Статьи

Айтрекинг: научный взгляд в глаза

Известная пословица гласит: «Глаза – это зеркало души». Взглянув в глаза другого человека, можно многое сказать о его эмоциональном состоянии, определить настроение и внутренние переживания человека. Когда человек расстроен или обеспокоен – он нахмуривает брови, что визуально делает глаза меньше, когда счастлив – поднимает брови, глаза кажутся больше и ярче. Часто можно услышать о том, что в глазах отражаются особенности характера, прошлый опыт и даже интеллектуальные возможности. Но такие литературные описания человеческого взгляда приобретают новое значение в контексте развития современных технологий: исследование движений глаз – саккад и фиксаций – является одним из наиболее интересных направлений анализа в нейронауках.

Но если люди и сами могут взглянуть друг другу в глаза и многое понять, в чем же преимущество современных технологий? Данные, полученные с помощью айтрекинг-устройств, могут выявлять незаметные подробности, зашифрованные во взгляде человека. Многие психофизиологические процессы находят свое отражение в параметрах движений глаз, в динамике морганий и изменении ширины зрачка (усталость, когнитивная загрузка, эмоциональные реакции и др.). 

Одним из первых исследователей-психологов, обративших внимание на движение глаз человека, был советский ученый Альфред Ярбус. Он первым показал, что направление взгляда, точки фиксации и траектория зависят не только от самого изображения, но и от той внутренней задачи, которую решает человек, глядя на это изображение. Он давал испытуемым простые задания – найти, запомнить что-нибудь на картине или выделить какую-нибудь информацию (например, благосостояние семьи на картине Ильи Репина). При этом, в зависимости от индивидуальных особенностей человека (его личного опыта), мотивации и решаемой задачи движения глаз значительно отличались. Даже в случае свободного просмотра картины у разных испытуемых траектории движений глаз и точки фиксации были индивидуальными. Но были и моменты, общие для всех людей – в первую очередь, человек фиксировался на лицах людей на картине или каких-либо элементах, которые он не ожидал увидеть в этой сцене. Современные исследования до сих пор ссылаются на эту классическую работу А. Ярбуса и показывают, что с помощью окулографии можно решить обратную задачу – по направлению движений глаз и фиксациям взгляда выявить, на что обращает внимание испытуемый в первую очередь.

Канадские исследователи Элина Бирмингем, Алан Кингстон, Уолтер Ф. Бишоф провели эксперимент, цель которого состояла в том, чтобы определить, воспринимают ли наблюдатели глаза как источник информации. Чтобы проверить эту идею, были протестировали две группы студентов из Университета Британской Колумбии.

Движения глаз отслеживались с помощью Eyelink II, который представляет собой головную видеосистему слежения за глазами. Айтрекер следит за направлением взгляда человека и отмечает время, в течение которого человек фокусировался на определенном месте экрана. Для просмотра участникам были предложены полноцветные цифровые фотографии различных комнат, на которых изображались как различные социальные ситуации, содержащие 1 или 3 человека, так и несоциальные ситуации – комната, в которой был стол, стулья, предметы и фоновые элементы.

Одна группа участников (Told Group) была проинформирована о том, что после того, как им покажут несколько изображений, будет проведен сеанс тестирования памяти. Второй группе (Not Told Group) не сказали о том, что будет последующее тестирование, участников попросили свободно просматривать изображения. Впоследствии обеим группам был проведен сеанс тестирования памяти, в ходе которого были представлены изображения из учебной сессии вместе с изображениями, которые они никогда раньше не видели.

Анализ просмотра несоциальных сцен говорит о том, что участники двух групп (Told Group и Not Told Group) имели очень похожие модели фиксации взгляда: в целом, они полагались на объекты переднего плана для извлечения изображений из памяти в тестовом сеансе.

Данные исследования просмотра изображений с людьми показали, что при первоначальном и тестовом просмотрах, участники группы Told предпочитали сканировать глаза, чем любую другую область, чем группа Not Told. Этот результат указывает на то, что, когда участников просят запомнить изображения с людьми, они смотрят в глаза для лучшего запоминания и получения информации. Также интересно, что наблюдатели в группе Not Told, которые не знали о предстоящем тестировании памяти, фиксировали глаза сильнее во время (неожиданного) тестового сеанса, чем во время сеанса свободного просмотра. Таким образом, глаза информативны как для преднамеренного кодирования сцен, так и для спонтанных попыток их распознать.

С помощью технологии айтрекинга можно отследить, на что человек обращает внимание в первую очередь, а на что — в последнюю. Результаты, полученные канадскими исследователями, подтверждают тот факт, что глаза посылают более сильные сигналы и являются лучшими информаторами, чем все остальные части лица и тела.

Лицо человека является важным источником информации при общении между людьми. Именно поэтому способность распознавать лица является основой социального взаимодействия, которая различается у здоровых людей и у людей, страдающих различными заболеваниями.

Для людей, страдающих заболеваниями, связанными с работой мозга, характерен дефицит в обработке и восприятии сенсорной информации. Это подтверждает исследование, проведенное китайскими учеными, результаты которого говорят о том, что дефицит обработки лица связан с дисфункцией конфигурационной обработки, которая интегрирует информацию о формах отдельных черт и относительных расстояниях между ними. Поведенческие исследования показали, что дефицит распознавания лиц уменьшается при выполнении более простых задач, в которых другие мнемонические требования сведены к минимуму, такие как сопоставление одинаковых лиц или распознавание известных лиц. Однако другое исследование, в котором использовались сломанные изображения лиц, показало, что люди с патологиями в работе мозга лучше, чем здоровые взрослые, распознавали искаженные изображения известных людей.

Если вы смотрели художественный фильм «Мимино», то, наверное, помните двух главных героев – грузина (Вахтанг Кикабидзе) и армянина (Фрунзик Мкртчян). Мало кто знает, что из этой кинокартины советской цензурой был вырезан чуть ли не самый, по мнению режиссера Георгия Данелия, забавный эпизод – когда грузин и армянин заходят в лифт гостиницы, там стоят два китайца, похожие друг на друга как близнецы. Увидев входящих, китайцы говорят друг другу: «Эти русские все на одно лицо». Существует мнение о том, что мы иначе воспринимаем людей другой национальности и расы. Но так ли это? Меняется ли восприятие лица, когда мы видим представителя другой, незнакомой нам, расы?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из Института психологии РАН и Института экспериментальной психологии МГППУ, провели эксперимент по идентификации лиц разной расовой принадлежности, с целью изучения возможности метрически охарактеризовать способы рассматривания лица.

В ходе исследования оказалось возможным выделить ряд характерных изостатических паттернов движений глаз и установить частоту их проявления. Так, при выполнении задачи расовой идентификации лица наиболее часто используется «треугольный» («Y-образный») изостатический паттерн окуломоторной активности. Зрительные фиксации фрагментарного лица распределяются преимущественно на открытых элементах – в области обоих глаз и области носа или рта. Области волос, лба, щек и подбородка фиксируются редко. Не найдено зависимостей способа восприятия лица от расового типа и пола. Кто бы перед нами не стоял - русский, тувинец или представитель любой другой расы или народности, в глаза ему мы будем смотреть одинаково!

Узнав это, комические фильмы, где шпион скрывается, надев большие черные очки, уже не выглядят настолько глупо! Потеряв глаза, мы фактически лишаемся основного источника информации о человеке, он обезличивается.

Технология айтрекинга прошла долгий путь становления и в настоящее время пользуется популярностью не только у ученых, но и обычных пользователей. Она позволяет узнать, что в увиденном привлекает больше внимания: на чем человек задерживает взгляд, на какие объекты он смотрит лишь мельком, а какие вовсе игнорирует. Результаты подобных исследований полезны и крайне любопытны – по мельчайшим деталям взгляда можно узнать о человеке невероятно много, например, есть ли разница в том, как мы смотрим на знакомого и незнакомого человека? И почему видя незнакомого человека, нам кажется, что его лицо нам знакомо? На что мы обращаем внимание в первую очередь – на пол, возраст или эмоции?