Download
1 / 72

3) Het brein Hoe genereert het brein saccades? - PowerPoint PPT Presentation


  • 139 Views
  • Uploaded on

Saccadische oogbewegingen. 1) De techniek Hoe meet je oogbewegingen?. 2) Het waarom Waarom maakt een mens oogbewegingen?. 3) Het brein Hoe genereert het brein saccades?. 4) Gedrag Saccade parameters. 5) De toekomst: Saccades om computers te besturen. De techniek

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' 3) Het brein Hoe genereert het brein saccades?' - lerato


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Saccadische oogbewegingen

1) De techniek

Hoe meet je oogbewegingen?

2) Het waarom

Waarom maakt een mens oogbewegingen?

3) Het brein

Hoe genereert het brein saccades?

4) Gedrag

Saccade parameters

5) De toekomst:

Saccades om computers te besturen


De techniek

Hoe meet je oogbewegingen?


As early as 1878, the French physiologist Emile Javal had become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of saccadic movements and recognized that the eye's trajectory rarely strays above or below a line of text as it is read.

Direct observation, however, could provide only vague estimates of the speed and number of a reader's eye movements or of the length and variability of pauses between such movements.


2.Electro-oculography become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

Permanent potential difference between the cornea and the fundus of approximately 1mV

small voltages can be recorded from the region around the eyes which vary as the eye orientation varies.

By carefully placing electrodes it is possible to separately record horizontal and vertical movements.


Yarbus become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of , A.L. 1967. Eye movements and vision. New York: Plenum Press.


Het gedrag become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

Waarom maakt een mens oogbewegingen?


Optical axis become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

Fovea

Waarom maakt een mens oogbewegingen?


snel become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

saccades

langzaam

pursuit

vergentie

Oogbewegingen


vrijwillig become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

saccades

pursuit

reflexmatig

OKN

VOR

Oogbewegingen


Het brein become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

Hoe genereert het brein saccades?


Het oculomotorsysteem en eenvoudige systeemtheorie become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

PLANT

Lineaire

systeemtheorie


input become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

output

Systeem

Wat is een systeem?

Voorbeelden van systemen:

De Bloedsomloop, De Rijn, Een cassetterecorder, Het doelzoeksysteem van een kruisraket, Een Thermostaat en een televisie


a become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

a

Systeem

Lineaire systemen

1) S(a) = a, ook moet gelden dat S(ap) = ap

2) wanneer S(a) = a en S(b) = , er moet gelden dat S(a+b) = a + .

Deze tweede eis heet superpositie en zal belangrijk blijken bij het begrijpen van de relatie tussen bijvoorbeeld neurale signalen een oogbewegingen


Lineaire systemen become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

Zijn de volgende systemen lineair?

y (m)

y (m)

x (m)

x (m)


y (m) become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

x (m)

Lineaire systemen

Is het volgende systeem lineair?

y = 2x + 100

1) S(x) = y, ook moet gelden dat S(ax) = ay


Voorbeelden: become interested in the question of eye movements during reading. Using direct observation of the eyes, Javal reported the existence of

y = x + 3

y = 2x

y = x2

y = dx/dt

y = ∫xdt


Systeem waarin een viskeus element en een veer parallel aan elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

F = kL + r dL/dt

Is deze vgl lineair?


We doen de volgende drie experimenten: elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

Experiment 1:

De aap moet recht vooruit kijken (E = 0°)

en blijven fixeren (dE/dt = 0°/s).

We meten dan Rm = R0.

De spontane activiteit R0 bij deze aap is 100 spikes/s.

R0 = 100 Hz


Experiment 2 elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

We laten de aap naar verschillende doelen kijken. Elk van die doelen wordt onder een andere hoek aangeboden.

Er volgt: Rm = R0 + kE. De waarde van k bedraagt ongeveer 4 spikes per seconde per graad.

k = 4 Hz/°


Experiment 3 elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

We laten de aap bewegende puntjes volgen. We varieren de snelheid van de bewegende puntjes. We meten Rm wanneer E = 0°.

De waarde van r bedraagt ongeveer 1 spike/°. Controleer zelf dat de dimensie van r klopt.

r = 1 spike/°

spike /s /(°/s) = spike/°


Experiment 3 elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

  • De resultaten van de drie

  • experimenten kunnen samengevat

  • worden in de volgende eerste orde differentiaalvergelijking:

    • Rm(t) = R0 + kE + rdE/dt

Is deze vgl lineair?

NEE!!!

als we stellen DR(t) = Rm(t) - R0 volgt:

DR(t) = kE + rdE/dt

DR(t) = 4E + dE/dt

F = kL + r dL/dt


10 elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

8

6

Uitwijking (°)

4

2

0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Tijd (s)

Dit blijkt te gaan als een e-macht.

Controle experiment

.

Met een zuigertje brengen we het oog van de aap uit de evenwichtsstand.

Wat gebeurt er?


10 elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

Het terugdrijven blijkt te beschrijven zijn als:

E(t) = E0 e-t/T

8

6

uitwijking (°)

met E0 de beginuitwijking en T de tijdsconstante (T = r/k). We meten T = 0.25s

(E0 x 1/e, T)

4

2

0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Tijd (s)

T = r/k. Uit experiment 3 volgde r = 1 en uit experiment 2 volgde k = 4, dus T = 0.25s


De saccade elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:


80 elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

20

60

15

DR (spikes/s)

40

E (°)

10

20

5

0

0

0

0.2

0.4

0

0.2

0.4

Time (s)

Time (s)

DR(t) = kE + rdE/dt

E(t) = E0 e-t/T

.

.


. elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

E(t) (°)

Tijd (s)


. elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

Hoe produceren de hersenen een puls-stap?


Plant elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

+

dt

*C


Gedrag: elkaar staan. De relatie tussen de kracht en de lengte wordt beschreven door de volgende 1ste orde differentiaal vergelijking:

Waarom maak je saccades?


Saccadic search: The relation between fixation duration and saccade amplitude

Ignace Hooge1, Björn Vlaskamp1 and Eelco Over2

1Psychonomics, 1Physics of Man

Utrecht University, The Netherlands


Introduction saccade amplitude

Hooge,Vlaskamp & Over

What is Saccadic search?

Saccadic search

(search for which a saccade is required)

Search for which no saccades are required


Introduction: Question saccade amplitude

Hooge,Vlaskamp & Over

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?

1) Time course of visual processing

2) Motor control


Visual lobe saccade amplitude

(Widdel, 1983)

Visual span

(Jacobs, 1986)

Conspicuity area

(Engel, 1977)

Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

Time course of visual processing

The area from which information can be extracted grows with time (Geisler & Chou, 1995)


Subjects may adopt different strategies in dense displays saccade amplitude

(Moffit, 1980)

Introduction

Hooge,Vlaskamp & Over

Motor Control

Long-lasting Fixation

large area analyzed

large saccade

Short Fixation

small area analyzed

small saccade


Introduction saccade amplitude

Hooge,Vlaskamp & Over

Harder

Search task

Fixation time (ms)

Easier

Search

task

Saccade amplitude (°)

Simple model

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?


Experiment 1 saccade amplitude

Hooge,Vlaskamp & Over

Target


Experiment 1 saccade amplitude

Hooge,Vlaskamp & Over


144 saccade amplitude

10

10

eo

bv

81

8

8

64

36

6

6

4

4

Amplitude (°)

4

6

8

10

4

6

8

10

10

ih

Gap size

8

0.09°

6

0.18°

0.27°

4

inter-object distance(°)

4

6

8

10

Objects distance mainly determines saccade amplitude

Varying Gap-size has a small effect

Results exp1

Hooge,Vlaskamp & Over


eo saccade amplitude

bv

200

200

144

64

81

180

180

36

160

160

140

140

Fixation time (ms)

4

6

8

4

6

8

ih

200

Gap size

180

0.09°

0.18°

160

0.27°

140

4

6

8

inter-object distance(°)

Results exp1

Hooge,Vlaskamp & Over

Gap-size and inter-object distance determine fixation duration


Experiment 2 saccade amplitude

Hooge,Vlaskamp & Over


Experiment 3 saccade amplitude

Experiment 2

Experiment 1

Results exp1 + 2 + 3

Hooge,Vlaskamp & Over

Number of saccades = 225624

Number of subjects 4-7 per condition

Number of different conditions = 21

350

300

250

Fixation time (ms)

200

150

100

0

5

10

15

Saccade amplitude (°)


Over a large range of densities (object dist. 0.75°- 7.1°) saccade amplitude

We found short fixation durations with large saccades and

longlasting fixations with small saccades.

Fixation time (ms)

Fixation time (ms)

Saccade amplitude (°)

Saccade amplitude (°)

Subjects used only one strategy to adjust saccade parameters

Discussion

Hooge,Vlaskamp & Over

What is the relation between fixation duration and saccade amplitude?


Hooge, saccade amplitudeVlaskamp & Over

Discussion

Why do amplitudes become small in dense displays?

1) Tendency to make smaller saccades then expected on the basis of psychophysical experiments (Engel, 1975; Findlay and Gilchrist, 1998).

Single fixation experiments do not necessarily predict eye movement behavior

2) Crowding


XPX saccade amplitude

P

XPX

R

XPX

R

Opvallendheid

Omgeving heeft invloed


De Toekomst: saccade amplitude

Bijvoorbeeld: Saccades om computers te besturen


http://www.research.linst.ac.uk/drawing_cognition/portrait.htmhttp://www.research.linst.ac.uk/drawing_cognition/portrait.htm


Heo, Sundar & Chaturvedi (2001, August).http://www.research.linst.ac.uk/drawing_cognition/portrait.htm

Wait! Why is it not moving? Attractive and distractive ocular responses to Web ads.

Paper presented to the Advertising Division at the annual conference of the Association for Education in Journalism and Mass Communication (AEJMC) Washington, DC



Oogbewegingen en wapens? omgeving?

Mogelijke problemen?

Waarom bijna niets op het internet?


The application of eye movement activated controls in aircraft is still very much in a laboratory stage because of robustness and accuracy considerations.


http://www.beyond2000.com/news/Apr_01/story_1104.html aircraft is still very much in a laboratory stage because of robustness and accuracy considerations.

The U.S. Navy recently began F/A-18E/F Super Hornet flight testing of the Joint Helmet-Mounted Cueing System (JHMCS), technology that allows airplane crews to aim weapons and sensors by simply looking at a potential target. Yes, the days where a pilot would have to even roughly line up his aircraft to get a missile lock will soon be over. The system will also become standard equipment on U.S. Air Force F-15, F-16 and F-22 fighters as well.


ad