Eye-tracking te onderscheiden van begrip- en Oculomotor gebaseerde regressieve oogbewegingen tijdens lezing

Samenvatting

De methode werd ontworpen om de onderzoeken van de rol van remming van terugkeer (IOR) in regressieve oogbewegingen tijdens het lezen. De focus ligt op het onderscheid tussen regressies geactiveerd als gevolg van begrip moeilijkheden ten opzichte van die van oculomotor fout, met inbegrip van de rol van IOR in de twee soorten regressies geactiveerd.

Samenvatting

Regressieve oogbewegingen zijn oogbewegingen die naar achteren bewegen door de tekst en bestaat uit ongeveer 10-25% van de oogbewegingen tijdens het lezen. Als zodanig, speelt inzicht in de oorzaken en mechanismen van regressies een belangrijke rol in het begrip van eye verkeer gedrag. Remming van de terugkeer (IOR) is een oculomotor effect dat resulteert in verhoogde latentie om terug te keren aandacht naar een eerder bezochte doel ten opzichte van een doel dat was eerder niet bijgewoond. Dus, kan IOR regressies beïnvloeden. Dit document wordt beschreven hoe u ontwerpt materialen onderscheid maken tussen regressies veroorzaakt door begrip-gerelateerde en oculomotor processen; Dit laatste is onderworpen aan IOR. De methode kunnen onderzoekers de oorzaken van regressies te identificeren IOR. Hoewel de methode streng gecontroleerde materialen en grote aantallen deelnemers en materialen vereist, hierdoor onderzoekers onderscheiden en bepalen welke typen regressies die zich in hun lezing studies voordoen.

Inleiding

De in dit document beschreven methode werd ontworpen om te onderzoeken van de rol van remming van terugkeer (IOR) in regressieve oogbewegingen tijdens de lezing, gericht op regressies geactiveerd als gevolg van begrip moeilijkheid versus die geactiveerd als gevolg oculomotor fout. Specifiek, onderzochten we of regressies gelanceerd als gevolg van begrip moeilijkheden en die gelanceerd als gevolg van oculomotor vergissing IOR effecten gelden.

Regressieve oogbewegingen of regressies, zijn oogbewegingen die naar achteren door de tekst bewegen. Afhankelijk van de reader en teksteigenschappen, 10-25% van de oogbewegingen naar achteren bewegen¹. Dit heeft ertoe geleid dat onderzoekers om te onderzoeken of IOR effecten van invloed zijn op regressieve oogbewegingen tijdens natuurlijke lezing. IOR is een oculomotor effect dat resulteert in verhoogde latentie om terug te keren aandacht aan een doel dat had eerder deelgenomen aan ten opzichte van een doel dat niet eerder had bijgewoond². Hoewel veel van het werk te stellen IOR effecten heeft betrokken niet-herkende visuele aandacht taken³, is het effect uitgebreid tot het lezen van de^4,5.

Het werk onderzoekt regressies en IOR in lezing is gericht op of een oculomotor effect zoals IOR oog bewegingscontrole in lezing kan beïnvloeden. Één studie⁵ IOR gevonden in een taak van de lezing. Zij vonden dat lezers ongeveer 30 ms meer uitgegeven aan de fixatie voorafgaand aan een regressie. Dit werd geïnterpreteerd als de IOR "kosten" - de vertraging alvorens terug te keren naar een eerder gefixeerd positie. Dit was ondersteunde in regelmatige lezing en hersenloze voorwaarden⁶lezen.

Ondanks bewijs dat IOR kan worden gevonden in reguliere lezing situaties, is het duidelijk dat regressieve oogbewegingen niet allemaal dezelfde onderliggende oorzaak. Regressies als gevolg van begrip moeilijkheden geweest goed gedocumenteerd^7,8,9,10. Ondanks het bewijs dat oogbewegingen tijdens de lezing over het algemeen worden geleid door cognitieve en taalkundige factoren¹, wordt het ook aangenomen dat soms regressies naar aanleiding van low-level oculomotor factoren voordoen, zoals doelstelling¹overshoot. Er wordt verondersteld dat op sommige proeven, lezers mis programma een saccade en land buiten hun beoogde doel woord (een overschrijding). In dit geval, kan een korte, corrigerende regressieve saccade optreden, zodat het onbedoeld overgeslagen woord gefixeerd worden kan. Gezien het feit dat twee onderliggende mechanismen - taalkundige en oculomotor - hebben geponeerd geweest voor regressieve oogbewegingen, is het niet duidelijk of IOR plaatsvindt voor beide. De huidige methode zorgt voor het meten van IOR effecten wanneer regressieve oogbewegingen gegaan als gevolg van begrip moeilijkheden en als gevolg van overschrijding van de oculomotor. Dus kunnen de methode onderzoekers te onderscheiden van de onderliggende mechanismen van regressieve oogbewegingen, waardoor voor de evaluatie van IOR effecten.

De huidige methode maakt gebruik van de twee geïdentificeerde mechanismen triggering regressieve oogbewegingen. Door het ontwerpen van de materialen zodat herlezing dreigt te worden veroorzaakt door begrip moeilijkheidsgraad of de overschrijding, kunnen onderzoekers onderzoeken van de omstandigheden waaronder IOR in de lezing optreden kan. Ter bevordering van herlezing ten gevolge van oculomotor vergissing, ingesloten we korte doel-woorden die ongeveer 50% (aangepast uit de vorige onderzoek¹¹) overslaan hoge Toon. Overgeslagen woorden zijn vaak gevolgd door een corrigerende regressieve saccade wanneer het overslaan een resultaat van oculomotor fout^{11 is}. De andere reeks materialen bestond uit zinnen die semantisch dubbelzinnig homografische Woordherkomst en-opbouw (b.v., rang: school/helling). De zinnen waren aangepast van een dubbelzinnigheid studie¹² en bevatte informatie over de beoogde betekenis van de homofone daarop het woord. Dus, dit zou vergroten de kans dat lezers zou opnieuw voor begrijpend lezen. De context in overeenstemming was met de minder waarschijnlijk zin voor de homofone, waardoor het waarschijnlijk is dat lezers te herlezen na aanvankelijk hebt geselecteerd de frequentere, dominante zin op hun eerste ontmoeting met het woord target. De combinatie van oog-beweging monitoring en materialen ter vergroting van de regressie maakt deze methode uniek in toestaan voor de behandeling van regressieve oogbewegingen met verschillende oorzaken.

Inzicht in de mechanismen die ten grondslag liggen aan de regressive saccades en de rol die oculomotor factoren zoals IOR in hen spelen is belangrijk om modellen van oog bewegingscontrole alsook wat betreft de relatie tussen oculomotor en cognitieve controle van oog bewegingen. Bijvoorbeeld, een recente versie van het model van de E-Z lezer van oog bewegingscontrole maakt gebruik van een 30 ms kosten voor alle regressieve oog bewegingen¹³. Onze methodologie blijkt echter dat een dergelijke kosten geldt alleen voor regressies die voortvloeien uit oculomotor fout.

Oog beweging maatregelen toestaan onderzoekers voor het bijhouden van het ogenblik-naar-moment cognitieve verwerking tijdens het lezen van¹. Onlangs, modellen van oog bewegingscontrole begonnen te proberen uit te leggen de mechanismen die ten grondslag liggen aan de regressive oogbewegingen. Aangezien regressies vaak met betrekking tot begrip moeilijkheden gestart worden, moet elke onderzoeker geïnteresseerd in het begrijpen van de processen van begrip tijdens de lezing proberen te onderscheiden van regressies die voortvloeien uit oculomotor fout versus begrip processen. Deze methode geeft aan dat de kosten voor regressies een resultaat alleen van oculomotor fout, fungeren als een startpunt voor onderscheid te maken tussen soorten regressies. De combinatie van maatregelen van de verplaatsingen van de ogen (regressies, fixatie regressies vaker) en zorgvuldig gecontroleerde materialen toestaan voor deze differentiatie.

Protocol

De institutionele evaluatie Boards van de Kent State University en de Universiteit van Stetson hebben goedgekeurd alle methoden die hier worden beschreven.

1. de in aanmerking komende deelnemers

Opmerking: Het doel van dit onderzoek is te begrijpen van de processen van de lezing in ervaren volwassen lezers. Zo moeten bepaalde vereisten worden voldaan. Dergelijke controles zorgen ervoor dat de resultaten direct van toepassing op een bevolking van ervaren volwassen lezers met typische cognitieve processen zijn.

1. Werven van deelnemers die voldoen aan de volgende vereisten: moet ten minste 18 jaar oud, hebben geen lezing een handicap (dyslexie, alexia, Agrafie, enz.), normale of gecorrigeerde visie (glazen of contacten zijn aanvaardbaar) hebben, en spreken Engels als moedertaal.

2. experimentele Stimuli

N OTE :  Prikkels bouw impliceert de selectie van individuele doel woorden evenals het creëren van zin contexten waarin die doel-woorden zijn ingesloten.

1. Voorbereiden oculomotor corrigerende regressies prikkels.
   1. Selecteer een set van ten minste 30 doel woorden te worden ingebed in de zinnen. De doel-woord (woord_n) is het woord op welke woord overslaan en zullen regressieve oogbewegingen worden gemeten. Selecteer woorden in een corpus van de Engelse taal, zoals CELEX¹⁴, waarin word frequenties. Selecteer woorden die lage frequentie, met frequenties lager dan 30 tellingen per miljoen. Kies een woord drieletterige inhoud om woord overslaan.
   2. Selecteer de pre doel woorden (woord_n-1) zodat de lezer dreigt te fixeren eerder overslaan of fixering woord_n. Nogmaals, met behulp van een corpus van de Engelse taal, selecteert u woorden die hoge frequentie, met ten minste 30 punten per zijn miljoen. Kies een vijf tot zeven brief inhoud word vergroot u de kans dat het zal worden gefixeerd en niet overgeslagen.
   3. Selecteer het na doel woord (woord_{n + 1}) zodat de lezer dreigt te fixeren het na overslaan of fixering woord_n. Selecteer de dezelfde Dutch language corpus van de vorige twee stappen met een hoge frequentie voorzetsel dat bestaat uit ten minste vier letters lang.
   4. Maak met de woorden die zijn geselecteerd in de vorige drie stappen zin contexten waarin deze drie woorden worden ingesloten. Plaats woorden_n-1en word_nwoord_{n + 1} in het midden van de zin. Zie stap 2.2.6 voor sommige prikkels in het volgende voorbeeld.
      N OTE : Zinnen moet neutraal kader zonder een emotioneel geladen taal. De zin frames moeten worden geschreven, zodat dat de algemene zin grammaticale en dat woorden_n-1en word_nwoord_{n + 1} soepel in het frame van de zin passen. Het woord target_n mag niet voorspelbaar is uit de context dat voorafgaat aan het (zie stap 2.2.5 voor informatie over norming om ervoor te zorgen dat doel woorden niet voorspelbaar zijn).
   5. Na zin worden frames gemaakt, norm de prikkels die met behulp van een cloze taak ervoor te zorgen dat het woord target_n is niet voorspelbaar is uit de context van de zin.
      1. In deze taak een aparte set van deelnemers te werven.
      2. Deze deelnemers bekijken elke zin verband tot het woord van de doelgroep, zonder met inbegrip van de doelstelling, en produceren een woord dat ze denken beste past de zin dat heb.
      3. Laat de deelnemers het voltooien van deze taak met behulp van pen en papier of woorden invoeren op een computer met behulp van een programma of een ander softwarepakket voor gedrags onderzoek.
         N OTE : Als het woord target wordt geproduceerd door meer dan 20% van de deelnemers, dan moet het voorspelbaar is uit de context van de zin wordt beschouwd en moet worden vervangen met een minder voorspelbaar woord en genormeerde opnieuw. In het origineel experimenteren¹¹, 100 deelnemers de cloze taak voltooid en geen woord doel werd voorspeld uit de voorafgaande context.
   6. Zie een voorbeeld zin hieronder. In deze zin, groene woord_n-1, gem is de drieletterige lagefrequentie-onvoorspelbare woord_n, en rond woord_{n + 1}. In dit experiment, was het doel woord gecontroleerd te lage frequentie (betekenen = 10.54 tellingen per miljoen, standaarddeviatie = 6.97)¹⁴.
      De actrice droeg een groen juweel rond haar nek bij de awards show.
      Een andere set van 10 experimentele stimuli zijn van de oorspronkelijke experiment¹⁴hieronder gepresenteerd.
      Hij staarde naar de grote urn in de kamer.
      Ze was bang voor de Zwarte Vos tot het wagged van zijn staart.
      Hij probeerde te grijpen de kleine paling uit de vijver.
      Ze wilde zien van de grote dierentuin binnen van het nieuwe themapark.
      Zij liepen rond de gehele sportschool na hun workout.
      Het kind gevraagd de jonge elf over werken in Santa's shop.
      Er was altijd een korte cot onder het bed in haar neef house.
      Er was echt bewolkt langs de kustlijn vanmorgen.
      Hij plaatste zijn juiste ski hierboven zijn links een toen hij voor de truc.
      Ze deed haar eerste optreden sinds ze schreef enkele nieuwe nummers.
2. Prikkels voorbereiden begrip gebaseerde regressies.
   1. Zin contexten voor dit experiment krijgen door aanpassing van een eerdere studie die al genormeerde zin frames met meervoudige Woordherkomst en-opbouw¹². Dit artikel downloaden en bekijken van bijlage A, waarin sprake is van een neutrale zin frames die eindigen met een dubbelzinnige homofone.
   2. Met behulp van deze zin frames, het schrijven van de tweede helft van de zin die de homofone aan haar ondergeschikte betekenis disambiguates. Bepalen de onderliggende betekenis van het woord van de doelgroep met behulp van de University of South Florida homograaf normen¹⁵. Bijvoorbeeld, is de onderliggende betekenis van de homofone rang "heuvel helling" terwijl de overheersende betekenis is "evaluatie schaal." Dus, voor de zin "Mike hield niet van het leerjaar..." toevoegen ".. .of de heuvel die ze naar beneden rijden." Dit einde maakt het dus dat de dubbelzinnige homofone "grade" is gedisambigueerde aan haar ondergeschikte betekenis door het woord "hill." Elke zin moet twee korte functie woorden tussen de dubbelzinnige homofone en de woorden die het disambiguates. Een andere set van 10 voorbeeldzinnen worden gepresenteerd onder¹⁴
      Barbara onderzocht de maïs op haar voet nadat het werd pijnlijk.
      Ben ten slotte zag de bluffen wanneer de trail plotseling afgelopen.
      Betty zocht het bestand voor haar nagels , want ze waren verscheurd.
      Debbie vond het geval dat de advocaat besloten over te nemen.
      Iedereen merkte de krab wanneer hij zeurde over alles.
      Fred onderzocht nauw de tabel en de grafiek in het verslag.
      Harry hield niet van het pak dat werd ingediend tegen hem.
      Hij was blij met de Druk op wanneer de rimpel werd verwijderd uit zijn broek.
      Helen keek de kardinaal in de kerk op zondag.
      Het was een zeer slechte zin dat de rechter afgeleverd aan de verweerder.
      Jen zag gemakkelijk de liniaal en de koningin op het paleis.

3. begrip Check

1. Controleer of dat alle deelnemers aan het lezen bent voor begrip gedurende het gehele experiment. Zo willekeurig presenteren een reeks begrip vragen gedurende het gehele experiment. Gebruik eenvoudige instructies die worden gevolgd door een Ja of nee vraag om ervoor te zorgen dat de deelnemer was het begrijpen van elke zin. Presenteren de begrip vragen afzonderlijk van de zin. Oog bewegingspatronen kunnen afwijken wanneer een deelnemer niet veel aan de tekst aandacht is. Gegevens verwijderen uit een deelnemer die scoort minder dan 80% nauwkeurigheid op de vragen begrip van data-analyse. Er moet begrip vragen op ten minste 10% van de proeven. Begrip vragen moeten volgen vuller zinnen, niet-experimentele zinnen. Een voorbeeld van vier begrip vragen zijn hieronder weergegeven:
   Zin: Christina gingen naar Californië met haar ouders vorig jaar.
   Vraag: Christina ging naar Vermont vorig jaar?
   Zin: Na Mark afgestudeerd college vond hij een baan onmiddellijk.
   Vraag: Niet Mark om een baan te vinden?
   Zin: De telefoon klonk net als Samantha kroop in bed.
   Vraag: Iemand riep Samantha gisteravond?
   Zin: De toeristen spijt van niet zijnde kundig voor langer verblijf in Florida.
   Vraag: Heeft de toeristen wil om langer te blijven?

4. eye Tracking-Procedure

1. Werven van ten minste 50 deelnemers voor elk experiment (oculomotor controle en inzicht gebaseerde regressies) om voldoende gegevens voor analyses; drop proeven zonder regressies. Bereiden ten minste 40 experimentele prikkels voor elk experiment, met ten minste 10 begrip vragen, en ten minste 20 vuller zinnen voor elk experiment. Elk experiment moet ongeveer 30 minuten in beslag nemen.
2. Gebruik een oog-tracker met een sampling rate van 1000 Hz, wat betekent dat oog posities worden gemeten 1000 keer per seconde. Het meten van de oogbewegingen van het rechteroog.
   NOTE: deze bemonsteringsfrequentie is belangrijk omdat oog verkeer gedrag razendsnel is, en een sample rate van minder dan 1000 Hz zou niet gevoelig genoeg is om te vangen alle cognitieve verwerking.
3. Hebben de deelnemers zittend ongeveer 60 cm (24 inch) van een computerscherm. Een scherm van 21 inch of andere schermen gebruiken voor de oorspronkelijke experiment¹⁴.
   1. Hebben de deelnemers hun kin stilhoudt boven een kin rust om te stabiliseren hoofdbewegingen. Laat cursisten aanpassen van de hoogte van de kin rust en de stoel tot ze comfortabel zijn.
   2. Instrueer de deelnemers om uit te rusten van hun vingers op een knop "ja" en een "nee" knop die zij gebruiken zal om begrip vragen te beantwoorden.
4. Gebruik een negen-dot kalibratie om te kalibreren deelnemers oog posities. Instrueer de deelnemers aan de blik op een witte cirkel in het centrum van een zwart scherm. Deelnemers zullen hun ogen naar de witte cirkel verplaatsen als het beweegt rond acht andere posities op het scherm. Hebben de deelnemers houden hun ogen op de cirkel totdat het wordt verplaatst naar een nieuwe positie.
   1. Na kalibratie, valideren oog posities. Als deelnemers oog posities worden verbeterd binnen één graad van visuele hoek, dan vragen dat de deelnemers gaan naar het gedeelte van de lezing van de studie.
5. Hebben elke zin één filter tegelijk in willekeurige volgorde in het midden van het scherm worden weergegeven. Gebruik een monospace lettertype zoals Courier zodat alle tekens evenveel ruimte op de deelnemer netvlies innemen. Intermix vuller straffen en begrip veroordelingen (gevolgd door vragen) met experimentele zinnen.
6. Voorafgaand aan elke zin, hebben de deelnemer blik op een witte cirkel op de linkerkant van het scherm dat overeenkomt met de positie van de eerste letter van het eerste woord. Wanneer de deelnemers dit standpunt bekijkt, hebben de experimentator druk op een knop waarmee het begin voor de lezing.
   N OTE : Dit experiment gebruikt zelfstudie lezing, zodat de deelnemer zal druk op de knop "ja" wanneer ze klaar zijn met het lezen van de zin. Na het lezen van elke zin, de witte cirkel verschijnt op het scherm weer en het proces zal herhalen met de volgende zin.
7. Het uitvoeren van een drift juiste vóór elke zin om ervoor te zorgen dat de kalibratie accuraat blijft. Als de ooghoogte uitgeschakeld door meer dan één graad van visuele hoek is, herijken van de deelnemer oog posities.

5. kwantitatieve analyse van gegevens

1. Nadat alle gegevens zijn verzameld, openen en het programma DataViewer, geladen in alle gegevensbestanden in .edf-indeling als EyeLink softwarematig. Verwijderen van fixatie duur die minder dan 100 ms of langer dan 1000 ms zoals deze niet met taalkundige verwerking overeen komen.
2. Vervolgens een belang gebied rapport uitvoeren om te verzamelen van de maatregelen voor het gedrag van de gewenste oog verplaatsingen van elk woord van belang: woord_nen word_{n + 1}. Stel interesse gebieden rond deze items met behulp van een scheidingsteken en de standaardinstellingen voor de oppervlakte van de rente in de Experiment Builder. Selecteer meerdere variabelen om te bepalen het type regressieve oog verkeer en de aanwezigheid of afwezigheid van een IOR effect:
   IA_SKIP: Deze variabele geeft of woord_n werd overgeslagen. Dit is belangrijk om te bepalen of de regressie naar woord_n een retourvlucht of niet-terugkeer regressie.
   IA_REGRESSION_IN: Deze variabele geeft aan of een regressie woord_nwerd verfilmd. Alleen analyseren proeven waarin deze waarde 1 is, anders is het niet relevant voor IOR analyses omdat geen terugkeer oog-beweging werd gemaakt naar dit doel.
   IA_REGRESSION_OUT: Deze variabele geeft aan of een regressie is gedaan uit word_{n + 1}. Alleen analyseren gevallen waarin deze variabele 1, waarmee wordt aangegeven dat een terugkeer oog-beweging werd gemaakt.
   IA_FIRST_RUN_DWELL_TIME: Deze variabele is een maat voor hoe lang de lezer besteed aan word_{n + 1} op de eerste pass door middel van de zin. Deze duur geeft de hoeveelheid verwerking die het duurde voordat een regressieve oog-beweging werd gemaakt. Deze duur bestaat uit elk ander potentiële remming moment voordat een regressieve oog-beweging.
3. Nu dat elk afzonderlijk experiment is gecategoriseerd, hebben de onderzoeker inspecteren elk proces afzonderlijk om te bepalen of het telt als een regressieve oog oculomotor of begrip gebaseerde beweging. Alleen inspecteren proeven waar IA_REGRESSION uit word_{n + 1} 1 is en IA_REGRESSION_IN aan woord_n 1.
   1. In DataViewer, van de deelnemer gegevens selecteren en openen van elk afzonderlijk experiment. Doorklikken naar elke fixatie te inspecteren of de regressie uit word_{n + 1} rechtstreeks in word_{n geboekt} nadat het is gefixeerd of overgeslagen. Zo ja, mark dit proces moeten worden opgenomen in de analyses in het gegevensbestand. Neem geen proeven waar een regressie werd gemaakt aan een eerder deel van de zin of toen een regressie werd gemaakt uit word_{n + 1} na het verwerken van andere delen van de zin.
4. Nadat alle proeven zijn gemerkt, analyseren van gegevens met behulp van lineaire gemengde effecten modellen met de pakketten van het languageR en lme4 in R Studio¹⁶. Willekeurige hellingen en onderschept opgeven voor zowel de deelnemers en de items. Vaste effecten moeten vallen overslaan van de target word en regressies in de doel-word.

Resultaten

De resultaten van onze eerdere werk met behulp van dit paradigma¹⁴ resulteerde in een groei van 17% regressie in de oculomotor fout en een tarief van 29% regressie in het begrip moeilijkheid voorwaarde¹⁴. In de oculomotor fout, 32% van de regressies tot eerder gefixeerd woorden en 68% van regressies waren te eerder overgeslagen woorden. Het omgekeerde patroon is opgetreden in de voorwaarde van de moeite begrip. Van de 29% regressies waren 61% eerder gefixeerd woorden terwij...

Discussie

Het huidige onderzoek biedt een methode om onderscheid te maken tussen twee verschillende soorten regressieve oogbewegingen tijdens lezing - degenen die zijn gebaseerd op begrip moeilijkheid en degenen die zijn gebaseerd op oculomotor fout. De gegevens leveren het bewijs dat een low-level attentional proces, IOR, van het soort regressie afhangen kan. Bleek dat IOR treedt alleen op voor oculomotor gebaseerde regressies, maar niet voor begrip gebaseerd regressies¹⁴. ...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Eyelink 1000 Plus	SR Research		Video-based eye tracker
Experiment Builder Software	SR Research		Software om eye tracking experimenten te bouwen
Data Viewer	SR Research		Software om eye tracking metingen te ontvangen