A method is described to quantify the quality of visual information processing based on reflexive eye movements in response to specific visual modalities. Reaction times and fixation output parameters are used to characterize visual performance in children with and without visual impairments from 6 months of age.
Visual problems that occur early in life can have major impact on a child’s development. Without verbal communication and only based on observational methods, it is difficult to make a quantitative assessment of a child’s visual problems. This limits accurate diagnostics in children under the age of 4 years and in children with intellectual disabilities. Here we describe a quantitative method that overcomes these problems. The method uses a remote eye tracker and a four choice preferential looking paradigm to measure eye movement responses to different visual stimuli. The child sits without head support in front of a monitor with integrated infrared cameras. In one of four monitor quadrants a visual stimulus is presented. Each stimulus has a specific visual modality with respect to the background, e.g., form, motion, contrast or color. From the reflexive eye movement responses to these specific visual modalities, output parameters such as reaction times, fixation accuracy and fixation duration are calculated to quantify a child’s viewing behavior. With this approach, the quality of visual information processing can be assessed without the use of communication. By comparing results with reference values obtained in typically developing children from 0-12 years, the method provides a characterization of visual information processing in visually impaired children. The quantitative information provided by this method can be advantageous for the field of clinical visual assessment and rehabilitation in multiple ways. The parameter values provide a good basis to: (i) characterize early visual capacities and consequently to enable early interventions; (ii) compare risk groups and follow visual development over time; and (iii), construct an individual visual profile for each child.
मस्तिष्क क्षति से संबंधित बच्चों में दृश्य समस्याओं के प्रसार में वृद्धि हुई है। क्योंकि दृश्य समस्याओं को एक बच्चे के विकास पर काफी प्रभाव पड़ सकता है, खतरे में युवा शिशुओं और बच्चों में जल्दी पता लगाने के अत्यधिक महत्वपूर्ण है। वर्तमान में, दृश्य समारोह परीक्षण इस तरह के दृश्य तीक्ष्णता और विपरीत संवेदनशीलता के रूप में दृश्य संवेदी कार्यों का आकलन करने के लिए (जैसे, optotype परीक्षण) लागू बच्चों में 1 साल की उम्र के 1-2 साल से कर रहे हैं। छोटे बच्चों में इन परीक्षणों दृश्य जानकारी के लिए एक बच्चे को देखने के व्यवहार के संरचित टिप्पणियों पर आधारित हैं। इस तरह के व्यवहार, यानी की व्याख्या, एक बच्चे की आंख आंदोलनों को देखकर, या यहां तक कि पर्यवेक्षक के व्यवहार को देखने के द्वारा oculomotor या बच्चे की attentional रोग से प्रभावित किया जा सकता है। ऐसे visuospatial स्मृति और वस्तु के रूप में मान्यता Cerebrally मध्यस्थता दृश्य कार्यों दृश्य धारणा परीक्षण (जैसे, DTVP 2) के साथ मूल्यांकन कर रहे हैं। इन परीक्षणों के मौखिक इन की आवश्यकताtructions और संचार और उम्र के 4-5 साल से इस्तेमाल किया जा सकता है। दृश्य प्रणाली के प्रसव के बाद विकास की दृष्टि में और जीवन में जल्दी प्लास्टिसिटी के उच्च स्तर का लाभ लेने के लिए, यह जितनी जल्दी हो सके दृश्य सूचना संसाधन में उपस्थिति और दोष की हद तक स्थापित करने के लिए वांछनीय है। इस तरह, (मस्तिष्क) दृष्टिविहीन बच्चों ज़्यादा से ज़्यादा शीघ्र हस्तक्षेप, दृश्य उत्तेजना, या सहायक रणनीतियों से लाभ हो सकता है। नतीजतन, वहाँ है कि बच्चों में मौखिक संचार के बिना इस्तेमाल किया जा सकता है और है कि मात्रात्मक परिणामों पर आधारित है दृश्य सूचना संसाधन के एक आकलन विधि के लिए एक की जरूरत है।
नेत्र आंदोलनों 3,4 उत्तेजनाओं को नेत्रहीन निर्देशित orienting व्यवहार का अध्ययन करने के लिए एक अच्छा मॉडल है, और संबंधित अवधारणात्मक और संज्ञानात्मक कार्यों 5 हैं। नेत्र आंदोलनों दृश्यों में दृश्य ध्यान का ध्यान केंद्रित संकेत मिलता है, और या तो नीचे-ऊपर से (कर्मकर्त्ता, प्रमुखता चालित) या ऊपर से नीचे से (मैं इस परिणाम के लिए जाना जाता हैntentional, संज्ञानात्मक) 6 प्रक्रियाओं। नेत्र आंदोलनों गतिका, यानी, दृष्टि की तीक्ष्णता, नई वस्तुओं को निर्देशित करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। ब्याज की एक वस्तु के दृश्य सामग्री मार्ग है कि प्राथमिक दृश्य कोर्टेक्स (V1) के लिए पार्श्व जानुवत नाभिक के माध्यम से रेटिना से चलाने के माध्यम से कार्रवाई की है, और है कि खुद को मस्तिष्क प्रसंस्करण क्षेत्रों में वितरित (जैसे, ध्यान में शामिल है, स्थानिक उन्मुखीकरण, मान्यता, स्मृति, और भावनाओं)। नेत्र आंदोलनों दोनों के लिए एक शर्त है, और दृश्य सूचना संसाधन के लिए एक कड़ी हैं।
अवरक्त आंख ट्रैकर्स के साथ नजर आंदोलनों की माप के क्षेत्र में विकास oculomotor और दृश्य समारोह के मात्रात्मक मानकों को प्राप्त करने के लिए संभावना दे। स्वचालित आंख ट्रैकर्स चिकित्सा और मनोवैज्ञानिक अनुसंधान स्वस्थ और नैदानिक आबादी को शामिल में आजकल सर्वव्यापी हैं। उनका उद्देश्य न केवल oculomotor समारोह और ध्यान आवंटन 7 अध्ययन करने के लिए, लेकिन यह भी सवाल का जवाब देने के abo हैकेन्द्र शासित प्रदेशों के व्यवहार और मनोवैज्ञानिक तंत्र 8,9। सुलभ और वाणिज्यिक आँख ट्रैकिंग सिस्टम की वृद्धि के साथ, वे तेजी से शिशुओं और बच्चों के 10-12 की चपेट में आबादी का परीक्षण करने के लिए किया जाता है, में बाधा की स्थिति, जटिल निर्देश, या सक्रिय सहयोग के बिना 12,13। oculomotor और एक आंख और मस्तिष्क के स्तर पर दृश्य प्रणाली के करीब युग्मन के कारण, आँख ट्रैकिंग आधारित विधियों पूर्व खासे दृश्य क्षमताओं का आकलन करने के लिए उपयुक्त हैं। अब तक, दृश्य तीक्ष्णता 14 की माप के अलावा, बच्चों में दृश्य समारोह का आकलन करने में तकनीक के उपयोग अपेक्षाकृत कम ध्यान दिया गया है।
हमारे समूह के एक तरजीही लग प्रतिमान 13 के साथ नजर आंदोलन माप जोड़ रखा है। तरजीही रहा वरीयता सजातीय लोगों के 15 से अधिक नमूनों सतहों fixate करने के लिए है। इस सिद्धांत को चार में से एक quadrants, जो diff में एक लक्षित क्षेत्र के साथ दृश्य उत्तेजनाओं का उपयोग करके लागू किया जाता हैएक विशेष दृश्य सुविधा के मामले में पृष्ठभूमि, जैसे सुसंगत रूप है, सुसंगत गति, इसके विपरीत है और रंग से इंजी। ये दृश्य सुविधाओं अलग परिधीय और केंद्रीय दृश्य रास्ते से संसाधित करने के लिए जाना जाता है। उदाहरण के लिए, फार्म के बारे में जानकारी उदर रास्ते से, V1 से अस्थायी वल्कल की कार्रवाई की है। इस प्रस्ताव के बारे में जानकारी पार्श्विका प्रांतस्था 16 पीछे, पृष्ठीय रास्ते से कार्रवाई की है V1 से। इसलिए, विशिष्ट उत्तेजनाओं दृश्य प्रणाली के विशिष्ट क्षेत्रों में दृश्य सूचना संसाधन ट्रिगर करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। यदि एक बच्चा विशिष्ट दृश्य जानकारी है कि प्रस्तुत किया है देखने के लिए सक्षम है, कि जानकारी आँख आंदोलनों के रूप में दृश्य ध्यान आकर्षित करेगा। दृश्य उत्तेजनाओं को ये कर्मकर्त्ता आँख आंदोलन की प्रतिक्रियाएं एक दूरस्थ अवरक्त आंख नजर रखने के साथ दर्ज हैं। इस तरह, नेत्र आंदोलन उपायों प्रसंस्करण 13 दृश्य सूचना के विभिन्न पहलुओं की गुणवत्ता का एक संचार-मुक्त मूल्यांकन प्रदान करते हैं।
नेत्र आंदोलनों एक बच्चे को देखने के व्यवहार से 11 के न केवल अवलोकन डेटा प्रदान करते हैं, लेकिन यह भी अधिक उद्देश्य परिणाम उपायों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एक सावधानी से तैयार परीक्षण प्रतिमान के साथ संयोजन में, आँख आंदोलनों दृश्य सूचना प्रोसेसिंग पर सटीक और उद्देश्य के बारे में जानकारी दे सकते हैं। यह जानकारी आँख आंदोलन प्रतिक्रियाओं के अस्थायी और स्थानिक गुणों के आधार पर मात्रात्मक मापदंडों की गणना के द्वारा प्राप्त की है। इस तरह के मापदंडों के उदाहरण प्रतिक्रिया समय 13, निर्धारण समय 17 saccade मेट्रिक्स 7 या संचयी ध्यान आवंटन 18 कर रहे हैं। इन मानकों की उपलब्धता एक युवा विकास के चरण में बच्चों में दृश्य मूल्यांकन के क्षेत्र के लिए नया है।
इस पत्र के लक्ष्य को 6 महीने की उम्र से बच्चों में दृश्य सूचना संसाधन को मापने के लिए एक आँख ट्रैकिंग आधारित पद्धति पेश करने के लिए है। माप सेट अप और प्रक्रिया (यानी अशाब्दिक प्रतिमान, बाद अंशांकन, और mobility) विशेष रूप से जोखिम में बच्चों में इस पद्धति का उपयोग करने के लिए लागू होते हैं। एक महत्वपूर्ण पहलू मात्रात्मक दृश्य प्रतिक्रिया पैरामीटर, यानी प्रतिक्रिया समय, निर्धारण अवधि, और निर्धारण सटीकता का विश्लेषण है। इन मानकों को आम तौर पर विकासशील बच्चों में नेत्रहीन निर्देशित प्रतिक्रियाओं के संदर्भ क्षेत्रों प्रदान करने के लिए, दृष्टिविहीन बच्चों के जोखिम वाले समूहों में दृश्य सूचना संसाधन को चिह्नित करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं।
प्रस्तुत माप सेट-अप मात्रात्मक आँख आंदोलन विश्लेषण के साथ संयुक्त oculomotor और दृष्टिविहीन बच्चों के विभिन्न समूहों में दृश्य प्रसंस्करण कार्यों की एक विशिष्ट लक्षण वर्णन प्रदान करता है। इस प्रतिमान की प्रमुख विशेषता यह है कि प्रदर्शन दृश्य उत्तेजनाओं कि एक कर्मकर्त्ता ढंग से शुरू हो रहे हैं करने के लिए आँख आंदोलन प्रतिक्रियाओं पर आधारित है। कोई विशेष मौखिक निर्देश दिए जाते हैं और कोई जरूरत नहीं बच्चों के लिए मौखिक रूप से प्रतिक्रिया करने के लिए नहीं है। मापदंडों के आरटीएफ, GFA और एफडी आम तौर पर developing- और नेत्रहीनों बच्चों के समूहों के बीच महत्वपूर्ण अंतर, पैरामीटर मूल्यों है कि प्रत्येक समूह में मौजूद है (- 6 आंकड़े 4) के सीमित प्रसार के बावजूद दिखा। इस प्रकार, का मूल्यांकन पैरामीटर पर निर्भर करता है, कुछ आम तौर पर विकासशील बच्चों deviant प्रदर्शन, दिखाने जबकि दृष्टिविहीन के साथ कुछ बच्चों को दिखाने के 'सामान्य' प्रदर्शन कर सकते हैं। अंत में, कई दृश्य के जवाब में कई परिणाम उपायतौर-तरीकों पर एक व्यक्तिगत स्तर पर विचार किया जाना चाहिए। सभी परिणाम उपायों का एक सारांश दृश्य सूचना प्रोसेसिंग क्षमता है, जो उम्र के 6 महीने से बच्चों में एक दृश्य प्रोफ़ाइल में परिवर्तित किया जा सकता है की एक अद्वितीय लक्षण वर्णन प्रदान करता है।
कई अध्ययनों से बच्चों की चपेट में आबादी में दूरस्थ आँख ट्रैकिंग के मान से पता चला है, attentional या मानसिक क्षमताओं 9,12,18 अनुमान है। जबकि ज्यादातर अध्ययनों व्यवहार टिप्पणियों और निर्देशों के उपयोग पर भरोसा करते हैं, वर्तमान प्रतिमान की एक अलग विशेषता अशाब्दिक, मात्रात्मक दृष्टिकोण है। प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम इसलिए उत्तेजनाओं कि तरजीही लग रही है, मोबाइल माप सेट-अप के आधार पर कर रहे हैं, और कस्टम अंशांकन और विश्लेषण सॉफ्टवेयर शामिल हैं। विस्तृत विश्लेषण के तरीकों के साथ अवलोकन के आधार पर परिणामों की प्रस्तुत विस्तार दृश्य प्रसंस्करण कार्यों पर मानकीकृत और विस्तृत परिणाम प्रदान करता है। इस के आकलन पर काम के साथ लाइन में हैएक आंख पर नजर रखने के 14, और टकटकी नियंत्रण पर काम विभिन्न विकारों 7 में से शिशु दृश्य तीक्ष्णता। विधि लचीला है और मोबाइल आकलन जो अपरिहार्य है छोटे बच्चों और कई विकलांग बच्चों में नैदानिक आकलन प्रदर्शन सक्षम बनाता है। इसलिए, यह लगभग सभी बच्चों को एक मॉनिटर देख करने में सक्षम हैं में oculomotor और दृश्य प्रसंस्करण क्षमता को मापने के लिए उपयुक्त है।
मौजूदा दृश्य निदान विधियों (यानी, वैधता) के लिए सम्मान के साथ इस पद्धति के महत्व नैदानिक कार्यान्वयन की ओर एक पहला कदम के रूप में अध्ययन किया गया है। वर्तमान प्रतिमान वर्तमान में इस्तेमाल किया दृश्य समारोह मूल्यांकन (VFA) बच्चों के साथ जोड़ दिया गया था। oculomotor और दृश्य कार्यों की टिप्पणियों है कि आँख आंदोलन रिकॉर्डिंग के आधार पर कर रहे हैं इन कार्यों के मानक व्यवहार टिप्पणियों के साथ तुलनीय थे। इसके अलावा, आँख ट्रैकिंग पैरामीटर, जैसे, निर्धारण अवधि और saccadic दिशा प्रदान की विज्ञापनVFA दौरान oculomotor और बच्चों में दृश्य प्रदर्शन निस्र्पक में पारंपरिक मूल्य (Kooiker MJG एट। अल।, 2015, प्रस्तुत)। प्रस्तुत विधि का प्रमुख लाभ संभावना की तुलना में वर्तमान में एक कम उम्र में दृश्य समारोह के मूल्यांकन में किया जाता है और अधिक दृश्य कार्यों का आकलन करने के लिए, और उन्हें एक मात्रात्मक तरीके से 26 में आकलन करने के लिए में निहित है। मौजूदा तरीकों के संबंध में एक सीमा है कि, रूपांतरों के बिना, यह अभी तक संभव नहीं अच्छी तरह से वर्तमान परीक्षण बैटरी के साथ 14 दृश्य तीक्ष्णता या दृश्य क्षेत्र का आकलन करने के लिए है।
हम अपने आप को कार्टून उत्तेजनाओं से परिणामों की प्रस्तुति, भविष्य के आवेदनों अलग दृश्य तौर तरीकों अन्य उत्तेजनाओं (जैसे, अलग रूपों, गति, रंग और विपरीत जानकारी) 22,20,25 का उपयोग कर परीक्षण किया जा सकता है में करने के लिए सीमित यद्यपि। इस तरह, प्राथमिक दृश्य रास्ते से परे विशिष्ट दृश्य प्रसंस्करण क्षेत्रों में इस तरह के अस्थायी या पार्श्विका प्रांतस्था में दृश्य संघ क्षेत्रों के रूप में लक्षित कर रहे हैं।विधि की एक सीमा है कि वर्तमान दृश्य उत्तेजनाओं केवल दृश्य इनपुट का पता लगाने के ट्रिगर, और दृश्य प्रसंस्करण के प्रारंभिक चरण आह्वान है। इन उत्तेजनाओं उच्च आदेश कार्यों कि उत्तेजना का पता लगाने के बाद प्रासंगिक हो गया है और कि आम तौर पर दृश्य धारणा परीक्षण के साथ मापा जाता लक्षित नहीं करते। हालांकि संचार के उपयोग के बिना उनके निष्पादन चुनौती दे रहा है, एक आँख ट्रैकिंग आधारित प्रतिमान धारणा से संबंधित जानकारी का पता लगाने के लिए एक आशाजनक भविष्य के प्रारूप, जैसे दृश्य खोज, मेमोरी या -selective ध्यान है।
संक्षेप में, दृश्य उत्तेजना के विभिन्न प्रकार के विस्तृत आँख आंदोलन की प्रतिक्रियाएं, दृश्य सूचना प्रोसेसिंग कार्यों का एक व्यापक लक्षण वर्णन प्रदान प्रारंभिक विकास में। नतीजतन, प्रत्येक बच्चे के लिए बरकरार है और बिगड़ा कार्यों के संदर्भ में एक व्यक्ति के दृश्य प्रोफाइल बनाया जा सकता है। इस तरह के एक प्रोफाइल शक्तियों और oculomotor और दृश्य में कमजोरियों के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान कर सकता हैसमारोह। यह शिक्षक और caregiver शिक्षा के लिए दैनिक जीवन में समर्थन के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और। मात्रात्मक जानकारी है कि इस विधि के साथ उपलब्ध हो गया है दृश्य विकास के बाद समय के साथ, और दृश्य हस्तक्षेप और पुनर्वास कार्यक्रमों की निगरानी के लिए के लिए फायदेमंद हो सकता है।
The authors have nothing to disclose.
The authors thank daycare centers (Wasko, Alblasserwaard) for their support in recruiting the control group, and Mark Vonk for his help in data collection in the control group. The authors also thank the children from the control group and the children who are clients from Royal Dutch Visio for participation in the study. The authors are grateful to the children and their parents for participation in the video.
The development of the method was supported by a grant from the Novum Foundation: a non-profit organization providing financial support to (research) projects that improve the quality of life of individuals with a visual impairment (www.stichtingnovum.org). Financial support for the current study was provided by ‘ZonMw Inzicht’ (Netherlands Organization for Health Research and Development-Insight Society), grant number: 60-00635-98-10.
Tobii T60 XL | Tobii Technology: http://www.tobii.com | http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/ | remote infrared eye tracker |
Tobii Studio | Tobii Technology: http://www.tobii.com | http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/ | eye tracker software |
MATLAB | MathWorks Inc | http://nl.mathworks.com/products/matlab/ | data analysis software |