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研究人员越来越多地使用眼动仪来探索瞳孔大小的变化（瞳孔测量），以揭示认知过程的洞察力。EyeLink眼球跟踪器 能够检测瞳孔大小的变化，其变化仅为瞳孔直径的0.1%，其高采样率使瞳孔反应能够以异常的细节进行测量。本博客概述了对瞳孔测量研究感兴趣的人的一些关键考虑因素。为了更详细地考虑下面概述的一些问题，我鼓励读者阅读Sebastiaan Mathot关于这个主题的优秀论文（参考文献在博客末尾）。
试验持续时间是瞳孔测量研究中需要考虑的重要因素
决定瞳孔扩张和收缩的肌肉排列是众所周知的。桡侧肌扩张瞳孔，环形括约肌收缩瞳孔。
就瞳孔测量研究而言，最重要的一点是瞳孔大小变化缓慢。参与扩张和收缩的肌肉都含有平滑肌纤维——与在肠道和血管中发现的肌纤维类型相同。它们擅长在低能量需求的情况下重复运动，不像骨骼肌那样疲劳，但动作缓慢。即使是最快的运动（对强光的收缩反应）也会在数百毫秒内发生。这意味着，对于瞳孔测量研究，您需要在每次试验中留出足够的时间，让任何瞳孔反应得以展开。这也意味着试验N的瞳孔反应可能会“溢出”到试验N+1。很容易想象这种影响（例如一幅非常令人痛苦的图像）对瞳孔大小产生的影响远远超出了当前试验的范围。还值得注意的是，瞳孔是不断移动的（瞳孔hippus），因此将瞳孔视为具有稳定的“静止”或“正常”大小并不特别有意义。
包括试验基线内
下图描绘了典型任务每次试验期间的平均瞳孔大小。40多名参与者的平均数据。在整个试验中，瞳孔大小普遍减小，并被两个尖峰打断。
这些峰值与第一个和第二个实验块的开始时间一致。前16次试验是实践试验。这是一种非常常见的模式，可能反映了一系列因素。在实验开始时，设置/设备和任务要求都很新颖，但随着实验的进行，参与者很快就学会了任务要求，总体唤醒水平也降低了（甚至可能会产生厌倦感……）。在每个阶段开始时，随着参与者为下一次努力做好准备，唤醒水平会短暂增加。疲劳/无聊/学习等因素对此类模式的影响程度尚不清楚。重要的一点是，这种效应非常稳健，因此，瞳孔面积的绝对测量可能不如试验中瞳孔面积变化的测量有意义。出于这个原因，许多研究人员选择在每个试验中包括一个基线期，据此可以测量瞳孔面积的后续变化。
注意亮度变化
亮度的变化当然会对瞳孔大小产生深远的影响。因此，如果您在每次试验中都包含一个基线，那么值得考虑一下在此期间应该显示什么。有一个简单的固定交叉可能会有问题，特别是如果随后的试验刺激是图像。由于整体亮度水平的变化，试验刺激可能会引起瞳孔面积的变化（而不是在处理刺激时可能发生的任何认知操作）。基于亮度的变化可能会掩盖由于认知操作引起的任何变化。因此，具有等照度基线可能很有用。例如，如果你的研究涉及呈现不同的高价或低价词，你可以用XXXXX作为基线刺激，然后用BRICK或DEATH作为实验刺激。我们的想法是，基线中的X和后续实验刺激中的字母一样多。如果你的研究涉及到图像，那么可以使用实验图像的“混乱”版本作为基线。
我们提供了一个有用的Experiment-Builder“助手脚本”，可以在我们的支持论坛上对像素图像文件进行置乱。当然，如果基线图像本身的外观导致亮度变化（例如，如果之前的试验以空白屏幕结束，或者在试验之间进行了漂移检查），则必须将基线图像留在屏幕上足够长的时间，以便发生任何基于亮度的瞳孔大小变化。
确保测试室的整体亮度水平不太亮或太暗也是一个好主意。如果整体环境过于明亮，则瞳孔可能不会像其他情况下那样自由扩张。如果环境光线太暗，则瞳孔可以进一步扩大的程度可能会受到限制。
瞳孔测量研究中的瞳孔缩短效应
在记录和解释瞳孔面积时，一个潜在的重要考虑因素是瞳孔缩短效应。相机从固定位置观察眼睛。因此，当眼睛旋转时，瞳孔似乎会改变形状（和面积）。从本质上讲，眼睛离相机镜头越远，瞳孔看起来就越不圆（面积也越小）。
这可能导致报告的瞳孔面积变化高达10%。已经提出了一些潜在的解决方案。也许最简单的方法是确保所有刺激都相对较小且集中，从而最大限度地减少眼睛的旋转。显然，对于需要或预期眼球运动的任务（如场景观看），这不是一种可行的策略。另一个策略是确保对眼动跟踪器进行校准，并使用凝视数据来确保在实验性兴趣操作中，凝视位置没有系统性差异。最后，有人尝试对PFE进行建模，如Hayes和Petrov（2016）概述的方法。
分析瞳孔测量数据
简单的分析可以通过计算“瞳孔扩张率”或类似的测量来完成，方法是从刺激期的平均（或最大）瞳孔大小中减去基线期的平均瞳孔大小。瞳孔测量的一种更复杂的方法是检查瞳孔反应本身，例如探索刺激开始时瞳孔大小变化的持续时间、开始时间甚至速度的差异。
我们的分析软件Data Viewer使这两种方法都非常简单。我们的支持论坛上有很多有用的资源（您需要注册才能访问），包括一个关于瞳孔测量的网络研讨会，该研讨会将详细介绍所涉及的步骤，以及将瞳孔面积测量转换为毫米的说明。
最后的想法
瞳孔测量研究中还可以考虑许多其他因素，例如咖啡因和尼古丁都会影响瞳孔大小。在基线瞳孔大小和瞳孔运动方面存在显著的个体差异是常见的。瞳孔扩张的另一个经常被忽视的有趣特征是瞳孔不一定围绕其中心对称扩张。它也不一定形成一个完美的圆圈，正如你在我眼睛下面的图像中所看到的那样。
关于瞳孔测量法可以揭示认知功能的方法，显然还有很多需要学习的地方！
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