Análisis de potenciales relacionados a eventos en estudio de comprensión lectora mediante técnica de corregistro de Electroencefalografía y Eyetracker.

Abstract

En este trabajo se detallan los procedimientos para el análisis de señales fisiológicas utilizando Electroencefalografía (Electroencephalography, EEG) y Rastreador Ocular (Eye Tracker, ET), obtenidas con la técnica de corregistro en un estudio de comprensión lectora, parte del proyecto Fondecyt Regular N°1210653, que cuenta con la aprobación del comité de ética, bioética y bio seguridad de la Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo (Certificado CEBB - 906 – 2021). El análisis busca examinar los procesos subyacentes en la comprensión lectora, evaluando los componentes Potencial Relacionado a Evento (Event Related Potential, ERP) y los patrones de fijación ocular. El experimento involucra evaluar la respuesta de dos grupos de estudiantes antes y después de una intervención pedagógica mediante tres estímulos específicos: lectura de dos frases que terminan con una palabra crítica y palabra target. Las frases varían por familiaridad, la palabra target se categoriza como “palabra” o “no palabra”. Al analizar las mediciones antes y después de la intervención, para mejorar la habilidad lectora, se examinan los efectos lingüísticos y cognitivos, identificando señales para contrastar las condiciones experimentales. Para lograr esto, los datos de ET se procesan para calcular los tiempos de lectura en cada palabra (fijación) utilizando el software R. Se extraen las fijaciones en las palabras de interés. Por otro lado, los datos EEG continuos del corregistro son procesados en EEGLAB en Matlab, y se sincronizan offline con los datos de movimiento ocular. Durante este proceso, el registro se divide en épocas desencadenadas por los tres estímulos, abarcando el intervalo de tiempo desde −200 ms hasta 1000 ms. La información de las fijaciones se utiliza para seleccionar épocas EEG según condiciones experimentales, lo que posibilita el cálculo del ERP para cada participante. Los resultados de ERP revelan diferencias entre regiones frontal y occipital, con componentes P200, N400 y P600 en electrodo Fz post-entrenamiento en el grupo experimental, reflejando integración de información y atención. El análisis de movimiento ocular muestra diferencias significativas en el grupo control post-intervención. La técnica de ERP muestra que la intervención impacta en el procesamiento semántico e integración de palabras en el grupo experimental, con intensificación de componentes ERP, lo que implica mejoras en procesamiento cognitivo. Los resultados del estudio muestran mejoras en la atención y la identificación de palabras en ambos grupos, con una reducción en el tiempo de fijación (total) en palabras y no-palabras después de la intervención. Esto sugiere una mayor velocidad de lectura en ambos grupos. Estos hallazgos son un punto de partida para futuras investigaciones y mejoras en la medición de la habilidad lectora a través de corregistro.

This work details the procedures for analyzing physiological signals using Electroencefalografía (Electroencephalography, EEG) and Rastreador Ocular (Eye Tracker, ET), obtained through the coregistration technique in a reading comprehension study, part of the Fondecyt Regular Project No. 1210653, which has the approval of the ethics, bioethics, and biosafety committee of the Vice-Rector’s Office for Research and Development (Certificate CEBB - 906 - 2021). The analysis aims to examine the underlying processes in reading comprehension, evaluating Potencial Relacionado a Evento (Event Related Potential, ERP) components and eye fixation patterns. The experiment involves assessing the response of two groups of students before and after an educational intervention through three specific stimuli: reading two sentences ending with a critical word and a target word. The sentences vary in familiarity, and the target word is categorized as either a "word" or "non-word." By analyzing measurements before and after the intervention to improve reading ability, linguistic and cognitive effects are examined, identifying signals to contrast experimental conditions. To achieve this, ET data is processed to calculate reading times on each word (fixation) using R software. Fixations are extracted on words of interest (critical and target words). On the other hand, continuous EEG data from coregistration is processed in EEGLAB in Matlab and is offline synchronized with eye movement data. During this process, the recording is divided into epochs triggered by the three stimuli, covering the time interval from −200 ms to 1000 ms. Fixation information is used to select EEG epochs according to experimental conditions, enabling ERP calculation for each participant. The ERP results reveal differences between frontal and occipital regions, with P200, N400, and P600 components at the Fz electrode post-training in the experimental group, reflecting information integration and attention. Eye movement analysis shows significant differences in the control group post-intervention. The ERP technique indicates that the intervention impacts semantic processing and word integration in the experimental group, with intensified ERP components, implying improvements in cognitive processing. ET results indicate improvements in attention and word identification in both groups. A shorter total fixation time is observed on words compared to non-words post-intervention, suggesting improvements in reading task execution speed for both groups. These findings lay the foundation for future research and methodological enhancements, allowing the measurement of reading ability through coregistration.