行动中的目光: 在自然主义行为中对儿童动态视觉注意力的头戴式眼动
Summary
幼儿不是被动地观察世界, 而是积极探索和参与他们的环境。该协议为使用头戴式眼动仪记录婴儿和幼儿在自然行为背景下的动态视觉环境和视觉注意力提供了指导原则和实用建议。
Abstract
幼儿的视觉环境是动态的, 随着儿童在身体和视觉上探索空间和物体并与周围的人互动, 他们的视觉环境也在不断变化。头戴式眼动追踪提供了一个独特的机会来捕捉儿童的动态自我中心视图, 以及他们如何在这些视图中分配视觉注意力。该协议为研究人员在实验室和更自然的环境中使用头戴式眼动仪提供了指导原则和实用建议。与基于屏幕的眼动追踪相比, 通过提高头部和身体运动的可移植性和自由度, 通过增加在生态上更有效的环境中收集数据的机会, 头戴式眼动是对其他实验方法的补充。该协议还可以与其他技术 (如运动跟踪和心率监测) 集成, 以提供高密度多式联运数据集, 用于检查自然行为、学习和开发, 而不是以前可能的。本文在一项旨在调查幼儿在一个自然背景下的视觉注意力的研究中, 说明了头戴式眼动过程中产生的数据类型: 与家长自由流动的玩具游戏。成功使用该协议将使研究人员能够收集数据, 这些数据不仅可用于回答有关视觉注意力的问题, 还可用于回答有关其他感知、认知和社交技能及其发展的广泛问题。
Introduction
在过去的几十年里, 人们对研究婴幼儿视觉注意力的发展越来越感兴趣。这种兴趣在很大程度上源于利用时间测量作为评估婴儿时期其他认知功能的主要手段, 并已演变为研究婴儿视觉注意力本身。当代对婴幼儿视觉注意力的调查主要是在屏幕眼动追踪任务中测量眼动。婴儿坐在椅子或父母的腿在屏幕前, 而他们的眼睛运动是监测在呈现静态图像或事件。然而, 这些任务未能反映自然视觉注意力的动态性质和儿童自然视觉环境产生的手段—-积极的探索。
婴儿和幼儿是活跃的生物, 移动他们的手、头、眼睛和身体来探索周围的物体、人和空间。身体形态、运动技能和行为的每一个新发展–爬行、行走、拾取物体、与社会伙伴接触–伴随着早期视觉环境的变化。因为婴儿所做的决定了他们所看到的, 他们所看到的服务于他们在视觉引导的行动中所做的事情, 因此研究视觉注意力的自然发展最好是在自然行为的背景下进行1。
头戴式眼动仪 (et) 已经发明并用于成人几十年的时间为 2,3。直到最近, 技术进步才使头戴式眼动技术适合婴儿和幼儿。参与者头上安装了两个轻量级相机, 一个场景摄像头朝外, 捕捉参与者的第一人称视角, 一个眼睛摄像头朝内拍摄眼睛图像。校准过程为算法提供训练数据, 该算法尽可能准确地将眼睛图像中瞳孔和角膜反射 (cr) 的变化位置映射到视觉上所关注的场景图像中的相应像素。该方法的目的是捕捉婴儿和婴儿在婴儿自由移动时对这些环境进行主动视觉探索的自然视觉环境。这些数据不仅可以帮助回答关于视觉注意力的问题, 还可以帮助回答关于广泛的感知、认知和社会发展的问题 4、5、6、7、8。这些技术的使用改变了对共同关注的理解 7、8、9、持续关注10、随着年龄和运动的发展而改变的视觉体验4,6,11、视觉体验在单词学习中的作用12。本文为婴儿和幼儿进行头部安装的眼动追踪实验提供了指导原则和实际建议, 并说明了在一个自然情况下, 头戴式眼动追踪可以产生的数据类型。幼儿的背景: 与家长自由流动的玩具游戏。
Protocol
Representative Results
Discussion
该议定书为实施婴儿和幼儿头戴式眼动追踪提供了指导原则和实际建议。该方案是基于对父母幼儿在实验室环境中免费玩玩具的背景下的自然幼儿行为的研究。内部眼动追踪设备和软件用于校准和数据编码。然而, 该协议旨在普遍适用于使用各种头部式眼动追踪系统研究婴儿和儿童发展中的各种主题的研究人员。虽然该协议的最佳使用将涉及特定于研究的定制, 但这些一般做法的采用导致了在各种…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项研究由国家卫生研究院资助 r01hd07401 (c. y.)、T32HD007475-22 (j. i. b., d. h. a.) 和 f32hd093280 (l. k. s.);国家科学基金会赠款 bcs1523982 (l. b. s., c. y.);和印第安纳大学通过新兴领域研究倡议-学习: 大脑, 机器和儿童 (l. b. s.)。作者感谢参与这项研究的儿童和家长志愿者, 他们同意被用于这一协议的数字和拍摄。我们也感谢计算认知和学习实验室的成员, 特别是斯文·班巴赫、陈安亭、史蒂文·埃尔姆林格、塞思·福斯特、格雷斯·利桑德里和查琳·泰在制定和完善这一协议方面提供的协助。
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