Porównywanie danych ze śledzenia wzroku dzieci z wysoko funkcjonującym ASD, współwystępującym ADHD i grupy kontrolnej oglądającej filmy społecznościowe
7 grudnia 2018
To jest jakościowa analiza porównawcza danych z danych śledzenia wzroku w pierwszych chwilach scen wideo oglądanych przez trzech uczestników: jednego z zaburzeniami ze spektrum autyzmu, jednego ze współistniejącym deficytem uwagi i nadpobudliwością psychoruchową i jednego neurotypowego kontrolnego.
Metoda śledzenia ruchu gałek ocznych może pomóc naukowcom zajmującym się specjalnymi potrzebami edukacyjnymi w badaniu różnic w osiąganiu uwagi wzrokowej u dzieci z zaburzeniami ze spektrum autyzmu i bez zaburzeń ASD, podczas oglądania filmów ze scenariuszami społecznymi. Główną zaletą techniki śledzenia ruchu gałek ocznych jest to, że ścieżki wzroku i czas trwania fiksacji wzroku na różnych istotnych bodźcach społecznych mogą być rejestrowane, określane ilościowo i porównywane między dziećmi z autyzmem i bez autyzmu. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie.
Ponieważ kroki związane z wyborem docelowego obszaru zainteresowań w filmie do analizy mogą być trudne do zilustrowania wyłącznie w formie pisemnej. Zacznij od odprowadzenia dziecka do pokoju śledzenia ruchu gałek ocznych i postawienia go przed 23-calowym kolorowym monitorem LCD z eye-trackerem w odległości 60 centymetrów. Usiądź obok dziecka i poinstruuj je, aby patrzyło na ekran.
Poproś innego badacza, aby obsługiwał urządzenie śledzące ruch gałek ocznych z drugiej strony przegrody. Poproś dziecko, aby obserwowało kropki kalibracyjne, które wyznaczają granice widzenia na ekranie, rejestrując ruchy gałek ocznych za pomocą technologii odbicia rogówki w podczerwieni. Po kalibracji poinstruuj uczestników, aby oglądali filmy społecznościowe jeden po drugim, podczas gdy dane o ruchu gałek ocznych są przechwytywane podczas oglądania.
Zapewnij im w sumie trzy filmy ze scenariuszami społecznościowymi do obejrzenia. Po zakończeniu eksperymentu przeanalizuj dane, wybierając najpierw cele istotne dla kontekstu, takie jak twarz lub dłonie w ciągu pierwszych 500 milisekund od pojawienia się w każdej scenie filmu jako obszary zainteresowania lub obszary zainteresowania. Oznacz AOI w polu informacyjnym na lewym panelu.
Po zakończeniu dodawania i wybierania obszarów zainteresowania w bieżącej klatce przesuń kursory na pasku osi czasu w dolnym panelu do następnej klatki. Następnie ręcznie dostosuj lokalizację i granicę obszarów zainteresowania w każdej klatce wideo w oprogramowaniu do prezentacji wideo eye-trackera, ponieważ obszary docelowe zmieniają się w każdej klatce czasowej filmu ze względu na ruch osób lub obiektów w miarę rozwoju historii filmu społecznościowego. Jeśli niektóre istniejące obszary zainteresowania są obecne przez 500 milisekund w bieżącej scenie lub jeśli nie są istotne w nowej klatce wideo, kliknij je prawym przyciskiem myszy, aby dezaktywować je w nowej klatce.
Następnie, aby przeprowadzić analizę statystyczną wskaźników śledzenia ruchu gałek ocznych, najpierw wybierz plik multimedialny do analizy. Kliknij przycisk Analizuj wybrane media. Wybierz statystyki opisowe, a następnie wybierz miary zależne w obszarze Metryki.
Następnie wybierz Nagrania w wierszach i wybierz Podsumowanie multimediów AOI w Kolumny. Wybierz opcję Aktualizuj, aby przeanalizować wzorce śledzenia ruchu gałek ocznych. Na koniec utwórz ścieżkę skanowania sceny na podstawie danych, wybierając Wizualizacja i Wykres spojrzenia w oprogramowaniu.
Wybierz multimedia i nagrania w lewym panelu do wizualizacji. Na dolnej osi czasu przesuń dolny kursor na początek sceny docelowej, a górny kursor na koniec sceny docelowej. Upewnij się, że w polu danych wybrano opcję Akumuluj, aby wyświetlić skumulowaną ścieżkę skanowania.
Następnie na koniec kliknij Eksportuj i Wizualizacja obrazu, aby zapisać ścieżkę skanowania jako osobny plik obrazu. Tutaj kolorowe owale są obszarami zainteresowania. Na przykład twarz, oczy, usta, ręce, telefon komórkowy i torba damy, które pokazują pierwsze chwile w jednej ze scen w filmie pierwszym.
W przypadku sceny społecznej niebieskie kropki śledzą ścieżki skanowania dla neurotypowego dziecka z grupy kontrolnej, zielone kropki dla dziecka z ASD, a czerwone kropki dla dziecka z ASD-ADHD. Kropki na rysunku wskazują lokalizacje fiksacji wzrokowych. Czas trwania pierwszej fiksacji był dłuższy u dziecka neurotypowego niż u dzieci z ASD i ASD-ADHD.
Całkowity czas fiksacji był krótszy u dziecka z ASD-ADHD niż zarówno u dziecka neurotypowego, jak i u dziecka z ASD. Co więcej, całkowita liczba fiksacji była największa dla dziecka z ASD, druga dla dziecka neurotypowego i najkrótsza dla dziecka z ASD-ADHD. Podczas gdy dowody ze śledzenia wzroku potwierdzają, że dzieci z ASD mają trudności z postrzeganiem wielu bodźców społecznych jednocześnie i kontekstowo, podczas gdy dzieci ze współistniejącym ASD-ADHD mają tendencję do pomijania ważnych chwilowych informacji, co prowadzi je do błędnej oceny sytuacji społecznych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze jakościowe porównawcze studium przypadku analizuje dane z okulografii trzech uczestników: jednej osoby ze spektrum autyzmu, jednej osoby z współistniejącym zespołem nadpobudliwości uwagi z hiperaktywnością oraz jednej osoby stanowiącej kontrolę neurotypową. Celem badania jest zbadanie różnic w uwadze wizualnej podczas oglądania społecznych scen wideo.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Psychologia
- Specjalne Potrzeby Edukacyjne
Wprowadzenie
- Metody śledzenia wzroku są cenne dla zrozumienia uwagi wizualnej.
- Różnice w wzorcach spojrzeń mogą wskazywać na zróżnicowane zdolności przetwarzania społecznego.
- Dzieci z autyzmem mogą wykazywać odmienne zachowania w zakresie uwagi wizualnej.
- Demonstracje wizualne technik śledzenia wzroku ułatwiają ich zrozumienie.
Cel badania
- Porównanie uwagi wizualnej u dzieci z autyzmem oraz bez autyzmu.
- Ilościowe określenie ścieżek spojrzenia oraz czasu trwania fiksacji na bodźcach społecznych.
- Przedstawienie metody eyetrackingu w celach edukacyjnych.
Zastosowane metody
- Uczestnicy zostali posadzeni przed monitorem wyposażonym w system śledzenia ruchu gałek ocznych (eye-tracker).
- Przekazano instrukcje, aby skupić wzrok na ekranie.
- Podczas oglądania materiału wideo rejestrowano ścieżki ruchu gałek ocznych.
- Dane poddano analizie w celu zidentyfikowania różnic w uwadze wizualnej.
Główne wyniki
- U uczestników zaobserwowano odmienne wzorce kierowania wzroku.
- Dzieci z autyzmem wykazywały inny czas fiksacji w porównaniu z grupą kontrolną.
- Okulografia skutecznie uwydatniła różnice w uwadze wizualnej.
- Wyniki potwierdzają potrzebę stosowania dostosowanych strategii edukacyjnych.
Wnioski
- Okulografia jest użytecznym narzędziem do badania uwagi wizualnej u dzieci.
- Zrozumienie zachowania wzroku może pomóc w opracowywaniu interwencji w autyzmie.
- Badanie to podkreśla znaczenie bodźców wizualnych w uczeniu się społecznym.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Eye-tracking zapewnia ilościową, opartą na wideo metodę oceny deficytów uwagi społecznej w zaburzeniach neurorozwojowych, co wspiera wczesną walidację celów w procesie odkrywania leków oddziałujących na OUN. Poprzez rejestrację dynamicznych wzorców spojrzenia podczas naturalistycznej obserwacji społecznej, metoda ta umożliwia mechanistyczne zmniejszenie ryzyka w odniesieniu do hipotez terapeutycznych związanych ze szlakami przetwarzania społecznego. Podejście to zwiększa pewność prognostyczną w modelach przedklinicznych poprzez dopasowanie punktów końcowych zachowania do klinicznie istotnej symptomatologii.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez kwantyfikację tendencji uwagi w kierunku lub przeciwko bodźcom istotnym społecznie, takim jak twarze, oczy i gesty.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez obiektywny i powtarzalny pomiar uwagi wizualnej w systemach istotnych dla danej choroby.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia selekcję projektów w portfolio poprzez identyfikację związków, które normalizują zaburzone wzorce fiksacji wzroku w modelach ASD i współistniejącego ADHD.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Gotowość testu: Przygotowuje zwalidowane paradygmaty śledzenia wzroku do wysokoprzepustowego przesiewu środków farmakologicznych wpływających na uwagę społeczną.
- Wyniki ilościowe: Generuje skalowalne, oparte na metrykach odczyty, w tym czas trwania fiksacji, liczbę fiksacji oraz częstotliwość przesunięć wzroku pomiędzy zdefiniowanymi obszarami zainteresowania (AOIs).
- Ponowne wykorzystanie platformy: Umożliwia standaryzację międzybadawczą dzięki spójnemu etykietowaniu AOI oraz przepływom analizy opartym na osi czasu.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla choroby: Modeluje podstawowe deficyty uwagi społecznej w ASD i współistniejącym ADHD z wykorzystaniem ekologicznie poprawnych bodźców w postaci filmów społecznych.
- Ciągłość translacyjna: Łączy etap odkryć z walidacją przedkliniczną poprzez zestawienie biomarkerów spojrzenia z klinicznymi punktami końcowymi funkcjonowania społecznego.
- Postęp skorygowany o ryzyko: Dostarcza informacji dla decyzji go/no-go na podstawie zmian w wydajności uwagi podczas oglądania scen społecznych, zależnych od dawki.
Integracja rurociągu i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z kontinuum procesu odkrywania leków, od testowania hipotez dotyczących celu molekularnego po optymalizację wiodących związków, w szczególności w programach dotyczących OUN, celujących w domeny poznania społecznego.
- Biologia odkrywcza: Wspiera wyjaśnianie szlaków poprzez powiązanie deficytów uwagi z obwodami neuronalnymi zaangażowanymi w percepcję społeczną i funkcje wykonawcze.
- Przesiewanie: Dostarcza gotowych do analizy, ilościowych parametrów spojrzenia, które umożliwiają wiarygodną ocenę związków w różnych warunkach terapeutycznych.
- Analityka: Zapewnia wyniki statystyczne, takie jak średni czas fiksacji i liczba fiksacji, w celu porównania zaangażowania uwagi pomiędzy genotypami lub grupami terapeutycznymi.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną poprzez biomarkery oparte na spojrzeniu, które pozwalają przewidzieć odpowiedź na interwencje społeczne.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako wielokrotnego użytku platforma do fenotypowania behawioralnego w wielu wskazaniach neurorozwojowych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w szlakach uwagi społecznej.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność dzięki śledzeniu AOI klatka po klatce oraz analizie sterowanej programowo.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając wczesną identyfikację związków biologicznie czynnych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez obiektywne, przekładalne punkty końcowe w zakresie poznania społecznego.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy w zakresie projektowania eksperymentów, kalibracji eyetrackera oraz neuronauki behawioralnej.
- Zależne od systemów eyetrackingowych opartych na podczerwonej refleksji rogówkowej oraz oprogramowania do prezentacji wideo z możliwością śledzenia AOI.
- Wymaga międzyzespołowej standaryzacji definicji AOI oraz protokołów analizy opartej na osi czasu.
- Wiąże się z koniecznością dostosowania paradygmatu przy zastosowaniu go w różnych grupach wiekowych, dla różnych typów bodźców lub w przypadku schorzeń współistniejących.
- Ograniczone przez ręczną korektę AOI dla każdej klatki, co może wpływać na skalowalność bez zastosowania zautomatyzowanych rozwiązań śledzenia.
