JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Comportamento

Hvordan man opbygger en Dichoptic præsentation System, der omfatter en øje Tracker

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

Summary

Vi har for nylig foreslået en metode, der giver mulighed for dichoptic visuelle stimuli præsentation og kikkert eye tracking samtidigt1. Nøglen er en kombination af et infrarødt øje tracker og de tilsvarende infrarød-gennemsigtig spejle. Håndskriftet indeholder en dybtgående protokol til startkonfiguration og daglige drift.

Abstract

Præsentation af forskellige stimuli til de to øjne, dichoptic præsentation, er afgørende for undersøgelser, hvor 3D vision og interocular undertrykkelse. Der er en voksende litteratur på den unikke eksperimentelle værdi af pupil og oculomotor foranstaltninger, især for forskning på interocular undertrykkelse. Selv om opnåelse af eye-tracking foranstaltninger gavner således undersøgelser, der bruger dichoptic præsentation, hardware afgørende for dichoptic præsentation (f.eks. spejle) ofte forstyrrer høj kvalitet eyetracking, især når du bruger en video-baseret øje tracker. Vi beskrev for nylig en eksperimentel opsætning, der kombinerer en standard dichoptic præsentation system med et infrarødt øje tracker ved hjælp af infrarød-gennemsigtig spejle1. Opsætningen er kompatibel med standard monitorer og øjet bane, let at gennemføre, og overkommelige (størrelsesordenen US$ 1.000). Forhold til eksisterende metoder har fordelene ikke kræver særligt udstyr og poserer par grænser på arten og kvaliteten af den visuelle stimuli. Her giver vi en visuel guide til etablering og anvendelse af vores setup.

Introduction

Under normale visningsforhold modtager hver af vores øjne en lidt anderledes visuelle input. Dette input behandles derefter for at producere en sammenhængende, tre-dimensionelle repræsentation af verden. Dichoptic præsentation, praksis uafhængigt kontrollere input præsenteret for hver af de to øjne, således gør det muligt for forskere at studere, hvordan mennesker genopbygge en tre-dimensionelle repræsentation fra to to-dimensionelle retinal billeder2 ,3,4. Desuden, hvis de to øjne billeder er for forskellige, denne interocular kombination mislykkes, og observatører i stedet indberette opfattelse af kun én af billederne på en gang, mens den anden fortsat undertrykt, i fænomener som kikkert rivalisering5 og kontinuerlig flash undertrykkelse6. Forskere med sådanne interocular undertrykkelse, også bruge dichoptic præsentation, i dette tilfælde til at undersøge spørgsmål i forbindelse med emner som det neurale locus af bevidsthed7, perceptuelle udvalg8,9, og ubevidste behandling af10.

Blik og elev dynamics registreres til flere formål i forskning om menneskelig adfærd og opfattelse. Blik retning kan informere om, eksempelvis opmærksomhed tildeling11,10,13 og beslutning at gøre14, mens pupilstørrelse kan afsløre aspekter af visuel behandling15, 16, opgave engagement17eller flydende intelligens18.

Kombinere eyetracking med dichoptic præsentation er nyttige i forskning i, for eksempel, tre-dimensionelle (3D) opfattelse19,20,21,22 eller okulær svar til visuel indgang under interocular undertrykkelse23,24,25. For eksempel, er øjenbevægelser blevet fundet for at afsløre ubevidste behandling uden subjektive opfattelse under kontinuerlig flash undertrykkelse23. Kliniske visuelle forskere kan bruge evnen til at spore begge øjne under dichoptic præsentation at undersøge okulær sygdomme, der påvirker de to øjne asymmetrisk, for eksempel, til at overvåge de monokulare og kikkert visuelle forvridninger forekommer i amblyopi26 og maculopathy27.

Vi beskrev for nylig en setup1 , der giver mulighed for en kombination af høj kvalitet video-baserede eye tracking og dichoptic stimulation med lille begrænsning på størrelsen eller farven på stimuli, og vi vurderede dens ydeevne. Nedenfor vil vi opsummere konstruktionen og brugen af denne opsætning.

Protocol

denne protokol er blevet godkendt af den institutionelle revision bestyrelser af Michigan State University. 1. opbygge systemet Rationale forberede opsætningen spejl, en variant af den klassiske Wheatstone Stereoskopet 28 illustreret i figur 1 , bestående af to spejle placeret i en 45° vinkel i forhold til deltageren ' s midterlinjen. Spejle afspejler stimuli fra to skærme, der er placeret på …

Representative Results

Efter kalibreringen beskrevet i protokollen, udførte vi kalibrering valideringsprocedure uden problemer med spejle på plads. Effektiviteten af metoden illustreres tydeligt af figur 5, som viser kameraets billede (ved hjælp af en forskning ende eye tracking system) med spejle på plads. De to sæt parallelle linjer langs deltagernes næse og linjer over brynene er kanterne af spejlene, men ansigtet er dog så klart inde i rammen, som uden er. Dette understr…

Discussion

Vi præsenterer en trinvis guide for konstruktionen og brugen af en eksperimentel opsætning, der giver mulighed for samtidige inddeling af begge øjne og dichoptic præsentation af visuelle stimuli. I mange situationer hvor dichoptic stimulation er brugt, er det kritiske spørgsmål forhindrer effektiv eye tracking at spejle for dichoptic præsentation blokere synet af video-baseret øje trackers. Dette er løst her ved hjælp af infrarød-gennemsigtig spejle og en infrarød-nærtagende øje tracker. Denne opsætning g?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takke Pieter Schiphorst for hans rolle i udformningen af opsætningen og giver grafik af tallene 1 og 3, og Marnix Naber for nyttig diskussion og hans bidrag til figur 6. Forfatterne også anerkende forskere og udgivere for genbrug af figur 1 og 6 fra en offentliggjort papir1.

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

Referências

  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

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
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).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image