Complexity, regularity and non-linear behavior in human eye movements: analyzing the dynamics of gaze in virtual sailing programs

Abstract

El análisis no lineal del comportamiento de las señales biológicas en humanos se estudia desde diferentes disciplinas científicas. El objetivo de este estudio fue analizar el posible comportamiento no lineal presente en los movimientos oculares durante las tareas de seguimiento ocular en la navegación simulada. Treinta jóvenes marineros fueron seleccionados. Se aplicaron análisis de entropía difusa y fluctuación de tendencia para cuantificar la regularidad y la complejidad de los movimientos oculares. Los resultados muestran que ni la experiencia ni la clasificación afectan la regularidad o la complejidad de las posiciones o velocidades del movimiento ocular. La edad más joven está relacionada con un comportamiento visual más regular. A edades más tempranas, las posiciones de los ojos presentan un comportamiento más complejo. Las posiciones oculares muestran un comportamiento más complejo que las velocidades oculares. Esta complejidad permitiría una exploración más funcional del medio ambiente por parte de los marineros. La velocidad del movimiento ocular presenta la mayor irregularidad, con valores significativamente más altos que la posición del movimiento ocular. Esta irregularidad facilitaría la percepción visual del entorno. Todos estos hallazgos podrían estar relacionados con el comportamiento funcional de los marineros, basado en la complejidad y la estabilidad, que se ha asociado con la capacidad de los seres humanos para adaptarse al medio ambiente.

The non-linear analysis of the behavior of biological signals in humans is studied from different scientific disciplines. The aim of this study was to analyze the possible non-linear behavior present in eye movements during eye-tracking tasks in simulated sailing. Thirty young sailors were selected. Fuzzy entropy and detrended fluctuation analyses were applied to quantify the regularity and complexity of eye movements. The results show that neither experience nor ranking affect the regularity or the complexity of eye movement positions or velocities. Younger age is related to more regular visual behavior. At younger ages, eye positions present more complex behavior. Eye positions show more complex behavior than eye velocities. This complexity would allow for a more functional exploration of the environment by sailors. Eye movement velocity presents the greatest irregularity, with significantly higher values than eye movement position. This irregularity would facilitate the visual perception of the environment. All these findings could be related to the sailors’ functional behavior, based on complexity and stability, which has been associated with the ability of human beings to adapt to the environment.