Mouvement des yeux : Types et fonctions expliqués

Avant de se lancer dans une étude d'eye tracking, il est essentiel de comprendre les différents types de mouvements oculaires et leur finalité. Ces connaissances vous aideront à concevoir efficacement votre étude d'eye tracking, à interpréter les données et à tirer des conclusions solides sur les résultats de votre étude. En outre, les différents types de mouvements oculaires peuvent fournir des informations sur différents aspects des processus cognitifs . Par exemple, les saccades peuvent révéler des informations sur le processus de prise de décision, tandis que la durée de la fixation peut indiquer l'effort mental (Ryan et Shen, 2020 ; Spering, 2022). Cet article vous présentera les principaux mouvements oculaires et leur fonction, ce qui vous permettra de mieux comprendre les fondements du système visuel.

Principaux types de mouvements oculaires :

• Saccades

• Fixations

• Microsaccades

• Tremblements

• Dérives

• Poursuite en douceur

• Vergence

• Réflexe vestibulo-oculaire (Mahanama et al., 2022)

Les mouvements des yeux peuvent être capturés à l'aide d'un Eye Tracker ou Oculomètres . La technologie de l'eye tracking est utilisée dans divers domaines d'application, tels que la recherche scientifique, la recherche sur les consommateurs et l'expérience utilisateur, l'évaluation des compétences, la santé, le sport et les jeux. En savoir plus sur les applications de l'eye tracking .

Fixations

La fixation est la période pendant laquelle les yeux cessent essentiellement de balayer une scène visuelle et restent relativement immobiles. Les fixations permettent de maintenir un objet stationnaire d'intérêt sur la fovéa pour une prise d'information visuelle détaillée (Hessels et al., 2018).

Faits relatifs aux fixations :

• Composé de mouvements oculaires plus lents et à plus petite échelle (microsaccades, tremblements et dérives) qui aident l'œil à s'aligner sur la cible et à éviter l'évanouissement perceptif (mouvements oculaires de fixation).

• Leur durée varie entre 50 et 600 ms.

• La durée minimale requise pour la prise d'informations dépend de la tâche et du stimulus en question (Land & Tatler, 2012 ; Rayner, 2009).

Saccades

Les saccades sont des mouvements oculaires rapides et balistiques entre les fixations qui amènent une zone de la scène visuelle sur la fovéa (Hessels et al., 2018). La vision est fortement supprimée pendant les saccades, ce qui permet une perception continue et stable pendant la réorientation saccadique. La perception humaine est guidée par des séquences alternées de fixations et de saccades (figure 2).

Faits relatifs aux saccades :

• Survenir volontairement ou involontairement.

• Binoculaire et conjuguée.

• Le temps nécessaire pour "planifier" une saccade (latence) dépend de la tâche et varie entre 100 et 1000 ms.

• La durée moyenne d'une saccade est de 20 à 40 ms.

• La durée d'une saccade et son amplitude sont linéairement corrélées, c'est-à-dire que des sauts plus importants produisent des durées plus longues.

• Le point final d'une saccade ne peut être modifié lorsque l'œil est en mouvement (Land & Tatler, 2012 ; Rayner, 2009).

Mouvements oculaires de fixation : microsaccades, tremblements et dérives

Bien que les yeux semblent immobiles pendant les fixations, de petits mouvements oculaires de fixation sont toujours présents lors de l'observation d'un point fixe. Il existe trois types de mouvements oculaires de fixation : les tremblements, les microsaccades et les dérives. Les mouvements oculaires de fixation sont liés à divers processus cognitifs et ont donc suscité de plus en plus d'intérêt de la part des psychologues expérimentaux et des neuroscientifiques (Martinez-Conde et al., 2013).

Microsaccade

Une microsaccade est un petit mouvement oculaire rapide et saccadé qui se produit pendant une fixation volontaire (Martinez-Conde et al., 2004). Les microsaccades transportent l'image rétinienne sur une largeur de plusieurs centaines de photorécepteurs, évitant ainsi l'évanouissement de la perception (Martinez-Conde et al., 2000). Contrairement au concept commun selon lequel les microsaccades sont exclusivement des mouvements oculaires involontaires, la recherche montre que les microsaccades peuvent également être générées à la demande (Willeke et al., 2019).

Faits concernant les microsaccades :

• Se produisent généralement à une fréquence de 1 à 3 Hz.

• Durée d'environ 25 ms.

• Magnitude d'environ 0,5°, pouvant aller jusqu'à 1° (Martinez-Conde et al., 2013).

• Binoculaire et conjugué.

• Peut indiquer l'orientation de l'attention cachée (Engbert & Kliegl, 2003).

• L'un des principaux mouvements oculaires impliqués dans la perception de la rotation illusoire (ENCADRE 2) (Otero-Millan et al., 2012).

Tremblements

Un tremblement, également connu sous le nom de nystagmus physiologique, est un mouvement ondulatoire apériodique des yeux. Les tremblements permettent de conserver l'acuité visuelle lors de fixations prolongées (Mahanama et al., 2022).

Faits concernant les tremblements :

• Se produit à une fréquence de 90 Hz.

• L'amplitude correspond à peu près au diamètre d'un cône fovéal.

• Le plus petit type de mouvement oculaire.

• Il est difficile de l'enregistrer avec précision en raison des amplitudes et des fréquences similaires du bruit d'un système d'enregistrement.

• Mouvement conjugué (Martinez-Conde et al., 2004).

Dérives

Les dérives sont des mouvements oculaires lents, irréguliers et fluides qui se produisent lors d'une tentative de fixation. Le rôle de la dérive est de maintenir une vision stable pendant une fixation en l'absence ou en cas de mauvaise compensation par des microsaccades (Martinez-Conde et al., 2004).

Les faits de la dérive :

• Cooccurrence avec le tremblement.

• Peut être à la fois conjugué et non conjugué.

• Taille inférieure à 0,13°.

• La vitesse moyenne est d'environ 0,5°/sec (Rolfs, 2009).

Mouvements oculaires dans des environnements dynamiques : vergence, poursuite lisse et réflexe oculaire vestibulaire

Les humains effectuent principalement des saccades et des mouvements oculaires de fixation lorsqu'ils regardent des objets statiques avec des têtes relativement immobiles. Cependant, dans des situations plus dynamiques où le spectateur ou l'objet lui-même se déplace, le répertoire supplémentaire de mouvements oculaires est là pour aider à maintenir la fovéa alignée sur le point d'intérêt.

Vergence

La vergence est le mouvement de l'œil qui se produit lors du eye tracking d'un objet se déplaçant en profondeur - soit vers l'avant, soit en s'éloignant de nous. La vergence peut être déclenchée par la disparité binoculaire, le flou et la proximité perçue des objets environnants (Giesel et al., 2019).

Faits relatifs à la vergence :

• L'œil gauche et l'œil droit se déplacent dans des directions opposées.

• On peut les classer en deux types de mouvements - la focalisation de loin en près déclenche des mouvements convergents, et la focalisation de près en loin déclenche des mouvements divergents (Giesel et al., 2019).

Poursuite en douceur

La poursuite en douceur est un mouvement eye tracking utilisé pour maintenir un objet d'intérêt en mouvement sur la fovéa.

Les faits de la poursuite en douceur :

• Ne peut être exécuté qu'en présence d'une cible en mouvement.

• Latence de 100 à 125 ms.

• La vitesse de déplacement de l'œil est le plus souvent inférieure à 30 degrés/seconde (toutefois, certains individus peuvent effectuer une poursuite fluide à des vitesses allant jusqu'à 100 degrés/seconde).

• Lorsque la cible se déplace à une vitesse supérieure à 30 degrés/seconde, l'observateur commence à utiliser des saccades de rattrapage pour suivre la cible (Land & Tatler, 2012).

Réflexe oculaire vestibulaire

Le réflexe oculaire vestibulaire est un réflexe qui permet de stabiliser le regard et donc la vision lors d'un mouvement de la tête.

Réflexe oculaire vestibulaire :

• Les yeux se déplacent dans la direction opposée à celle de la tête.

• La vitesse de l'œil est égale à celle de la tête (Land & Tatler, 2012).

Les mouvements des paupières, appelés clignements, accompagnent les mouvements des yeux. Découvrez les différents types de mouvements des paupières et comment les mesurer à l'aide d'un Eye Tracker ou Oculomètres.

Publications citées

Anderson, J., Barlow, H. B., Gregory, R. L., Land, M. F. et Furneaux, S. (1997). La base de connaissances du système oculomoteur . Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B : Biological Sciences , 352 (1358), 1231-1239.

Bradley, A., Applegate, R. A., Zeffren, B. S., & van Heuven, W. a. J. (1992). Psychophysical measurement of the size and shape of the human foveal avascular zone . Ophthalmic and Physiological Optics , 12 (1), 18-23.

Engbert, R. et Kliegl, R. (2003). Microsaccades uncover the orientation of covert attention . Vision Research , 43 (9), 1035-1045.

Giesel, M., Yakovleva, A., Bloj, M., Wade, A. R., Norcia, A. M., & Harris, J. M. (2019). Contributions relatives aux mouvements oculaires de vergence de deux indices binoculaires pour le mouvement en profondeur . Scientific Reports , 9 (1), article 1.

Hessels, R. S., Niehorster, D. C., Nyström, M., Andersson, R., & Hooge, I. T. C. (n.d.). Is the eye-movement field confused about fixations and saccades ? A survey among 124 researchers . Royal Society Open Science , 5 (8), 180502.

Land, M. et Tatler, B. (2012). Regarder et agir : Vision et mouvements oculaires dans le comportement naturel . Oxford University Press.

Mahanama, B., Jayawardana, Y., Rengarajan, S., Jayawardena, G., Chukoskie, L., Snider, J. et Jayarathna, S. (2022). Mesures des mouvements oculaires et des pupilles : A Review . Frontiers in Computer Science , 3 .

Martinez-Conde, S., Macknik, S. L. et Hubel, D. H. (2000). Microsaccadic eye movements and firing of single cells in the striate cortex of macaque monkeys . Nature Neuroscience , 3 (3), Article 3.

Martinez-Conde, S., Macknik, S. L. et Hubel, D. H. (2004). The role of fixational eye movements in visual perception (Le rôle des mouvements oculaires de fixation dans la perception visuelle ). Nature Reviews Neuroscience , 5 (3), Article 3.

Martinez-Conde, S., Otero-Millan, J. et Macknik, S. L. (2013). L'impact des microsaccades sur la vision : Vers une théorie unifiée de la fonction saccadique . Nature Reviews Neuroscience , 14 (2), Article 2.

Otero-Millan, J., Macknik, S. L., & Martinez-Conde, S. (2012). Microsaccades and Blinks Trigger Illusory Rotation in the "Rotating Snakes" Illusion . Journal of Neuroscience , 32 (17), 6043-6051.

Rayner, K. (2009). Eye movements and attention in reading, scene perception, and visual search . Quarterly Journal of Experimental Psychology (2006) , 62 (8), 1457-1506.

Rolfs, M. (2009). Microsaccades : Small steps on a long way . Vision Research , 49 (20), 2415-2441.

Ryan, J. D. et Shen, K. (2020). Les yeux sont une fenêtre sur la mémoire . Current Opinion in Behavioral Sciences , 32 , 1-6.

Spering, M. (2022). Eye Movements as a Window into Decision-Making (Les mouvements oculaires comme fenêtre sur la prise de décision ). Annual Review of Vision Science .

Troncoso, X. G., Macknik, S. L., Otero-Millan, J. et Martinez-Conde, S. (2008). Microsaccades drive illusory motion in the Enigma illusion . Proceedings of the National Academy of Sciences , 105 (41), 16033-16038.

Willeke, K. F., Tian, X., Buonocore, A., Bellet, J., Ramirez-Cardenas, A., & Hafed, Z. M. (2019). Les microsaccades guidées par la mémoire . Nature Communications , 10 (1), article 1.