRK: Denne handling gør det muligt for softwaren at kontrollere, om den tast, der blev trykket på, svarer til værdien af den korrekte svarkolonne i datakilden.
- Inde i prøvesekvensen skal du trække et Ny sekvensikon til editoren for at oprette optagelsessekvensen.
- Afslutning af eksperimentet
- Øverst på hovedpanelet skal du klikke på pilikonet Kør for at køre en test af eksperimentet.
3. Opsætning af apparater
- Tilslut stimuleringscomputeren til en 5-knapboks og et tastatur.
- Tilslut stimuleringscomputeren (med den systemdedikerede præsentationssoftware) til eye-trackeren (figur 1), der er placeret under eller foran skærmen.
- Tilslut eye-trackeren til optagecomputeren.
Figur 1: Opsætningen af øjensporing. Det rumlige arrangement af optagesystemet består af stimuleringscomputeren, optagecomputeren, eye-trackeren, responsenheden (knapboksen) og tastaturet. Deltagerne sad 55 cm væk fra stimuleringsskærmen. Klik her for at se en større version af denne figur.
4. Forberedelse af dataindsamling
- Få informeret samtykke fra deltagerne og beskriv det eksperimentelle format for dem. Placer deltageren i en sådan afstand fra stimuleringscomputeren, at stimuluscirklen (flash eller kugle) svarer til 2° af synsfeltet (typisk afstand ~ 60 cm).
- Vælg samplingfrekvensen (1.000 Hz for høj opløsning) og øje(r), der skal optages (dominerende øje).
- I visualiseringen fra optagecomputeren skal du sikre dig, at eye-trackeren sporer målet (en pind placeret mellem deltagerens øjenbryn) og det dominerende øje på en stabil måde. Flyt kameraet op eller ned, hvis det er nødvendigt.
- Åbn eksperimentet. Kør de 5-punkts kalibrerings- og valideringsprocedurer, der leveres af systemet, fra optagecomputeren for at muliggøre nøjagtig og pålidelig registrering af øjenbevægelser. Bed deltageren om at se på en prik, der vises på skærmen forskellige steder (én gang til kalibrering, to gange til validering).
BEMÆRK: Accepter kun fejl under 0,5°.
5. Kørsel af eksperimentet
- Forklar opgaven for deltageren.
- Præsenter øvelsesforsøgene og afklar deltagernes tvivl.
- Start eksperimentet ved at klikke på Kør.
- Sæt eksperimentet mellem forholdene på pause og forklar, at stimulus nu vil være anderledes, men spørgsmålet er det samme.
6. Oprettelse af tidsvinduer til analyse
- I Dataviewer-software18 skal du gå til File, derefter Import Data og til sidst Multiple EyeLink Data-filer. Vælg filerne for alle deltagere i dialogboksen.
- Vælg én prøveversion. Vælg firkantikonet for at tegne et interesseområde.
BEMÆRK: Interesseområdet definerer både et område på skærmen og et tidsvindue i prøveversionen. Her vælger vi altid fuld skærm. - For at oprette TW alle (figur 2) skal du klikke på tegningsikonet og vælge fuld skærm. I den åbne dialogboks skal du navngive interesseområdet som TW_all og definere et tidssegment, der matcher hele prøveversionen.
- Klik på Gem interesseområdesættet , og anvend denne skabelon på alle forsøg med samme længde (f.eks. tidsstruktur 1 og 8 fra tabel 1, for både bolde og blink, for alle deltagere).
- Vælg en af de 16 tidsstrukturer fra tabel 1. Definer TW_0, TW_1 og TW_2 som i trin 6.3, men følg de tidsfrister, der er skematiseret i figur 2 (tidsvinduesgrænser svarende til flash-udseende og boldsquash). Længden af TW0 kan tilpasses.
- Mærk hvert interesseområde, og anvend skabelonen på forsøgene med samme tidsstruktur (bolde og blink, alle deltagere).
- Gentag processen for de resterende 15 tidsstrukturer.
Figur 2: Stimulus type. Sekvenser af hoppende bolde (venstre) og blink (højre), der blev brugt i eksperimentet. De stiplede linjer angiver de tidsvinduer, der bruges til analyse: TW0 er præstimulusperioden; TW1 er stimulusens første optræden på skærmen og markerer det første interval - når deltageren har information om stimuliegenskaber og længden af det første interval, og TW2 markerer det andet interval - når deltageren kan sammenligne det første med det andet interval for at udarbejde en beslutning (bremset eller fremskyndet). Klik her for at se en større version af denne figur.
7. Uddragelse af foranstaltninger
- I menulinjen skal du klikke på Analyse | Rapport |Rapport om interesseområder.
- Vælg følgende målinger for at udtrække opholdstid, antal fikseringer og pupilstørrelse, og klik derefter på næste.
BEMÆRK: Outputtet skal indeholde data fra 16 flash-forsøg og 16 hoppeboldforsøg pr. deltager (32 forsøg x n deltagere), specificeret for hvert af de fire tidsvinduer (TW0, TW1, TW2, TW alle). - Eksporter matrixen som en .xlsx fil.
8. Fjern prøveversioner med artefakter
- Overvej opholdstidsmålinger for TW alle og markér forsøg med mere end 30% af signaltab (opholdstid < 70% af prøveperioden).
BEMÆRK: Tag højde for, at hvert af de 32 forsøg har forskellig længde. - Ekskluder støjende (markerede) stier fra matrixen og gem den.
9. Statistisk analyse
- Udfør to gentagne målinger ANOVA (TW x gruppe x stimulus) for hver måling, den ene med TW 0 og 1, den anden med TW 1 og 2.
- Korreler TW-relaterede ændringer med adfærdsmæssige resultater, hvis de er tilgængelige.
Representative Results
For bedre at forstå TW-relaterede ændringer fokuserede vores analyse på interaktionen mellem tidsvinduer (TW0 vs. TW1, TW1 vs. TW2) med stimulustype og gruppe. Som vist i figur 3 viste begge TW-relaterede sammenligninger (TW01 og TW12) forskellige niveauer af ændring i henhold til stimulus (TW x stimulusinteraktion), hvor kugler fremkalder flere TW-relaterede ændringer i oculomotoriske reaktioner end blink i begge grupper (ingen TW x stimulus x gruppeinteraktion). Dette skete både for elevstørrelsen og antallet af fikseringer. Med hensyn til gruppepåvirkninger fandt vi en TW x gruppeinteraktion på ændringen i antallet af fikseringer fra TW0 til TW1 (respons på stimulusdebut): ordblinde viste nedsat ændring, hovedsageligt på grund af lavere præstimulusværdier. Interaktioner mellem TW, stimulus og gruppe var fraværende. Dette viser, at gruppepåvirkninger var ens for både bolde og blink.
Figur 3: Resultater. Tidsvinduesrelaterede ændringer i pupilstørrelse og antal fikseringer som funktion af gruppe (kontrol vs. ordblind, TW x gruppe) og stimulustype (bolde, B, vs. blink, F, TW x stimulus). TW 0-1 adresserer kontrasten mellem ingen stimulus og stimulussynlighed; TW 1-2 sammenligner det første og andet interval med sammenligning af adresseinterval. 95% konfidensintervallerne er repræsenteret af lodrette bjælker. Bolde fremkaldte flere ændringer end blink fra TW0 over TW1 (mere fald) og fra TW1 over TW2 (mere stigning) i begge eye-tracking-målinger og begge grupper (TW x stimulus, ingen TW x stimulus x gruppe). Ændringer i antallet af fikseringer på tværs af TW 0-1 var mindre hos ordblinde end kontroller uanset stimulustype (TW x gruppe, ingen TW x stimulus x gruppe). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Adfærdsmæssige resultater. (A) Diskrimination mellem hastigheds- og nedtrapningssekvenser (d-prime) pr. gruppe og stimulustype. (B) Signifikante korrelationer mellem adfærdsmæssig præstation (d-prime) og tidsvinduesrelaterede ændringer i øjenbevægelser, begge stimulus-gennemsnitlige. Klik her for at se en større version af denne figur.
Kritisk set var disse værdier parallelle med adfærdsmæssige fund (figur 4A) i overensstemmelse med hovedundersøgelsen: adfærdsmæssige fund pegede på stimuluseffekter (mindre nøjagtighed for bolde end for blink) og gruppeeffekter (dårligere præstation hos dysleksi) uden gruppe x-stimulusinteraktioner. Desuden korrelerede vi i den oprindelige undersøgelse med fem forskellige stimuli adfærdsmæssige med øjensporingsdata (antal fikseringer) i gennemsnit for alle stimulustyper og fandt en sammenhæng i den ordblinde gruppe: mindre ændringer fra TW0 over TW1 sameksisterede med forbedret ydeevne. Alt i alt syntes resultaterne at være i overensstemmelse med hypotesen om, at disse (voksne) dyslektikere kan ty til kompenserende strategier for bevidst kontrol af opmærksomheden på selve stimulus i præstimulusperioden (færre fikseringer på den tomme skærm ville favorisere at fokusere på stimulus, da den dukkede op). Vi fandt ingen sådan sammenhæng i kontroller, hvilket tyder på, at de måske ikke behøver at ty til strategier for at holde fokus. Det begrænsede datasæt, der her blev brugt til illustration (kun to stimuli, bolde og blink) viste det samme mønster (figur 4B): ordblinde, men ikke kontroller, viste signifikante korrelationer mellem d-prime (adfærdsdiskriminationsindeks) og TW01-relaterede ændringer.
Alt i alt replikerede eye-tracking-resultaterne, der adresserede deltagernes reaktioner på både stimulusdebut (TW 0-1) og intervalsammenligning (TW 1-2), adfærdsmæssige beviser for, at bolde versus blink fremkalder forskellige reaktioner hos personer med og uden dysleksi (TW x stimulus på øjensporingsforanstaltninger, stimuluseffekter på d-prime). En del af eye-tracking-resultaterne var også parallelle med gruppeeffekterne på d-prime, idet ændringer i antallet af fikseringer ved stimulusdebut (TW 0-1) var mindre hos ordblinde. Desuden var interaktioner mellem stimulus og gruppe (forskellige niveauer af afvigelse i ordblinde for bolde vs. blink) nul for adfærds- og øjensporingsdata. Endelig var sammenhængen mellem adfærdsmæssig præstation og det oculomotoriske respons signifikant i den ordblinde gruppe.
| Sekvens | Slags | Interval 1 | Interval 2 | Forskel |
| 1 | Sæt farten op | 433 | 300 | 133 |
| 2 | Sæt farten op | 300 | 167 | 133 |
| 3 | Sæt farten op | 467 | 433 | 34 |
| 4 | Sæt farten op | 733 | 167 | 566 |
| 5 | Sæt farten op | 467 | 300 | 167 |
| 6 | Sæt farten op | 433 | 134 | 299 |
| 7 | Sæt farten op | 534 | 233 | 301 |
| 8 | Sæt farten op | 500 | 433 | 67 |
| 9 | Sænk farten | 300 | 433 | -133 |
| 10 | Sænk farten | 167 | 300 | -133 |
| 11 | Sænk farten | 433 | 467 | -34 |
| 12 | Sænk farten | 167 | 733 | -566 |
| 13 | Sænk farten | 300 | 467 | -167 |
| 14 | Sænk farten | 133 | 434 | -301 |
| 15 | Sænk farten | 233 | 534 | -301 |
| 16 | Sænk farten | 433 | 500 | -67 |
| Gennemsnitligt interval | 377.1 | |||
| Gennemsnitlig forskel | 212.6 | |||
| Gennemsnitlig forskel/interval | 294.8 | |||
Tabel 1: Intervallets varighed. Stimulussekvenser til hastigheds- og hastighedssekvenser i millisekunder.
Discussion
Den nuværende protokol indeholder en ny komponent, der kan være afgørende for at tackle de nuværende hindringer for at inkorporere øjensporing i synsvarighedsopfattelsesopgaver. Det kritiske trin her er definitionen af tidsvinduer baseret på kognitive processer, der formodes at finde sted i hvert af disse tidsvinduer. I det system, vi brugte, kan tidsvinduer kun defineres som interesseområder (et rumrelateret koncept, der er koblet med tid i disse systemer), men i andre systemer er det muligt at gøre dette ved at eksportere forskellige segmenter af forsøget. Ud over denne tidsmæssige segmentering af forsøget er det vigtigt at fokusere på at analysere ændringer på tværs af tidsvinduer snarere end parametrene pr. tidsvindue.
Med hensyn til de ændringer af protokollen, der skulle foretages, vedrørte de hovedsagelig dimensionerne af interesseområdet. Vi gjorde et første forsøg ved hjælp af dynamiske AOI'er - definere et rumligt valg omkring den stimulus, der fulgte den, snarere end hele skærmen. Vi indså dog hurtigt, at vi kunne gå glip af relevante begivenheder uden for dette område. I betragtning af at vores mål ikke var relateret til fokus på stimulus (pupilstørrelse forventedes at ændre sig i henhold til kognitiv belastning og ikke i henhold til opmærksomhed på flashen eller bolden; antallet af fikseringer forventedes at afspejle rumlig søgning), valgte vi at bruge fuld skærm som interesseområde.
Den nuværende protokol er et spirende forslag, der stadig er genstand for mange forbedringer. Vi vil kun fremhæve to af disse, selv om der er meget mere plads til forbedringer. Den første vedrører forskellene i længden af de tre tidsvinduer, som forhindrer os i at fortolke tidsvinduets virkninger på antallet af fikseringer (f.eks. medfører et længere tidsvindue flere fikseringer, derfor faldet fra TW0 til TW1, se figur 3). En måde at løse dette problem på ville være at overveje antallet af fikseringer pr. Tidsenhed.
Den anden vedrører korrespondancen mellem tidsvinduer og formodede igangværende processer, som omfatter forskellige spørgsmål. Den ene er, at TW1 ikke kun repræsenterer stimulusudseende, men sandsynligvis også en eksplicit form for intervalestimering (første interval), der er subsidiær til intervalsammenligning og sandsynligvis fraværende i TW0. På samme måde kan ændringer på tværs af tidsvinduer også afspejle ændringer i generelle processer såsom vedvarende opmærksomhed og arbejdshukommelse18, selvom nogle af disse ændringer kunne forventes i en intervalsammenligningsopgave (arbejdshukommelsesbelastningen forventes at stige fra TW1 over TW2). En måde at dæmpe disse potentielle confounds på ville være at introducere kontrolopgaver relateret til ren varighedsestimering, vedvarende opmærksomhed og arbejdshukommelse og derefter basere eye-tracking-dataanalysen på sammenligningen mellem eksperimentelle (intervalsammenligning) og kontrolopgaver. Et andet problem er, at TW0's varighed var irrelevant for opgaven, og det er kendt, at opgaveirrelevante varigheder kan være skadelige for ydeevne19. Fremtidigt arbejde kunne fokusere på at forbedre dette, nemlig ved at skabe en forskel på 300 ms mellem TW0 (irrelevant interval) og TW1 for bedre at afgrænse visuelle behandlingsresponser, da en kort begivenhed kan være forudindtaget til at blive opfattet tidligere eller senere end dens præsentation ved blot at tilføje en anden begivenhed i nær tidsmæssig nærhed20,21.
Endelig kan spontane øjenblink påvirke tidsopfattelsen ved at forvrænge den (dilatere tiden, hvis et øjenblink går forud for intervallet, trække sig sammen, hvis det forekommer samtidigt), hvilket potentielt kan indføre variabilitet i intra-individuel timingydelse22. En måde at minimere dette problem på ville være at anvende en øjenblinkbaseret korrektionsfaktor i deltagernes adfærdsmæssige vurderinger (f.eks. Tildel en pålidelighedsrate til hver dom afhængigt af tilstedeværelsen af blink før eller under stimuli. Derudover kan inkorporering af den statistiske tilgang til behandling af forsøg som tilfældige variabler også hjælpe med at løse dette problem.
Med hensyn til fremtidig forskning ville et vigtigt emne at tage fat på være sammenhængen mellem spontan øjenblinkfrekvens (EBR) og tidsopfattelse. EBR har været kendt for at være en ikke-invasiv indirekte markør for central dopaminfunktion (DA)23, og for nylig var høj ERB forbundet med dårligere tidsmæssig opfattelse. Undersøgelsen antyder en implikation af dopamin i intervaltiming og peger på brugen af ERB som en proxy for dopaminmål24. Et andet vigtigt emne er den funktionelle betydning af de (forandringsrelaterede) foranstaltninger, vi analyserede, som endnu ikke er bestemt i forbindelse med vores paradigme. I den oprindelige undersøgelse såvel som i det nuværende forenklede datasæt var stigninger i pupilstørrelse fra TW0 til TW1 i overensstemmelse med ideen om øget kognitiv belastning, men fraværet af gruppeeffekter på dette mål udelukker yderligere overvejelser. Et mønster, der synes at præsentere, er, at mindre ændringer på tværs af tidsvinduer korrelerede med bedre adfærdsmæssig ydeevne (blinker bedre end bolde og d-prime i ordblinde relateret til mindre ændringer), men yderligere forskning er nødvendig.
På trods af sine begrænsninger er den nuværende protokol, så vidt vi ved, den første til at vise parallelle resultater i øjensporing og adfærdsdata (samme profil af effekter) samt nogle beviser for sammenhængen mellem de to.
Disclosures
Forfatterne har ingen interessekonflikter at oplyse.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af den portugisiske fond for videnskab og teknologi under tilskud UIDB/00050/2020; og PTDC/PSI-GER/5845/2020. APC blev fuldt finansieret af den portugisiske fond for videnskab og teknologi under tilskud PTDC/PSI-GER/5845/2020 (http://doi.org/10.54499/PTDC/PSI-GER/5845/2020).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Adobe Animate | Adobe | It is a tool for designing flash animation films, GIFs, and cartoons. | |
| EyeLink Data Viewer | It is robust software that provides a comprehensive solution for visualizing and analyzing gaze data captured by EyeLink eye trackers. It is accessible on Windows, macOS, and Linux platforms. Equipped with advanced capabilities, Data Viewer enables effortless visualization, grouping, processing, and reporting of EyeLink gaze data. | ||
| Eye-tracking system | SR Research | EyeLink 1000 Portable Duo | It has a portable duo camera, a Laptop PC Host, and a response device. The EyeLink integrates with SR Research Experiment Builder, Data Viewer, and WebLink as well as many third-party stimulus presentation software and tools. |
| Monitor | Samsung Syncmaster | 957DF | It is a 19" flat monitor |
| SR Research Experiment Builder | SR Research | It is an advanced and user-friendly drag-and-drop graphical programming platform designed for developing computer-based experiments in psychology and neuroscience. Utilizing Python as its foundation, this platform is compatible with both Windows and macOS, facilitating the creation of experiments that involve both EyeLink eye-tracking and non-eye-tracking functionalities. |
References
- Bellinger, D., Altenmüller, E., Volkmann, J. Perception of time in music in patients with parkinson's disease - The processing of musical syntax compensates for rhythmic deficits. Frontiers in Neuroscience. 11, 68 (2017).
- Plourde, M., Gamache, P. L., Laflamme, V., Grondin, S. Using time-processing skills to predict reading abilities in elementary school children. Timing & Time Perception. 5 (1), 35-60 (2017).
- Saloranta, A., Alku, P., Peltola, M. S. Listen-and-repeat training improves perception of second language vowel duration: evidence from mismatch negativity (MMN) and N1 responses and behavioral discrimination. International Journal of Psychophysiology. 147, 72-82 (2020).
- Soares, A. J. C., Sassi, F. C., Fortunato-Tavares, T., Andrade, C. R. F., Befi-Lopes, D. M. How word/non-word length influence reading acquisition in a transparent language: Implications for children's literacy and development. Children (Basel). 10 (1), 49 (2022).
- Sousa, J., Martins, M., Torres, N., Castro, S. L., Silva, S. Rhythm but not melody processing helps reading via phonological awareness and phonological memory. Scientific Reports. 12 (1), 13224 (2022).
- Torres, N. L., Luiz, C., Castro, S. L., Silva, S. The effects of visual movement on beat-based vs. duration-based temporal perception. Timing & Time Perception. 7 (2), 168-187 (2019).
- Torres, N. L., Castro, S. L., Silva, S. Visual movement impairs duration discrimination at short intervals. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 77 (1), 57-69 (2024).
- Attard, J., Bindemann, M. Establishing the duration of crimes: an individual differences and eye-tracking investigation into time estimation. Applied Cognitive Psychology. 28 (2), 215-225 (2014).
- Warda, S., Simola, J., Terhune, D. B. Pupillometry tracks errors in interval timing. Behavioral Neuroscience. 136 (5), 495-502 (2022).
- Goswami, U. A neural basis for phonological awareness? An oscillatory temporal-sampling perspective. Current Directions in Psychological Science. 27 (1), 56-63 (2018).
- Catronas, D., et al. Time perception for visual stimuli is impaired in dyslexia but deficits in visual processing may not be the culprits. Scientific Reports. 13, 12873 (2023).
- Zagermann, J., Pfeil, U., Reiterer, H. Studying eye movements as a basis for measuring cognitive load. Extended Abstracts of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , ACM Press. New York. 1-6 (2018).
- Rafiqi, S., et al. PupilWare: Towards pervasive cognitive load measurement using commodity devices. Proceedings of the 8th ACM International Conference on PETRA. , 1-8 (2015).
- Klingner, J., Kumar, R., Hanrahan, P. Measuring the task-evoked pupillary response with a remote eye tracker. Proceedings of the 2008 Symposium on ETRA. , 69-72 (2008).
- Mahanama, B., et al. Eye movement and pupil measures: a review. Frontiers in Computer Science. 3, 733531 (2022).
- Pfleging, B., Fekety, D. K., Schmidt, A., Kun, A. L. A model relating pupil diameter to mental workload and lighting conditions. Proceedings of the 2016 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , 5776-5788 (2016).
- Cicchini, G. M.
- EyeLink Data Viewer 3.2.1. SR Research Ltd. , Available from: https://www.sr-research.com/data-viewer/ (2018).
- Spencer, R., Karmarkar, U., Ivry, R. Evaluating dedicated and intrinsic models of temporal encoding by varying contex. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 364 (1525), 1853-1863 (2009).
- Coull, J. T. Getting the timing right: experimental protocols for investigating time with functional neuroimaging and psychopharmacology. Advances in Experimental Medicine and Biology. 829, 237-264 (2014).
- Burr, D., Rocca, E. D., Morrone, M. C. Contextual effects in interval-duration judgements in vision, audition and touch. Experimental Brain Research. 230 (1), 87-98 (2013).
- Grossman, S., Gueta, C., Pesin, S., Malach, R., Landau, A. N. Where does time go when you blink. Psychological Science. 30 (6), 907-916 (2019).
- Jongkees, B. J., Colzato, L. S. Spontaneous eye blink rate as predictor of dopamine-related cognitive function-a review. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 71, 58-82 (2016).
- Sadibolova, R., Monaldi, L., Terhune, D. B. A proxy measure of striatal dopamine predicts individual differences in temporal precision. Psychonomic Bulletin & Review. 29 (4), 1307-1316 (2022).
