Eye movements in a virtual spatial memory and navigation task relate to performance

Abstract

Øyebevegelser (ØB) gjør det mulig for oss å effektivt utforske vårt miljø. Øyne fungerer som et vindu mellom omverdenen som vi alle deler og den indre, subjektive verdenen vi oppfatter i, og gjør oss i stand til å lage modeller av og tilpasse oss den ytre virkeligheten. Vellykket modellering og tilpasning øker sjansene våre for vellykket navigasjon og overlevelse. ØB deltar i mange andre kognitive prosesser som sosiale signaler, opphisselse, minnekoding og gjenfinning, for å nevne noen. Disse funksjonene, sammen med den ikke-invasive naturen og lave kostnadene ved øyesporing (ØS), gjør EM til et tema av interesse for både teoretisk og klinisk forskning relatert til navigasjon, hukommelse, visuell persepsjon og kognisjon. Her undersøker vi forholdet mellom ØB og ytelse i en virtuell, dynamisk, objektplasseringsminneoppgave. Resultatene viser signifikant forskjell i ytelsesscore når man sammenligner spillforsøk med høyt og lavt fikseringstall, hvor lavt fikseringstall viser signifikant bedre ytelse og omvendt. Det ble ikke funnet noen signifikant forskjell i prestasjonsskåre mellom forsøk med høy og lav pupillrekkevidde. Færre fikseringer kan tyde på mindre visuelt søk, muligens på grunn av økt kjennskap til det virtuelle miljøet og tillit til å utføre oppgaven. Disse funnene bidrar til det knappe antallet ØS-studier i dynamiske virtuelle virkelighetsmiljøer, og støtter hypotesen om at EM-er kan være nyttige prediktorer for ytelse basert på indirekte mål på kognitive prosesser i en målorientert, dynamisk setting.

Eye movements (EMs) enable us to effectively sample visual information in our environment. Eyes act as a window between the outside world that we all share and the internal, subjective world in which we perceive, enabling us to make models of, and adapt to outer reality. Successful modeling and adaptation increases our chances for successful navigation and survival. EMs take part in many other cognitive processes such as social cues, arousal, memory encoding and retrieval, to name a few. These features, along with the non-invasive nature and low cost of eye-tracking (ET), makes EMs a topic of interest for both theoretical and clinical research related to navigation, memory, visual perception and cognition. Here, we investigate the relationship between EMs and performance in a virtual, dynamic, object location memory task. Results show significant difference in performance scores when comparing game trials with a high and low fixation count, where low fixation count trials show significantly better performance and vice versa. No significant difference in performance scores was found between trials with high and low pupillary range. Fewer fixations may be indicative of less visual search, possibly due to increased familiarity with the virtual environment and confidence in performing the task. These findings contribute to the scarce number of ET studies in dynamic virtual reality environments, and support the hypothesis that EMs may be useful predictors of performance based on indirect measures of cognitive processes in a goal-oriented, dynamic setting.