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.

— 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.

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.

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).

— 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.

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.

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.

— 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: Наука РФ.