눈 뜨고 보기 - 노이즈는 줄이고 신호는 더 많이

눈꺼풀 움직임을 캡처하면 심리 및 신경과학, 임상 연구를 풍부하게 하고 시선추적 실험에서 시선 신호 품질을 향상시킬 수 있습니다.

시선추적을 통해 조사된 안구운동 이벤트는 인간의 인지, 행동 및 생리학적 상태를 더 잘 이해하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 동공 최대 속도는 정신적 작업량을 추론하는 데 사용할 수 있으며(Bachurina & Arsalidou, 2022), 동공 크기 역학은 각성 수준과 주의력 강도의 변화를 나타낼 수 있습니다(Strauch et al., 2022). 외부 세계에 대한 시각적 접근, 즉 안구 운동 측정은 눈꺼풀이 깜빡일 때마다 4~6초마다 중단됩니다( — ). 인간의 뇌는 이러한 미니 정전을 무시할 수 있는 지각 메커니즘을 발달시켰습니다. 그러나 이 거의 눈에 띄지 않는 눈꺼풀 움직임을 포착하면 심리 및 신경과학, 임상 연구를 풍부하게 하고 시선추적 실험에서 시선 신호 품질을 향상시킬 수 있습니다.

눈 뜨기 — 눈꺼풀 운동학을 측정하는 새로운 신호

다양한 유형의 눈 움직임과 마찬가지로 눈꺼풀 움직임에 대한 다양한 지표가 존재합니다. 자발적인 눈 깜박임은 가장 쉽게 관찰할 수 있는 눈꺼풀 움직임이지만, 부분적인 눈 깜박임, 눈꺼풀 떨림 또는 눈꺼풀 감기/뜨는 시간도 측정할 수 있습니다. 토비에서는 연구자들을 위한 새로운 시선추적 신호 — 눈 뜨기(EO) 데이터 신호( — )를 개발했는데, 이는 위 눈꺼풀과 아래 눈꺼풀 사이에 들어갈 수 있는 가장 큰 구의 측정값을 나타냅니다. EO 신호는 다양한 유형의 눈 깜박임을 포함한 정확한 눈꺼풀 움직임 감지를 위한 기초를 제공합니다.

눈꺼풀의 움직임으로 인지 및 생리적 과정에 대해 알 수 있는 것은 무엇인가요?

EO 신호는 주로 운전 사고의 주요 위험 요소인 운전자의 졸음( — )을 감지하는 데 사용되어 왔습니다. 눈꺼풀 움직임은 졸음 감지를 위한 가장 안정적이고 의미 있는 기능 중 하나입니다. 눈꺼풀 움직임의 특성은 졸음 추정에 사용할 수 있는 몇 가지 지표(예: 눈 감는 비율(PERCLOS), 눈꺼풀 감기/뜨는 시간 및 속도, 눈 깜박임 속도)를 제공합니다.

눈꺼풀의 움직임은 인간의 심리와 생리에 대한 의미 있는 통찰력을 제공합니다. 자발적 눈 깜박임 속도는 정신적 업무량, 생리적 상태, 동기 부여에 큰 영향을 받습니다(Biggs 외., 2015; Cori 외., 2019; Marquart 외., 2015). 예를 들어, 긴 눈 깜박임은 피로와 졸음을 나타내며, 짧은 눈 깜박임은 지속적인 주의 집중과 동기 부여 증가와 관련이 있습니다. 다양한 분야의 연구자들은 눈 깜박임을 시간 지각(Terhune 외, 2016), 창의적 사고(Agnoli 외, 2022), 시각적 주의력(Nakano 외, 2009)을 측정하는 지표로 활용하고 있습니다.

눈과 눈꺼풀의 움직임은 신경해부학적으로 연결되어 있습니다. 눈꺼풀 운동 기능 장애는 다양한 임상 상태에 대한 바이오마커 역할을 할 수 있으며 다른 안구 운동 지표에서 도출된 인사이트를 보완할 수 있습니다. 예를 들어, 고정 및 추적 중 눈 깜박임 속도가 증가하면 알츠하이머병의 진행을 나타낼 수 있습니다(Coubard, 2016). 이제 EO 신호를 통해 안구건조증, 안검경련, 안검하수 등 다양한 눈꺼풀 운동 관련 기능 장애를 평가할 수 있게 되었습니다(Hamedani & Gold, 2017). 동물 및 인간 연구에서 눈 깜박임 속도는 선조체 도파민 가용성의 대리물로도 사용됩니다. EO 신호는 파킨슨병이나 정신분열증과 같이 비정상적인 도파민 수치를 특징으로 하는 임상 질환을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다(Jongkees & Colzato, 2016).

정확한 아티팩트 감지를 위한 눈꺼풀 동역학 측정

눈꺼풀 움직임과 관련된 아티팩트는 시선추적 데이터에 상당한 데이터 변경을 일으킵니다. 시선추적 커뮤니티에는 눈 깜박임을 감지하는 다양한 방법이 있습니다. 그러나 일부 방법은 누락된 데이터 값이나 노이즈 해석을 눈 깜박임으로 간주하기 때문에 부정확한 눈 깜박임 감지 및 원치 않는 데이터가 분석에 포함될 위험이 있습니다. 예를 들어, 깜박임을 정확하게 감지하여 제거하지 않으면 동공 직경 측정값이 오염될 수 있습니다(일반적으로 과소평가됨). 새로운 EO 신호를 사용하면 이제 깜박임을 정확하게 추정하고 정확한 동공 직경 측정값을 얻을 수 있습니다.

눈꺼풀의 움직임은 안검하수에도 영향을 미칩니다. 안구 교란은 안구의 회전과 동시에 발생하는 탄도성 눈꺼풀 운동, 소위 눈꺼풀 교란을 동반합니다. 눈 깜박임 교란성 안검하수는 종종 최고 속도가 감소하고 지속 시간이 2~3배 증가하는 것으로 나타났습니다(Goossens & Van Opstal, 2000). 일부 질환(예: 헌팅턴병)의 경우 정확한 안검하수 감지는 질병의 단계와 진행을 나타내는 데 도움이 될 수 있으므로 매우 중요합니다(Miranda et al., 2016). EO 신호에 의한 정확한 눈꺼풀 움직임 감지는 새케이드 지수의 부정확성을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

눈꺼풀 움직임은 뇌파(EEG) 데이터에서도 아티팩트의 원인이 됩니다. 모든 뇌파 기록은 눈 깜빡임, 눈꺼풀 떨림, 눈꺼풀 떨림 후의 눈꺼풀 움직임에서 발생하는 아티팩트에 의해 오염됩니다. 눈꺼풀 움직임 관련 아티팩트는 눈꺼풀이 각막 위로 미끄러질 때 양전하를 띤 각막과 이마 사이의 저항 변화에서 비롯됩니다(Plöchl et al., 2012). 새로운 EO 신호로 눈꺼풀 움직임을 감지하면 특히 전기안저검사(EOG) 측정을 사용할 수 없는 상황에서 눈꺼풀 아티팩트 식별이 쉬워질 수 있습니다.

주요 요점

연구자들은 EO 신호를 사용하여 다양한 눈꺼풀 움직임을 측정하고 시선추적 연구에서 향상된 시선 신호 품질의 이점을 누릴 수 있습니다. EO 신호의 주요 이점은 다음과 같습니다:

• 운전자의 졸음 추정(예: 퍼클로스, 눈 깜박임 속도, 눈꺼풀 감기/뜨는 시간, 속도)

• 인간의 심리, 생리학 및 인지 과정에 대한 인사이트 제공

• 눈꺼풀 움직임 관련 기능 장애 평가

• 정확한 눈 깜박임 아티팩트 감지를 통해 동공 직경 및 눈꺼풀 처짐 측정 개선

• 특히 EOG 측정을 사용할 수 없는 경우 EEG 데이터에서 눈꺼풀 아티팩트 검출이 더 쉬워집니다.

눈 뜨기 신호는 현재 다음에서 사용할 수 있습니다.Tobii Pro Spectrum펌웨어 버전 2.6.1 및 Tobii Pro Fusion 런타임 버전 2.5.4에서 사용할 수 있습니다. 모든Tobii Pro SDK(버전 1.10 이상) 바인딩 및 지원되는 모든 OS 버전에서 신호에 액세스할 수 있습니다.

눈 뜨기 신호를 제공하는 토비 아이 트래커의 경우, Tobii Pro Lab (버전 1.194 이상)의 경우, 데이터를 기록하고, 재생 중에 시각화하고, 원시 데이터와 눈 뜨기에 따른 여러 메트릭을 내보낼 수 있습니다.

인용된 출판물

Agnoli, S., Mastria, S., Zanon, M., & Corazza, G. E. (2022).도파민은 아이디어의 독창성을 지원합니다: 발산 적 사고에 대한 자발적 눈 깜박임 속도의 역할.심리학 연구.

바추리나, V., & 아르살리두, M. (2022).여러 수준의 정신적 주의력 요구가 피크 사케이드 속도와 깜박임 속도를 조절합니다.헬리연, 8(1).

빅스, A. T., 아다모, S. H., & 미트로프, S. R. (2015).모' 머니, 모' 문제: 금전적 동기는 주의력 결핍을 악화시킬 수 있습니다. Perception, 44(4), 410–422.

Cori, J. M., Anderson, C., Shekari Soleimanloo, S., Jackson, M. L., & Howard, M. E. (2019).내러티브 검토: 자발적 눈 깜박임 매개 변수가 상태 졸음에 대한 유용한 평가를 제공합니까?수면 의학 리뷰, 45, 95–104.