行动中的目光: 在自然主义行为中对儿童动态视觉注意力的头戴式眼动

这种方法可以帮助研究人员从幼儿的角度了解世界是什么样子，以及他们如何在这个观点中分配他们真正的注意力。与在行为科学中广泛使用的基于屏幕的眼动追踪相比，头戴式眼动追踪使我们能够监控儿童在玩具游戏和图画书阅读等日常活动中的观察位置。演示这个程序的将是研究生卡塔利娜·苏亚雷斯-里维拉和张亚云，以及实验室经理丹尼尔·皮尔西。

在开始实验之前，修改系统以使用定制的婴儿帽。选择一个在定位方面可调的场景摄像机，并且具有足够宽的角度来捕捉适合解决感兴趣的研究问题的视角。选择一种可调定位的眼部相机，其红外 LED 定位方式可使儿童眼角膜反射到这种光线。

眼动追踪系统应尽可能不显眼和轻量级，以提供最大的机会，幼儿将容忍穿着设备。然后将场景和眼部摄像机连接到挂钩和环带上，该表环带贴在缝在儿童大小帽子上的一块钩和环带的对面，将系统嵌入到帽子中，并将摄像机定位，以便它们从儿童视图的中心区域。对于眼动追踪数据收集，有两个研究人员在场：一个与孩子互动，一个负责占用孩子，另一个负责放置和定位眼动追踪系统。

让儿童充分参与占据儿童手的活动，使儿童无法伸手移动或抓住眼动追踪系统，将眼动追踪系统放在儿童头部。将场景摄像机放在前额上，以最佳近似于孩子的视场，并将场景摄像机视图居中，以了解孩子在研究期间将观看什么。要获得高质量的凝视数据，请定位眼部摄像头，以检测瞳孔和角膜反射，在整个眼睛的全范围运动中没有脸颊或睫毛遮挡。

该协议最棘手的部分是将设备放在孩子的头上，调整摄像头，而不会惹恼孩子。速度、信心和实践是必不可少的。一旦场景和眼睛的图像质量尽可能高质量，请将孩子的注意力吸引到视野中的不同位置，以收集校准数据。

注意在校准过程中孩子的身体定位与研究期间使用的位置相匹配。获得所有校准点后，开始收集眼动追踪数据。注意到眼动追踪系统被撞错或错位的任何点，允许必要时重新校准，并允许在错位之前和之后对数据进行单独编码。

要在研究结束时校准眼动追踪数据，请打开适当的校准软件程序，并调整校准软件中各种检测参数的阈值，以获得良好的眼部图像。在第一轮校准过程中，当孩子清楚地看到场景图像中一个明显点时，确定校准点，请记住，这些点可能是研究人员在数据收集期间故意创建的点，也可以是研究中的点，只要这些帧准确地检测到瞳孔，凝视点就很容易识别。创建一系列校准点，以建立场景和眼睛之间的映射。

如果眼动追踪系统在研究过程中随时改变位置，则为位置更改之前和之后的部分创建单独的校准。要对感兴趣区域进行编码，请根据研究问题编制所有应编码的感兴趣区域的列表，并使用儿童的眼睛图像、场景图像和凝视轨迹点来确定要直观地访问哪个感兴趣区域。滚动浏览一个帧，观察眼睛图像中瞳孔的瞬间，作为感兴趣区域可能已更改的主要提示。

当眼睛发生可见的运动时，检查孩子是否将目光点转移到新的感兴趣区域，或者是否转移到没有定义的兴趣区域。尽管每个帧的感兴趣区域单独编码，但使用被分析的帧之前和之后的框架来获取可能有助于确定正确感兴趣区域的上下文信息。此处显示了两个 18 个月大的孩子的兴趣流样本区域。

每个彩色块表示连续帧，在此期间，子对象查看特定感兴趣的区域。儿童在不同玩具子集的选择性上表现出个体差异，这从每个儿童在关注每个玩具区域时所花费的互动比例上的差异就表明。虽然两个孩子看所有玩具的总比例有些相似，但花在单个玩具上的时间比例在受试者内部和主题之间差别很大。

此外，这些比例的看时间是如何实现的也不同，儿童二的平均看期几乎是儿童一的两倍。这些数据所证明的另一个属性是，两个孩子在会话期间很少看到父母的脸，当他们看到时，每个凝视持续时间通常不到一秒。研究人员可以同时将头戴式眼动仪放在儿童及其社交伴侣上，并将此程序与运动跟踪和心率监测等技术相结合，以提供高密度多模态数据集，回答各种问题。

这些技术的使用改变了我们对发展文献中许多主题的理解，包括共同和持续的关注、随着年龄和运动发育而改变的视觉体验，以及视觉体验在单词学习中的作用。该协议已成功应用于临床人群，包括人工耳蜗植入儿童和被诊断患有自闭症谱系障碍的儿童。