Статьи

Айтрекинг: ключевые понятия и определения

Одним из направлений, набирающих популярность в последние годы, является технология исследования движений глаз. Наш зрительный аппарат – это сложный орган восприятия, обработки и анализа информации. Его реакция на демонстрируемый стимульный материал несет очень большой объем данных для исследователей. Одним из довольно эффективных и простых в эксплуатации методов исследования физиологии зрительного анализатора является технология айтрекинга – окуломоторной видеорегистрации – изучения глазодвигательной активности (от англ. «eye tracking» – отслеживание глаз), давно зарекомендовавшая себя в спорте, эргономике, маркетинге и психолингвистике.

Технология реализуется при помощи аппаратно-программного комплекса (сокр. АПК), состоящая из прибора – регистратора и различных программ, посредством которых испытуемым предъявляется стимульный материал. Регистраторы можно классифицировать по принципу действия на три группы:

  1. Приборы с непосредственным контактом с глазом (с использованием специальных контактных линз со встроенными зеркалами и записывающим устройством);
  2. Приборы с бесконтактным оптическим методом регистрации окуломоторной активности (с использованием инфракрасной подсветки, которую отражает сетчатка глаза, c последующей записью изменений);
  3. Приборы с электродами, расположенными вокруг глаз (для регистрации электрических потенциалов, возникающих при окуломоторной активности).

Первый и последний типы приборов используются в исследованиях патологической и нормальной физиологии движения глаз, в виду высокой точности. Вторая категория приборов чаще всего используется в задачах гейзтрекинга – нахождения точки пересечения оптической оси глазного яблока и плоскости экрана, на котором предъявляется некоторый визуальный стимул и широко используются в маркетинге и медицине, в виду неинвазивности и простоты выполнения исследований.

Главным материалом для анализа и работы после исследования являются окулограмма и статистика (данные, полученные с помощью ПО). Окулограмма – это видеозапись, в которой показывается то, какие глазодвигательные реакции были сделаны испытуемым на исследовании, а специальный маркер (например, красная точка на дисплее) будет указывать движение взгляда человека по стимульному материалу. Данная видеозапись позволяет максимально детально проанализировать поведение и глазодвигательные реакции. Визуализация результатов также может быть представлена в виде:

  • Зон интереса (от англ. «Area of interest», сокр. «AOI») – с подсчетом числа фиксаций, длительности каждой фиксации, общего времени просмотра, количеством фиксации до посещения зоны интереса и т.д.
  • Тепловой карты (от англ. «Heat map») – отражение цветовой палитрой длительности просмотра либо числа фиксаций
  • Туманной карты (от англ. «Fog map») – отражение зоны интереса различной степенью прозрачности черной заливки на стимульном объекте
  • Карты перемещения взора (от англ. «Scan Path») – отражение точек фиксаций в виде кругов с порядковыми номерами, а последовательность просмотра – в виде соединяющих линий между кругами

Сами же глазодвигательные реакции (сокр. ГДР) представляют собой как осознанные, так и неосознанные движения глаз, по которым происходит дальнейший анализ и применение результатов к правилам определенных парадигм (теорий).

Основные ГДР и виды движений глаз для анализа

Саккады – быстрые движения глаз для сканирований и визуальной оценки. Фиксация взора происходит только на короткое мгновение, прежде чем быстро перейти к следующей точке. Саккады совершаются постоянно: во сне, во время работы, и даже, пока вы читаете эту статью. Они могут быть как произвольными, так и непроизвольными. Саккады всегда происходят симметрично (оба глаза двигаются в одном направлении), время ожидания (оно же время планирования саккады) варьируется в достаточно широких пределах (10-70 мс. В зависимости от продолжительности и амплитуды они делятся на микро- и макросаккады). Саккады также могут иметь сложную траекторию, а их амплитуда прямо пропорциональна длительности (чем дальше конечная точка, тем больше временной интервал саккады). Также разделяют просаккады и антисаккады. Первые (они же рефлексивные саккады) возникают, когда обследуемого просят направлять взор в зону стимульного материала, а АПК фиксирует точность, скорость, амплитуду и латентный период. Антисаккады же требуют направление взгляда в противоположном направлении от стимула (одновременно определяют еще и количество ошибок);

Тремор – мелкие частые колебания глаз, являющийся естественным фоном окуломоторной активности и не поддающиеся произвольному контролю. Амплитуда колебаний не превышает 0,7 градусов.

Дрейф – плавные и медленные микродвижения, наблюдаемые в ходе фиксации на определенном объекте. Считается, что дрейф является маркером более качественного приема и переработки оптической информации.

Прослеживающие движения – плавное перемещение взора, которое возникает при наблюдении за перемещающимся объектом в поле зрения. Благодаря ему обеспечивается сохранение изображения в зоне наилучшего видения.

Вергентные движения – разведение или сведение (дивергенция или конвергенция) оптических осей глаз. Благодаря им обеспечивается необходимое соответствие проекций объекта на сетчатках глаз.

Тормозные движения – вращение глаз относительно оптической оси, с целью частичной компенсации наклонов головы относительно гравитационной вертикали.

Нистагм – структура, включающая в себя чередование саккад и плавных движений. Может быть как вариантом нормы, так и патологическим признаком.

Дополнительно выделяют несколько показателей глазодвигательной активности, анализ которых может дать полезную информацию: продолжительность первой фиксации, позиции фиксаций, амплитуда и латентность саккад, продолжительность и частота морганий, а также ряд показателей, связанных с выделением на изображении областей интереса. Продолжительность фиксации (fixation duration) представляет собой временной интервал, в течение которого глаз относительно неподвижен. Это значение находится в диапазоне 120-350 мс. Использование продолжительности фиксаций в качестве показателя, характеризующего когнитивную активность, базируется на гипотезе, что когнитивная обработка визуальной информации выполняется во время фиксаций, а при саккадах – подавляется. При экспериментальной проверке этой гипотезы тестовые изображения выводят на экран во время реализации саккады. При чтении текста часто анализируется продолжительность первой фиксации на слове, так как это связано с частотностью слов и является показателем активации лексической обработки. При изучении чтения текстов важным показателем является амплитуда саккад.

Важно отметить, что полученные параметры носят устойчивый характер и являются показателем индивидуальной стратегии микродвижений глаз во время предъявления стимульного материала. В отличие от исследований середины и конца прошлого века, в настоящее время для регистрации движений глаз используют видеокамеры и специальное программное обеспечение. Видеосъемка осуществляется с различной частотой сканирования (от 30 до 1250 Гц) в зависимости от технических возможностей АПК. Клиницисты могут привнести свой опыт в диагностику расстройств различного спектра на основе полученных данных, а также в любой момент обратиться к имеющимся результатам, чтобы исключить системную ошибку в наблюдаемых отклонениях.

Использование метода окуломоторной видеорегистрации в различных научных направлениях