Dal punto di vista grammaticale entrambe le soluzioni sono valide. Tuttavia il significato cambia tra l'una e l'altra.
Dal punto di vista prettamente teorico:
- "Finché/fin quando" (senza "non") indica il perdurare di uno stato/azione. Pensalo come un "mentre": "Fin quando piove siamo costretti a rimanere in casa".
- "Finché/fin quando non" indica il perdurare di uno stato/azione fino al cambio di detto stato/azione: "Siamo costretti a rimanere in casa fin quando non smette di piovere".
Ora, nel tuo caso, mi sembra di capire che il bambino osservi l'oggetto fino al momento in cui egli fugge. In tal caso, "fin quando non" è preferibile. Dà l'idea del bambino che osserva l'oggetto fintanto che lui è fermo, poi il bambino fugge e scompare.
Se eliminassi il "non", il significato potrebbe essere frainteso: "il bambino osserva l'oggetto mentre fugge".
Tuttavia, nel tuo caso non credo cambi alcunché.
Il vero discriminante qui sono i tempi verbali.
Tu impieghi tempi finiti (passato remoto). In tal caso il significato è chiaro a prescindere dall'uso o meno del "non". Ciascuna azione termina, in sequenza, non appena comincia la seguente: il bambino osserva l'oggetto (da fermo) poi fugge e sparisce.
Con l'impiego di soli tempi finiti, l'uso del "non", anche se preferibile, è superfluo tanto più che compare dopo un inciso.
Il significato diventerebbe più ambiguo se usassi tempi non finiti come l'imperfetto ("continuava"). Siccome l'imperfetto indica un'azione continuata, l'uso o meno del "non" cambierebbe completamente il significato della frase. In quel caso il "non" diventerebbe indispensabile per rendere la stessa idea.
DISCLAIMER: non sono un grammatico, questo è solo quanto ricordo. Non posso garantire sia corretto.
Ovviamente se potessi usare l'ultima frase che hai inserito invece che la prima, direi che sarebbe tutto molto più chiaro e non dovresti perder tempo su questioni come queste.
