Se i aksjon: hode montert Eye Tracking barn dynamisk visuell oppmerksomhet under naturalistiske atferd
Summary
Små barn gjør ikke passivt observere verden, men heller aktivt utforske og engasjere seg med sitt miljø. Denne protokollen gir veiledende prinsipper og praktiske anbefalinger for bruk av hode montert øye bane registrere spedbarn og småbarn dynamiske visuelle miljøer og visuell oppmerksomhet i sammenheng med naturlige atferd.
Abstract
Små barns visuelle miljøer er dynamisk, endre øyeblikk til øyeblikk som barn fysisk og visuelt utforske områder og objekter og samhandle med folk rundt dem. Hodemontert øye sporing tilbyr en unik mulighet til å fange barnas dynamiske egosentriske visninger og hvordan de tildele visuell oppmerksomhet i visningene. Denne protokollen gir veiledende prinsipper og praktiske anbefalinger for forskere bruker hode montert øye bane i både laboratorium og mer naturalistisk innstillinger. Hodemontert øye sporing utfyller andre eksperimentelle metoder ved å styrke mulighetene for datainnsamling i mer økologisk gyldig sammenhenger gjennom økt bærbarhet og hodet og kroppen bevegelser i forhold til skjermen basert øye sporing. Denne protokollen kan også integreres med andre teknologier, som bevegelse sporing og hjertefrekvens overvåking, for å gi høy tetthet flere dataset for å undersøke naturlige atferd, læring og utvikling enn tidligere mulig. Denne artikkelen illustrerer datatypene generert fra hode montert øye sporing i en studie for å undersøke visuell oppmerksomhet i en naturlig sammenheng for småbarn: frittflytende leketøy spille med en forelder. Vellykket bruk av denne protokollen tillater forskere å samle inn data som kan brukes til å svare på spørsmål ikke bare om visuell oppmerksomhet, men også om en rekke andre Perseptuell, kognitive og sosiale ferdigheter og deres utvikling.
Introduction
De siste tiårene har sett økende interesse i å studere utviklingen av spedbarn og småbarn visuell oppmerksomhet. Denne interessen stammet i stor grad av bruk av ser tidsmålinger som en primær betyr å vurdere andre kognitive funksjoner i barndom og har utviklet seg til studiet av spedbarn visuell oppmerksomhet i sin egen rett. Moderne undersøkelser av spedbarn og småbarn visuell oppmerksomhet mål primært øyebevegelser under skjermen basert øye-sporing oppgaver. Spedbarn sitte i en stol eller foreldres Fang foran en skjerm mens deres øyebevegelser overvåkes under presentasjonen av stillbilder eller hendelser. Oppgaver, men ikke klarer å fange dynamikken i naturlige visuell oppmerksomhet og midler som genereres barnas naturlige visuelle omgivelser – aktiv leting.
Spedbarn og småbarn er aktive skapninger, flytte sine hender, hoder, øyne og organer for å utforske objekter, mennesker og mellomrom. Hver ny utvikling i kroppen morfologi, motoriske ferdigheter og atferd – gjennomgang, gå, plukke opp gjenstander, engasjerende med sosiale partnere – ledsages av samtidig endringer i tidlig visuelle miljøet. Fordi hva spedbarn gjøre bestemmer hva de ser og hva de ser fungerer for hva de gjør i visuelt guidet handlingen, utføres studere den naturlige utviklingen av visuell oppmerksomhet best i sammenheng med naturlige atferd1.
Hodemontert øye bane (ETs) har vært oppfunnet og brukes for voksne for tiår2,3. Bare nylig har teknologiske fremskritt gjort hode montert eye-tracking-teknologi egnet for spedbarn og småbarn. Deltakerne er utstyrt med to lett kameraer på hodet, en scene kameraet vender utover som fanger den første person perspektivet av deltakeren og en øye-kamera som fanger øyet bildet vender innover. En kalibreringsprosedyren gir treningsdata til en algoritme som tilordner nøyaktig som mulig endre plasseringen av hornhinnen refleksjon (CR) og elev i øyet bildet de motsvarende bildepunktene i scenen bildet som var å være visuelt deltok. Målet med denne metoden er å fange både de naturlige visuelle miljøene for spedbarn og barn aktive visuell utforsking av de miljøer som spedbarn flytte fritt. Slike data kan hjelpe svare på spørsmål ikke bare om visuell oppmerksomhet, men også om en rekke Perseptuell, kognitive og sosiale utviklingen4,5,6,7,8. Bruk av disse teknikkene har transformert forståelser av felles oppmerksomhet7,8,9, vedvarende oppmerksomhet10, endre visuelle erfaringer med alder og motorisk utvikling4 , 6 , 11og rollen av visuelle opplevelsene i word lære12. Utredningen gir veiledende prinsipper og praktiske anbefalinger for å gjennomføre hode montert øye-sporing eksperimenter med spedbarn og småbarn og illustrerer datatypene som kan genereres fra hode montert øye sporing i en naturlig kontekst for småbarn: frittflytende leketøy spille med en forelder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokollen gir veiledende prinsipper og praktiske anbefalinger for å gjennomføre hode montert øye sporing med spedbarn og små barn. Denne protokollen var basert på studier av naturlige pjokk atferd i sammenheng med foreldre-pjokk fri lek med leker i et laboratorium. Internt øye-sporing utstyr og programvare ble brukt for kalibrering og data koding. Likevel er denne protokollen ment å være generelt gjelder for forskere ved hjelp av en rekke hode montert øye-sporing systemer for å studere en rekke emner i …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskningen ble finansiert av National Institutes of Health tilskudd R01HD074601 (C.Y.), T32HD007475-22 (J.I.B., D.H.A.) og F32HD093280 (L.K.S.); National Science Foundation gir BCS1523982 (L.B.S., C.Y.); og ved Indiana University gjennom nye området forskning initiativ – læring: hjerner, maskiner og barn (L.B.S.). Forfatterne takker barn og foreldre frivillige som deltok i denne undersøkelsen og som enige om å brukes i tallene og filming av denne protokollen. Vi takker også medlemmer av beregningsorientert kognisjon og læring Laboratory, spesielt Sven Bambach, Anting Chen, Steven Elmlinger, Seth Foster, Grace Lisandrelli og Charlene Tay, for deres hjelp i å utvikle og finslipe denne protokollen.
Referências
- 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).
