眼動研究論文如何寫？

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關鍵詞：學術寫作、眼動、論文、行文指南

說起眼動大家肯定都不陌生，但是也會有些新研究者對眼動的瞭解不夠深入。眼動追蹤研究是一種豐富的實驗方法，近年來使用激增。隨著這種情況的擴散，濫用的可能性也在增加。由於資訊的缺乏和培訓的不足導致研究設計的不合理和報告的不充分，也使得很多眼動研究的可重複性很低。我們希望透過這篇文章可以充分介紹眼動追蹤的基本理論和實踐，來幫助交叉學科及剛接觸眼動追蹤技術的研究者避免一些錯誤，做出適當的操作。

圖1 1968-2018年關於眼動追蹤研究的數量

為了實現這些目標，本文主要包含以下內容：

圖2 全文的思維導圖

在一篇文章中詳析介紹眼動的所有研究方向是不可能的，所以本文只是簡單概況眼動研究在各個學科中的應用，希望可以幫助大家得到更全面的指導。

表1 眼動追蹤研究在各個學科中的應用

01什麼是眼動追蹤

眼球追蹤是一種記錄不同時間和任務的眼球運動和注視位置的實驗方法。眼動追蹤的起源可以追溯到Charles Bell，他首先將眼動控制歸因於大腦，對眼動進行分類，並描述了眼動對視覺定向的影響（Bell， 1823）。這定義了眼睛和神經系統之間的生理聯絡，將動作與神經和認知過程聯絡起來，從而打開了一扇潛在的視窗，進入大腦的內部工作。在接下來的一個世紀裡，發展出了各種方法來客觀地測量眼球運動。例如，Dodge和Cline（1901）讓平行光照射在人的眼球上，再讓角膜反射出來的光進入攝像機，攝像機的感光膠片勻速移動，這樣就可以把角膜反射出來的光點移動軌跡拍攝下來，這個軌跡就是眼動軌跡。Dohlman（1935）將一個光源及一個光電管固定在被試頭上，並將一個膠質環狀物吸附在被試的眼睛上（眼睛經過麻醉）。膠質環狀物上有一個遮蔽物，它可以阻斷一部分反射光線落在光電管上。遮蔽物可以在水平眼動發生時，調節眼睛反射光線的多少。記錄被放大的光電電流，透過電流變化來判斷眼動。Yarbus（1967）開發了一種角膜鏡片，可以透過吸力附著在鏡片上，並在他的經典感知實驗中使用。無論採用何種方法，從歷史上看，眼動追蹤都是昂貴和費力的，需要研究者直接觀察和分類單個研究物件的行為。這成為許多研究者的障礙，限制了研究的速度。

圖3 Dodge使用的眼動儀示意圖

圖4 Yarbus使用的眼動儀示意圖

圖5 Dohlman使用的眼動儀示意圖

圖3、4、5均來自：閆國利、白學軍2012年科學出版社《眼動研究心理學導論》

值得慶幸的是，眼動追蹤技術的改進使得眼動追蹤對研究物件和研究者來說都更加實惠和友好。基於影片的眼動儀透過測量紅外光在角膜上的反射相對於瞳孔的位置，可以高精度地確定注視的方向。這些可以在臺式和頭戴式配置中找到，並允許實時眼動追蹤，從而實現比以前更廣泛的應用領域。隨著眼動追蹤方法的不斷髮展，越來越多的研究者開始進行眼動追蹤的研究。因此，在過去20年裡，眼動追蹤在多個學科的研究中得到了爆炸式的應用。

圖6 眼動追蹤技術在各個領域的應用

1.1 為什麼要追蹤眼睛

眼動儀測量在特定任務期間目光的方向、方式和順序。 眼睛的結構將高畫質晰的視力限制在視野的一小部分（稱為中央凹）。因此，我們會有強烈的動機去移動眼睛，這樣大腦中央凹就會指向我們當前正在思考或處理的任何刺激。這被稱為眼-心連線（ Rayner & Reingold， 2015），並使眼動追蹤成為探索視覺注意力分配問題的可靠工具。

圖7 眼球解剖圖（圖源pixabay。com）

我們看哪裡，看多長時間，受到了注意力之外的認知過程的影響，比如知覺、記憶、語言和決策。雖然眼睛和大腦之間的聯絡不是絕對的，但通常來說，眼睛反映了我們在任何特定時刻看到的任何東西的心理過程。由於其高度的時間敏感性，眼動追蹤可以對研究物件進行實時觀察，而不僅僅是揭示最終的結果。此外，眼球運動在很大程度上不受意識控制，也就是說，雖然個人可以選擇看什麼和什麼時候看，但運動的細節在很大程度上是反射性的；人們通常不善於記住他們看的具體位置（Clarke， Mahon， Irvine， & Hunt， 2017）。這意味著眼動追蹤可以進入無意識的處理過程。

眼球運動是由一個廣泛而分散的系統控制的，當大腦受損或紊亂時，眼球運動就會受到干擾（Wang et al。， 2015）。大腦眼球運動控制網路中的擾動會產生獨特且可測量的訊號，使眼球運動可用於表徵病變位置和寬度（Leigh & Zee， 2015）。因此，眼球運動有可能被用作診斷標準（Carter & Luke， 2018）。

02眼睛解剖學和眼動運動基礎

對眼睛生理學和眼睛如何運動的基本瞭解有助於進行成功的眼動追蹤研究。接下來的部分提供眼睛結構和運動的基本資訊，這對任何使用眼動追蹤技術的研究者來說都是很重要的。

2.1 眼睛解剖學

眼睛的功能是收集、聚焦和傳導光線。在許多方面，它類似於有光圈、鏡頭和感光區的照相機。光線透過瞳孔進入眼睛，瞳孔的直徑控制進入眼睛的光線量和產生的影象強度。角膜和晶狀體將光線聚焦在視網膜上（Wade & Tatler， 2005），形成了一個倒置但清晰的影象（Wade & Tatler， 2005）。落在中央凹上的光線形成了視野的中心，在中央凹的外面是一個叫做副中央凹的區域，這裡的靈敏度較弱，但可以收集到一些資訊。在此之外是邊緣，它只檢測低頻視覺資訊（Rayner， 2009）。由於中央凹很小，眼睛必須在視覺環境中大範圍注視才能收集到有關它的資訊，這種運動是由遍佈大腦皮層和腦幹的複雜結構網路協調的。

圖8 眼球成像原理圖

2.2 眼球運動：注視和眼跳

注視是指眼睛在一段時間內固定在視覺目標上，感知穩定，並接收視覺資訊（Rayner， 2009）。單次注視無法從整個視野獲得高質量的資訊，因此需要眼球頻繁運動，所以大多數注視時間相對較短。

圖9 注視示意圖

眼跳是眼球從一個注視點到下一個注視點的快速眼動（Rayner， 2009），在眼跳期間，視覺輸入被抑制。眼跳的距離和持續時間根據任務而有所不同。典型的閱讀眼跳很小（旋轉2度）並持續約30毫秒，而場景感知中的眼跳通常較大（約旋轉5度）並持續40到50毫秒（Abrams， Meyer， & Kornblum， 1989）。

圖10 眼跳示意圖

2.3 其它型別的眼球運動

雖然眼跳是最常被追蹤的眼球運動形式，但研究人員有時也會對其他形式的運動感興趣。例如平滑追隨運動（跟隨移動的視覺目標）和集散運動（當視覺目標靠近或遠離參與者時將眼睛合攏或分開）。其他眼球運動不受自主控制的影響。例如，瞳孔直徑受到副交感神經和交感神經系統的拮抗作用的調節。其他反射性運動包括視動反應（物體在環境中平滑追蹤，眼睛立即返回到原來的位置； Distler & Hoffmann， 2011）和前庭-眼反射（由於前庭啟用而保持穩定的視網膜影象的運動； Hess， 2011）。即使在注視期間，當感知穩定時，眼睛也會繼續移動，同時出現震顫、漂移和微眼跳（Duchowski， 2017）。

03眼睛儀

本節主要討論眼球追蹤裝置的相關問題，並特別關注該技術的選擇和使用。

3.1 眼動儀是如何工作的

大多數現代眼動儀都是基於影片的。它們將一些光源射入眼睛，通常是人類看不見的紅外光。這種光會在眼動追蹤軟體識別的角膜上產生反射。瞳孔中心也被軟體識別出來。然後進行校準，研究物件被指示注視螢幕上已知位置的一系列點，該校準在驗證階段進行測試。如果校準很好，那麼就可以從瞳孔和角膜反射的相對位置以較高的精度估計注視點（參與者正在看的地方）。

圖11 眼動儀原理圖（圖源tobiipro。cn）

3.2 選擇眼動儀

市售的眼動儀種類繁多。兩個最著名的製造商是Tobii和SR Research，研究人員正在開發開放訪問軟體以將網路攝像頭轉換為低解析度眼動儀（Semmelmann & Weigelt， 2018）。

圖12 穿戴式眼動儀和螢幕式眼動儀

在決定使用眼動儀之前，重要的是要考慮該眼動儀的用途。眼動儀的資料採集速度各不相同，眼動儀的取樣率以赫茲（Hz）為單位。最快的商用眼動儀每秒可記錄眼球位置2000次（2000 Hz），可穿戴式眼動儀每秒可記錄100次（100 Hz）。當取樣率較低時，必須收集更多資料以平均時間取樣誤差（Andersson， Nystrom， & Holmqvist， 2010）。

一些眼動儀需要透過下巴託來穩定頭部，而另一些則不需要支撐頭部。下巴託提高了測量的準確度，這對研究精確的注視位置很重要。許多眼動儀是固定的，非常適合實驗室使用，也有些是行動式的（Tobii Pro Nano），而另一些則被設計為可在研究物件從事日常任務時佩戴的移動眼動儀（Tobii Pro Glasses）。通常情況下，增加移動性意味著降低精確度和準確度。此外，一些眼動儀追蹤兩隻眼睛，而另一些只追蹤一隻眼睛（還有一些可以配置為追蹤一隻或兩隻眼睛）。因為在大多數情況下眼睛會一起運動，所以追蹤兩隻眼睛通常是不必要的。請參閱Hooge等人（2018）的研究，瞭解單眼跟蹤和雙眼跟蹤的比較。

圖13 單眼追蹤眼動儀（圖源cn。wikichali。com）

圖14 雙眼追蹤眼動儀（圖源tobiipro。cn）

3.3 使用眼動儀

眼動追蹤有diagnostic方式（我理解的意思是離線追蹤模式）和互動方式兩種追蹤方法（Duchowski， 2017）。diagnostic是指在整個實驗過程中簡單地記錄眼睛的位置，以確定研究物件看的位置、看了多長時間和以什麼順序看。這可以透過面孔、場景、文字、影片、網頁或任何其他視覺刺激來完成。大多數時候，研究者會在這種模式下使用眼動儀。

眼動追蹤也可以互動使用。雖然研究者不會經常在純互動模式下使用眼動儀，但他們可以利用眼動儀的高時間和空間敏感性來設計研究，使用研究物件的注視位置來觸發實驗正規化的預反應。一個簡單示例是，當研究物件在實驗開始時將注意力集中在一個“+”上500毫秒後，才在螢幕上顯示出一幅圖片。通常用於研究目的的更復雜的互動設計是移動視窗正規化（Schotter， Angele， & Rayner， 2012）。在這個範例中，在眼睛當前注視的任何地方都建立了一個“視窗”，以便可以看到落在注視中心內的專案，但中心之外的專案會被遮擋或改變，從而阻止研究物件從外圍收集有用的資訊。隨著眼睛的移動，視窗也隨之移動，因此研究物件在任何給定時間只能看到一定數量的字母。透過改變這個視窗的大小並測量眼球運動的任何干擾，這種方法已被用於探索知覺跨度，即從中獲得有用資訊的刺激區域。

3.4 確保資料質量

眼動儀資料質量通常以其準確度和精確度來描述。如果測量的眼球位置與實際的眼球位置一致，那麼眼球追蹤資料就是準確的，而如果眼球追蹤資料能提供穩定的眼球位置測量，那麼它就是精確的（Reingold， 2014）。這兩個術語分別與更熟知的有效性和可靠性概念非常相似。眼動儀制造商提供有關其裝置的準確度和精確度資訊。然而，這些值代表了最佳情況，眼動儀提供的資料的準確度和精確度可能會因所使用眼動儀型別之外的許多因素而有很大差異，包括眼動儀設定、實驗程式以及研究物件的行為和生理等（BHutton， 2019）。在每次眼動追蹤開始時，研究者都會進行校準，並且要格外小心以確保校準達到可接受的準確度和精確度水平。因為在眼動跟蹤過程中，資料質量可能會隨著時間的推移而下降，所以在實驗中進行多次校準是很好的做法。

圖15 準確度和精確度示意圖

瞭解眼動儀的工作原理，可以更容易地確保良好的校準，以便收集準確、精確的資料。例如，如果紅外光沒有進入眼睛，那麼眼動儀就不能順利進行工作。如果研究物件戴著度數很高的眼鏡，或者眼鏡很髒、有色差或有防眩光塗層，就會出現這種情況。如果研究物件離得太遠或紅外光指向錯誤的方向，也會發生這種情況。由於沒有瞳孔，凝視點的估計是困難的，使瞳孔難以識別的因素會降低資料質量。這些因素可能包括部分遮擋的瞳孔（如在睡覺的參與者中）或眼睛周圍的其他黑暗區域，如深色的眼睫毛（或因化妝而變黑的眼睫毛），眼動儀可能會誤認為是瞳孔的一部分。此外，任何產生其他反射的東西，如眼鏡上的眩光或一些無關的光源在角膜上的反射，都會掩蓋真正的角膜反射，也會干擾追蹤。

3.5 眼動資料

在其原始形式中，眼動資料是一系列的樣本。每個樣本都包含了一個或兩個眼睛的注視點估計，作為畫素的X和Y螢幕位置，每秒的樣本數取決於取樣率。對於某些研究（如測量瞳孔大小或探索平滑追隨運動），有必要使用這些原始資料，但在大多數情況下，這樣做既沒有必要也不可取。取而代之的是，對原始樣本資料進行處理，以確定注視、眼跳、眨眼和丟失的資料。在這個處理過程中，如果一個單獨的樣本屬於一組在空間上相對接近的樣本，那麼它將被分配到一個注視的位置。如果時間上相鄰的樣本在空間上相距較遠，表明眼睛在以某種速度移動，那麼該樣本就成為眼跳運動的一部分。市售的眼動追蹤軟體通常會自動進行這種處理。有許多開放性的軟體包被設計用來處理眼球追蹤資料，每個軟體包，無論是商業的還是開放的，都使用不同的演算法來解析資料，所以清楚地報告使用了什麼軟體以及如何設定引數是很重要的。

興趣區。在許多眼動追蹤研究中，研究者想知道研究物件觀看刺激特定部分的時間或頻率，例如句子中的特定單詞、場景中的物體或面孔上的眼睛。此時研究者者應該建立一個感興趣的區域（也被稱為興趣區），包括刺激物的一部分。大多數眼動追蹤軟體允許研究者預先定義興趣區。在收集資料後，軟體進一步處理眼動追蹤資料，以提供每個研究物件在興趣區中的反應，包括首次注視時間和持續時間、注視次數、訪問次數、總訪問時間等變數。定義興趣區的方式會對實驗結果產生影響。

3.6 眼動追蹤方法

眼動追蹤可以提供多種不同的相關分析指標（Holmqvist et al。， 2011）。這使得眼動追蹤成為一種高度靈活的技術，可以應用於許多不同的研究問題和實驗任務，但豐富的測量方法可能也會導致一些問題。在本節中，我們將介紹一些從眼動資料中得出的常見測量方法，以及何時使用它們。並不是所有的研究者都以同樣的方式標註這些測量方法，所以一定要檢查研究中提供的測量方法的定義。

如上所述，對於大多數分析來說，注視和眼跳是資料的基本單位。如果我們要比較研究物件如何觀看不同的影象或閱讀不同的文字，可以把分析的重點放在注視的時間和位置（平均注視時間、注視次數）和眼跳（平均眼跳幅度）。Brams等人（2019）在對專家的眼球運動進行元分析時發現，當專家執行視覺眼跳任務時，他們的平均注視時間一直比新手高；他們的停頓時間更長。Brams等人將此解釋為專家花更多的時間集中在刺激的相關部分，而新手則將他們的注意力分散在多個注視點上。Rayner等人（2006）在閱讀中觀察到，當文章中的字母雜亂無章時，研究物件平均會有更長的注視時間和更多的注視次數。Castelhano等人（2009）觀察到，研究物件在記憶場景時比在場景中尋找物體時產生更多的注視，但他們的平均注視持續時間和眼跳振幅在這兩個任務中沒有差異。這種模式表明，觀看任務會影響研究物件在場景中看的地方，搜尋時注視的地方越少，表明場景被探索的地方越少，但在注視時間和眼跳振幅上沒有差異，這表明逐時刻解釋場景注視部分的過程在不同任務之間沒有太大差異。

如果為刺激定義了一個或多個興趣區，這將引入更多可能的測量方法。這些測量方法在時間上可以大致分類，根據它們反應的處理階段：早期或後期測量方法。早期測量方法深入到加工的初始階段，包括第一個興趣區、首次注視的時間和首次注視的持續時間。例如，Thompson等人（2019）對尋找面孔變化的研究中發現，研究物件首先注視的是眼睛，即使他們事先被告知應該看著嘴巴來完成任務。他們將這一結果解釋為，當人們觀看面孔時，他們對眼睛有強烈的注意力偏好。後期測量方法包括注視興趣區的總時間、興趣區的注視次數或興趣區內注視點的比例等。Kellough等人（2008）觀察到抑鬱個體在消極影象上停留的時間比積極影象長，這表明抑鬱個體對不愉快的刺激有強烈而穩定的注意偏好。在分析後期測量方法時，重要的是要記住，它們通常不是獨立於早期測量方法。

04設計一個有效的眼動追蹤研究

眼動儀可以提供高度可靠的資料（Carter & Luke， 2018）。雖然可靠性是良好資料的先決條件，但如果缺乏有效性，那麼資料也是無用的。研究者需要精確的研究設計和適當的分析來確保眼動追蹤資料是有效的，設計一個好的眼動追蹤實驗需要考慮很多因素。

4.1 做適當的比較

眾所周知，眼球運動受到多種因素的影響（Henderson， 2011）。視覺上更復雜的刺激會得到更多的注意，更吸引眼球的刺激，因為明亮的顏色或大的物體，會吸引注意力。視覺刺激的質量也很重要；退化的、模糊的、黑暗的或其他更難看到的刺激將需要更多的觀看時間（Henderson， Olejarczyk， Luke， & Schmidt， 2014）。當然，較大的刺激會比較小的刺激吸引更多的注視。即使注視是隨機分佈在螢幕上，一個更大的刺激也會接收到更多的注視。這種尺寸效應適用於較長的單詞和句子，以及較大的影象和興趣區。因此，控制視覺刺激的複雜性、顯著性、質量和大小以及這些刺激的興趣區是很重要的。

還有一些認知因素也會影響眼球運動。不太熟悉的刺激（比如一個不常見的單詞或一張你只見過一次的面孔）需要更長的時間才能被識別（Joseph， Nation， & Liversedge， 2013）。任何對研究物件有意義的刺激（一幅房子的圖片）都會比無意義的刺激（一幅抽象畫）引起更多的注視（Luke & Henderson， 2016）。文字和影象的情感內容也會影響眼球運動；情緒刺激被處理得更快，吸引的注意力更多，至少在正常發育的個體中是這樣（Knickerbocker et al。， 2019）。即使刺激相同，當研究物件執行不同的任務時，他們的眼動行為會發生變化；當研究物件接受不同的指示時，眼球運動的位置和持續時間會發生明顯的變化（Henderson， Yourganov， & Berman， 2016）。

如果在兩個實驗條件下的刺激無意中在視覺或認知因素上有所不同，那麼在這些不同條件下的眼球運動也會不同，從而產生混淆。Orquin和Holmqvist（2018）比較了研究物件如何看待條形圖和神經影象（大腦的圖片），結果發現條形圖獲得的注視次數更多。雖然眼動追蹤可以確定哪些刺激得到了更多的關注，但卻無法解釋為什麼。這是因為神經影象和條形圖在各種因素方面不同，包括視覺複雜性、顯著性、熟悉度和意義。當混雜因素不受控制時，一種表現形式會比另一種更能吸引眼球，這僅僅是因為它對觀眾來說更有趣或更新穎。除非研究是故意操縱上述因素之一，否則這些因素應由研究者控制。

4.2 選擇分析指標

從眼動追蹤資料中可以得到大量的測量資料。大部分眼動分析軟體描述了研究中每個研究物件的注視和眼跳，可以包含77個不同的變數。這些包括注視時間、注視次數、注視位置、眼跳速度、眼跳持續時間、眼跳振幅、眼跳潛伏期和眼跳方向。當使用興趣區時，甚至可以使用更多的測量，例如首次注視時間、停留時間、興趣區的注視次數，以及興趣區的訪問次數。

眼動儀所產生的豐富的測量方法是眼動儀成為通用方法的原因之一。與此同時，它也帶來了一個重大問題。新研究者可能會被誘惑去分析他們的眼動儀所能提供的每個變數，而沒有意識到這樣做會顯著增加第一類錯誤的風險。許多眼球追蹤指標是高度相關的，彼此之間不是獨立的，這一事實加劇了這種風險。例如，注視次數與總停留時間呈正相關；研究物件越頻繁地關注一個興趣區，他在這個興趣區上花費的時間就越多。同樣，停留時間與首次注視時間相關，因為停留時間包括首次注視時間。

考慮到大量的潛在變數，研究者在進行研究之前選擇哪些變數進行分析是至關重要的。例如，如果研究問題是“面部的哪個部分首先引起注意”，那麼早期測量方法中的首次注視的時間將是分析的最佳變數。另一方面，如果問題是“面部的哪個部分最受關注”，那麼每個興趣區的停留時間的後期測量方法將是一個更好的變數。如果選擇多個變數進行分析，它們不應該是冗餘的；每個變數應該回答一個不同的問題，或者提供關於處理過程的額外資訊。不確定選擇哪些變數的研究者應該諮詢眼動專家和參考指南，或者參考他們所在領域的現有研究。

為了確保實驗的有效性，研究者可以在正式實驗之前先進行預實驗。預實驗可以幫助研究者確定研究假設、測量方法和分析方法。它還可以避免對研究可重複性的其他威脅，如實驗者偏見、質量控制差、統計能力低。相比於其他型別的研究，預實驗對眼動追蹤研究更為重要，因為可以隨時獲得多個可分析變數。一個好的預實驗應該指定哪些變數將被分析，併為每個選擇的變數提供一個理由。

05正確報告眼球追蹤研究

當報告眼動追蹤研究的結果時，需要一些獨特的資訊。許多眼動追蹤研究未能報告足夠的資訊以確保重現性（Fiedler et al。， 2019）。在這一節中，我們將描述一些必須提供的最重要的資訊，重點是特定於眼球追蹤的資訊，以下內容在論文中以APA格式進行書寫。

5.1 研究方法

研究方法包含以下內容：

（1）研究物件。除一般資訊外，研究物件部分還應包含對任何視覺包含/排除標準的描述。最常見的標準包括要求視力正常或矯正為正常，並排除色盲參與者。在任何研究中，會有一定比例的研究物件沒有提供可用的眼動追蹤資料，應該被排除在外，但是需要報告百分比以及排除的理由。

（2）裝置。眼動追蹤研究中的大多數方法部分包括裝置這一部分，本小節將介紹眼動儀的設定，下面是本節應該包含的資訊列表：

表2 研究裝置需報告的資訊列表

（3）材料。在這一節中，應描述材料的選擇和操作。在可能影響眼球運動的視覺和認知因素方面，不同的材料是如何匹配的？材料的絕對尺寸（畫素、字型大小）和相對尺寸（視覺角度）是多少？不同的刺激物是如何在螢幕上定位的？建立了哪些興趣區，它們的絕對和相對尺寸是多少？不同的興趣區是如何匹配的，在建立過程中還有哪些考慮因素（Hessels et al。， 2016）？

（4）實驗流程。在這一節中，研究者應描述校準程式和其他步驟，以確保資料的準確度和精確度。有多少個校準點？校準的接受標準是什麼？多久進行一次校準？

5.2 結果部分

在報告結果之前，需要對發生的任何資料處理進行描述。最常見的是，眼動軟體會將資料自動分類成注視和眼跳。應該指出用於做這項工作的軟體，並說明識別眼跳的標準。這些資訊通常可以在該軟體的使用者手冊中找到。此外，任何資料清理，如去除缺失的注視、眼跳、被眨眼乾擾的資料，都應加以描述和說明，並應報告去除資料的百分比。如果對注視點進行了任何空間調整，也應該報告出來，還要寫出選擇的因變數清單以及選擇理由。

5.3 提高研究透明度

眼動追蹤研究有時依賴於定製的軟體或指令碼，這些軟體或指令碼由研究者修改或完全由研究者建立，用於實驗和資料的處理和分析。在這種情況下，程式碼和指令碼應該是公開的。這樣做可以確保所有的相關資訊都被報告。只要有可能，資料本身也應該被共享；眼動追蹤資料比其他型別的資料相對更緊湊，所以非常適合公開共享。總之，只要不洩露受保護的資訊（如受法律保護的參與者資訊、受版權保護的檔案），任何有助於重複研究的東西都應公佈。

06瞳孔測量法

現代影片眼動儀透過識別瞳孔來追蹤眼睛，這意味著許多眼動儀也可以有效地用於瞳孔測量。瞳孔測量法是一種記錄瞳孔直徑變化的技術（Laeng & Alnaes， 2019）。瞳孔的大小隨著亮度的變化而變化，這種變化有大約200毫秒的延遲（Ellis， 1981）。瞳孔也會隨著內部認知/情感過程的變化而放大，如注意力的轉移、動機、精神努力和認知負荷。大多數心理學研究都集中在這些認知/情感的擴張上，其幅度遠遠小於由亮度驅動的瞳孔大小變化（Matht， 2018）。

當眼睛在探索一些刺激時，比如一幅影象，瞳孔會對影象中不同區域的亮度進行調整。瞳孔大小的這種變化開始於眼球運動之前（Matht et al。， 2015），甚至可以發生在不涉及眼球運動的注意力隱蔽轉移中（Matht et al。， 2016）。這意味著，眼球運動在瞳孔測量資料中引入了噪音，很容易掩蓋由認知或情感因素引起的瞳孔大小的微小變化。許多眼動追蹤研究中使用更復雜的視覺刺激是不均勻的亮度，即使眼睛不動，也會給瞳孔測量資料帶來很大的噪音。出於這些原因，建議那些想要使用眼動儀作為瞳孔測量儀的研究者，指導研究物件保持盯著螢幕中央。聽覺刺激對於瞳孔測量學的研究是理想的，因為視覺輸入是不變的，但如果視覺刺激是簡單的，足夠小，適合中央凹視覺，並且在刺激內和刺激之間具有一致的亮度，也可以使用視覺刺激。

當報告瞳孔測量學研究結果時，應提供與其他眼動儀研究相同的眼動儀裝置和設定資訊（見上述研究方法）。此外，應該提供關於如何控制亮度的資訊。描述不同的刺激是如何匹配亮度的是很重要的，特別是在不同的條件下，因為不同條件下亮度的任何差異都代表了一個主要的混淆。還應報告進行實驗的房間亮度水平，以及為使所有研究物件保持這些水平不變而採取的措施。

07結合EEG或fMRI進行眼動追蹤#

眼動追蹤作為一種獨立的研究方法被廣泛使用。結合其他技術，眼動追蹤可以成為一個更強大的研究工具。大多數技術都與眼動追蹤無縫融合。在過去的幾年裡，研究者一直致力於將眼動追蹤與腦電圖和功能磁共振成像相結合。眼動追蹤與腦電圖和功能磁共振成像的結合雖然複雜，但具有很高的潛在價值。下面為感興趣的讀者提供了一些關於這些技術如何與眼動追蹤相結合使用的基本資訊。

7.1 EEG與眼動

眼動儀可以顯示一個人的視覺注意力集中在哪裡，而腦電圖（EEG）則提供了神經系統對該資訊的反應記錄。因此，將這兩種技術放在一起，比單獨使用任何一種技術都能給出更完整的畫面。此外，允許研究物件自由移動眼睛也增加了腦電圖研究的生態效度。然而在自由觀看刺激時，將眼動儀與腦電圖相結合，在技術和分析上面臨重大挑戰（ Touryan et al。， 2017）。其中值得注意的是，首先，腦電圖資料中出現了大量與眼動相關的偽跡，其次，連續注視所產生的顯著大腦反應重疊。

儘管如此，我們還是取得了一些進展，許多研究已經使用了與注視啟動相關的電位（注視相關電位，或稱FRPs）來研究各種課題，包括視覺搜尋（Hiebel et al。， 2018），面孔處理（Buonocore， Dimigen， & Melcher， 2019），閱讀（Degno et al。， 2019），變化檢測和記憶（Nikolaev et al。， 2013），自然場景觀看（Simola et al。， 2015），藝術的審美判斷（Fudali-Czy， Francuz， & Augustynowicz， 2018）。結合分析眼動和腦電圖資料的開放程式碼是可用的（EYE-EEG； Dimigen et al。， 2011）。

7.1 fMRI與眼動

眼動儀也與功能性磁共振成像（fMRI）相結合。就像與腦電圖結合一樣，將眼動儀和功能磁共振成像相結合的動機是，這兩種技術是互補的；眼動儀可以記錄人們所看的東西，功能磁共振成像（fMRI）則記錄大腦對視覺資訊的反應。此外，眼動儀的加入可以為功能磁共振成像研究增加顯著的生態效度。在某些方面，眼動儀和功能磁共振成像的結合不如眼動儀和腦電圖的結合效果明顯。眼動儀和腦電圖都是高度時間敏感的測量方法，但功能磁共振成像遠遠落後於兩者。眼動儀和功能磁共振成像相結合時，這種時間敏感度的不匹配確實帶來了一些分析上的挑戰。另一方面，允許研究物件自由地觀看刺激對功能磁共振成像資料的干擾要比腦電圖資料小得多。

這種技巧已被應用於閱讀（Carter， Foster， Muncy， & Luke， 2019），以及場景處理（Kuniecki et al。， 2017），但研究者正開始將這項技術應用到其他領域（Jiang et al。， 2017）。

08結論

眼動儀是一個強大的工具，可以應用於許多不同學科的研究問題。技術進步使得眼動儀對許多研究者來說更加實惠和方便。隨著可訪問性的增加，錯誤使用的風險也隨之增加。本文是對眼動儀研究的粗略概述，提供了相關眼部解剖學的描述和有關眼動追蹤技術的基礎知識，以及關於構建有效的、可重複的研究和完整報告的建議。為有興趣瞭解更多關於眼動儀的研究者提供了對眼動儀的指南。

參考資料

原文連結：Carter, B. T., Luke, S. G. (2020). Best practices in eye tracking research. International Journal of Psychophysiology, 155, 1458–1471.

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