Göz Bebeğinden Karar Vermeye: Pupillometri ve Göz Takibinin Gerçek Dünya Uygulamaları
Bir önceki yazımızda pupillometri tabanlı bilişsel yük analizinin nasıl çalıştığını ve göz bebeğindeki küçük değişimlerin zihinsel süreçler hakkında nasıl değerli bilgiler sunduğunu ele almıştık. Ancak bu teknoloji yalnızca laboratuvar ortamlarında kullanılan akademik bir araştırma yöntemi değildir. Günümüzde göz takibi ve pupillometri; havacılık, otomotiv, eğitim ve pazarlama araştırmaları gibi birçok farklı alanda insanların nasıl düşündüğünü, nerede zorlandığını ve hangi bilgilere odaklandığını anlamak için kullanılmaktadır. Bu yazıda, söz konusu teknolojilerin farklı sektörlerde nasıl uygulandığını ve karar verme süreçlerini anlamada nasıl yeni olanaklar sunduğunu inceleyeceğiz.
Bu yazıda, pupillometri ve göz takibi teknolojilerinin farklı disiplinlerde nasıl kullanıldığını ele alacağız. Özellikle aşağıdaki alanlarda sunduğu katkıları inceleyeceğiz:
- Tıp Uzmanlarının Eğitimi
- Havacılık ve Pilot Eğitimi
- Profesyonel Sporlar
- Eğitim ve Değerlendirme Süreçleri
- Bilişsel Psikoloji Araştırmaları
Yöntemin Doğrulanması ve Uygulama Alanları
İnsan hatası, tıbbi kazaların başlıca nedenlerinden biridir. Avrupa’da tıbbi hatalar yılda 750.000’den fazla olumsuz olaya yol açmakta ve bunların 95.000’i ölümle sonuçlanarak üçüncü en yaygın ölüm nedeni olmaktadır. Bu bağlamda, MedUni Viyana ile birlikte, özellikle bilişsel yükün, pediatrik acil tıp personelinin (PME) stres altındaki davranış, karar verme ve hareketlerini yüksek riskli operasyonel durumlarda nasıl etkilediği; bilişsel, duygusal ve biyometrik (ör. stres) faktörler açısından araştırılmıştır.
Bu bağlamda, Bilişsel Yük değerlendirmeleri;
- Eğitim kalitesini artırır (bireysel ihtiyaçlara uyum),
- Eğitim verimliliğini artırır (maliyetlerin düşürülmesi, can kurtarma tatbikatlarına ayrılan sürenin kısaltılması ve bireysel eğitimden elde edilen faydanın artırılması),
- Hayat kurtarır ve uygun eğitim eksikliğinden kaynaklanan tıbbi hataları en aza indirir.
Deneylerde, stajyerlerin zaten stresli olan durumlarda ek stres faktörlerine ne kadar iyi tepki verdiklerini değerlendirmek amacıyla tıbbi prosedürlere stres unsurları ekledik. Bu stres unsurları şunlardı:
- Yaşamsal belirtileri gösteren monitörün arızalanması,
- Çalan telefonun dikkatin dağılmasına neden olması ve
- Çocuğun endişeli annesinin ortamı bozması.
Tıp Uzmanlarının Eğitimi
Gerçek Dünya Deneyleri
Gerçek dünya deneylerinde, bilişsel yük düzeylerini gözbebeği genişlemesinden değerlendirmek için giyilebilir göz takip cihazları kullanılmıştır. Tüm seçili deneylerin birleştirilmiş ortalama oranları, senaryodaki “temel” olay sırasında bilişsel yük üzerinde genel olarak yüksek bir etki olduğunu ve diğer tüm olay fazlarından anlamlı derecede yüksek bir ortalama orana sahip olduğunu göstermiştir. Diğer iki stres olayı olan “telefon” ve “monitör” için de diğer olay anlarına göre anlamlı farklılıklar gözlemlenmiştir. İstatistiksel analizler, tüm olay anları arasında bilişsel yük açısından anlamlı farklar olduğunu doğrulamıştır.
Uyarlanabilir Eğitim
Proje süresince, bilişsel yük seviyeleri bir tetikleyici olarak kullanılarak gerçek zamanlı uyarlanabilen dinamik eğitimler oluşturulabilmiştir. Bu yaklaşım, bilişsel yükün karşılaştırmalı bir şekilde değerlendirilmesini sağlar ve teorik olarak öğrencilerin yetersiz zorlanma durumunu gösterir. Bilişsel yük belirli bir alt eşik seviyesinin altına düştüğünde, bir stres olayı tetiklenir ve yük yeniden artırılarak öğrencilerin optimum öğrenme için sürekli zorlanması sağlanır.
Yöntemin Doğrulanması ve Uygulama Alanları
Pilot Eğitiminde Bilişsel Yük ve Algının Modellenmesi
Lufthansa Aviation Training Zürich ile yapılan iş birliği kapsamında, pilot eğitimi için bir destek sistemi geliştirilmiştir. Bu sistem, stajyer pilotların görsel dikkatini, etkileşimlerini ve bilişsel yük seviyelerini canlı olarak izlemeye olanak sağlar. Elde edilen bilgiler, eğitimi bireyselleştirmek ve optimize etmek için eğitmen tarafından gerçek zamanlı olarak kullanılmakta ve daha sonra yapılacak değerlendirme ve geri bildirim çalışmaları için kaydedilmektedir.
Görsel Dikkat ve Biliş Arasındaki İlişki
Bu projede, doğru 3D bakış takibi ile ilişkili bilişsel yük seviyelerinin analizi birleştirilmiş ve böylece kokpitte bilgi alımının verimliliği ve etkinliği, cihazlarla etkileşim, görev performansındaki iş yükü yönetimi ve dayanıklılık analiz edilebilmiştir.
Havacılık ve Pilot Eğitimi
Yeterlilik Odaklı Eğitim ve Değerlendirme
Havacılık, geleneksel deneyim ölçütlerini (çalışma saatleri) gözlemlenen performansa dayalı objektif ölçümlerle (Kanıta Dayalı Eğitim) değiştiren Yetkinlik Temelli Eğitime geçiş yapan ilk sektörlerden biridir. Bu yaklaşım, eğitim içeriği, program ve ekipman kullanımının veri odaklı bireyselleştirilmesi ve optimize edilmesini sağlar, problem çözme yetkinlikleri üzerinde odaklanarak eğitim ve güvenlik kalitesini artırırken maliyetleri de düşürür. Pilot eğitiminde geliştirilen bilişsel yük analizi çözümü, pilot adaylarının veri odaklı değerlendirilmesi için ölçeklenebilir ve optimal bir araç sunar;
- Bireysel güçlü ve zayıf yönlerin detaylı analizine olanak tanır.
- Eğitmenlere objektif ve canlı yüksek kaliteli veri sağlar.
- Değerlendirme sonrası kalıcı öğrenme materyalleri sunar.
DA42 uçuş simülatöründe bir profesyonel pilotun bilişsel yük seviyelerine örnek verilmiştir. Motor arızası simülasyonu sırasında uçak yana doğru eğilmekte ve pilotun doğru düzeltici hamleler yapması gerekmektedir. Bu durum, bilişsel yükün ciddi şekilde artmasına yol açar ve sonraki birkaç dakika boyunca yavaş yavaş azalır.
Yöntemin Doğrulanması ve Uygulama Alanları
Dağ bisikleti
Avusturya Dağ Bisikleti Milli Takımı ile birlikte, giyilebilir göz takip cihazları ve bilişsel yük analizimizi kullanarak görsel bilgi işlem süreçlerini modelledik. Lee Waters ile iş birliğimizde, SOMAREALITY profesyonel buz hokeyinde bilişsel yük analizini uygulayarak bilişsel süreçleri ve profesyonel sporcuları inceliyor, bakış davranışını ve bunun uzmanlık ile performans, karar verme ve ilişkili bilişsel yük seviyeleri ile olan korelasyonunu modelliyor.
Buz Hokeyinde Bilişsel Yük
Lee Waters ile yapılan iş birliğinde, SOMAREALITY profesyonel buz hokeyinde bilişsel yük analizini uygulayarak sporcuların bilişsel süreçlerini inceliyor, bakış davranışlarını ve bunun uzmanlık, performans, karar verme ve ilişkili bilişsel yük seviyeleri ile olan bağlantısını modelliyor. Bu analizler, iletişim ve genel performansın optimize edilmesi için potansiyel alanları belirlemeye yardımcı oluyor.
Profesyonel Sporlar
Engel Atlama Sporunda Bilişsel Yük
Engel atlama sporunda, Bilişsel Yük analizlerimiz atlama antrenmanlarında zihinsel iş yükünü izlemek için başarıyla kullanılmaktadır. Bu bağlamda, aşırı bilişsel yük öğrenmeyi, hafızayı, beceri sergilemeyi, bakış davranışını ve karar vermeyi olumsuz etkiler. Hem bakış davranışını hem de Bilişsel Yükü ölçmek, tutarlı ve etkili antrenman ve gelişim için hayati öneme sahip bir araç olacaktır.
Yöntemin Doğrulanması ve Uygulama Alanları
Bilişsel Yük analizi, MARIN gibi gelişmiş, büyük ölçekli gemi eğitim simülatörlerinde gemi kaptanlarının kişiye özel analizine olanak tanır. Noldus Information Technology ile işbirliği içinde yürüttüğümüz çalışmalarda, Bilişsel Yük Analizimizin hem canlı izleme hem de sonraki değerlendirme oturumlarında ayrıntılı analizler için gerçek zamanlı işlevselliğini ortaya koyduk.
Gerçek Dünyada Araç Kullanma ve Sürücü Simülasyonu
Noldus Information Technology ile işbirliği içinde, hem giyilebilir hem de ekran tabanlı kumandalı Tobii göz izleme cihazlarını kullanarak, hem gerçek hem de simüle edilmiş sürüş uygulamalarında Bilişsel Yük Analizini göstermiş ve doğrulamış bulunmaktayız.
Eğitim ve Değerlendirme
Trail Making Test (TMT), bilişsel esneklik, görsel dikkat ve işlemleme hızını ölçmek için yaygın olarak kullanılan bir nöropsikolojik değerlendirme testidir. Test iki bölümden oluşur: A Bölümü’nde katılımcı numaralı daireleri artan sırayla birleştirir. B Bölümü’nde ise sayılar ve harfler arasında dönüşümlü bağlantı kurması gerekir. B Bölümü daha zor olduğu için iki bölüm arasındaki performans farkı, kişinin zihinsel esnekliğini ve bilişsel kontrol becerisini değerlendirmede kullanılır. TMT, özellikle beyin hasarı, demans ve diğer bilişsel bozukluklarda görülen yürütücü işlev sorunlarını tespit etmek amacıyla sıkça uygulanır.
SOMAREALITY, Trail Making Test’i gömülü göz takibi ile birlikte Sanal Gerçeklik (VR) ortamına taşıyarak değerlendirme sürecini daha kapsamlı hale getirmiştir. VR sayesinde süre, izlenen yol ve karar verme süreçleri ayrıntılı analiz edilebilir. Göz takibi entegrasyonu ise bakış sabitlemeleri, göz hareketleri ve dikkat odaklarını ölçerek katılımcıların görsel arama ve dikkat kontrolü süreçleri hakkında ek bilgiler sunar. Bu sayede, geleneksel kalem-kâğıt testlerine göre çok daha detaylı bilişsel analiz yapılabilir.
Ayrıca, bu VR tabanlı sisteme bilişsel yük analizinin eklenmesi tanısal gücü artırmaktadır. Bilişsel yük ölçümü sayesinde klinisyenler ve araştırmacılar testin farklı bölümlerini daha iyi değerlendirebilir. Örneğin, B Bölümü’nde bilişsel yükün A Bölümü’ne göre artması beklenir; ancak olağandışı derecede yüksek seviyeler, görevler arası geçişte zorlanma veya işlemleme hızı sorunlarına işaret edebilir. Bu yaklaşım, her katılımcının test sırasında deneyimlediği zihinsel zorlanmayı daha ayrıntılı biçimde ortaya koyar.
Yöntemin Doğrulanması ve Uygulama Alanları
Bu çalışmada, göz bebeği tepkilerinin çevrim içi (online) algoritmalarla modellenmesinin bilişsel yükü anlamada etkili olup olmadığı test edilmiştir. Sonuçlar üç önemli noktayı göstermektedir. İlk olarak, modelden elde edilen göz bebeği genişlemeleri ile gerçek göz bebeği tepkileri arasında güçlü bir uyum bulunmuştur. İkinci olarak, dikkatle ilişkili sinyaller kullanılarak uyaranların başladığı anlar makul bir doğrulukla tahmin edilebilmiştir. Üçüncü olarak ise, modellenmiş göz bebeği verileri kullanılarak görevlerin ne kadar zihinsel çaba gerektirdiği rastgele tahminin üzerinde bir doğrulukla belirlenebilmiştir. Bu bulgular, göz bebeği tepkilerinin ve bunları analiz eden çevrim içi algoritmaların bilişsel yükü ve görev zorluğunu belirlemede güvenilir göstergeler olabileceğini ortaya koymaktadır.
Yukarıdaki görsel, çalışmada kullanılan deney tasarımını ve elde edilen sonuçları özetlemektedir. Katılımcılara kısa süreli görsel uyaranlar gösterilmiş ve bu sırada göz bebeği değişimleri ölçülmüştür. Grafikler, görev zorluğu arttıkça katılımcıların performansının değiştiğini ve göz bebeği çapının da buna paralel olarak genişlediğini göstermektedir. Başka bir deyişle, zihinsel yük arttığında göz bebeği tepkileri de belirgin şekilde değişmekte ve bu değişim bilişsel süreçleri anlamak için kullanılabilmektedir.
Bilişsel Psikolojiyi Okumak
Deney 1’de, arama ve bellek yükünün göz bebeği genişlemesi üzerindeki etkileşimli etkilerini değerlendirmek amacıyla VS (Visual Search – Görsel Arama) testi, VWM (Visual Working Memory – Görsel Çalışma Belleği) görevinin tutma aralığı sırasında gerçekleştirildi. Deney 2’de ise görevler ayrı ayrı uygulandı. Uyaranla senkronize göz bebeği verilerinin sonuçları, yüksek VWM (Görsel Çalışma Belleği) yükünün göz bebeği genişlemesinde güvenilir artışlara yol açtığını gösterdi.
Bu çalışmada, zorlayıcı bir sürecin ne zaman başlayacağını önceden bilmeye gerek duymayan sürekli çalışan çevrimiçi bir algoritmanın geçerliliği, iki kontrollü laboratuvar deneyi ile test edilmiştir. Görsel Arama (VS) ve Görsel Çalışma Belleği (VWM) yükünün davranışsal performans ve gözbebeği tepkileri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deney 1’de, VS ve VWM yükü birlikte manipüle edilerek olası etkileşimler test edilmiş, Deney 2’de ise bu görevler ayrı uygulanarak her birinin katkısı izole edilmiştir. VS yükü hedef-uyanıcı benzerliğinin değiştirilmesiyle, VWM yükü ise bellekte tutulacak öğe sayısıyla belirlenmiştir. Çevrimiçi modelleme ile gözbebeği tepkileri üç açıdan başarılı bulunmuştur: modellenen ve uyarana kilitli gözbebeği genişlemeleri arasında iyi bir uyum sağlanmış, uyarıcı başlangıçları türetilen dikkat atımlarıyla makul düzeyde tahmin edilebilmiş ve her iki görevde de kognitif yük modellenen gözbebeği izlerinden şansa göre anlamlı olarak sınıflandırılabilmiştir. Sonuç olarak, gözbebeği tepkileri ve bunların çevrimiçi algoritma ile modellenmesi, bilişsel yük ve arama zorluğu göstergeleri olarak geçerli bulunmuş ve görev başlangıçlarını bilmeye gerek duymadan performans taleplerini sürekli izleyen bir algoritmanın etkili ve uygulanabilir bir yöntem olduğu gösterilmiştir.
Nelere İhtiyacınız Var?
Soma Aware Veri İşleme ve Analitik SDK’sı
Ham göz izleme verilerinin analizin olanak sağlar ve bilişsel yük düzeyleri hakkında
gerçek zamanlı olarak ve kapsamlı çevrimdışı raporlar aracılığıyla içgörüler sunar
Referanslar
https://somareality.com/whitepaper
