Ruch oczu podczas czytania

Ruch gałek ocznych podczas czytania obejmuje wizualne przetwarzanie tekstu pisanego. Zostało to opisane przez francuskiego okulistę Louisa Émile Javala pod koniec XIX wieku. Poinformował, że oczy nie poruszają się w sposób ciągły wzdłuż linii tekstu, ale wykonują krótkie, szybkie ruchy ( sakkady ) przeplatane krótkimi przerwami ( fiksacjami ). Obserwacje Javala charakteryzowały się poleganiem na obserwacji ruchu gałek ocznych gołym okiem przy braku technologii. Od końca XIX do połowy XX wieku badacze korzystali z technologii wczesnego śledzenia, aby wspomagać swoje obserwacje, w klimacie badawczym, który kładł nacisk na pomiar ludzkich zachowań i umiejętności do celów edukacyjnych. Większość podstawowej wiedzy na temat ruchu gałek ocznych uzyskano w tym okresie. Od połowy XX wieku nastąpiły trzy główne zmiany: rozwój nieinwazyjnego sprzętu do śledzenia ruchu gałek ocznych; wprowadzenie technologii komputerowej w celu zwiększenia mocy tego sprzętu do zbierania, zapisywania i przetwarzania ogromnej ilości danych generowanych przez ruch gałek ocznych; oraz pojawienie się psychologii poznawczej jako ramy teoretycznej i metodologicznej, w ramach której badane są procesy czytania . Sereno i Rayner (2003) uważali, że obecnie najlepszym podejściem do wykrywania natychmiastowych oznak rozpoznawania słów jest rejestracja ruchu gałek ocznych i potencjału związanego z wydarzeniem .

Historia

Do drugiej połowy XIX wieku badacze mieli do dyspozycji trzy metody badania ruchu gałek ocznych. Pierwsza, samodzielna obserwacja dostarczyła jedynie niewielkich ilości danych, które według dzisiejszych standardów naukowych byłyby uważane za niewiarygodne. Ten brak niezawodności wynika z faktu, że ruchy gałek ocznych występują często, szybko i pod małymi kątami, do tego stopnia, że eksperymentator nie jest w stanie dostrzec i zarejestrować danych w pełni i dokładnie bez pomocy technologicznej. Drugą metodą była samoobserwacja , obecnie uważana za wątpliwą w kontekście naukowym. Mimo to wydaje się, że część wiedzy pochodzi z introspekcji i obserwacji gołym okiem. Na przykład Ibn al Haytham , lekarz z XI-wiecznego Egiptu, pisał o czytaniu w kategoriach serii szybkich ruchów i zdał sobie sprawę, że czytelnicy używają zarówno widzenia peryferyjnego , jak i centralnego .

Leonardo da Vinci: Oko ma linię środkową i wszystko, co dociera do oka przez tę linię, jest wyraźnie widoczne.

Leonardo da Vinci (1452–1519) mógł być pierwszym w Europie, który rozpoznał pewne szczególne właściwości optyczne oka. Swoje spostrzeżenia czerpał częściowo z introspekcji, ale głównie z procesu, który można by opisać jako modelowanie optyczne. Na podstawie sekcji ludzkiego oka przeprowadzał eksperymenty z wypełnionymi wodą kryształowymi kulami. Napisał: „Funkcja ludzkiego oka… została opisana przez wielu autorów w określony sposób. Ale okazało się, że jest zupełnie inna”.

Jego głównym odkryciem eksperymentalnym było to, że istnieje wyraźne i wyraźne widzenie tylko na „linii wzroku”, osi optycznej, która kończy się w dołku . Chociaż nie użył tych słów dosłownie, w rzeczywistości jest ojcem współczesnego rozróżnienia między widzeniem dołkowym (gdzie obserwator skupia się na obiekcie zainteresowania) a widzeniem peryferyjnym . Jednak Leonardo nie wiedział, że siatkówka jest warstwą zmysłową, nadal wierzył, że soczewka jest narządem wzroku.

Wydaje się, że aż do początku XIX wieku nie ma żadnych zapisów dotyczących badań ruchu gałek ocznych. Początkowo głównym celem było opisanie oka jako fizjologicznego i mechanicznego, a najpoważniejszą próbą była główna praca Hermanna von Helmholtza Handbook of fizjologiczna optyka (1866). Podejście fizjologiczne zostało stopniowo wyparte przez zainteresowanie psychologicznymi aspektami bodźców wzrokowych, ruchem gałek ocznych jako funkcjonalnym składnikiem zadań wzrokowych.

W kolejnych dziesięcioleciach pojawiły się bardziej wyszukane próby interpretacji ruchu gałek ocznych, w tym twierdzenie, że sensowny tekst wymaga mniej fiksacji do odczytania niż przypadkowe ciągi liter. W 1879 roku francuski okulista Louis Émile Javal użył lustra po jednej stronie kartki, aby obserwować ruch gałek ocznych podczas cichego czytania i odkrył, że obejmuje ono szereg nieciągłych pojedynczych ruchów, dla których ukuł termin saccades . W 1898 roku Erdmann i Dodge użyli ręcznego lusterka do oszacowania średniego czasu trwania fiksacji i długości sakkady z zaskakującą dokładnością.

Wczesna technologia śledzenia

Urządzenie do śledzenia wzroku to narzędzie stworzone, aby pomóc mierzyć ruchy oczu i głowy. Pierwsze urządzenia do śledzenia ruchu gałek ocznych przybierały dwie główne formy: te, które opierały się na mechanicznym połączeniu między uczestnikiem a instrumentem rejestrującym, oraz te, w których światło lub inna forma energii elektromagnetycznej była kierowana na oczy uczestnika, a jej odbicie mierzono i rejestrowano. W 1883 roku Lamare jako pierwszy zastosował połączenie mechaniczne, umieszczając tępą igłę na górnej powiece uczestnika. Igła odbierała dźwięk wytwarzany przez każdą sakadę i przesyłała go jako słabe kliknięcie do ucha eksperymentatora przez wzmacniającą membranę i gumową rurkę. Uzasadnieniem tego urządzenia było to, że sakkady są łatwiejsze do zauważenia i zarejestrowania słuchowo niż wizualnie. W 1889 roku Edmund B. Delabarre wynalazł system rejestrowania ruchu oka bezpośrednio na obracającym się bębnie za pomocą rysika z bezpośrednim mechanicznym połączeniem z rogówką . Inne urządzenia polegające na fizycznym kontakcie z powierzchnią oczu były opracowywane i stosowane od końca XIX wieku do późnych lat dwudziestych XX wieku; obejmowały one takie przedmioty, jak gumowe balony i nakładki na oczy.

Systemy mechaniczne miały trzy poważne wady: wątpliwą dokładność z powodu poślizgu fizycznego połączenia, znaczny dyskomfort powodowany przez bezpośrednie połączenie mechaniczne dla uczestników (i w konsekwencji duże trudności w przekonaniu ludzi do udziału) oraz kwestie ważności ekologicznej, ponieważ doświadczenie uczestników czytania w próbach znacznie różniło się od normalnego doświadczenia z czytaniem. Pomimo tych wad urządzenia mechaniczne były używane w badaniach ruchu gałek ocznych jeszcze w XX wieku.

Wkrótce podjęto próby przezwyciężenia tych problemów. Jednym z rozwiązań było wykorzystanie energii elektromagnetycznej zamiast połączenia mechanicznego. W „technice Dodge” wiązka światła kierowana była na rogówkę, ogniskowana przez system soczewek, a następnie zapisywana na ruchomej kliszy fotograficznej. Erdmann & Dodge wykorzystali tę technikę, aby stwierdzić, że podczas sakad percepcja jest niewielka lub żadna, co zostało później potwierdzone przez Utall & Smith przy użyciu bardziej wyrafinowanego sprzętu. Klisza fotograficzna w technice Dodge'a została wkrótce zastąpiona aparatem na kliszę, ale nadal borykała się z problemami z dokładnością, ze względu na trudność w utrzymaniu wszystkich części sprzętu idealnie wyrównanych podczas próby i dokładnej kompensacji zniekształceń spowodowanych dyfrakcją właściwości obiektywów fotograficznych. Ponadto zwykle konieczne było unieruchomienie głowy uczestnika za pomocą niewygodnego gryzaka lub opaski na głowę.

W 1922 roku Schott był pionierem dalszego postępu, zwanego elektrookulografią (EOG), metodą rejestrowania potencjału elektrycznego między rogówką a siatkówką . Elektrody przed nałożeniem na skórę można pokryć specjalną pastą kontaktową. Nie ma więc konieczności wykonywania nacięć na skórze pacjenta. Powszechnym błędnym przekonaniem na temat EOG jest to, że mierzony potencjał jest elektromiogramem mięśni zewnątrzgałkowych . W rzeczywistości jest to tylko projekcja dipola oka na skórę, ponieważ wyższe częstotliwości odpowiadające EMG są odfiltrowywane. EOG zapewnił znaczną poprawę dokładności i niezawodności, co wyjaśnia jego ciągłe stosowanie przez eksperymentatorów przez wiele dziesięcioleci.

Nowoczesne śledzenie wzroku

Cztery główne systemy poznawcze są zaangażowane w ruch gałek ocznych podczas czytania: przetwarzanie języka, uwaga, wzrok i kontrola okoruchowa. Urządzenia do śledzenia wzroku odbijają światło bliskiej podczerwieni od wnętrza gałki ocznej i monitorują odbicie w oku, aby określić położenie spojrzenia. Dzięki tej technice można precyzyjnie określić położenie fiksacji na ekranie. Wang (2011) wspomniał, że eye-tracker oparty na wideo, który wykorzystuje kamery wideo do rejestrowania pozycji oczu badanych ludzi – rejestrując rozszerzenie źrenic i ruch gałek ocznych – może być wykorzystany do zbadania, w jaki sposób reakcje fiksacji, sakkad i rozszerzenia źrenic są powiązane z informacje na ekranie i wybory behawioralne. Według Wanga (2011:185) „zrozumienie związku między tymi obserwablami może pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób na zachowanie ludzi w gospodarce mogą wpływać informacje, które ludzie zdobywają, na czym skupia się ich uwaga, w jakim są stanie emocjonalnym oraz nawet w jaką aktywność mózgu są zaangażowani. Dzieje się tak dlatego, że fiksacje i sakady (dopasowane do informacji pokazywanych na ekranie) wskazują, w jaki sposób ludzie zdobywają informacje (i co widzą), czas trwania fiksacji wskazuje na uwagę, a reakcje rozszerzenia źrenic wskazują na emocje, pobudzenie , stres, ból lub obciążenie poznawcze”. ^{[ potrzebne źródło ]}

Sakady

Poziomy ruch gałek ocznych w czytaniu. Ruch od lewej do prawej może być postrzegany jako „w górę”, a sakady od prawej do lewej są wyraźne.

Doświadczeni czytelnicy poruszają oczami podczas czytania średnio co ćwierć sekundy. W czasie, gdy oko jest fiksowane, do systemu przetwarzania wprowadzane są nowe informacje. Chociaż średni czas trwania fiksacji wynosi 200–250 ms (tysięczne części sekundy), zakres ten wynosi od 100 ms do ponad 500 ms. Odległość, jaką porusza oko w każdej sakadzie (lub krótkim szybkim ruchu), wynosi od 1 do 20 znaków, przy czym średnia wynosi 7–9 znaków. Sakada trwa 20–40 ms iw tym czasie widzenie jest tłumione, tak że nie są pozyskiwane żadne nowe informacje. Istnieje znaczna zmienność fiksacji (punkt, do którego przeskakuje sakada) i sakad między czytelnikami, a nawet dla tej samej osoby czytającej pojedynczy fragment tekstu. Wprawni czytelnicy wykonują regresje do materiału już przeczytanego w około 15 procentach przypadków. Główna różnica między szybszymi i wolniejszymi czytelnikami polega na tym, że druga grupa konsekwentnie wykazuje dłuższe średnie czasy trwania fiksacji, krótsze sakkady i więcej regresji. Te podstawowe fakty dotyczące ruchu gałek ocznych są znane od prawie stu lat, ale dopiero niedawno badacze zaczęli patrzeć na zachowania związane z ruchem gałek ocznych jako na odzwierciedlenie przetwarzania poznawczego podczas czytania.

Diagram przedstawiający ostrość widzenia dołkowego podczas czytania

Dolna linia tekstu symuluje ostrość widzenia ze względnymi wartościami procentowymi ostrości. Trudność rozpoznawania tekstu wzrasta wraz z odległością od punktu fiksacji.

Dysleksja

Osoby z dysleksją na ogół mają zmniejszoną szybkość czytania, co może być spowodowane wieloma różnymi zmiennymi. Istnieje wiele środków zaradczych, aby spróbować zwalczyć te deficyty, w zależności od tego, na jakiej biologicznej teorii dysleksji są one oparte. Jeden z takich pomysłów opiera się na deficycie magnokomórkowym, w którym szlaki magnokomórkowe są nieskoordynowane, co powoduje przeskakiwanie lub ponowne odczytywanie linii.

Komputerowe modele ruchu gałek ocznych w czytaniu

Teoria współzawodnictwa i interakcji oraz SERIF kładą nacisk na procesy okoruchowe niskiego poziomu podczas czytania, takie jak wpływ długości słowa aktualnie utrwalonego słowa i jego sąsiednich słów na amplitudę i opóźnienie sakkady (lub czas trwania fiksacji). ^{[ potrzebne źródło ]} Reader, EMMA, EZ Reader i SWIFT kładą nacisk na procesy poznawcze wyższego poziomu, takie jak przetwarzanie leksykalne, częstotliwość słów, parsowanie słów lub przewidywalność słów. ^{[ potrzebne źródło ]}

Zobacz też

Notatki

Abadi, RV (2006). Widzenie i ruchy gałek ocznych. Optometria kliniczna i eksperymentalna, 55–56.
Delabarre EB (1898) Metoda rejestrowania ruchów gałek ocznych, Psychological Review 8, 572–74.
Engbert, R. & Kliegl, R. (2011) Równoległe stopniowane modele czytania uwagi. Oksfordzki podręcznik ruchów gałek ocznych. Liversedge, S., Gilchrist, I. i Everling, S. (red.) Oxford University Press.
Erdmann B & Dodge R (1898) Psychologische Untersuchung über das Lesen auf eksperymentator Grundlage , Niemeyer: Halle.
Finokio, Dom; Preston, Karen L.; Fuchs, Albert F. (1990). „Uzyskanie ilościowej miary ruchów gałek ocznych u niemowląt: metoda kalibracji elektrookulogramu”. Badanie wzroku 30 (8): 1119–28. doi : 10.1016/0042-6989(90)90169-L .
Heller D (1988) „O historii nagrywania ruchu gałek ocznych” w: Badania ruchu oczu: aspekty fizjologiczne i psychologiczne , Toronto: CJ Hogrefe, 37–51.
Helmholtz H (1866) Handbuch der physiologischen Optik , Voss: Hamburg.
Hunziker, H. (2006). Im Auge des Lesers: foveale und periphere Wahrnehmung – vom Buchstabieren zur Lesefreude [W oku czytelnika: percepcja dołkowa i peryferyjna – od rozpoznawania liter do radości czytania] Transmedia Stäubli Verlag Zürich 2006, ISBN 978-3-7266-0068 -6 .
Javal, E. (1878) „Essai sur la physiologie de la wykład”, w Annales d'ocullistique 80, 61–73.
Just, MA i Carpenter, PA (1980). Teoria czytania: od fiksacji oczu do zrozumienia. Przegląd psychologiczny, 87(4), 329.
Lamare, M. (1893) Des mouvements des yeux wisiorki la wykład, Comptes rendus de la société française d'ophthalmologie , 35–64.
Liu, Y.; Zhou, Z.; Hu, D. (2011). „Spójrz na niezależnego pisownię mózgu i komputera z ukrytymi zadaniami wyszukiwania wizualnego”. Neurofizjologia kliniczna 122 (6): 1127–36. doi : 10.1016/j.clinph.2010.10.049 . Źródło 1 listopada 2011 r.
McDonald, SA, Carpenter, RHS i Shillcock, RC (2005). Anatomicznie ograniczony, stochastyczny model kontroli ruchu gałek ocznych podczas czytania. Przegląd psychologiczny, 112(4), 814.
Nuthmann, A. (2014, wrzesień). Ruchy gałek ocznych i poznanie wzrokowe wykład 2 (Uniwersytet w Edynburgu, Wielka Brytania).
Rayner, K.; Foorman, B.; Perfetti, C.; Pesetsky, D. & Seidenberg, M. (2001). Jak nauki psychologiczne informują o nauczaniu czytania. Nauki psychologiczne w interesie publicznym 2 (2): 31–74.
Rayner, K.; Slattery, Tymoteusz J.; Belanger, Nathalie N. (2010). Ruchy gałek ocznych, rozpiętość percepcyjna i szybkość czytania. Biuletyn psychonomiczny i przegląd 17 (6): 834–39. doi : 10.3758/PBR.17.6.834 . Źródło 1 listopada 2011 r.
Rayner K. (1975). Ruchy oczu, rozpiętość percepcyjna i trudności w czytaniu, Annals of Dyslexia, 33 (1), 163–73. doi : 10.1007/BF02648003
Raynera; K.; Pollatsek, J.; Aleksander, B. (2005). Ruchy oczu podczas czytania. Nauka czytania: podręcznik . [1-4051-1488-6]: Wydawnictwo Blackwell. s. 79–97. ISBN 1-4051-1488-6 (oprawa twarda); 978-1-4051-1488-2.
Reichle, E. (2011). Modele czytania z seryjną uwagą. Oksfordzki podręcznik ruchów gałek ocznych . Liversedge, S., Gilchrist, I. i Everling, S. (red.) Oxford University Press.
Reichle, ED, Rayner, K. i Pollatsek, A. (2003). Model EZ Reader kontroli ruchu gałek ocznych podczas czytania: porównania z innymi modelami. Behawioralne i nauki o mózgu, 26 (04), 445–76.
Salvucci, DD (2001). Zintegrowany model ruchów gałek ocznych i kodowania wizualnego. Badania systemów poznawczych , 1(4), 201-220.
Schott E (1922) Über die Registrierung des Nystagmus und anderer Augenbewegungen vermittels des Saitengalvanometers, Deutsches Archiv für klinisches Medizin 140, 79–90.
Sereno S.; Rayner, K. (2003). Pomiar rozpoznawania słów w czytaniu: ruchy gałek ocznych i potencjały związane z wydarzeniami. Trendy w kognitywistyce , 7 (11): 489–93.
Tecce, J.; Pok, LJ; Consiglio, MR; O'Neil, JL (2005). Zaburzenia uwagi w elektrookulograficznej kontroli funkcji komputera. International Journal of Psychophysiology , 55 (2): 159–63. doi : 10.1016/j.ijpsycho.2004.07.002 . Źródło 1 listopada 2011 r.
Vitu, F., McConkie, GW, Kerr, P. i O'Regan, JK (2001). Wpływ lokalizacji fiksacji na czas trwania fiksacji podczas czytania: efekt odwróconej optymalnej pozycji oglądania. Badanie wzroku , 41 (25), 3513–33.
Wang, J. (2011). „Rozszerzenie źrenic i śledzenie wzroku”. Podręcznik metod śledzenia procesów w badaniach decyzyjnych: recenzja krytyczna i przewodnik użytkownika: Society for Judgement and Decision Making Series. s. 185–204. ISBN 1-84872-864-6 .
Yang, S.-N. i McConkie, GW (2001). Ruchy oczu podczas czytania: teoria czasów inicjacji sakad. Badanie wizji, 41, 3567–85.