動物の目を通して世界を見るために：IT追跡の新しい視野

感情を認識するための技術について話すとき、デフォルトでは、人、つまり、彼の状態を包括的に評価するために生成し、使用する言語および非言語のデータの配列全体を意味します。 しかし、遠くなるほど動物に注意が払われるようになりました。近年では、たとえば馬や犬の「感情的な」世界の研究が定期的に行われています。 私たちの記事では、このトピックの転換点の1つである、追跡技術を使用して、動物相の代表者の特徴を調査する方法を説明します。 それでは、犬、孔雀、さらにはネズミの目でどのように見回しますか？

犬

おそらくすべての犬の恋人は、人の友人が私たちとその親sをどのように認識しているかを知りたがっています。 したがって、動物の眼球運動を記録するこの方向は、さまざまな実験的非侵襲的技術の観点から導きます。



犬にとって、他の社会的動物と同様に、視線は重要な社会的シグナルです。 犬の犬向けの視線の主な機能は、支配または儀式化された攻撃のシグナルです（Schenkel、1967）。 しかし、飼い主に対する犬によって示されたこのような動眼行動は、コミュニケーションの初期化として解釈されます（Kis、Hernádi、Miklósi、Kanizsár、およびTopál、2017年）。 また、犬の眼球運動活動の分析は、コミュニケーションだけでなく、人々の顔や感情的な表情の認識も研究するための有望な分野です。



犬のaitrackingの方法を使用した研究の過程で、犬は顔で人々を認識するだけでなく、個々の人間の感情、喜び、悲しみ、怒りも区別できることが示されました。 人の顔の画像を見るとき、刺激の表情に関係なく、犬は目の部分を優先します（Kis et al。、2017）。

Tornqvist et al。（Törnqvistet al。、2015）は、犬と人間の画像表示の興味深い比較研究を実施しました。 刺激材料として、2人または2匹の犬の社会的相互作用または社会的相互作用の回避を描いた写真が選ばれました。 そのため、人と犬の両方が、社会的相互作用のある画像内のオブジェクトを表示する時間が長くなりました。 人々は犬よりも時間よりも犬の社会的相互作用のある写真を見ていたが、犬は反対であったことに注意すべきである。



人間の眼球運動の研究に関しては、犬の場合、実験施設には主に2つのタイプがあります。静止型とウェアラブルITトラッカーです。



固定設備は、モニターまたはプロジェクターの下に取り付けられたトラッカーであり、インセンティブが提示されます。 このようなインストールでは、犬はこのバージョンの実験セットアップを使用するために、長期間滞在するように事前に訓練されています（たとえば、Tornqvist et al。（Törnqvistet al。、2015）、Clever Dog Lab ここをお読みください ）、または所有者は、Kis et al。 （Kis et al。、2017）。 実験設定にとどまるための犬の予備訓練に関して、訓練自体が犬の追加の認知課題を作成し、視覚的注意の分布を歪めるという意見があります（Kis et al。、2017）。 さらに、所有者による設備の保持は、得られた結果に特定の歪みをもたらす可能性があると仮定することは論理的であり、それらは動物の精神生理学的状態を研究する上で基本的に重要です。



したがって、より自然な条件で犬の眼球運動を研究するための最も有望な方法は、眼鏡メガネのシステムです。 そこで、リンカーン大学（英国）で、ウィリアムズと同僚（Williams、Mills、＆Guo、2011）は、2.25-2.71°の精度で動作するトラッカーVisionTrak （60 Hz）に基づいて、犬用のトラッカーグラスを開発しました。 全体の構造は銃口に固定されています。耳の間には、左目の前にあるシーンカメラ、左目の上のダイクロイックミラー 、目の動きと赤外線照明を記録するカメラがあります。 キャリブレーション中に、キャリブレーション構造が銃口の中央（鼻の中）に取り付けられます。これは2つの交差軸で構成され、その両端はシーンカメラフレームの境界に対応します。 各キャリブレーション軸の終わりに-キャリブレーション中に何かおいしいものが修正される領域があります-犬のタスクは、キャリブレーションに成功して、報酬としてそれを受け取る目的の食べ物を見ることです。 したがって、このトラッカーは、実験中の犬の行動の特別なトレーニングを必要としませんが、キャリブレーションのための短いトレーニングのみを含みます。



犬用のトラッカーグラスを作成するもう1つのプロジェクトはDogCamです（Rossi、Parada、＆Allen、2010）。

犬の行動を研究することに関する多くの驚くべき事実は、 CleverDogLabページで見つけることができます。

鳥

鳥には非常に鋭い視力があり、その中には視覚を持たない種はいないため、視覚の研究は特に興味深いものです。 鳥の視線を対象物に集中させる特徴は、 前庭眼球反射がないことです。つまり、頭は目よりも速く動くことができます。 たとえば、ハトでは、眼球運動は眼球運動の10〜20％にすぎません（Yorzinski、Patricelli、Platt、およびLand、2015年）。



今日、大きな鳥だけの眼球運動を記録する追跡システムがあります。 このようなitrackerは、赤外線照明とシーンカメラで眼球運動（30 Hz）を記録するカメラと、バッテリーと送信機を備えたバックパックが取り付けられたヘルメットで構成されています。 同様のトラッカーは、目を記録するための2台のカメラを使用する設計が重すぎるため、単眼記録のみを実行します（鳥は2番目の目を閉じます）。



たとえば、孔雀の雌の視覚的注意の研究で説明されたシステムを使用すると、重要な結果が得られました：雌が近距離で雄の孔雀を見ると、雄の孔雀は雌から離れて尾を広げる一方で、雌の視覚的注意は尾の下半分に向けられます、-彼女の注意は尾の上半分に向けられています（Yorzinski、Patricelli、Babcock、Pearson、＆Platt、2013）。



現在、小鳥（ムクドリなど）の眼球運動を研究するための適切な機器がないため、小鳥の視覚的注意の問題は頭の動きを追跡することになります。 したがって、バトラーとフェルナンデス-ジュリシック（Butler＆Fernandez-Juricic、2018）による研究は、ムクドリ（一般的なまたはヨーロッパのムクドリ）が捕食者を調べるときに中心窩の視覚を使用することを示しました（著者は、現時点で鳥が敵をうまく回避するために必要です）。

マウス

H.ペインとJLレイモンド（Payne＆Raymond、2017）は、0.1°の非常に高い解像度で、自由に動くマウスで目の動きを記録する方法を開発しました。 これを行うために、彼らは磁​​気IT追跡の方法を適用しました。 円筒磁石（サイズ0.75 x 1 mm、重量6.8 mg）を結膜の下側頭側から生体適合性ポリマーの鞘に移植し、組織接着剤を使用して切開部を治癒します。 磁石は水平サッカードの軸に垂直です。 埋め込まれた磁石の上に、小さな角度の磁気センサー（サイズが4.8 x 5.8 mm、重量が76 mg）が頭蓋骨の上から取り付けられます。 著者らは、より小さな植込み型ディスクマグネット（1.5 x 0.5 mm）でパイロット実験も行ったが、信号が弱すぎた。



このシステムのキャリブレーションは、頭が固定されたマウスでデュアルアングルビデオ眼球運動記録法を使用して、磁気トラッカー信号とビデオの同期記録です。 デュアルアングルのビデオ眼球移植術の本質は、赤外線照明を備えた2台の固定カメラで眼球運動をビデオ録画することです。このカメラは、互いに40°の角度で、瞳孔の中心（5 cm）から等距離にあります。 目の位置は、両方のカメラからの画像を比較することによって各フレームに対して計算され、目の位置は磁気追跡装置からの信号に付加されます。 キャリブレーションは一度だけ実行され、その後、完全に暗闇の中で自由に動くマウスで磁気トラッカーを使用できます。 オリジナルの記事はオンラインで入手できます。 こちらで読むことができます 。

霊長類

もちろん、私たちの記事では、動物界の人の最も近い親類である霊長類を無視することはできません。 サルは視覚系の神経生理学を研究するための古典的なモデルオブジェクトであるため、霊長類のAitracking研究は他の動物よりもはるかに成功しています。 ほとんどの場合、電磁アイトラッキングの方法は霊長類の目の動きを記録するために使用されます（以前の記事で人間の目の動きを記録するこの方法の使用について書きました）が、サルの場合、可動要素はレンズではなく、埋め込まれています。 多くの場合、この方法は、脳と視覚的注意の特徴を詳細に分析できる侵襲的な神経生理学的手法と組み合わせて使用​​されます。

ロシアのサルの眼球運動の研究についてはこちらを読んでください 。

文学

素材の著者：

マリア・コンスタンティノーバ 、 ニューロデータラボの研究者 、生物学者、生理学者、視覚感覚系、眼球運動および動眼神経の専門家。