Blick in Aktion: Head-mounted Eyetracking Kinder-dynamische visuelle Aufmerksamkeit während der naturalistischen Verhalten
Summary
Kleinkinder nicht passiv beobachten die Welt, aber eher aktiv erforschen und mit ihrer Umwelt zu engagieren. Dieses Protokoll bietet Leitlinien und praktische Empfehlungen für die Verwendung von Head mounted Eye Tracker Säuglinge aufzeichnen und Kleinkinder dynamische visuelle Umgebungen und visuelle Aufmerksamkeit im Rahmen des natürlichen Verhaltens.
Abstract
Kleinen Kindern visuelle Umgebungen sind dynamisch und ändern von Augenblick zu Augenblick, wie Kinder physisch und visuell Räume und Objekte erkunden und Interaktion mit Menschen um sie herum. Head mounted Eye-tracking bietet eine einzigartige Gelegenheit, Kinder dynamische egozentrischen Ansichten und wie sie visuellen Aufmerksamkeit in diesen Ansichten zuordnen zu erfassen. Dieses Protokoll bietet Leitlinien und praktische Empfehlungen für Forscher mit Head mounted Eye Tracker im Labor und naturalistischer Einstellungen. Head mounted Eye-tracking ergänzt andere experimentelle Methoden durch Verbesserung der Möglichkeiten zur Datenerfassung in ökologisch gültig Kontexten durch erhöhte Beweglichkeit und Freiheit von Kopf und Körper Bewegungen im Vergleich zum Bildschirm-basierte Eye-tracking. Dieses Protokoll kann auch mit anderen Technologien wie Motion-tracking und Herzfrequenz-Überwachung, um ein High-Density multimodalen Dataset zu bieten, für die Prüfung von natürlichen Verhalten, lernen und Entwicklung als bisher möglich integriert werden. Dieses Papier zeigt die Arten von Daten aus Head mounted Eye-tracking in einer Studie zu untersuchen, visuellen Aufmerksamkeit in einem natürlichen Rahmen für Kleinkinder: fließende Spielzeug spielen mit einem Elternteil. Erfolgreicher Einsatz des Protokolls erlauben Forschern, Daten zu sammeln, die verwendet werden können, zur Beantwortung von Fragen nicht nur über visuelle Aufmerksamkeit, aber auch über eine breite Palette von anderen Wahrnehmung, kognitiven und sozialen Kompetenzen und deren Entwicklung.
Introduction
Die letzten Jahrzehnten haben Interesse an einem Studium der Entwicklung von Säugling und Kleinkind visuelle Aufmerksamkeit gesehen. Dieses Interesse hat zum großen Teil ergab sich aus der Nutzung der Zeitmessungen zu suchen, wie eine primäre bedeutet, andere kognitiven Funktionen im Kleinkindalter zu bewerten und in das Studium der Säugling visuelle Aufmerksamkeit aus eigenem Recht entwickelt hat. Zeitgenössische Untersuchungen von Säugling und Kleinkind visuelle Aufmerksamkeit Messen in erster Linie Augenbewegungen während bildschirmbasierte Eyetracking-Aufgaben. Kleinkinder sitzen in einem Stuhl oder Schoß der Eltern vor einem Bildschirm, während ihre Augenbewegungen während der Präsentation von statischen Bildern oder Ereignisse überwacht werden. Solche Aufgaben, nicht jedoch die dynamische Natur der natürliche visuelle Aufmerksamkeit und die Mittel, mit denen Kinder natürliche visuelle Umgebungen generiert werden – aktive Auseinandersetzung zu erfassen.
Säuglinge und Kleinkinder sind aktive Wesen, bewegen ihre Hände, Kopf, Augen und Körper, Objekte, Menschen und Räume um sie herum zu erkunden. Jede Neuentwicklung im Körper Morphologie, motorische Fähigkeiten und Verhalten – krabbeln, gehen, Objekte, Dialog mit den Sozialpartnern Abholung – wird durch die damit einhergehenden Veränderungen in der frühen visuellen Umgebung begleitet. Da was Kinder tun bestimmt, was sie sehen und was sie sehen, für was sie in optisch geführte Aktion tun dient, wird der natürlichen Entwicklung der visuellen Aufmerksamkeit am besten im Rahmen des natürlichen Verhaltens1durchgeführt.
Head mounted Eye Tracker (ETs) wurden nicht erfunden und verwendet für Erwachsene für Jahrzehnte2,3. Erst vor kurzem haben Sie technologische Fortschritte Head mounted Eyetracking-Technologie für Säuglinge und Kleinkinder geeignet. Teilnehmer sind ausgestattet mit zwei leichten Kameras auf den Kopf, eine Szenenkamera nach außen, die der Ego-Perspektive des Teilnehmers erfasst und ein Eye-Kamera nach innen, die das Auge Bild einfängt. Eine Kalibrierung liefert Trainingsdaten auf einen Algorithmus, der so genau wie möglich die wechselnden Positionen der Pupille und Hornhaut Reflexion (CR) Karten im Auge Bild, um die entsprechenden Pixel in das Bild der Szene, die optisch teilnahmen. Das Ziel dieser Methode ist es, sowohl die visuelle Naturlandschaften der Säuglinge und Kleinkinder aktive visuelle Auseinandersetzung mit diesen Umgebungen als Säuglinge bewegen frei zu erfassen. Solche Daten können helfen, die Fragen nicht nur über visuelle Aufmerksamkeit, sondern auch über eine breite Palette von Wahrnehmung, kognitive und soziale Entwicklung4,5,6,7,8. Die Verwendung dieser Techniken hat Verständnis der gemeinsamen Aufmerksamkeit7,8,9, Daueraufmerksamkeit10, visuelle Erlebnisse mit Alter und motorische Entwicklung4 ändern verwandelt. , 6 , 11, und die Rolle der visuelle Erlebnisse in Wort lernen12. Der vorliegende Beitrag gibt Leitlinien und praktische Empfehlungen für Head mounted Eyetracking-Experimente mit Säuglingen und Kleinkindern und zeigt die Datentypen, die vom Kopf montiertes Eye-tracking in einem natürlichen generiert werden können Kontext für Kleinkinder: fließende Spielzeug spielen mit einem Elternteil.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieses Protokoll bietet Leitlinien und praktische Empfehlungen für die Umsetzung der Head mounted Eye-tracking mit Säuglingen und Kleinkindern. Dieses Protokoll basiert auf der Studie der natürlichen Kleinkind Verhaltensweisen im Rahmen der Eltern-Kleinkind kostenlos spielen mit Spielzeug in einer Laborumgebung. Innerbetriebliche Eyetracking-Ausrüstung und Software wurden für die Kalibrierung und Datenkodierung verwendet. Dennoch ist dieses Protokoll soll generell für Forscher, die mit einer Vielzahl von Head mount…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde durch die National Institutes of Health Zuschüsse R01HD074601 (C.Y), T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.) und F32HD093280 (L.K.S.) finanziert; National Science Foundation grant BCS1523982 (L.B.S., C.Y); und von der Indiana University durch die aufstrebenden Bereich Research Initiative – lernen: Gehirn, Maschinen und Kinder (L.B.S.). Die Autoren danken die untergeordneten und übergeordneten Freiwilligen an dieser Studie teilgenommen und sich bereit erklärt zu Dreharbeiten dieses Protokolls und in den Figuren verwendet werden. Wir schätzen auch die Mitglieder der Computational Kognition und Learning Laboratory, Sven Bambach, Anting Chen, Steven Elmlinger, Seth Foster, Grace Lisandrelli und Charlene Tay, für ihre Unterstützung bei der Entwicklung und Honen dieses Protokolls.
References
- Tatler, B. W., Hayhoe, M. M., Land, M. F., Ballard, D. H. Eye guidance in natural vision: Reinterpreting salience. Journal of Vision. 11 (5), 1-23 (2011).
- Hayhoe, M. Vision using routines: A functional account of vision. Visual Cognition. 7 (1-3), 43-64 (2000).
- Land, M., Mennie, N., Rusted, J. The Roles of Vision and Eye Movements in the Control of Activities of Daily Living. Perception. 28 (11), 1311-1328 (1999).
- Franchak, J. M., Kretch, K. S., Adolph, K. E. See and be seen: Infant-caregiver social looking during locomotor free play. Developmental Science. 21 (4), 12626 (2018).
- Franchak, J. M., Kretch, K. S., Soska, K. C., Adolph, K. E. Head-mounted eye tracking: a new method to describe infant looking. Child Development. 82 (6), 1738-1750 (2011).
- Kretch, K. S., Adolph, K. E. The organization of exploratory behaviors in infant locomotor planning. Developmental Science. 20 (4), 12421 (2017).
- Yu, C., Smith, L. B. Hand-Eye Coordination Predicts Joint Attention. Child Development. 88 (6), 2060-2078 (2017).
- Yu, C., Smith, L. B. Joint Attention without Gaze Following: Human Infants and Their Parents Coordinate Visual Attention to Objects through Eye-Hand Coordination. PLoS One. 8 (11), 79659 (2013).
- Yu, C., Smith, L. B. Multiple Sensory-Motor Pathways Lead to Coordinated Visual Attention. Cognitive Science. 41, 5-31 (2016).
- Yu, C., Smith, L. B. The Social Origins of Sustained Attention in One-Year-Old Human Infants. Current Biology. 26 (9), 1-6 (2016).
- Kretch, K. S., Franchak, J. M., Adolph, K. E. Crawling and walking infants see the world differently. Child Development. 85 (4), 1503-1518 (2014).
- Yu, C., Suanda, S. H., Smith, L. B. Infant sustained attention but not joint attention to objects at 9 months predicts vocabulary at 12 and 15 months. Developmental Science. , (2018).
- Hennessey, C., Lawrence, P. Noncontact binocular eye-gaze tracking for point-of-gaze estimation in three dimensions. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (3), 790-799 (2009).
- Elmadjian, C., Shukla, P., Tula, A. D., Morimoto, C. H. 3D gaze estimation in the scene volume with a head-mounted eye tracker. Proceedings of the Workshop on Communication by Gaze Interaction. , 3 (2018).
- Castellanos, I., Pisoni, D. B., Yu, C., Chen, C., Houston, D. M., Knoors, H., Marschark, M. Embodied cognition in prelingually deaf children with cochlear implants: Preliminary findings. Educating Deaf Learners: New Perspectives. , (2018).
- Kennedy, D. P., Lisandrelli, G., Shaffer, R., Pedapati, E., Erickson, C. A., Yu, C. Face Looking, Eye Contact, and Joint Attention during Naturalistic Toy Play: A Dual Head-Mounted Eye Tracking Study in Young Children with ASD. Poster at the International Society for Autism Research Annual Meeting. , (2018).
- Yurkovic, J. R., Lisandrelli, G., Shaffer, R., Pedapati, E., Erickson, C. A., Yu, C., Kennedy, D. P. Using Dual Head-Mounted Eye Tracking to Index Social Responsiveness in Naturalistic Parent-Child Interaction. Talk at the International Congress for Infant Studies Biennial Congress. , (2018).
- Holmqvist, K., Nyström, M., Andersson, R., Dewhurst, R., Jarodzka, H., Van de Weijer, J. . Eye tracking: A comprehensive guide to methods and measures. , (2011).
- Saez de Urabain, I. R., Johnson, M. H., Smith, T. J. GraFIX: a semiautomatic approach for parsing low- and high-quality eye-tracking data. Behavior Research Methods. 47 (1), 53-72 (2015).
- Franchak, J. M., Hopkins, B., Geangu, E., Linkenauger, S. Using head-mounted eye tracking to study development. The Cambridge Encyclopedia of Child Development 2nd ed. , 113-116 (2017).
- Yonas, A., Arterberry, M. E., Granrud, C. E. Four-month-old infants’ sensitivity to binocular and kinetic information for three-dimensional-object shape. Child Development. 58 (4), 910-917 (1987).
- Smith, T. J., Saez de Urabain, I. R., Hopkins, B., Geangu, E., Linkenauger, S. Eye tracking. The Cambridge Encyclopedia of Child Development. , 97-101 (2017).
