Eye tracking Based Methods for Evaluation of Infants’ Visual Processing

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorVanhatalo, Sampsa
dc.contributor.advisorPääkkönen, Ari
dc.contributor.authorAhtola, Eero
dc.contributor.departmentLääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitosfi
dc.contributor.departmentDepartment of Biomedical Engineering and Computational Scienceen
dc.contributor.schoolPerustieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Scienceen
dc.contributor.supervisorIlmoniemi, Risto
dc.date.accessioned2015-02-05T09:54:30Z
dc.date.available2015-02-05T09:54:30Z
dc.date.issued2015
dc.description.abstractCortical visual processing and mechanism under eye movements and visiospatial attention undergo prominent developmental changes during the first 12 months of infancy. At that time, these key functions of vision are tightly connected to the early brain development in general. Thus, they are favourable targets for new research methods that can be used in treatment, prediction, or detection of various adverse visual of neurocognitive conditions. This thesis presents two eye tracker assisted test paradigms that may be used to evaluate and quantify different functions of infants’ visual processing. The first study concentrates on the analysis of the gaze patterns in classic face-distractor competition paradigm known to tap mechanisms under infant’s attention disengagement and visuospatial orienting. A novel stimuli over a given period of time. In further evaluation, the metric is shown to be sensitive to developmental changes in infants’ face processing between 5 and 7 months of age. The second study focuses on the visual evoked potentials (VEPs) elicited by orientation reversal, global form, and clobal motion stimulation known to measure distinct aspects of visual processing at the cortical level. To improve the reality of such methods, an eye tracker is integrated to the recording setup, which can be used to control stimulus presentation to capture the attention of the infant, and in the analysis to exclude the electroencephalography (EEG) segments with disorientated gaze. With this setup, VEPs can be detected from the vast majority of the tested 3-month-old infants (N=39) using circular variant of Hotelling’s T2 test statistic and two developed power spectrum based metrics. After further development already in progress, the presented methods are ready to be used clinically in assessments of neurocognitive development, preferably alongside other similar biomarker tests of infancy.en
dc.description.abstractNäkötiedon käsittely aivokuorella sekä silmänliikkeiden ja visuospatiaalisen tarkkaavaisuuden mekanismit kehittyvät valtavasti lapsen ensimmäisen 12 elinkuukauden kuluessa. Nämä näön avaintoiminnot ovat tiukasti sidoksissa aivojen yleiseen varhaiskehitykseen, jonka vuoksi ne ovat suotuisia kohteita uusille tutkimusmenetelmille käytettäväksi visuaalisen tai neurologisten ongelmien hoidossa, ennustuksessa ja löytämisessä. Tämä työ esittelee kaksi katseenseurantaa hyödyntävää koeasetelmaa, joita voidaan käyttää lasten kortikaalisen näkötiedon käsittelyn arvioinnissa ja kvantifionnissa. Ensimmäisessä tutkimuksessa kehitettiin mitattujen katsekuvioiden analyysiä klassisessa kasvokuva-distraktori-koeasetelmassa, jonka tiedetään koskettavan lasten tarkkavaisuuden vapauttamiseen ja katseen siirtoon liittyviä mekanismeja. Työssä kehitetyllä laskennallisella mittarilla pystytään määrittämään tarkkavaisuuden jakautuminen ruudun keskellä ja raunalla esitettyjen ärsykkeiden välillä haluttuna aikana. Jatkotarkastelu osoittaa mittarin olevan herkkä kasvokuvien käsittelyn kehityksen muutoksille 5 ja 7 kuukauden ikäisten lasten välillä. Toinen osatyö keskittyy näkötiedon kortikaalista käsittelyä heijastavien, suunnan kääntämisen, globaalin muodon tai liikkeen tuottamien näköherätepotentiaalien mittaamiseen ja analyysiin. Parantaakseen menetelmien luotettavuutta laitteistoon liitetään silmänliikekamera, joka mahdollistaa sekä ärsyketoiston ohjaamisen lapsen tarkkaavaisuuden mukaisesti että kerätyn aivosähkökäyrän karsimisen niiltä osin, jolloin lapsen katse oli harhautunut esityksestä. Käyttäen muunnelmaa Hotellingin T2 statistiikasta ja kahta työssä kehitettyä, tehospektriin pohjautuvaa analyysimenetelmää herätevasteet pystytään löytämään valtaosalta 3 kuukauden ikäisistä lapsista (N=39). Meneillään olevan jatkokehityksen jälkeen esitetyt menetelmät ovat valmiita kliiniseen käyttöön neurokognitiivisen kehityksen arvioinnissa muiden vastaavien biomarkkeritutkimuksen rinnalla.fi
dc.format.extent55 + app. 11
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/15108
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201502051825
dc.language.isoenen
dc.programme.majorLääketieteellinen tekniikkafi
dc.programme.majorBiomedical Engineeringen
dc.programme.mcodeSCI017Z
dc.publisherAalto Universityen
dc.publisherAalto-yliopistofi
dc.rights.accesslevelopenAccess
dc.subject.keywordeye trackingen
dc.subject.keywordgaze trackingen
dc.subject.keywordinfantsen
dc.subject.keywordvisual processingen
dc.subject.keywordattentionen
dc.subject.keywordface preferenceen
dc.subject.keywordvisual evoked potentialen
dc.subject.keywordEEGen
dc.subject.keywordanalysis methoden
dc.subject.keywordsilmänliikekamerafi
dc.subject.keywordkatseenseurantafi
dc.subject.keywordlapsetfi
dc.subject.keywordnäkötiedon käsittelyfi
dc.subject.keywordtarkkaavaisuusfi
dc.subject.keywordkasvopreferenssifi
dc.subject.keywordnäköherätepotentiaalifi
dc.subject.keywordaivosähkökäyräfi
dc.subject.keywordanalyysimenetelmäfi
dc.subject.otherMedical sciencesen
dc.titleEye tracking Based Methods for Evaluation of Infants’ Visual Processingen
dc.titleMenetelmiä lasten näkötiedon käsittelyn arvioimiseksi katseenseurannan avullafi
dc.typeG3 Lisensiaatintutkimusfi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotLicentiate thesisen
dc.type.ontasotLisensiaatintyöfi
local.aalto.idinssi50573
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
lic_ahtola_eero_2015.pdf
Size:
1.88 MB
Format:
Adobe Portable Document Format