Name: a method to quantify visual information processing in children using eye tracking
Uploaded: 2016-07-09T14:00:00
Duration: 9 min 47 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking at JoVE.com

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.

<ol>
	<li>Hyv&#228;rinen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Considerations+in+evaluation+and+treatment+of+the+child+with+low+vision.">Considerations in evaluation and treatment of the child with low vision.</a> Am. J. Occup. Ther. 49 (9), 891-897 (1995).</li><li>Hamill, D. D., Pearson, N. A., Voress, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Developmental Test of Visual Perception. , (1993).</li><li>Yarbus, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Eye movements and vision. , (1967).</li><li>Noton, D., Stark, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanpaths+in+eye+movements+during+pattern+perception.">Scanpaths in eye movements during pattern perception.</a> Science. 171 (3968), 308-311 (1971).</li><li>Liversedge, S. P., Findlay, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccadic+eye+movements+and+cognition.">Saccadic eye movements and cognition.</a> Trends Cogn. Sci. 4 (1), 6-14 (2000).</li><li>Corbetta, M., Shulman, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+goal-directed+and+stimulus-driven+attention+in+the+brain.">Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain.</a> Nat. Rev. Neurosci. 3 (3), 201-215 (2002).</li><li>Tseng, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+classification+of+clinical+populations+from+natural+viewing+eye+movements.">High-throughput classification of clinical populations from natural viewing eye movements.</a> J. Neurol. 260 (1), 275-284 (2013).</li><li>Karatekin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+tracking+studies+of+normative+and+atypical+development.">Eye tracking studies of normative and atypical development.</a> Dev. Rev. 27 (3), 283-348 (2007).</li><li>Rommelse, N. N., Vander Stigchel, S., Sergeant, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+eye+movement+studies+in+childhood+and+adolescent+psychiatry.">A review on eye movement studies in childhood and adolescent psychiatry.</a> Brain Cogn. 68 (3), 391-414 (2008).</li><li>Gredeb&#228;ck, G., Johnson, S., von Hofsten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+tracking+in+infancy+research.">Eye tracking in infancy research.</a> Dev. Neuropsychol. 35 (1), 1-19 (2010).</li><li>Aslin, R. N., McMurray, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+corneal-reflection+eye+tracking+in+infancy:+methodological+developments+and+applications+to+cognition.">Automated corneal-reflection eye tracking in infancy: methodological developments and applications to cognition.</a> Infancy. 6 (2), 155-163 (2004).</li><li>Sasson, N. J., Elison, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+tracking+young+children+with+autism.">Eye tracking young children with autism.</a> J. Vis. Exp. (61), e3675 (2012).</li><li>Pel, J. J., Manders, J. C., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+visual+orienting+behaviour+in+young+children+using+remote+eye+tracking:+methodology+and+reliability.">Assessment of visual orienting behaviour in young children using remote eye tracking: methodology and reliability.</a> J. Neurosci. Meth. 189 (2), 252-256 (2010).</li><li>Jones, P. R., Kalwarowsky, S., Atkinson, J., Braddick, O. J., Nardini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+measurement+of+resolution+acuity+in+infants+using+remote+eye-tracking.">Automated measurement of resolution acuity in infants using remote eye-tracking.</a> Invest. Ophth. Vis. Sci. 55 (12), 8102-8110 (2014).</li><li>Fantz, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+perception+from+birth+as+shown+by+pattern+selectivity.">Visual perception from birth as shown by pattern selectivity.</a> Ann. N. Y. Acad. Sci. 118 (21), 793-814 (1965).</li><li>Wattam-Bell, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reorganization+of+global+form+and+motion+processing+during+human+visual+development.">Reorganization of global form and motion processing during human visual development.</a> Curr. Biol. 20 (5), 411-415 (2010).</li><li>Falck-Ytter, T., von Hofsten, C., Gillberg, C., Fernell, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+and+analysis+of+eye+movement+data+from+children+with+typical+and+atypical+development.">Visualization and analysis of eye movement data from children with typical and atypical development.</a> J. Autism. Dev. Disord. 43 (10), 2249-2258 (2013).</li><li>Ahtola, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+eye+tracking+based+metrics+for+infant+gaze+patterns+in+the+face-distractor+competition+paradigm.">Dynamic eye tracking based metrics for infant gaze patterns in the face-distractor competition paradigm.</a> Plos One. 9 (5), e97299 (2014).</li><li>J&#228;kel, F., Wichmann, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+four-alternative+forced-choice+method+is+the+preferred+psychophysical+method+for+naive+observers.">Spatial four-alternative forced-choice method is the preferred psychophysical method for naive observers.</a> J. Vision. 6 (11), 1307-1322 (2006).</li><li>Pel, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orienting+responses+to+various+visual+stimuli+in+children+with+visual+processing+impairments+or+infantile+nystagmus+syndrome.">Orienting responses to various visual stimuli in children with visual processing impairments or infantile nystagmus syndrome.</a> J. Child Neurol. 29 (12), 1632-1637 (2013).</li><li>Kooiker, M. J., van der Steen, J., Pel, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+visual+orienting+response+measures+in+children+with+and+without+visual+impairments.">Reliability of visual orienting response measures in children with and without visual impairments.</a> J. Neurosci. Meth. 233, 54-62 (2014).</li><li>Boot, F. H., Pel, J. J., Evenhuis, H. M., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+visual+orienting+responses+to+coherent+form+and+motion+in+typically+developing+children+aged+0-12+years.">Quantification of visual orienting responses to coherent form and motion in typically developing children aged 0-12 years.</a> Invest. Ophth. Vis. Sci. 53 (6), 2708-2714 (2012).</li><li>Oliveira, L. F., Simpson, D. M., Nadal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calculation+of+area+of+stabilometric+signals+using+principal+component+analysis.">Calculation of area of stabilometric signals using principal component analysis.</a> Physiol. Meas. 17 (4), 305-312 (1996).</li><li>Pel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+visual+processing+and+congenital+nystagmus+on+visually+guided+ocular+motor+behaviour.">Effects of visual processing and congenital nystagmus on visually guided ocular motor behaviour.</a> Dev. Med. Child Neurol. 53 (4), 344-349 (2011).</li><li>Kooiker, M. J., Pel, J. J., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+visual+orienting+responses+and+clinical+characteristics+in+children+attending+special+education+for+the+visually+impaired.">The relationship between visual orienting responses and clinical characteristics in children attending special education for the visually impaired.</a> J. Child Neurol. 30 (6), 690-697 (2014).</li><li>Ricci, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+assessment+of+visual+function+in+full+term+newborns.">Early assessment of visual function in full term newborns.</a> Early Hum. Dev. 84 (2), 107-113 (2008).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interest.

Den presenterte måling oppsett kombinert med kvantitative øyebevegelser analysen gir en distinkt karakteristikk av visuell prosessering funksjoner i ulike grupper av barn med oculomotor og synshemmede. Det sentrale trekk ved dette paradigmet er at resultatene er basert på øyebevegelser svar på visuelle stimuli som utløses i en refleksiv måte. Ingen spesifikke verbale instruksjoner er gitt, og det er ikke nødvendig for barn å verbalt svare. Parametrene RTF, GFA og FD viser betydelige forskjeller mellom grupper av typisk under utbygging og synshemmede barn, til tross for begrenset spredning av parameterverdier som finnes i hver gruppe (figurene 4 - 6). Dermed avhengig evaluert parameter, kan noen typisk utviklings barn viser avvikende resultater, mens noen barn med synshemming vise &#39;normal&#39; ytelse. Til syvende og sist, flere resultatmål som svar på flere synsmodaliteter bør vurderes på individuelt nivå. En oversikt over alle utfallsmål gir en unik karakteristikk av visuelle informasjonsbehandling kapasiteter som kan konverteres i en visuell profil hos barn fra 6 måneders alder. Flere studier har vist verdien av fjern eye tracking i sårbare bestander av barn, for å antyde oppmerksomhets eller psykologiske kapasiteter 9,12,18. Mens de fleste studier er avhengige av atferdsobservasjoner og bruk av instrukser, er et tydelig trekk ved dagens paradigme nonverbal, kvantitativ tilnærming. Kritiske trinn i protokollen omfatter derfor de stimuli som er basert på fortrinnsrett ute, mobil måling set-up, og den egendefinerte kalibrering og analyseprogramvare. Den presenterte forlengelse av observasjonsbaserte resultater med forseggjorte analysemetoder gir standardiserte og detaljerte resultater på synsbehandlingsfunksjoner. Dette er i tråd med arbeidet med vurderingen avspedbarn synsskarphet med et øye tracker 14, og arbeidet med blikket kontroll i ulike lidelser 7. Metoden er fleksibel og muliggjør mobil vurdering som er uunnværlig når du utfører kliniske vurderinger i små barn eller barn med multifunksjonshemming. Derfor er det egnet til å måle oculomotor og visuelle prosesseringskapasitet i nesten alle barn som er i stand til å se på en skjerm. Betydningen av denne metoden i forhold til eksisterende visuelle diagnostiske metoder (dvs. gyldighet) har blitt studert som et første skritt mot klinisk implementering. Den nåværende paradigme ble kombinert med tiden brukes synsfunksjon vurdering (VFA) hos barn. Observasjoner av oculomotor og visuelle funksjoner som er basert på øyebevegelser opptakene var sammenlignbare med standard atferdsobservasjoner av disse funksjonene. Videre eye tracking parametere, for eksempel, fiksering varighet og rykningsamplituden retning, forut annonsenelle verdi i karakter oculomotor og visuell ytelse hos barn under VFA (Kooiker MJG et. al., 2015, innsendt). Den store gevinsten av presenteres metoden ligger i muligheten til å vurdere mer visuelle funksjoner enn det som er gjort i visuelle funksjonsvurderingene i ung alder, og å vurdere dem på en kvantitativ måte 26. En begrensning med hensyn til eksisterende metoder er at uten tilpasninger, er det ennå ikke er mulig å grundig vurdere synsskarphet eller synsfelt med dagens testbatteri 14. Selv om vi begrenset oss til presentasjon av resultater fra tegneserie stimuli, i fremtidige applikasjoner forskjellige visuelle modaliteter kan testes ved hjelp av andre stimuli (for eksempel ulike former, bevegelse, farge og kontrast informasjon) 22,20,25. På den måten er spesifikke visuell prosessering områder utenfor de primære visuelle trasé målrettet, slik som visuelle foreningen områder i tidsmessige eller parietal cortex.En begrensning ved fremgangsmåten er at de foreliggende visuelle stimuli bare utløse påvisning av visuelle input, og påkalle den innledende fasen av visuell prosessering. Disse stimuli ikke målrette ordnede funksjoner som blir relevant etter stimulans deteksjon og som er normalt målt med visuell persepsjon tester. Selv om deres gjennomføring uten bruk av kommunikasjon er utfordrende, er en eye tracking-baserte paradigme en lovende fremtid format for påvisning av persepsjon relatert informasjon, for eksempel visuelle søk, -Memory eller selektiv oppmerksomhet. I sum, detalj øyebevegelser svar på ulike typer visuelle stimuli gir en omfattende karakterisering av visuell informasjon behandlingsfunksjoner, tidlig i utviklingen. Følgelig, for hvert barn kan lages en individuell visuell profil i form av intakte og nedskrevne funksjoner. En slik profil kan gi detaljert informasjon om styrker og svakheter i oculomotor og visuellfunksjon. Det kan brukes som et utgangspunkt for å støtte i det daglige liv, og for lærer og medhjelper utdannelse. Den kvantitative informasjonen som har blitt tilgjengelig med denne metoden kan være en fordel for å følge visuelle utvikling over tid, og for overvåking av visuelle intervensjoner og rehabilitering.

Forekomsten av hjerneskade relaterte synsproblemer hos barn har økt. Fordi synsproblemer kan ha stor innvirkning på et barns utvikling, er tidlig diagnose hos små spedbarn og barn i risikosonen svært viktig. I dag er visuelle funksjonstester vurdere visuelle sensoriske funksjoner som synsskarphet og kontrastfølsomhet (f.eks optotype tester) er aktuelt hos barn fra 1-2 års alder en. Hos yngre barn disse testene er basert på strukturerte observasjoner av et barns visning atferd til visuell informasjon. Tolkningen av slik oppførsel, dvs. ved å se på barnets øyebevegelser kan være hemmet av oculomotor eller oppmerksomhetsforstyrrelser hos barn, eller ved å vise oppførselen til observatøren. Cerebrally medierte visuelle funksjoner som visuospatial hukommelse og objekt anerkjennelse vurderes med visuell persepsjon tester (f.eks DTVP 2). Disse testene krever verbale instructions og kommunikasjon og kan brukes fra 4-5 år. I lys av den postnatal utvikling av det visuelle systemet, og for å dra nytte av den høye grad av plastisitet tidlig i livet, er det ønskelig å etablere nærværet og utstrekningen av svekkelser i visuell informasjon behandling så tidlig som mulig. På den måten kan barn med (cerebral) synshemmede maksimalt nytte av tidlig intervensjon, visuell stimulering, eller støttende strategier. Følgelig er det et behov for en vurdering fremgangsmåte for visuell informasjonsbehandling som kan brukes uten verbal kommunikasjon hos barn, og som er basert på kvantitative resultater. Øyebevegelser er en god modell for å studere visuelt guidet orienteringsatferd på stimuli 3,4, og relaterte perseptuelle og kognitive funksjoner 5. Øyebevegelser indikerer fokus for visuell oppmerksomhet i kulissene, og er kjent for å resultere enten fra bottom-up (refleksiv, salience-drevet) eller fra top-down (intentional, kognitiv) behandler seks. Øyebevegelser brukes til å dirigere fovea, dvs. skarpsyn, til nye objekter. Den visuelle innholdet i et objekt av interesse er behandlet via stier som går fra netthinnen via lateral geniculate kjernen til primære visuelle cortex (V1), og som fordeler seg i løpet av cerebrale prosessområder (for eksempel involvert i oppmerksomhet, romlig orientering, anerkjennelse, minne og følelser). Øyebevegelser er både en forutsetning for, og en oppfølger til visuell informasjonsbehandling. Utviklingen i målingen av øyebevegelser med infrarøde øye bane gi mulighet for å oppnå kvantitative parametre for oculomotor og visuell funksjon. Automatiserte øye trackere er i dag allestedsnærværende i medisinsk og psykologisk forskning som omfatter sunt og kliniske populasjoner. Deres formål er ikke bare å studere oculomotor funksjon og oppmerksomhet fordeling 7, men også for å svare på spørsmål aboUT atferdsmessige og psykologiske mekanismer 8,9. Med fremveksten av tilgjengelige og kommersielle øye sporingssystemer, de blir stadig mer brukt til å teste sårbare bestander av spedbarn og barn 10-12, uten begrensende forhold, komplekse instruksjoner, eller aktivt samarbeid 12,13. På grunn av den nære koblingen av oculomotor og visuelle systemet på et okular og cerebral nivå, eye tracking-baserte metoder er en utpreget egnet til å vurdere visuelle kapasiteter. Så langt, i tillegg til måling av synsskarphet 14, har bruken av teknikken med å vurdere visuell funksjon hos barn fått relativt liten oppmerksomhet. Vår gruppe har kombinert øyebevegelsesmålingene med fortrinnsrett leter paradigme 13. Fortrinnsrett ser er preferansen til å fiksere mønstrede overflater enn homogene seg 15. Dette prinsippet er brukt ved hjelp av visuelle stimuli med et satsingsområde i en av fire kvadranter, som differ fra bakgrunnen i form av en spesifikk visuell funksjon, f.eks sammenhengende form, sammenhengende bevegelse, kontrast og farge. Disse visuelle funksjoner er kjent for å bli behandlet av separate perifere og sentrale synsbanene. For eksempel er informasjon om skjemaet behandles av ventral trasé, fra V1 til den verds cortex. Informasjon om bevegelse behandles av rygg trasé, fra V1 til bakre parietal cortex 16. Derfor er spesifikke stimuli brukes til å utløse visuell informasjonsbehandling i forskjellige områder av det visuelle systemet. Hvis et barn er i stand til å se den spesifikke visuell informasjon som er presentert, vil denne informasjonen tiltrekke visuell oppmerksomhet i form av øyebevegelser. Disse refleksive øyebevegelser svar på de visuelle stimuli blir registrert med en ekstern infrarødt øye tracker. På den måten øyebevegelser tiltakene gir en kommunikasjons gratis vurdering av kvaliteten på ulike aspekter av visuell informasjonsbehandling 13. Øyebevegelser gir ikke bare observasjonsdata av et barns visning atferd 11, men kan også brukes til mer objektive utfallsmål. I kombinasjon med en nøye utformet test paradigme, kan øyebevegelser gi presis og objektiv informasjon om visuell informasjonsbehandling. Disse opplysningene er innhentet ved å beregne kvantitative parametre basert på tidsmessige og romlige egenskaper av øyebevegelser svar. Eksempler på slike parametere er reaksjonstiden 13, fiksering gangen 17, saccade beregninger 7 eller kumulativ fordeling oppmerksomhet 18. Tilgjengeligheten av disse parametrene er ny til feltet av visuell vurdering hos barn i ung utviklingsstadiet. Målet med denne artikkelen er å presentere en eye tracking-basert metode for å måle visuell informasjonsbehandling hos barn fra 6 måneders alder. Målingen oppsett og prosedyre (dvs. nonverbal paradigme, post-kalibrering, og mobility) gjelder spesielt for å bruke denne metoden på barn i faresonen. Et viktig aspekt er den kvantitative analysen av visuelle responsparametre, dvs. reaksjonstid, fiksering varighet, og fiksering nøyaktighet. Disse parameterne brukes til å gi referanseområder visuelt guidede svarene i typisk utviklings barn, for å karakterisere visuell informasjonsbehandling i risikogruppene til barn med synsvansker.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1069">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Tobii T60 XL</td>
			<td style="width:151px;">Tobii Technology: http://www.tobii.com&#160;</td>
			<td style="width:453px;">http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/hardware/tobii-t60xl-eye-tracker/</td>
			<td style="width:251px;">remote infrared eye tracker&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Tobii Studio</td>
			<td style="width:151px;">Tobii Technology: http://www.tobii.com&#160;</td>
			<td style="width:453px;">http://www.tobii.com/en/eye-tracking-research/global/products/software/tobii-studio-analysis-software/</td>
			<td>eye tracker software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MATLAB</td>
			<td style="width:151px;">MathWorks Inc</td>
			<td style="width:453px;">http://nl.mathworks.com/products/matlab/</td>
			<td>data analysis software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method to quantify visual information processing in children using eye tracking

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.

Den presenterte metoden har vært brukt i to populasjoner av barn: en kontrollgruppe på 337 barn uten synshemmede (gjennomsnittsalder (SD) = 4,8 (3,3) år), og en gruppe av 119 barn med synsvansker (gjennomsnittsalder (SD) = 8.10 (2.96) år) som ble rekruttert på en visuell rehabiliteringssenter (Royal Dutch Visio, Nederland). Av disse barna, 74 hadde okulær synshemming og 45 hadde cerebral synshemming. Resultatene av alle kontroll barn er anskueliggjort på figurene 4 - 6, separat for reaksjonstid, fiksering varighet, og blikket fiksering område. Referansegrenser (indikert med svarte linjer) ble konstruert ved å montere en logaritmisk funksjon til kontrolldata basert på alder. Disse tallene tjene som grunnlag for å karakterisere visuelle behandlingsfunksjoner hos barn med synsvansker, i form av nedsatt eller intakt funksjon. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Parareaksjonstiden til fiksering (RTF) skiller mellom barn med- og uten synshemmede, og mellom forskjellige typer synshemming. RTF er et mål for den tid som er nødvendig for å behandle visuell informasjon og gjennomføre en eye movement (for beregninger viser til en tidligere undersøkelse 13). Jo lavere RTF verdi, jo raskere øyebevegelser respons. God repeterbarhet av RTF har vært vist i en gruppe med typisk utviklings barn fra 0-12 år 13,21,22, og hos barn med ulike typer synsvansker 21. Figur 4 viser gjennomsnittlig RTF til den dynamiske Cartoon stimulans i løpet av alder, for kontroll barn, barn med cerebral synshemming (CVI) og barn med okulær synshemming (OVI). RTF verdiene er betydelig høyere hos barn med-forhold til barn uten synshemmede (gjennomsnittlig forskjell = 85 msek; t = -13,91, p &lt;0,001, Cohens d = 1,32) og i children med CVI forhold til OVI (gjennomsnittlig forskjell = 99 msek; t = -6,90, p &lt;0,001, Cohens d = 1,25). Disse resultatene bekrefter tidligere utgitt funn på RTF i undergrupper av dagens datasettet 20,24,25. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/54031/54031fig4.jpg" /> Figur 4. Gjennomsnittlig RTF hos barn med- og uten synsvansker. Gjennomsnittlig RTF verdier i ms (y-akse) per barn, over alder (x-aksen). Verdiene er vist separat for kontroll barn (åpne sirkler), barn med OVI (svarte sirkler), og barn med CVI (kryss). Den svarte linjen representerer den øvre grense av referanse RTF i kontrollgruppen. RTF-verdier over denne linjen regnes som avvikende, det vil si lange reaksjonstider. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig4large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> <p class="jove_content"fo: keep-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; Festing varighet er den totale mengden tid som blikket ble fiksert innenfor målområdet. FD er et mål for vedvarende visuelle oppmerksomhet, og er avhengig av stimulus presentasjon tid, noe som er 4 sekunder i foreliggende eksempel. Parameteren fiksering varighet (FD) skiller også mellom barn med og uten ulike typer synsvansker. Figur 5 viser at FD i løpet av alder, separat for kontroll barn, barn med CVI, og barn med OVI. FD er betydelig kortere hos barn med- enn hos barn uten synshemmede (gjennomsnittlig forskjell = 850 ms; t = 11,72, p &lt;0,001, Cohens d = -1,12), og vesentlig kortere hos barn med CVI enn hos barn med OVI (gjennomsnitts forskjellen = 325 msek; t = 2,44, p &lt;0,05, Cohens d = -0,50). Dette bekrefter tidligere resultater hos barn med-, sammenlignet med barn uten synshemmede (Kooiker MJG et al., Submitted). Figur 5. Gjennomsnittlig FD hos barn med- og uten synsvansker. Gjennomsnittlig FD verdier i ms (y-akse) per barn, over alder (x-aksen). Verdiene er vist separat for kontroll barn (åpne sirkler), barn med OVI (svarte sirkler), og barn med CVI (kryss). Den svarte linjen representerer den nedre grense av referanse FD i kontrollgruppen. FD verdier under denne linjen regnes som avvikende, dvs. kort fiksering varighet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54031/54031fig5large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> Parameteren blikk fiksering område (GFA) er følsom for å oppdage forstyrrelser i oculomotor kontroll, spesielt nystagmus. GFA representerer størrelsen av arealet av fiksering i grader, og er et mål forfiksering nøyaktighet (for beregninger se tidligere studier 13,23). Et lite område av fiksering indikerer høy fiksering nøyaktighet. GFA avhenger av størrelsen av stimulus og det tilsvarende mål-området (dvs. en 6º radius i det foreliggende eksempel). God repeterbarhet av GFA har blitt vist i en gruppe på typisk utvikle barn fra 0-12 år 13, 21, og hos barn med forskjellige typer av synshemmet 21. Figur 6 viser at GFA som reaksjon på tegne stimulus i løpet av alder, hver for seg kontroll barn, barn med nystagmus oculomotor verdifall, og barn med synshemming, men uten nystagmus. GFA verdiene er betydelig større, dvs. lavere fiksering nøyaktighet, hos barn med-forhold til barn uten synshemmede (gjennomsnittlig forskjell = 1.34º; t = -25,09, p &lt;0,001, Cohens d = 2.37). I tillegg har barn med nystagmus har lavere fiksering nøyaktighet enn barn wi<html> thout nystagmus men med andre typer synshemming (gjennomsnittlig forskjell = 0.71º; t = 5,03, p &lt;0,001; Cohens d = 1,04). Dette er i tråd med tidligere publiserte funn på GFA i undergrupper av dagens datasettet 20,24,25. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/54031/54031fig6.jpg" /> Figur 6. Gjennomsnittlig GFA hos barn med og uten synsvansker. Gjennomsnittlig GFA verdier i grader (y-akse) per barn, over alder (x-aksen). Verdiene er vist separat for kontroll barn (åpne sirkler), barn med synshemming og nystagmus (stjerne), og barn med synshemming uten nystagmus (black diamond). Den svarte linjen representerer den øvre grense av referanse GFA i kontrollgruppen. GFA-verdier over denne linjen regnes som avvikende, dvs. lav fiksering nøyaktighet.t = &quot;_ blank&quot;&gt; Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Watch this Scientific Journal Video about A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking at JoVE.com

A Method to Quantify Visual Information Processing in Children Using Eye Tracking

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.

En metode for å kvantifisere Visual Information Processing hos barn ved hjelp av Eye Tracking

Visual problems that occur early in life can have major impact on a child's development. Without verbal communication and only based on observational ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Psychophysical Tracking Method to Measure Taste Preferences in Children and Adults

Psyko Tracking metode for å måle smakspreferanser hos barn og voksne

The Monell two-series, forced-choice, paired-comparison tracking method provides a reliable measure of sweet taste preferences from childhood to ...

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

Eye-Tracking Control for å vurdere kognitive funksjoner hos pasienter med amyotrofisk lateral sklerose

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

A Method to Study Adaptation to Left-Right Reversed Audition

En metode for å studere tilpasning til venstre høyre reversert Audition

An unusual sensory space is one of the effective tools to uncover the mechanism of adaptability of humans to a novel environment. Although most of the ...

Eye Tracking During Visually Situated Language Comprehension: Flexibility and Limitations in Uncovering Visual Context Effects

Øye sporing under visuelt ligger språk forståelse: Fleksibilitet og begrensninger i avdekke visuell kontekst effekter

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing ...

Using Eye Movements Recorded in the Visual World Paradigm to Explore the Online Processing of Spoken Language

Øyebevegelser registrert i visuell verden paradigmet å utforske Online behandling av språk

In a typical eye tracking study using the visual world paradigm, participants' eye movements to objects or pictures in the visual workspace are recorded ...

An Electrophysiology Protocol to Measure Reward Anticipation and Processing in Children

En elektrofysiologi-protokollen for å måle belønning forventning og behandling hos barn

We present a protocol designed to measure the neural correlates of reward in children. The protocol allows researchers to measure both reward anticipation ...

Eye-tracking to Distinguish Comprehension-based and Oculomotor-based Regressive Eye Movements During Reading

Eye-tracking skille forståelse- og Oculomotor-baserte Regressive øyebevegelser under lesing

Regressive eye movements are eye movements that move backwards through the text and comprise approximately 10-25% of eye movements during reading. As ...

Using the Visual World Paradigm to Study Sentence Comprehension in Mandarin-Speaking Children with Autism

Bruk av visuelle verden paradigmet setning forståelse i Mandarin-talende barn med autisme

Sentence comprehension relies on the ability to rapidly integrate different types of linguistic and non-linguistic information. However, there is ...

Gaze in Action: Head-mounted Eye Tracking of Children's Dynamic Visual Attention During Naturalistic Behavior

Se i aksjon: hode montert Eye Tracking barn dynamisk visuell oppmerksomhet under naturalistiske atferd

Young children's visual environments are dynamic, changing moment-by-moment as children physically and visually explore spaces and objects and interact ...

Comparing Eye-tracking Data of Children with High-functioning ASD, Comorbid ADHD, and of a Control Watching Social Videos

Sammenligne øye-sporing av barn med høyt fungerende ASD, komorbide ADHD, og en kontroll sosiale voktingsvideoer

Children with autism spectrum disorders (ASD) are known to have sensory-perceptual processing deficits that weaken their abilities to attend and perceive ...