JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
행동분석학

Hvordan bygge en Dichoptic presentasjonssystem som inkluderer en øye-sporing

Published: September 06, 2017
doi:
10.3791/56033
,
1Department of Psychology,Michigan State University, 2Neuroscience Program,Michigan State University

Summary

Vi nylig foreslått en metode som tillater dichoptic visuelle stimulans presentasjon og kikkerter øye sporing samtidig1. Nøkkelen er kombinasjonen av en infrarød øye sporing og tilsvarende infrarød-gjennomsiktig speil. Dette manuskriptet gir en grundig protokollen for innledende oppsett og daglige driften.

Abstract

Presentasjon av ulike stimuli til de to øynene, dichoptic presentasjon, er avgjørende for studier som involverer 3D visjon og interocular undertrykkelse. Det er en voksende litteratur på den unike eksperimentelle verdien av pupillary og oculomotor tiltak, spesielt for forskning på interocular undertrykkelse. Selv om å få øye-sporing tiltak ville dermed nytte studier bruker dichoptic presentasjon, maskinvaren avgjørende for dichoptic presentasjon (f.eks speil) ofte forstyrrer høykvalitets øye sporing, særlig når benytter en video-basert øye tracker. Vi har nylig beskrevet en eksperimentelle oppsett som kombinerer en standard dichoptic presentasjonssystem med en infrarød øye sporing ved hjelp av infrarød-gjennomsiktig speil1. Er kompatibel med standard-skjermer og øye bane, enkel å implementere og rimelig (på US$ 1,000). Forhold til eksisterende metoder den har fordelene ikke krever spesialutstyr og poserer noen begrensninger på natur og kvaliteten på visuelle stimulans. Her gir vi en visuell guide til bygging og bruk av våre oppsett.

Introduction

Under normale visningsforhold får hver av våre øyne en litt annen visuell inngang. Dette input behandles deretter for å produsere en sammenhengende, tredimensjonal fremstilling av verden. Dichoptic presentasjon, praktisering av uavhengig styre inndataene presentert for hver av de to øynene, dermed gjør forskerne studere hvordan mennesker rekonstruere en tredimensjonal fremstilling to todimensjonal retinal bilder2 ,3,4. I tillegg hvis de to øyne bilder er for ulik denne interocular kombinasjonen mislykkes og observatører i stedet rapportere oppfatning av bare ett av bildene samtidig mens andre forblir undertrykt, i fenomener som kikkert rivalisering5 og kontinuerlig flash undertrykkelse6. Forskere i slike interocular undertrykkelse, også bruke dichoptic presentasjon, i dette tilfellet å undersøke spørsmål knyttet til emner som neural locus bevissthet7, Perseptuell utvalg8,9og ubevisste behandler10.

Blikk og elev dynamics registreres for flere formål i menneskelig atferd og oppfatning. Blikk retning kan informere om, for eksempel oppmerksomhet tildeling11,10,13 og beslutning å14, mens elev størrelse kan åpenbare aspekter av visuell prosessering15, 16, oppgave engasjement17eller væske intelligens18.

Kombinere øye sporing med dichoptic presentasjon er nyttig i forskning i, for eksempel tre-dimensjonale (3D) oppfatning19,20,21,22 eller okulær svar på visuelle Angi under interocular undertrykkelse23,24,25. For eksempel er øyebevegelser funnet for å avsløre bevisstløs processing uten subjektive oppfatningen under kontinuerlig flash undertrykkelse23. Klinisk visuelle forskere kan bruke muligheten til å spore begge øynene under dichoptic presentasjon å undersøke øyet sykdommer som påvirker de to øynene asymmetrisk, for eksempel overvåke monocular og kikkerter visuelle forstyrrelser forekommer i amblyopi26 og maculopathy27.

Vi nylig beskrevet oppsett1 som gir kombinasjonen av høy kvalitet video-basert øye sporing og dichoptic stimulering med liten begrensning på størrelse eller farge på stimuli, og vi vurdert ytelsen. Nedenfor vil vi oppsummere bygging og bruk av dette oppsettet.

Protocol

denne protokollen er godkjent av institusjonelle Review Boards i Michigan State University. 1. bygge systemet begrunnelsen forberede speil oppsett, en variant av den klassiske Wheatstone stereoscope 28 illustrert i figur 1 , som består av to speil plassert i en vinkel på 45 grader i forhold til deltakeren ' s midtlinjen. Speil reflekterer stimuli fra to skjermer som er plassert på motsatte ender…

Representative Results

Etter kalibreringen beskrevet i protokollen, utført vi en kalibrering-valideringsprosedyren uten problemer med speil på plass. Effektiviteten av metoden er tydelig illustrert av figur 5, som viser kameraets bilde (med en forskning slutten øye sporing system) med speilet i stedet. De to settene med parallelle linjer langs deltakernes nese og linjene over øyenbrynene er kantene av speil, men likevel ansiktet er så klart i rammen som utenfor. Dette understr…

Discussion

Vi presenterer en trinnvis veiledning for bygging og bruk av en eksperimentelle oppsett som tillater samtidig sporing av både øyne og dichoptic presentasjon av visuelle stimuli. I mange situasjoner der dichoptic stimulering brukes er kritiske problemet forhindrer effektiv øye sporing at speilene for dichoptic presentasjon blokkere synet av video-basert øye bane. Dette løses her ved hjelp av infrarød-gjennomsiktig speil og en infrarød-følsom øye sporing. Dette oppsettet kan forskere 3D vision, interocular undertr…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takker Pieter Schiphorst for sin rolle i å utforme oppsettet og gir grafikk tall 1 og 3, og Marnix Naber for nyttig diskusjon og hans bidrag til figur 6. Forfatterne også erkjenner forskere og utgivere for gjenbruk figur 1 og 6 fra utgitte1.

Materials

Mirrors in Setup 1 Edmund Optics  #64-452 dimensions 10.10 × 12.70 cm; Reflectance: 400 ~ 690 nm; Transmission: 750 ~ 1200nm
Mirrors in Setup 2 Edmund Optics Item discontinued dimensions 10.10 × 12.70 cm; Reflectance: 425 ~ 650 nm; Transmission: 800 ~ 1200nm
Other Mirror Option Edmund Optics #62-634 dimensions 12.50 × 12.50 cm; Reflectance: 425 ~ 650 nm; Transmission: 800 ~ 1200nm
Eye Tracker in Setup 1 SR Research Ltd., Mississauga, Ontario, Canada Eyelink 1000 Transmission: 890 ~ 940 nm
Eye Tracker in Setup 2 The Eye Tribe Aps, Copenhagen, Denmark Eye Tribe (item discontinued) Transmission: around 850 nm
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Brascamp, J. W., Naber, M. Eye tracking under dichoptic viewing conditions: a practical solution. Behav. Res. Methods. , 1-7 (2016).
  2. Barendregt, M., Harvey, B. M., Rokers, B., Dumoulin, S. O. Transformation from a Retinal to a Cyclopean Representation in Human Visual Cortex. Curr. Biol. 25 (15), 1982-1987 (2015).
  3. Held, R. T., Cooper, E. A., Banks, M. S. Blur and Disparity Are Complementary Cues to Depth. Curr. Biol. 22 (5), 426-431 (2012).
  4. Julesz, B. . Foundations of cyclopean perception. xiv, (1971).
  5. Carmel, D., Arcaro, M., Kastner, S., Hasson, U. How to Create and Use Binocular Rivalry. J. Vis. Exp. (45), (2010).
  6. Tsuchiya, N., Koch, C. Continuous flash suppression reduces negative afterimages. Nat. Neurosci. 8 (8), 1096-1101 (2005).
  7. Crick, F., Koch, C. Consciousness and neuroscience. Cereb Cortex. 8 (2), 97-107 (1998).
  8. Jiang, Y., Costello, P., Fang, F., Huang, M., He, S. A gender- and sexual orientation-dependent spatial attentional effect of invisible images. Proc. Natl. Acad. Sci. 103 (45), 17048-17052 (2006).
  9. Jiang, Y., Costello, P., He, S. Processing of Invisible Stimuli: Advantage of Upright Faces and Recognizable Words in Overcoming Interocular Suppression. Psychol. Sci. 18 (4), 349-355 (2007).
  10. Bahrami, B., Carmel, D., Walsh, V., Rees, G., Lavie, N. Spatial attention can modulate unconscious orientation processing. Perception. 37 (10), 1520-1528 (2008).
  11. Smith, D. T., Ball, K., Ellison, A., Schenk, T. Deficits of reflexive attention induced by abduction of the eye. Neuropsychologia. 48 (5), 1269-1276 (2010).
  12. Deubel, H., Schneider, W. X. Saccade target selection and object recognition: Evidence for a common attentional mechanism. Vision Res. 36 (12), 1827-1837 (1996).
  13. Pastukhov, A., Braun, J. Rare but precious: Microsaccades are highly informative about attentional allocation. Vision Res. 50 (12), 1173-1184 (2010).
  14. Reddi, B. a. J., Carpenter, R. H. S. The influence of urgency on decision time. Nat. Neurosci. 3 (8), 827-830 (2000).
  15. Barbur, J. L. Learning from the pupil-studies of basic mechanisms and clinical applications. Vis. Neurosci. 1, 641-656 (2004).
  16. Naber, M., Nakayama, K. Pupil responses to high-level image content. J. Vis. 13 (6), 7-7 (2013).
  17. Gilzenrat, M. S., Nieuwenhuis, S., Jepma, M., Cohen, J. D. Pupil diameter tracks changes in control state predicted by the adaptive gain theory of locus coeruleus function. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 10 (2), 252-269 (2010).
  18. Van Der Meer, E., et al. Resource allocation and fluid intelligence: Insights from pupillometry. Psychophysiology. 47 (1), 158-169 (2010).
  19. Erkelens, C. J., Regan, D. Human ocular vergence movements induced by changing size and disparity. J. Physiol. 379, 145-169 (1986).
  20. Wismeijer, D. A., Erkelens, C. J., van Ee, R., M, W. e. x. l. e. r. Depth cue combination in spontaneous eye movements. J. Vis. 10 (6), 25-25 (2010).
  21. Takagi, M., et al. Adaptive Changes in Dynamic Properties of Human Disparity-Induced Vergence. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 42 (7), 1479-1486 (2001).
  22. Maiello, G., Harrison, W. J., Bex, P. J. Monocular and Binocular Contributions to Oculomotor Plasticity. Sci. Rep. 6, (2016).
  23. Rothkirch, M., Stein, T., Sekutowicz, M., Sterzer, P. A direct oculomotor correlate of unconscious visual processing. Curr. Biol. 22 (13), R514-R515 (2012).
  24. Spering, M., Pomplun, M., Carrasco, M. Tracking Without Perceiving A Dissociation Between Eye Movements and Motion Perception. Psychol. Sci. 22 (2), 216-225 (2011).
  25. Spering, M., Carrasco, M. Acting without seeing: eye movements reveal visual processing without awareness. Trends Neurosci. 38 (4), 247-258 (2015).
  26. Piano, M. E. F., Bex, P. J., Simmers, A. J. Perceptual Visual Distortions in Adult Amblyopia and Their Relationship to Clinical FeaturesPerceptual Visual Distortions in Adult Amblyopia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 56 (9), 5533-5542 (2015).
  27. Wiecek, E., Lashkari, K., Dakin, S. C., Bex, P. Novel Quantitative Assessment of Metamorphopsia in MaculopathyQuantitative Assessment of Metamorphopsia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 56 (1), 494-504 (2015).
  28. Wheatstone, C. Contributions to the Physiology of Vision.–Part the First. On Some Remarkable, and Hitherto Unobserved, Phenomena of Binocular Vision. Philos. Trans. R. Soc. Lond. 128, 371-394 (1838).
  29. Beach, G., Cohen, C. J., Braun, J., Moody, G. Eye tracker system for use with head mounted displays. 1998 IEEE Int. Conf. Syst. Man. 5, 4348-4352 (1998).
  30. Gibaldi, A., Vanegas, M., Bex, P. J., Maiello, G. Evaluation of the Tobii EyeX Eye tracking controller and Matlab toolkit for research. Behav. Res. Methods. , 1-24 (2016).
  31. Fox, R., Todd, S., Bettinger, L. A. Optokinetic nystagmus as an objective indicator of binocular rivalry. Vision Res. 15 (7), 849-853 (1975).
  32. Leopold, D. A., Fitzgibbons, J. C., Logothetis, N. K. The Role of Attention in Binocular Rivalry as Revealed through Optokinetic Nystagmus. , (1995).
  33. Zaretskaya, N., Thielscher, A., Logothetis, N. K., Bartels, A. Disrupting Parietal Function Prolongs Dominance Durations in Binocular Rivalry. Curr. Biol. 20 (23), 2106-2111 (2010).
  34. Robinson, D. A. A Method of Measuring Eye Movemnent Using a Scieral Search Coil in a Magnetic Field. IEEE Trans. Bio-Med. Electron. 10 (4), 137-145 (1963).
  35. Kalisvaart, J. P., Goossens, J. Influence of Retinal Image Shifts and Extra-Retinal Eye Movement Signals on Binocular Rivalry Alternations. PLOS ONE. 8 (4), e61702 (2013).
  36. Frässle, S., Sommer, J., Jansen, A., Naber, M., Einhäuser, W. Binocular rivalry: frontal activity relates to introspection and action but not to perception. J. Neurosci. 34 (5), 1738-1747 (2014).
  37. Duchowski, A. T., et al. Binocular Eye Tracking in Virtual Reality for Inspection Training. Proc. 2000 Symp. Eye Track. Res. Appl. , 89-96 (2000).
  38. Hayashi, R., Tanifuji, M. Which image is in awareness during binocular rivalry? Reading perceptual status from eye movements. J. Vis. 12 (3), 5-5 (2012).
  39. van Dam, L. C. J., van Ee, R. Retinal image shifts, but not eye movements per se, cause alternations in awareness during binocular rivalry. J. Vis. 6 (11), 3-3 (2006).
  40. Maiello, G., Chessa, M., Solari, F., Bex, P. J. Simulated disparity and peripheral blur interact during binocular fusionShort Title??. J. Vis. 14 (8), 13-13 (2014).
  41. Vinnikov, M., Allison, R. S., Fernandes, S. Impact of depth of field simulation on visual fatigue: Who are impacted? and how?. Int. J. Hum.-Comput. Stud. 91, 37-51 (2016).
  42. Tsuchiya, N., Wilke, M., Frässle, S., Lamme, V. A. F. No-Report Paradigms: Extracting the True Neural Correlates of Consciousness. Trends Cogn. Sci. 19 (12), 757-770 (2015).
  43. Naber, M., Frässle, S., Einhäuser, W. Perceptual Rivalry: Reflexes Reveal the Gradual Nature of Visual Awareness. PLOS ONE. 6 (6), e20910 (2011).

Tags

Dichoptic Presentation SystemEye TrackerBinocular Eye TrackingDichoptic Visual StimulusMirrors3D ScenesPupil ResponseInterocular SuppressionFiberboard FrameworkMonitor ArmsMirror MountsHeadrestBlindersEye Tracking Setup
check_url/kr/56033?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Qian, C. S., Brascamp, J. W. How to Build a Dichoptic Presentation System That Includes an Eye Tracker. J. Vis. Exp. (127), e56033, doi:10.3791/56033 (2017).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image