По движению глаз: российский учёный — об айтрекинге и областях применения этой технологии

Технология отслеживания взгляда, или айтрекинг, востребована во многих областях: в психологии, индустрии развлечений, нейромаркетинге и даже медицине. Так, сейчас учёные разрабатывают методику диагностики расстройств аутистического спектра у детей с помощью окулографии. Об этом в интервью RT рассказала научный сотрудник направления «Нейробиология устной и письменной речи при расстройствах развития» Научного центра когнитивных исследований университета «Сириус» Рузалина Шайхутдинова. Окулография также широко применяется для изучения навыков чтения текста людьми разных возрастов, а также страдающих от дислексии. При этом активнее всего айтрекинг сегодня используют на практике маркетологи и дизайнеры мобильных приложений. Шайхутдинова рассказала, как и когда появился айтрекинг, а также о том, какие технологии сегодня применяются для отслеживания взгляда.

• Gettyimages.ru
• © Edwin Tan

— Учёные предложили использовать айтрекинг (технологии отслеживания взгляда) для того, чтобы на ранних стадиях определять у детей наличие расстройств аутистического спектра (РАС). Что вы думаете об этом методе? Применялись ли подобные технологии раньше в диагностике?

— Да, технология отслеживания положения глаз активно используется в исследованиях расстройств аутистического спектра. Напомню, что РАС — это группа нарушений психического развития, при которой у человека ослаблены или отсутствуют возможности к социальному взаимодействию. При РАС отмечается дефицит сенсорно-перцептивной обработки внешних стимулов, то есть способности с помощью органов чувств обеспечивать связь внутреннего и внешнего мира. В частности, это проявляется в неспособности распознавать эмоции людей и слабо развитом зрительном контакте с ними.

Айтрекинг помогает по движению глаз изучить, как человек с РАС воспринимает абстрактные изображения и объекты социального характера.

Пока стандарты такой диагностики РАС отсутствуют, технология только разрабатывается, ведётся активная научная работа. Недавно, к примеру, опубликовали любопытное исследование, проведённое в Калифорнийском университете. В нём участвовали почти 700 детей в возрасте от года до двух лет. Среди деток были и нейротипичные, и с расстройством аутистического спектра.

• Gettyimages.ru
• © Cavan Images

В рамках эксперимента каждому ребёнку показывали два ролика: на одном из них женщина говорила на родном языке малыша. На другом — оживлённое видео с абстрактными фигурами или цифрами. Видеоряды демонстрировались в течение одной минуты, и дети могли взглядом выбирать видеоролик.

Выяснилось, что нормотипичные дети склонны выбирать видеоролик с женщиной, говорящей на их родном языке, — в общем около 80% всего времени эксперимента дети проводили за его просмотром.

При этом у малышей, которые уделяли просмотру «социального» видео меньше 30% времени, отмечалась предрасположенность к РАС, которая диагностировалась врачами.

— Хотелось бы поговорить и в целом об айтрекинге, или окулографии. Это направление появилось в конце XIX века и на протяжении XX столетия развивалось. Как далеко продвинулись эти технологии и что они представляют собой сегодня?

— Отцом окулографии традиционно считают французского офтальмолога Луи Эмиля Жаваля, который жил и творил во второй половине XIX века. Он изучал движения глаз во время чтения. Способ изучения движения глаз был не слишком милосердным по отношению к респондентам: на веко испытуемого прикреплялась тупая игла, которая отражала движения глаз в виде звука. Звук поступал через резиновую трубку к ушам экспериментатора. По характерным звукам стало известно, что глазные яблоки не движутся плавно, а совершают скачкообразные движения. Эти скачкообразные движения учёный назвал саккадами. Этот термин сейчас повсеместно используется учёными. Также Жаваль определил, что, помимо саккад, глаз совершает короткие остановки, которые впоследствии он назвал фиксациями.

• Французский офтальмолог Луи Эмиль Жаваль
• © Public domain / общественное достояние

Ранее окулографы были контактными и причиняли много неудобств испытуемым во время проведения экспериментов. Такие устройства представляли собой некоторое подобие контактной линзы с отверстием для зрачка. Они соединялись с алюминиевой указкой, которая двигалась синхронно с глазным яблоком.

Современные окулографы выглядят иначе. Существуют, например, электроокулографы, которые чаще применяются в медицинской практике, и оптические окулографы, которые называются айтрекерами и используются в нейронауке и дизайнерами для улучшения интерфейса приложений и сайтов — UX-дизайна. Устройства либо носятся как очки, либо используются дистанционно. Носимые чаще применяются для исследования окружающей среды, терминалов, каких-то торговых площадок. Иногда с их помощью тестируются и мобильные устройства.

Сегодня в рамках подобных исследований анализируется ряд показателей движения глаз: общее число и точные координаты фиксаций взгляда, число фиксаций в секунду, их последовательность, длительность, а также скорость, количество и длительность саккад, микросаккад (или глиссад).

• Gettyimages.ru
• © mediaphotos

— Расскажите, пожалуйста, как связана траектория и характер движения глаз человека с его психологическим, психическим состоянием? Как эти знания применяются на практике?

— Есть очень много исследований, которые посвящены изучению взаимосвязи психического состояния человека и его окуломоторной активности.

Эта область интересует учёных довольно давно. В частности, в начале 2000-х был опубликован целый ряд исследований, в которых изучалось, как люди с повышенной тревожностью ведут себя в различных социальных взаимодействиях. Выяснилось, что они очень чувствительны к негативным социальным стимулам. Испытуемым показывали изображения лиц с выражением угрозы, и они совершали большее количество длительных фиксаций глаз на таких картинках, чем менее тревожные, спокойные люди.

Другое исследование показало, что оптимисты чаще отводят взгляд от фотографий лиц, обезображенных меланомой, чем пессимисты.

• Gettyimages.ru
• © Tetra Images

Ещё одно актуальное исследование было проведено совсем недавно учёными из Швеции. В рамках эксперимента группа участников сначала провела ночь без сна, а затем получила восьмичасовой полноценный сон. На следующее утро проводились айтрекинговые эксперименты.

Оказалось, что после бессонной ночи участники эксперимента совершали меньше фиксаций на лицах других людей. И это мешало им правильно оценивать эмоциональное состояние собеседников. Участникам казалось, что люди, изображённые на экране, злые, непривлекательные или сердитые. Отмечалась явная тенденция к негативной оценке изображённых лиц. Таким образом, результаты эксперимента с применением методики айтрекинга показали, что нехватка сна может негативно сказываться на социальном взаимодействии.

— Насколько индивидуален характер окуломоторики каждого человека? Или она не имеет персональных особенностей у здоровых людей?

— Индивидуальные различия, разумеется, встречаются. Так, у некоторых людей глаза движутся быстрее, некоторые способны быстрее фокусироваться на предмете и т. д. Другие же, напротив, медленно переключают взгляд между целевыми объектами. Есть отличия и в области периферического зрения, как показали результаты проведённых айтрекинговых экспериментов. Разницу в данном случае можно связать с тем, насколько активно человек использует периферическое зрение в профессиональной деятельности.

Например, футболисты, баскетболисты, теннисисты, водители активнее используют периферическое зрение, чем программисты, которые не отрывают взгляд от дисплея.

Индивидуальные различия встречаются и в движениях глаз во время процесса чтения, который является очень сложным процессом, поскольку включает в себя и взаимодействие зрительного восприятия и окуломоторных процессов, и лингвистическую обработку.

Вот небольшие примеры с вполне конкретными цифрами: при чтении длительность фиксации глаза у людей может варьироваться от 50 до 500 мс. А средняя длительность движений взгляда вперёд по тексту (то, что Жаваль назвал саккадами) составляет от 20 до 40 мс. Это при развитом навыке чтения. Для опытного читателя около 90% времени чтения приходится на саккады, а остальные 10% — на регрессии (возвратные движения глаз).

Почему опытный читатель может совершать возвратные движения? Возможно, ему встретилось какое-то малочастотное слово. Или многозначное слово, которое в этом контексте реализует не основное значение, а дополнительное. Или слишком длинное слово: наверняка при чтении «превысокомногорассмотрительствующий» вы сейчас совершили пару-тройку регрессий. Как правило, регрессии вызваны какой-то трудностью обработки текстового фрагмента.

А вот с неопытными читателями дело обстоит иначе. В особенности читателями с дислексией. Результаты исследований с применением айтрекинга показали, что дислексики совершают больше регрессионных движений глаз, меньше саккад и длительность фиксаций в целом у них выше.

• Gettyimages.ru
• © Morsa Images

Ещё одна любопытная характеристика процесса чтения — размер функционального поля читателя: это о том, сколько единиц воспринимает человек единовременно. Если человек читает на кириллице или латинице, то его область чтения составляет три-четыре буквы слева от центральной точки и 14—15 — справа. У опытного читателя на арабском языке или иврите всё ровно наоборот: три-четыре знака справа от точки фиксации и 14—15 знаков — слева от точки фиксации. Если речь идёт о языках с иероглифической письменностью, то тут картина иная: объём функционального поля значительно меньше. Вообще, размер функционального поля тоже зависит от навыка чтения. Но каков он у детей? А у людей с дислексией? Как эти знания могут помочь в коррекции нарушений чтения? Всё это только предстоит нам выяснить.

— Также айтрекинг используется для изучения эффективности чтения. По какому принципу выстроен этот подход?

— В университете «Сириус» специалисты активно применяют метод айтрекинга для изучения читательских стратегий и когнитивного поведения. Данные, полученные с помощью окулографического метода, объединяются с данными нейрофизиологических и психофизиологических исследований. В частности, команда исследователей Научного центра когнитивных исследований изучает, каковы читательские стратегии у людей с разной скоростью чтения.

Исследователи также изучают взаимосвязь движений глаз и понимания прочитанного: ведь читаем мы прежде всего для того, чтобы извлечь смысл. Для того чтобы понять, как навыки чтения меняются с возрастом, команда ведёт работу с людьми разных возрастов, включая детей и подростков.

• Gettyimages.ru
• © scyther5

— Какие ещё есть области применения айтрекинга?

— В медицине айтрекинг используется в офтальмологических и нейрофизиологических исследованиях. Его нередко применяют в тех случаях, когда у человека нарушена речевая функция — такой пациент может коммуницировать с окружающими с помощью движений глаз при помощи специальных устройств модуляции речи, и здесь роль айтрекинга бесценна.

Активно айтрекинг применяется в исследованиях безопасности техники, производственной среды: например, для оценки того, какие движения глаз совершает водитель транспортного средства. Окулографию также активно используют в индустрии развлечений и, конечно, в нейромаркетинге. Отследив движения глаз человека, можно понять, на что именно клиент или пользователь обращал внимание при просмотре сайта, приложения или же находясь, например, в супермаркете. Эти данные важны для маркетологов, которые могут скорректировать раскладку товаров в магазине, расположение рекламных баннеров или же изображений на самом баннере. Востребованы такие исследования и у UX-дизайнеров: результаты айтрекинговых исследований помогут оптимизировать интерфейс приложений под пользовательскую аудиторию.

Источник