Les clignements d'yeux - un joyau caché dans la recherche sur l'eye tracking

Alors que les chercheurs utilisent de plus en plus l'eye tracking pour mieux comprendre le comportement humain et la cognition, la mesure du clignement des yeux apparaît comme une mesure puissante mais souvent négligée dans les expériences d'eye tracking. L'intégration de la mesure du clignement des yeux dans les études de recherche offre un moyen facile et non invasif d'évaluer les états cognitifs et physiologiques, depuis l'engagement et la fatigue mentale jusqu'à l'activité du système dopaminergique dans le cerveau.

Les clignements, c'est-à-dire la fermeture et la réouverture temporaires des paupières, peuvent être facilement mesurés à l'aide d'Eye Trackers ou d'Oculomètres. L'intégration de la mesure des clignements dans les études d'eye tracking permet d'obtenir une couche d'information supplémentaire par rapport aux mesures des saccades, de la fixation et de la pupille. Cet article explique pourquoi les mesures du clignement des yeux méritent une place dans les études scientifiques et de consommation, et souligne leur valeur pour faire progresser notre compréhension du comportement humain et de la cognition. Bien qu'il existe différents types de clignements d'yeux, dans cet article, nous nous référons spécifiquement aux clignements d'yeux spontanés lorsque nous parlons de clignements d'yeux.

Marqueurs d'engagement et de mémoire

L'engagement - l'attention focalisée et soutenue qui implique la participation à une activité - est essentiel à la réussite de l'apprentissage, au développement des compétences et à l'exécution des tâches. Le taux de clignotement fluctue en fonction de l'engagement du spectateur, le taux de clignotement diminuant ou même s'inhibant temporairement lorsque le spectateur perçoit un stimulus comme engageant et subjectivement important¹ ². Il est intéressant de noter que la fréquence de clignement des yeux peut mesurer l'engagement du téléspectateur en l'espace de 60 secondes seulement³. Les variations de la vitesse de clignotement peuvent également permettre de prédire dans quelle mesure une personne se souviendra d'un événement qu'elle a regardé ou auquel elle s'est intéressée. Par exemple, les moments d'un film où les spectateurs clignaient moins souvent correspondaient aux moments dont ils se souvenaient le mieux, non seulement immédiatement après le film, mais même quatre semaines plus tard⁴.

Le lien entre les clignements d'yeux et l'engagement a des implications significatives dans divers domaines de recherche fondamentale et appliquée. La perception subjective de l'importance d'un stimulus par le spectateur, qui se traduit par des clignements d'yeux réduits ou inhibés, permet aux chercheurs d'utiliser la métrique des clignements d'yeux comme une mesure non intrusive et en temps réel du degré de captivation de la tâche ou du stimulus. Dans les domaines appliqués, ces mesures peuvent contribuer au développement de systèmes d'apprentissage adaptatifs, améliorer l'expérience de l'utilisateur dans les médias numériques et affiner les stratégies de neuromarketing en identifiant les contenus captivants. Les mesures du clignement des yeux peuvent compléter les données de l'eye tracking et réduire la dépendance à l'égard des mesures autodéclarées. En outre, le lien entre la fréquence des clignements et la mémoire pourrait permettre d'identifier des stimuli plus captivants et plus mémorables, ce qui aurait des effets plus efficaces à long terme.

Évaluation de la fatigue mentale et de la vigilance

La fatigue mentale, souvent associée à une diminution de la vigilance, à une plus grande distractibilité et à une réduction de l'attention due à un effort mental prolongé, peut être détectée de manière fiable en surveillant la dynamique du taux de clignement des yeux⁵. Comme indiqué dans la section précédente, une réduction de la fréquence des clignements d'yeux se produit en réponse à un engagement et à un intérêt accrus. Cependant, selon le contexte, une réduction de la fréquence des clignements et une inhibition peuvent se produire lors d'activités cognitivement exigeantes. Au fur et à mesure que le temps passé sur une tâche progresse, une augmentation subséquente de la fréquence de clignement des yeux signale généralement le début de la fatigue mentale⁶.

Il est essentiel de détecter et de gérer rapidement la fatigue mentale dans les environnements où l'attention continue des personnes est essentielle à la sécurité et à l'efficacité. Une baisse de la vigilance due à la fatigue mentale peut entraîner des risques graves dans des domaines tels que le contrôle du trafic aérien, les opérations militaires, la surveillance des soins de santé et la conduite sur de longues distances. La surveillance de la fréquence des clignements d'yeux au cours de tâches prolongées fournit des indications précieuses sur le moment où la fatigue risque d'altérer les performances ou de compromettre la sécurité. Ces informations peuvent guider la programmation des pauses et l'optimisation des flux de travail afin de réduire efficacement l'épuisement mental.

Détecter la somnolence

Étroitement liés à l'utilisation de la fréquence des clignements des yeux pour indiquer la fatigue mentale, les clignements des yeux sont également des indicateurs fiables de la somnolence - un état de transition entre l'éveil et le sommeil⁷. Si la fatigue mentale et la somnolence sont liées, la somnolence est principalement liée à l'endormissement et au besoin de repos de l'organisme, tandis que la fatigue mentale résulte d'un épuisement cognitif dû à des efforts mentaux prolongés, même en l'absence de fatigue physique⁸. Une diminution de la fréquence des clignements des yeux ou une augmentation de la durée de fermeture des yeux est un indicateur clé de la somnolence du conducteur⁹ ¹⁰.

La détection de la somnolence basée sur la dynamique du clignement des yeux a des implications significatives pour la recherche et l'industrie. Dans les situations où le maintien de la vigilance est essentiel, comme dans les professions à haut risque ou pendant les périodes de conduite prolongées, la surveillance de la dynamique du clignement des yeux pourrait servir de système d'alerte précoce de la somnolence. Les mesures dynamiques du clignement des yeux permettent de développer des interventions ou des outils pour prévenir les erreurs liées à la somnolence. Par exemple, les entreprises spécialisées dans les technologies de sécurité pour les conducteurs ou les solutions de productivité sur le lieu de travail pourraient intégrer les mesures du clignement des yeux dans des systèmes de retour d'information en temps réel, afin d'aider les individus à rester alertes et en sécurité. En outre, la technologie d'eye tracking peut détecter les micro-sommeils en identifiant les changements dans les schémas de clignement des yeux, améliorant ainsi les protocoles de sécurité en signalant la nécessité d'une intervention opportune.

Les clignements d'yeux sont la porte d'entrée du système dopaminergique du cerveau

La dopamine, un neuromodulateur du système nerveux central, est essentielle à la motivation, à la recherche de récompenses et au contrôle des mouvements¹¹. Bien qu'elle soutienne de nombreuses fonctions comportementales et cognitives essentielles, il est difficile de mesurer l'activité de la dopamine de manière non invasive dans le cerveau humain. Le taux de clignement spontané des yeux, lié aux niveaux de dopamine dans le cerveau, est un biomarqueur non invasif prometteur de l'activité dopaminergique¹².

Le taux de clignement spontané des yeux est un indicateur précieux des performances cognitives, montrant une relation en forme de U inversé : les performances optimales sont en corrélation avec des taux de clignement moyens dans divers domaines cognitifs tels que le contrôle inhibiteur, la mémoire de travail et la pensée créative¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶. Ce schéma reflète les effets des niveaux de dopamine sur la cognition, où des niveaux faibles ou élevés peuvent nuire aux performances¹⁶. La valeur prédictive de la vitesse de clignotement pour des performances cognitives optimales offre des implications significatives pour des interventions éducatives personnalisées, l'amélioration de la productivité sur le lieu de travail et l'adaptation des programmes d'entraînement cognitif.

Les variations de la vitesse de clignement des yeux peuvent refléter des changements dans les niveaux de dopamine dans le cerveau, ce qui permet de mieux comprendre les conditions dans lesquelles les niveaux physiologiques de dopamine sont perturbés. Une réduction de la vitesse de clignement est observée dans les conditions hypo-dopaminergiques telles que la maladie de Parkinson, le TDAH et les troubles liés à l'utilisation de substances¹⁷ ¹⁸ ¹⁹ ²⁰, tandis qu'une augmentation de la vitesse est documentée dans les conditions hyper-dopaminergiques telles que la schizophrénie et l'autisme ²¹ ²². Ainsi, les mesures des clignements peuvent servir de marqueurs non invasifs des mécanismes neuronaux sous-jacents et donner un aperçu des maladies sans avoir recours à une neuro-imagerie coûteuse. Ces mesures accessibles pourraient aider les sociétés pharmaceutiques à évaluer les effets des médicaments sur les voies de la dopamine. Avec l'essor des technologies de santé numérique, l'intégration de divers biomarqueurs pour la détection précoce des maladies, l'eye tracking et les métriques de clignement des yeux offre des entrées significatives et non invasives pour une surveillance continue.

Incorporation des clignements d'yeux dans les expériences d'Eye tracking

Il est relativement simple d'ajouter la mesure des clignements aux études de recherche, car les dispositifs d'eye tracking sont devenus de plus en plus précis, abordables et largement disponibles. Les Eye trackers ou Oculomètres détectent les clignements en utilisant les données d'ouverture des yeux (suivi des paupières), contrairement aux méthodes traditionnelles basées sur la perte de données, qui indiquent uniquement la présence, l'absence ou la durée des clignements. Les clignements détectés à partir du signal d'ouverture des yeux permettent de calculer des concepts de clignement plus avancés qui caractérisent la dynamique des clignements, tels que l'amplitude, la durée et la vitesse.

Le logiciel de recherche Tobii Pro Lab utilise un algorithme développé et validé de manière indépendantem²³ pour détecter les clignements d'yeux. L'interface conviviale de Tobii Pro Lab permet d'accéder facilement à diverses mesures de clignement des yeux sans nécessiter d'expertise préalable en la matière. Ce nouvel algorithme permet aux utilisateurs d'exploiter les mesures de clignement des yeux d'une manière qui n'était jusqu'à présent pas disponible dans les outils commerciaux.

Pour approfondir ce sujet, regardez notre Webinaire
"Catch every blink : new blink detection method with eye tracking ", où le Dr Marcus Nyström de l'Université de Lund présente les dernières avancées en matière de détection des clignements d'yeux à l'aide de l'eye tracking.

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