Tag Archives: eye-tracking

Лаборатория мозга в Сколково

Лаборатория мозга в СколковоВ субботу, 6 октября, прошло интеллектуальное шоу Вынос Мозга от Лаборатории Мозга. Я мало видел, что вокруг происходило, а говорят, было много интересного. Мне довелось посетить только туалет. Зато я от души позанимался ай-трекингом, 10 часов подряд, и мне  понравилось, как, надеюсь, и всем, кто познакомился с этим методом.

Буду анализировать и опубликую здесь результаты исследования Демонстрация работы ай-трекинганекоторых визуальных объектов, которые использовались на этой демонстрации. Как обычно бывает в таких случаях, родилось много оригинальных идей и выявились любопытные феномены. Например, такой: по движениям и фиксациям глаз человека, рассматривающего произведение исскуства, можно предсказать, как он опишет, скажем, бутылку с водой, и насколько он способен эффективно справляться со стрессом и планировать свое будущее. Но это надо проверять.

Больше фотографий – на странице Лаборатории Мозга в фейсбуке.

Фотографии здесь от mozgonavt.


Взгляд в центр

бутылочки с энергетическим коктейлемЕще одно исследование, подтверждающее эффект центральности выбора, о котором я уже писал (Какая попа лучше?). Мы предпочитаем выбирать центральный объект во множестве ситуаций – и центральную кабинку в публичном туалете, и диспенсер с бумагой для вытирания рук там же, стул в ряду стульев, и многое другое. Происходит это в среднем в 71% случаях (Christenfeld, 1995)

В серии экспериментов с использованием ай-трекера (eye-tracker) ученые предлагали участникам сделать выбор, предлагая вниманию ряд товаров. А предлагались им вымышленные витамины, энергетические напитки и шоколадки. И продукт в центре получал больше фиксаций, они были дольше, и, соответственно, общая длительность фиксаций была больше. Люди, как правило, начинают смотреть в центр, и заканчивают взглядом туда же.

Так, например, в одном эксперименте было выставлено три выдуманных энергетических напитка (как на картинке в начале статьи), и ученые меняли их расположение (слева, в центре, справа) для 84-х участников эксперимента. И, вне зависимости от категории напитка (если вы заметите, они как бы для разных целей), и названия, люди чаще выбирали тот, что находился в центре. Нельзя сказать однако, что это центральный продукт был оценен более высоко, чем другие. Эти эксперименты смогли избавить результаты от большого количества мешающих факторов, потому что все товары были вымышленные, практически ничем не отличались  и были даны в изоляции от других объектов. Это, с другой стороны, упрощает действительность, потому что бренд мог привлечь внимание человека в то место, где он находится, даже если оно не центральное.

Очень любопытная находка выявилась: люди выбирали центрально расположенный объект по отношению к другим объектам, даже если он находился не в центре их визуального поля.

Ну, и главное — мы не отдаем себе в этом отчета, и многие наши решения были приняты благодяря этому эффекту, невзирая на то, что мы думали о товаре или другом объекте. Интересно, зная это теперь, сможете вы делать более сознательный выбор?

Atalay, A. S., H. Bodur, O., & Rasolofoarison, D. (2012). shining in the center: central gaze cascade effect on product choice. Journal of Consumer Research. http://www.jstor.org/stable/10.1086/665984.

Christenfeld, N. (1995). Choices from identical options. Psychological Science, 6: 50–55.


Ай-трекинг для ранней диагностики аутизма у детей

Чем ранребенок танцуетьше диагностированы нарушения развития ребенка, попадающие под аутиcтический спектр нарушений (Autism Spectrum Disorder, ASD), тем больше времени и лучше шансы на устранение таких нарушений. Поэтому ранняя диагностика чрезвычайно важна. Ранее, группа ученых (Klin et al., 2002) показывала фильм взрослым людям и обнаружила, что аутисты смотрели в основном в область рта актеров, тогда как нормальные – на глаза актеров. Позднее, аналогичная картина наблюдалась и у детей двухлетнего возраста. Вот, на картинках внизу, пример из исследования 2008 года (Jones, Carr, & Klin, 2008) (картинки кликабельны):

Визуальные пути движения глаз у разных групп детей

Куда смотрят разные дети - графики визуальных фиксаций взглядаВзгляд в глаза другого человека – важный шаг в процессе социализации. Поэтому поиск глаз другого человека и взгляд в них вшит в нас эволюцией. Это необходимо для выживания, общения и овладения речью, ну и для многих других деятельностей. Любые отклонения от этой программы – свидетельство атипичной работы мозга.

Тогда и рфильм с социальными сценами и геометрическими фигурамиодилось предположение, что возможно диагностировать нарушения такими стимулами и с помощью ай-трекера. Однако, есть множество проблем именно с таким подходом, потому что в раннем возрасте мозг ребенка проходит стадию активного роста, и это само по себе меняет множество параметров того, на что и как смотрят глаза.

В недавнем исследовании была выбрана парадигма предпочтения. Что предпочтут дети – видео с детьми, активно занимающимися упражнениями, или движущиеся геометрические объекты? И был создан ролик, кадры из которого вы видите слева. Его показывали 110 детям, половина из которых были нормально развивающимися, 37 – с диагнозом аутизма и 22 с задержкой развития. И вот что выяснилось:

  • Дети с аутизмом значительно больше смотрели на геометрические фигуры, чем нормально развивающиеся дети;
  • Среди детей с аутизмом, есть те, кто предпочитают смотреть на геометрические фигуры, и есть те, кто предпочитают смотреть на социальные сцены;
  • Была обнаружена важная отметка в 68.6%: если ребенок тратит столько или больше времени на рассматривание геометрических фигур, то это на 100% предсказывало у него диагноз аутизма;
  • Такое предпочтение было выявлено даже у одного 14-месячного ребенка. Этот срок – слишком ранний для принятых сегодня процедур диагностики;
  • У детей-аутистов был выявлен уникальный паттерн саккад (быстрых движений глаз) при разглядывании как геометрических фигур, так и социальных сцен;

Интересный феномен: у почти половины детей-аутистов было предпочтение социальных сцен. Авторы объясняют это своими предыдущими находками, которые говорят о том, что богатые действиями социальные и захватывающие внимание сцены фактически заставляют мозг ребенка с аутизмом работать нормально. С одной стороны, это помогает классифицировать различные варианты нарушений, в уже довольно пестром спектре аутизма, как социально-изолированных или социально-вовлеченных. С другой стороны, возможно в этом может быть вероятный способ терапии? Ведь движения глаз отражают процесс мышления, и управляют процессом научения. Может быть, создание фильмов, основанных на известных факторах предпочтений, может постепенно вовлекать ребенка с аутизмом в просмотр и развивать те области мозга, которые у него не реагируют на социальные стимулы?

Jones, W., & Carr, K., & Klin, A. (2008). Absence of preferential looking to the eyes of approaching adults predicts level of social disability in 2-year-old toddlers with autism spectrum disorder. [doi: 10.1001/archpsyc.65.8.946]. Archives of General Psychiatry, 65(8), 946-954.

Klin, A., Jones, W., Schultz, R., Volkmar, F., & Cohen, D. (2002). Visual fixation patterns during viewing of naturalistic social situations as predictors of social competence in individuals with autism. Archives of General Psychiatry. 59(9):809-816.

Pierce, K., Conant, D., Hazin, R., Stoner, R., & Desmond, J. (2011). Preference for geometric patterns early in life as a risk factor for autism. [doi: 10.1001/archgenpsychiatry.2010.113]. Archives of General Psychiatry, 68(1), 101-109.


Ай-трекинг для диагностики нарушения памяти

Wolfgang Bittner. Saccadic portraitВчера было опубликовано очень любопытное исследование о том, как простой тест на ай-трекере может показать ранние признаки болезни Альцгеймера (Crawford et al., 2012).

В экспериментах участвовали пациенты всех возрастов, как абсолютно здоровые, так и синдромом Паркинсона и болезнью Альцгеймера.
Сначала, на мониторе компьютера они должны были следить глазами за перемещающейся светлой точкой, а затем, в другой задаче – в противоположную сторону от точки.

И вот что оказалось: первая задача выполнялась практически всеми группами одинаково, с понятной, более быстрой реакцией молодых здоровых участников и практически одинаковой всех остальных. А вот вторая задача выявила существенные отличия. Больные Альцгеймером совершали ошибки, выполняя задачу, и были не в состоянии их скорректировать, как показано на графике:

Ай-трекинг тест выявляет нарушения пространственной рабочей памятиСтранно, казалось бы, ну в чем отличие этих задач, кроме небольшого усложнения? Но эта привело к неспособности ее успешно выполнять и  оказалась сильно коррелированна с ухудшением пространственной рабочей памяти.

Это очень многообещающий путь в исследованиях, потому что позволяет провести очень быстрый тест, в сравнении с длительными тестами, существующими сегодня. Это также позволяет прекрасно отделить больных Паркинсоном от больных Альцгеймером, обнаружить нарушения работы памяти и предсказать баллы по тесту MMSE (он используется для оценки состояния когнитивных функций).

Дизайн такого эксперимента сделать несложно, надо провериться и самому, да людей потестировать. Кому проверить?

Картина в начале статьи – саккадический портрет Вольфганга Биттнера (Wolfgang Bittner) отсюда. Портрет создается движениями глаз. Круто.

Crawford, T., Higham, S., Mayes, J., Dale, M., Shaunak, S., & Lekwuwa, G. (2012). The role of working memory and attentional disengagement on inhibitory control: effects of aging and Alzheimer’s disease. AGE, 1-14.


Ай-трекинг мышей

Ай-трекинг (eye-tracking) мышкиУдивительный эксперимент, в котором ученые успешно применяют ай-трекинг (eye-tracking) на мышке (de Jeu & De Zeeuw, 2012). Собственно, ученые показывают, как это делается (а для этого им потребовалось операция на мозге бедного мыша). Посмотреть видео и почитать можно здесь. А я думал все моего кота как-то заставить пройти ай-трекинговое исследование, но опасался. А тут оказывается, никогда не интересовался раньше, у котов и фовеи  нет, как и у мышей. Фовеа – это такое небольшое углубление на сетчатке, которое и позволяет нам видеть четкое центральное изображение. То есть, наши любимые кошечки (и собачки тоже), никогда не смогут научиться читать :) И не только читать; у животных без фовеи ограниченные возможности фиксации взгляда на объекте, и они компенсируют это движениями глаз. После этого видео понимаешь, что с людьми все гораздо проще.

de Jeu, M., & De Zeeuw, C. I. (2012). Video-oculography in mice. The Journal of Visualized Experiments (JoVE) (65), e3971, DOI: 10.3791/3971 (2012).


Молодые душой

база данных с лицами людейНаряду с полом и расой, возраст является основной характеристикой человека по социальному определению. Но, в отличие от них, чем больше у нас становится возраст, тем меньше нам это нравится. Пожилой возраст в нашем обществе считается негативной характеристикой. Стереотипы и ожидания относительно пожилого возраста касаются потери физических, умственных и социальных возможностей.

Из психологии принятия решений мы знаем о своей крайней чувствительности к потерям, и мы стараемся их избегать, сильнее, чем стремимся что-то приобрести (Kahneman & Tversky, 1979). И эмпирические исследования показывают, что с возрастом, мы, в норме, все сильнее мотивируем себя на действия, сохраняющие нашу функциональность и предотвращающие ее потери. Кроме этого, мы склонны иметь положительный образ самих себя, потому что иначе жить очень тяжело. И когда окружающий мир кричит со всех сторон человеку о его возрасте, указывая на все растущую с каждым годом ограниченность и ущербность, человек, естественно, старается избегать этого. И для этого у нас есть свои методы и стратегии. Самая простая – сравнение. Человек с удовольствием сравнивает себя с однолетками, которые выглядят хуже, и «убеждается», что он гораздо лучше и моложе своих сверстников. Это позволяет ему подвинуться к более молодой по возрасту группе.

Недавний эксперимент швейцарских ученых исследовал как раз такие  характеристики поведения (Weiss & Freund, 2012). 78 пожилых человека, возрастом от 65 до 83 лет, 68% женщин, были разбиты на три группы, в зависимости от информации, которую им подавали в качестве независимой переменной. Им давали тест с вопросами, вроде «Вероятность возникновения слабоумия возрастает с 60-ти летнего возраста, увеличиваясь каждые 5 лет. Как много людей 90 и более лет болеют слабоумием? А) одна треть, Б) половина, В) одна пятая». Пример – из группы получения негативной информации, а в других группах давали вопросы позитивного или нейтрального характера. Сам характер подачи вопросов был сделан так, что участники не догадывались о такой манипуляции их сознанием.

Затем всем были показаны на мониторе компьютера слайды, на каждом 2 фотографии – одна старого человека, другая – среднего возраста. Слайд показывался на протяжении 500 миллисекунд, и участникам предлагалось смотреть на это так же, как они смотрят, например, журнал. Информация о движении и фиксации глаз записывалась ай-тракером.

И вот что выяснилось:

  • Негативная информация действовала на людей сильнее, чем нейтральная или позитивная.
  • Люди негативно относились к своему возрасту, когда им напоминали о нехороших последствия старения.
  • И эта информация отражалась в движениях и фиксациях глаз – чем больше человеку напоминали о негативных последствиях возраста, тем больше он предпочитал и дольше смотрел на более молодые лица.

Это защитное поведение, таким образом, работает так: контраст себя со сверстниками или более старыми людьми в подтверждение больших положительных отличий у себя, и предпочтение более молодой по возрасту группы, в поисках и нахождении сходства с ней.

Поскольку и воздействие было подсознательным, и движения глаз тоже не особо осознаваемый процесс, мы имеем дело с подсознательной защитной функцией. Я думаю, что его роль не только в создании положительного образа себя, который создается такой стратегией, безусловно, но должно быть и еще что-то, еще более ценное, надеюсь. Но что это может быть, насколько существенно и как измерять – вот это интересно и надо выяснять.

Кстати, правильный ответ на вопрос относительно слабоумия: а).

Kahneman, D., & Tversky, A. (1979). Prospect theory: Ananalysis of decisions under risk. Econometrica, 47, 263–291. doi:10.2307/1914185.

Weiss, D., & Freund, A. M. (2012). Still young at heart: Negative age-related information motivates distancing from same-aged people. [doi:10.1037/a0024819]. Psychology and Aging, 27(1), 173-180.

Фото: XM2VTSDB


Быстрота принятия решения

Выбор закусокМы принимаем сотни решений каждый день, и практически все эти решения принимаются очень быстро. Но что значит быстро? Вот исследователи и поставили себе целью узнать, какова же скорость принятия некоторых простых решений. Во вчерашней статье  мы видели, что это время было довольно значительным. На этот раз исследователи (Milosavljevic, Koch, & Rangel, 2011) решили изменить дизайн эксперимента.

Так же, как и в предыдущем эксперименте, студенты сначала ставили рейтинг закускам, а далее дизайн несколько изменился. Он представлен на картинке ниже: сначала фиксация на 800 миллисекунд на крестик, расположенный в центре, затем чистый экран на 200 миллисекунд, и после — выбор из двух закусок, всего лишь на 20 миллисекунд. Пара закусок выбиралась случайно из набора из 50 уникальных видов, и разница в рейтинге не могла составлять 0, то есть никогда не показывались одинаково оцененные объекты.

Дизайн слайдшоу для эксперимента по принятию решенияПосле показа закусок, экран сменялся на две серые точки, и студент должен был как можно быстрее выбрать левую или правую, обозначая свой выбор закуски с предыдущего слайда. Но делать это, не нажимая клавишу на клавиатуре, а сделав движение глазами, если необходимо, и зафиксировав взгляд на соответствующей точке. Движения глаз и фиксации так же, как и в предыдущем эксперименте (Krajbich, Armel, & Rangel, 2010), регистрировал ай-тракер (eye-tracker). И когда он «отлавливал» взгляд в одной из точек, выбор прекращался, и начиналась новая серия.

И вот какие результаты были получены:

1) Участники эксперимента выбирали лучший вариант правильно (закуску с более высоким рейтингом, назначенным ими же самими) в 73,3% случаях (65,2% в сложном выборе и 84,6% в легком выборе).

2) Для сложного выбора средняя скорость принятия решения оставила 411 мс, а для легкого – 386 мс. Минимальное время реакции, рассчитываемое по особым формулам, составило 313 миллисекунд.

Экспериментаторы еще провели несколько экспериментов, меняя чуть-чуть дизайн. Так, в одном из них, они просили нажимать одну из клавиш, соответствующую выбору. Это привело к незначительно большей точности выбора, но увеличило время принятия решения до 632 миллисекунд. В другом их просили подумать о выборе, прежде чем перевести глаза на соответствующую выбору точку.

Основные выводы исследования: мы принимаем решения очень быстро. Усилия подумать увеличивают время принятия решения, лишь незначительно поднимая аккуратность выбора. Мы тратим много время на моторные движения, как глаз, так и рук (чтобы обозначить свой выбор).

Я писал о некоторых аспектах выбора (Когда последний раз вы видели пантеру? ). Там счет шел на секунды, но вполне вероятно, сделай они аналогичный дизайн, могли бы получить гораздо меньшее время. Человек способен отличить сцену, где изображены люди или животные, от просто пейзажа за 140-160 миллисекунд (Kirchner & Thorpe, 2006), может различить эмоцию страха на лице человека за менее чем 350 миллисекунд (Bannerman et al., 2009).

Обратите внимание: в 73,3% случаях люди выбирали правильный результат за столь короткое время. В эксперименте, описанном вчера, правильность результата составила 78%, но при двух или трех секундном решении. Вполне вероятно, что достигнутый потолок аккуратности при 600 миллисекундах показателен в том плане, что дальнейшее увеличение времени не будет приносить значительно большей аккуратности. Иными словами, решение принятое очень быстро – вполне приемлемо.

Bannerman, R. L., Milders, M., de Gelder, B., & Sahraie, A. (2009). Orienting to threat: Faster localization of fearful facial expressions and body postures revealed by saccadic eye movements. Proceedings of the Royal Society B, 276 (1662), 1635–1641.

Krajbich, I., Armel, C., & Rangel, A. (2010). Visual fixations and the computation and comparison of value in goal-directed choice. Nature Neuroscience, 13, 1292–1298.

Kirchner, H., & Thorpe, S. J. (2006). Ultra-rapid object detection with saccadic eye movements: Visual processing speed revisited. Vision Research, 46, 1762–1776.

Milosavljevic, M., Koch, C., & Rangel, A. (2011). Consumers can make choices in as little as a third of a second. Judgment and Decision Making, 6(6), 520–530.