眼睑开合信号 - 更低噪声，更高质量

捕捉眼睑开合运动的相关信息可以丰富心理学、神经科学和临床研究，并提高眼动追踪实验中的眼动数据质量。

通过眼动追踪研究所观察到的眼动事件可以用来更好地理解人类的认知、行为和生理状态。例如，峰值扫视速度可以用来推测心理负荷（Bachurina和Arsalidou, 2022），而瞳孔大小的动态变化可以指示情绪激活水平和注意力强度的变化（Strauch et al,. 2022）。对外部世界的视觉访问，以及对眼动测量的访问，会每4到6秒钟被眼睑闭合（即眨眼）干扰一次。然而，人类大脑发展出了感知机制，使得这些微小的黑暗期不被注意。然而，捕捉这种几乎不可察觉的眼睑运动可以丰富心理学、神经科学和临床研究，并提高眼动追踪实验中的凝视信号质量。

眼睑开合 — 一种检测眼睑运动的新指标

与不同类型的眼球运动一样，眼睑运动也存在各种指标。自发性眼睑眨动是最容易观察到的眼睑运动，但也可以测量部分眨眼、眼睑扫视或眼睑闭合/开启时间。在Tobii，我们开发了一种新的用于研究人员的眼动追踪信号——眼睑开放度（EO）数据信号，它代表了上下眼睑之间能够适应的最大球的测量。EO信号为准确检测眼睑运动提供了基础，包括不同类型的眨眼。

眼睑运动可以揭示哪些认知和生理过程？

眼睑开合信号主要用于检测驾驶员的疲劳度，这是驾车事故的主要风险因素。眼睑运动是最稳定和有意义的疲劳度检测特征之一。眼睑运动的特征提供了几个指标，可用于估计昏昏欲睡程度（如眼睑闭合百分比（PERCLOS），眼睑闭合/睁开的持续时间和速度，以及眨眼率）。这些指标可以揭示驾驶员的警觉程度和疲劳程度，从而帮助预测驾驶员的注意力水平和驾驶风险。此外，眼睑运动还可能与注意力、情绪以及某些神经系统疾病等认知和生理过程相关。通过监测和分析眼睑运动，可以深入了解这些过程和其对行为表现的影响。

眼睑运动可以提供对人类心理学和生理学的有意义洞察。自发性眨眼率受心理负荷、生理状态和动机的显著影响（Biggs et al., 2015；Cori et al., 2019；Marquart et al., 2015）。例如，长时间的眨眼提示疲劳和昏昏欲睡，而短时间的眨眼与持续注意力和增强的动机有关。各个领域的研究人员将眨眼作为对时间感知（Terhune et al., 2016）、创造性思维（Agnoli et al., 2022）和视觉注意力（Nakano et al., 2009）的读数进行测量。

眼睛和眼睑运动在神经解剖上有联系。眼睑运动功能障碍可以作为各种临床情况的生物标志物，并补充其他眼运动指标的洞察。例如，在固定和追踪时增加的眨眼率可以指示阿尔茨海默病的进展（Coubard，2016）。有了EO信号，现在可以评估各种与眼睑运动有关的功能障碍，如干眼症、睑痉挛和下垂眼（Hamedani and Gold，2017）。在动物和人类研究中，眼睑眨眼率也被用作纹状体多巴胺可用性的代理。EO信号可以帮助识别具有异常多巴胺水平的临床情况，例如帕金森病或精神分裂症（Jongkees and Colzato，2016）。通过监测和分析眼睑运动，我们可以识别多种疾病的生物标志物，从而提高疾病的早期诊断和治疗效果。

准确检测眼睑动开合的测量结果的方法

眼睑运动相关的伪迹会导致眼动数据出现重大的数据变动。眼动跟踪领域存在多种检测眨眼的方法。然而，一些方法依赖于缺失数据或将噪声解释为眨眼，这可能导致不准确的眨眼检测和不需要的数据被包含在分析中。例如，如果未能正确检测和删除眨眼，瞳孔直径测量可能会受到污染（通常低估）。有了新的EO信号，现在可以准确估计眨眼并得到正确的瞳孔直径测量。

眼睑运动也会干扰眼球快速运动（saccades）。眼球快速运动伴随着弹道性的眼睑运动，即眼睑快速运动，与眼球旋转同步发生。眨眼干扰的眼球快速运动往往表现为峰值速度降低和持续时间增加两倍或三倍（Goossens和Van Opstal，2000）。在某些医疗条件下（例如亨廷顿病），准确的眼球快速运动检测至关重要，因为它可以帮助指示疾病的阶段和进展（Miranda等，2016）。通过EO信号准确检测眼睑运动可以帮助解决眼球快速运动指标的不准确性。

眼睑运动还是脑电图（EEG）数据中的伪迹来源。每个EEG记录都会受到眨眼、眼睑快速运动和眼球快速运动后的眼睑运动所引起的伪迹污染。眼睑运动相关的伪迹起源于当眼睑在角膜上滑动时，正电荷的角膜和额头之间的电阻发生变化（Plöchl等，2012）。通过新的EO信号检测眼睑运动可以方便地识别眼睑伪迹，尤其是在电眼图（EOG）测量不可用的场景中。

要点总结

通过眼睑开合信号，研究人员可以测量各种眼睑运动，并从改进后的视线信号质量中受益，这对于眼动跟踪研究非常有益。以下是眼睑开合信号的主要获益点：

• 司机疲劳度的估计（例如PERCLOS、眨眼率、睁闭眼睑持续时间和速度等）
• 对人类心理、生理和认知过程的洞察
• 评估与眼睑运动相关的功能障碍
• 准确检测眨眼伪迹以改善瞳孔直径和眼球快速运动测量
• 在脑电图数据中更容易地检测眼睑伪迹，尤其是在没有电眼图测量的情况下

目前，眼睑开合信号可在Tobii Pro Spectrum的固件版本2.6.1和Tobii Pro Fusion的运行时版本2.5.4中使用。您可以在所有支持的操作系统版本上使用所有Tobii Pro SDK（版本1.10或更高版本）绑定来访问该信号。

对于提供眼睑开合信号的Tobii眼动仪，Tobii Pro Lab（版本1.194或更高版本）可以记录数据，在回放期间显示数据，并导出原始数据以及基于眼睑开合的几个指标。

参考文献

Agnoli, S., Mastria, S., Zanon, M., & Corazza, G. E. (2022). Dopamine supports idea originality: The role of spontaneous eye blink rate on divergent thinking. Psychological Research.

Bachurina, V., & Arsalidou, M. (2022). Multiple levels of mental attentional demand modulate peak saccade velocity and blink rate. Heliyon, 8(1).

Biggs, A. T., Adamo, S. H., & Mitroff, S. R. (2015). Mo’ Money, Mo’ Problems: Monetary Motivation Can Exacerbate the Attentional Blink. Perception, 44(4), 410–422.

Cori, J. M., Anderson, C., Shekari Soleimanloo, S., Jackson, M. L., & Howard, M. E. (2019). Narrative review: Do spontaneous eye blink parameters provide a useful assessment of state drowsiness? Sleep Medicine Reviews, 45, 95–104.