JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Comportamento

Hur man bygger en Dichoptic Presentation System som innefattar en Eye-Tracker

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

Summary

Vi har nyligen föreslagit en metod som möjliggör dichoptic visuell stimulans presentation och binokulärt eyetracking samtidigt1. Nyckeln är kombinationen av en infraröd eye tracker och motsvarande IR-transparent speglarna. Detta manuskript ger en djupgående protokoll för inledande installation och daglig drift.

Abstract

Presentation av olika stimuli för att de två ögonen, dichoptic presentation, är avgörande för studier med 3D vision och interocular dämpning. Det finns en växande litteratur på unika experimentella värdet av pupilldeformitet och ögonmuskelförlamningar åtgärder, särskilt för forskning om interocular dämpning. Även om eye-tracking åtgärder skulle således gynna studier som använder dichoptic presentation, maskinvaran som är väsentliga för dichoptic presentation (t.ex. speglar) ofta stör högkvalitativa eyetracking, särskilt när du använder en video-baserade öga Tracker. Vi har nyligen beskrivit en experimentell installation som kombinerar ett standard dichoptic presentation system med en infraröd eye tracker med hjälp av IR-genomskinliga speglar1. Inställningen är kompatibel med standard monitorer och eye trackers, lätt att genomföra, och prisvärd (storleksordningen US$ 1.000). Förhållande till befintliga metoder har inte som kräver specialutrustning och poserar några gränser på typ och kvalitet av visuell stimulans fördelar. Här tillhandahåller vi en visuell guide till konstruktion och användning av våra setup.

Introduction

Under normala visningsförutsättningar får var och en av våra ögon en något annorlunda visuell input. Denna ingång behandlas sedan för att producera en sammanhängande, tredimensionell representation av världen. Dichoptic presentation, öva för att självständigt kontrollera indata presenteras för var och en av de två ögonen, gör det således möjligt för forskare att studera hur människor rekonstruera en tredimensionell representation från två tvådimensionella retinal bilder2 ,3,4. Dessutom om de två ögonen bilder är alltför olika, denna interocular kombination misslyckas och observatörer istället rapportera uppfattning av endast en av bilderna i taget medan andra förblir undertryckta, i fenomen såsom binokulär rivalitet5 och kontinuerlig flash suppression6. Forskare av sådan interocular förtryck, alltför, använda dichoptic presentation, i detta fall att behandla frågor som rör ämnen som det neurala locus av medvetenhet7, perceptuella urval8,9och omedvetna bearbetning av10.

Blick och elev dynamics registreras för flera ändamål i forskning om mänskligt beteende och uppfattning. Blicken riktningen kan informera om, exempelvis uppmärksamhet anslag11,10,13 och beslutet att göra14, medan pupillstorlek kan avslöja aspekter av visuell bearbetning15, 16, uppgift engagemang17eller flytande intelligens18.

Att kombinera eyetracking med dichoptic presentation är användbar i forskning till exempelvis tre dimensionell (3D) uppfattning19,20,21,22 eller okulär Svaren till visuell ingång under interocular dämpning23,24,25. Till exempel har ögonrörelser hittats för att avslöja omedveten bearbetning utan subjektiva uppfattning under kontinuerlig flash suppression23. Kliniska visuella forskare kan använda möjligheten för att spåra båda ögonen under dichoptic presentation att undersöka okulär sjukdomar som påverkar de två ögonen asymmetriskt, exempelvis att övervaka de monokulära och binokulära visuella snedvridningar som förekommer i amblyopi26 och makulopati27.

Vi har nyligen beskrivit en setup1 som möjliggör kombinationen av hög kvalitet video-baserade eyetracking och dichoptic stimulering med lite begränsning på storlek eller färg av stimuli, och vi utvärderat dess prestanda. Vi kommer nedan sammanfattar konstruktion och användning av denna inställning.

Protocol

detta protokoll har godkänts av den institutionella granskning styrelser av Michigan State University. 1. bygga systemet logik förbereda den spegel setup, en variant av den klassiska Wheatstones stereoskop 28 som illustreras i figur 1 , bestående av två speglar placerade i en 45° vinkel i förhållande till deltagaren ' s mittlinjen. Speglarna återspegla stimuli från två skärmar som är pl…

Representative Results

Efter den kalibrering som beskrivs i protokollet, utfört vi en kalibrering-validering utan problem med speglar på plats. Effektiviteten i metoden illustreras tydligt av figur 5, som visar kamerans bild (med en forskning slutet öga felrapporteringssystemet) med speglar på plats. De två grupperna av parallella linjer längs deltagarnas näsa och raderna ovanför ögonbrynen är kanterna på speglarna, men ansiktet är dock lika tydlig inuti ramen som det ?…

Discussion

Vi presenterar en stegvis guide för konstruktion och användning av ett experiment som tillåter samtidig spårning av båda ögonen och dichoptic presentation av visuella stimuli. I många situationer där dichoptic stimulering används, är den kritiska frågan som hindrar effektiva eye tracking att speglarna för dichoptic presentation blockera åsynen av video-baserade eye trackers. Detta är borta här med hjälp av IR-genomskinliga speglar och en IR-känslig eye tracker. Denna inställning tillåter forskare 3D vi…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Författarna vill tacka Pieter Schiphorst för hans roll i utformningen av installationen och ge grafik av siffrorna 1 och 3, och Marnix Naber för bra diskussion och hans bidrag till figur 6. Författarna erkänner också forskare och förlag för att återanvända figur 1 och 6 från en publicerade papper1.

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
check_url/pt/56033?article_type=t

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