Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Bruke øyebevegelser til å evaluere de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse

doi: 10.3791/50780 Published: January 10, 2014

Summary

Den nåværende artikkelen beskriver hvordan du bruker øyesporingsmetoder for å studere de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse. Beskrivelser av øyesporingsutstyr, hvordan du utvikler eksperimentelle stimuli og prosedyremessige anbefalinger er inkludert. Informasjonen som presenteres kan brukes på de fleste studier ved hjelp av verbale stimuli.

Abstract

Den nåværende artikkelen beskriver hvordan du bruker øyesporingsmetoder for å studere de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse. Måling av øyebevegelser under lesing er en av de mest presise metodene for å måle krav til behandling av øyeblikk for øyeblikk (online) under tekstforståelse. Kognitive behandlingsbehov gjenspeiles av flere aspekter ved øyebevegelsesatferd, for eksempel fikseringsvarighet, antall fikseringer og antall regresjoner (tilbake til tidligere deler av en tekst). Viktige egenskaper ved øyesporingsutstyr som forskere må vurdere, er beskrevet, inkludert hvor ofte øyeposisjonen måles (samplingsfrekvens), nøyaktighet for å bestemme øyeposisjon, hvor mye hodebevegelse som er tillatt og brukervennlighet. Også beskrevet er egenskaper av stimuli som påvirker øyebevegelser som må kontrolleres i studier av tekstforståelse, for eksempel posisjon, frekvens og lengde på målord. Prosedyremessige anbefalinger knyttet til å forberede deltakeren, sette opp og kalibrere utstyret, og kjøre en studie er gitt. Representative resultater presenteres for å illustrere hvordan data kan evalueres. Selv om metodikken er beskrevet i form av leseforståelse, kan mye av informasjonen som presenteres brukes på enhver studie der deltakerne leser verbale stimuli.

Introduction

Når leserne leser en tekst, beveger de øynene fra ord til ord gjennom et vekslende mønster av fikseringer (punkter der øynene står stille og fokuserer på et ord) og saccades (punkter der øyet beveger seg mellom ord). Rettinger etter saccades som flytter leseren fremover gjennom en tekst, kalles fremoverfikseringer og fikseringer etter saccader som flytter leseren til tidligere punkter i en tekst, kalles regresjonsfikseringer. Den grunnleggende forutsetningen for øyesporingsmetoder er at økte behandlingsbehov er forbundet med økt behandlingstid eller endringer i fikseringsmønsteret. Økt behandlingstid kan gjenspeiles av reparasjoner med lengre varighet eller et større antall fikseringer (fremover og regressiv).

Øyebevegelser gir flere viktige fordeler som et mål på leseatferd i forhold til måling av lesetider for en hel passasje eller lesetider for setning for setning. For det første gir overvåking av øyebevegelser en kontinuerlig, online oversikt over leseytelse. Dette gir mulighet til å undersøke krav til tekstbehandling på globalt nivå (på tvers av en hel tekst), setningsnivået (enkeltsetninger) eller det lokale nivået (enkeltord eller uttrykk). Endringer i globale vanskelighetsgrader fører for eksempel til endringer i flere ytelsesmål, for eksempel total lesetid, antall fremoverrettinger og antall regresjoner. Endringer i lokale vanskelighetsgrader påvirker også flere mål, for eksempel lesetider for enkeltord, sannsynligheten for å rette ord og sannsynligheten for å gjøre regresjoner til bestemte ord. Generelle lesetider eller lesetider for setning for setning gir ikke så detaljerte mål på leseytelse. For det andre er øyebevegelser en naturlig del av lesingen; Derfor stilles det ingen ekstra oppgavekrav til en leser. For det tredje kan flere aspekter ved øyebevegelser analyseres (f.eks. fikseringsvarighet, saccadelengde og regresjonsfrekvens), noe som gir et vindu inn i forskjellige elementer i leseprosessen. For det fjerde gjenspeiler øyebevegelser direkte behandlingskravene knyttet til funksjonene i teksten som leses. Øyebevegelser varierer for eksempel som en funksjon av ordfrekvens10,11, ordlengde7, leksikalsk tvetydighet2, kontekstuell betingelse1og repetisjon10,13. For det femte gjenspeiler øyebevegelser individuelle forskjeller i leserne. Øyebevegelser varierer for eksempel avhengig av leseevne1, forkunnskaper om et emne9og leserens alder14. Rayner, Pollatsek, Ashby og Clifton13 gir en grundig gjennomgang av øyebevegelser under lesing. Samlet sett gjør disse fordelene øyebevegelser til et ideelt mål på leseatferd.

Forskningen beskrevet her brukte en øyebevegelsesmetodikk for å studere de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse. Spesielt ble eksperimentet designet for å utforske hvordan kjente og ukjente metaforer behandles4. I denne studien leste deltakerne korte tekster som ble presentert på en dataskjerm mens øyebevegelsene deres ble overvåket. Hver tekst inneholdt fire setninger. De to første setningene ga en kontekst som var i samsvar med metaforens tiltenkte betydning. Metaforene ble presentert i den tredje setningen. Den fjerde setningen fungerte som en nøytral konklusjon. Eksempler på tekster som inneholder kjente (1) og ukjente (2) metaforer presenteres nedenfor med metaforene understreket for enkel identifisering.

  1. Kjent metafor passasje. Peter hadde aldri sett en så vakker jente før. Han håpet virkelig at noe spesielt ville vokse mellom de to. Han tenkte for seg selv at kjærlighet er en blomst. Peter ringte jenta senere den kvelden.
  2. Ukjent metafor passasje. Uteksaminert fra college er en svært viktig milepæl for mange mennesker. Det kreves mye hardt arbeid for å nå dette målet. For mange mennesker er en grad en døråpning. Å bli uteksaminert fra college er noe å være veldig stolt av.

Tidligere forskning basert på en rekke metoder har vist at kjente metaforer er lettere å forstå (behandlet raskere) enn ukjente metaforer3,6. Kraften til øyesporingsmetoden er at kilden til behandlingsvansker kan isoleres til bestemte ord. For eksempel kan forskere avgjøre om den ekstra tiden som trengs for å forstå ukjente metaforer oppnås ved å bremse når de leser hvert ord i metaforene, eller bremser ned på metaforens siste ord (når det er klart at det forrige uttrykket er en metafor). Videre støtter mønstre av øyebevegelser slutninger om de kognitive prosessene som er involvert i å forstå metaforene. For eksempel, når de leser roman eller ukjente metaforer, må leserne videre behandle metaforene for å trekke ut de figurative betydningene. Dette kan gjenspeiles i øyebevegelsesmønsteret som regresjon til starten av metaforene og deretter lese gjennom metaforene for andre gang. Leserne kan også prøve å sammenligne betydningen av de to nøkkelordene i metaforene (f.eks. kjærlighet og blomst), noe som kan føre til et mønster av frem og tilbake øyebevegelser mellom nøkkelordene. Alternativt, når de leser kjente metaforer, kan leserne trekke ut de figurative betydningene umiddelbart når de leser metaforene; Derfor ville det ikke være behov for noen regresjoner. Hovedpoenget er at øyebevegelsesmønstre gjør det mulig for forskere å gjøre slutninger om de elektroniske prosessene som brukes til å forstå metaforene. Dette støtter mer beskrivende konklusjoner enn bare å si at den generelle behandlingstiden er lengre for ukjente enn kjente metaforer.

Studien som beskrives her illustrerer en vanlig metode for kontrasterende øyebevegelsesmønstre for to typer skriftlige stimuli og gir en konkret situasjon for å beskrive kritiske aspekter ved øyebevegelsesmetoder. Det er viktig at øyebevegelsesmetoden som beskrives her, generaliseres for å studere mange andre problemer, for eksempel hvordan leserne løser ordbaserte matematiske problemer som varierer i kompleksitet(f.eks. høy kontra lav kompleksitet), eller hvordan ordproblemer løses av domeneeksperter kontra nybegynnere. Øyebevegelser kan brukes til å avgjøre hvilke ord i problemene som tiltrekker seg mest oppmerksomhet (dvs. lengste fikseringsvarighet og det største antallet fikseringer) og om eksperter og nybegynnere fokuserer på samme informasjon. I hvert tilfelle vil overvåking av øyebevegelser gi en oversikt over de øyeblikk-for-øyeblikk-endringene i behandlingskrav knyttet til å forstå problemene som leses.

Protocol

1. Egenskaper av øyesporingsutstyr

Øyesporere varierer med hensyn til hvordan øyebevegelser måles, hvor ofte øyeposisjonen måles (samplingsfrekvens), nøyaktigheten av å bestemme øyeposisjon, hvor mye hodebevegelse som er tillatt og brukervennlighet. Betydningen av disse faktorene varierer avhengig av hvilken type forskning som utføres og deltakerne som testes. For eksempel, i de fleste studier av lesing, er det nødvendig med høy nøyaktighet for å bestemme hvilket ord som blir fiksert. Som et annet eksempel er toleranse for hodebevegelser og brukervennlighet avgjørende når du bruker barn som deltakere.

Forskningen beskrevet her ble utført ved hjelp av en SR Research EyeLink 1000 eye tracker (SR Research Ltd). Et bilde av øyesporingssystemet presenteres i figur 1. EyeLink-systemet sporer øyebevegelser ved å måle endringer i elevposisjon i et videobilde. Dette gjøres ved å skinne et spredt infrarødt lys (som ikke er synlig for deltakerne) på motivenes øyne og registrere infrarød refleksjon (bilde) fra ett øye (eller begge øyne) med et høyoppløselig infrarødt sensorvideokamera. Den infrarøde lyskilden og videokameraet er plassert under skjermen som brukes til å vise stimuliene. Infrarødt lys brukes til å unngå falske refleksjoner fra normale spektrumlys. Det infrarøde lyset gir et lyst sted hvor eleven er plassert (lysene kommer inn i eleven og reflekterer av netthinnen for å lyse eleven) og en presis refleksjon på overflaten av øyet kalt hornhinnen refleksjon. Videobildet digitaliseres slik at elevens horisontale og vertikale bevegelser (lyspunktet) i videorammen kan måles. Hornhinnen refleksjon er en stasjonær refleksjon som ikke beveger seg med mindre hodet er flyttet (fordi det er en refleksjon av overflaten av øyet, det beveger seg ikke når øynene beveger seg). Måling av hornhinnen refleksjon gir et middel til å skille små hodebevegelser, noe som fører til bevegelse av hornhinnen refleksjon, fra øyebevegelser alene, noe som ikke fører til bevegelse av hornhinnen refleksjon. For å minimere hodebevegelser og for å holde deltakeren i fokusområdet til videokameraet, plasserer deltakerne hodene sine på en panne- og hakestøtte mens de leser tekst som presenteres på en dataskjerm. Flere kritiske trekk ved øyesporingssystemer er beskrevet nedenfor.

  1. Samplingsfrekvens. Samplingsfrekvens refererer til hvor mange ganger per sekund øyeposisjon måles. Samplingsfrekvensen for EyeLink 1000-systemet er 1000 Hz, noe som betyr at øyeposisjonen måles 1000 ganger / sek. Vanlige samplingsfrekvenser er 1000 Hz, 500 Hz, 250 Hz og 60 Hz (videooppdateringsfrekvensen/frekvensen til mange dataskjermer).
    Merk: Når du studerer lesing, er målet å nøyaktig måle plasseringen og varigheten av fikseringer og saccader. Under vanlig voksen lesing varierer fikseringsvarighetene vanligvis fra ca. 100-800 msek, med gjennomsnittet ca. 250 msek (for lesere i høyskolealder). Saccades varierer vanligvis i varighet fra ca 10-20 msec når leserne beveger øynene fra ett ord til det neste. Svært store saccader, for eksempel å flytte fra slutten av en linje til begynnelsen av neste linje, kan være så lenge som 60-80 msek i varighet. Høyere samplingsfrekvenser gir bedre temporal nøyaktighet (også kalt tidsoppløsning) når du måler varigheten av fikseringer og saccader. Spesielt vil den gjennomsnittlige tidsfeilen være omtrent halvparten av varigheten av tiden mellom prøver. For eksempel vil en samplingsfrekvens på 1000 Hz (prøvetaking øyeposisjon hver 1 ms) føre til en gjennomsnittlig feil på 0,5 ms og en samplingsfrekvens på 60 Hz (prøvetaking øyeposisjon hver 16.7 ms) vil føre til en gjennomsnittlig feil på ca 8 mssec. En 8 msek-feil kan betraktes som for stor til å studere varigheten av saccades, men ikke for stor til å studere varigheten av fikseringer. For tretti år siden ble det utført mest leseundersøkelser ved hjelp av øyesporere med 60 Hz samplingsfrekvenser. Det meste av forskningen på lesing utføres nå ved hjelp av øyesporere som er i stand til å prøvetaking på 500 Hz eller 1000 Hz.
    Under lesing er målet å fokusere begge øynene på samme sted; Derfor er vanlig praksis å registrere øyebevegelser fra ett øye. Noen øyesporingssystemer tillater sporing av begge øynene samtidig. Fordelen med å spore begge øynene er at øyet med den beste sporingsnøyaktigheten kan velges for den endelige analysen. Ulempen med å spore begge øynene er at samplingsfrekvensen generelt reduseres med en faktor på to (dvs. en samplingsfrekvens på 1000 Hz for ett øye reduseres til 500 Hz når du registrerer fra begge øynene).
  2. Nøyaktighet. Nøyaktighet refererer til hvor godt den beregnede fikseringsplasseringen samsvarer med faktisk fikseringssted. Dette uttrykkes i grader av visuell vinkel (en halv sirkel har 180º visuell vinkel). Den gjennomsnittlige nøyaktigheten til EyeLink 1000-systemet er 0,25-0,5º visuell vinkel. For å sette dette i perspektiv, når du ser på en 17-20 i dataskjerm på normal visningsavstand, dekker bredden på skjermen 20-30º visuell vinkel.
    Merk: Graden av nøyaktighet som trengs, avhenger av forskningsmålene. Hvis målet er å måle hvilket tegn på en linje som er rettet, er det nødvendig med tegnposisjonsnøyaktighet. Hvis målet er å måle hvilket ord på en linje som er fiksert, er det nødvendig med ordposisjonsnøyaktighet. I forskningen som er beskrevet her, ble teksten vist slik at 3 tegn var lik omtrent 1° visuell vinkel. Målet er omtrent 3 tegn fordi teksten ble vist proporsjonal skrift (det vil si at tegnene var forskjellige i bredde, for eksempel tegnet i å være smalere enn w). For å oppnå nøyaktigheten til tegnposisjonen må øyemåleren bestemme fikseringsplasseringen til 1/3° (bredden på omtrent ett tegn) over et 30° horisontalt område (bredden på dataskjermen). For å oppnå ordposisjonsnøyaktighet må øyesporeren bestemme fikseringsplasseringen innenfor et 1° område for ord på 3 tegn. Øyesporere har en tendens til å være litt mindre nøyaktige når det gjelder å måle store vertikale øyebevegelser (f.eks. beveger seg fra bunnen av skjermen til toppen) fordi eleven delvis kan okkluderes av øyelokkene og øyevippene. Dette problemet kan reduseres eller elimineres betydelig ved å doble tekstene, noe som gjør det enklere å se hvilken tekstlinje som leses. For 17-20 i dataskjermer produserer dobbel avstand omtrent 2,5° vertikal separasjon mellom linjer, godt innenfor nøyaktighetsområdet til EyeLink 1000 og de fleste nåværende generasjons øyesporere.
  3. Hodebevegelse. Den tillatte hodebevegelsen for EyeLink 1000-systemet er 25 mm x 25 mm x 10 mm (horisontal x vertikal x dybde). Det vil si at deltakerne kan gjøre hodebevegelser på ± 12,5 mm venstre/høyre, ±12,5 mm opp/ned og ±5 mm inn/ut fra hodeposisjonen der innledende kalibrering (forklart nedenfor) ble utført uten at det gikk ut over nøyaktigheten. Begrensningene for venstre/høyre og opp/ned er nødvendig for å holde øye med videokameraets synsfelt. Inn/ut-begrensningen er nødvendig for å holde øye med videokameraets fokusområde. Bruk av en kombinasjons panne / hakestøtte holder enkelt bevegelser innenfor dette området.
    Merk: Hvis større hodebevegelser er nødvendig, for eksempel hvis displayet besto av tre skjermer side ved side som krevde hodebevegelser for å se på hver skjerm (som i en kjøresimulator), er en "hodemontert" versjon av øyesporeren tilgjengelig som ikke krever panne / hakestøtte. For det hodemonterte systemet er kameraene som brukes til å spore øyeposisjon montert på et justerbart hodebånd, slik at deltakerne fritt kan bevege hodet. Et separat kamera som peker fremover, registrerer scenen som vises. Øyebevegelser bestemmes i forhold til scenen som blir sett. Ulempen med hodemontert system er at samplingsfrekvensen reduseres til 500 Hz (maksimum) eller mindre, nøyaktigheten har en tendens til å være litt mindre fordi store hodebevegelser kan introdusere feil, og oppsettstidene har en tendens til å være litt lengre fordi posisjonen til øyebevegelseskameraene må justeres for hver deltaker. Programvaren for bruk av den hodemonterte øyesporeren er i hovedsak identisk med EyeLink 1000.
  4. Tid for systemoppsett. EyeLink 1000 kan vanligvis settes opp og kalibreres på 5 minutter eller mindre, noe som er typisk for videobaserte øyesporere. Denne prosessen er ytterligere definert i følgende prosedyredel.

2. Stimulus Forberedelse

Når du sammenligner øyebevegelser for stimuli tatt fra to eller flere forhold, må stimuliene matches på funksjoner som er kjent for å påvirke øyebevegelser. Metafortekstene som brukes her illustrerer flere viktige egenskaper som bør kontrolleres når man sammenligner hvordan to stimuli leses.

  1. Nøkkelord bør samsvares med gjennomsnittlig ordlengde (i antall tegn) og ordfrekvens (vanligvis uttrykt som forekomster/millioner ord) på tvers av betingelser. Dette er kritisk fordi fikseringsvarigheten øker etter hvert som ordfrekvensen reduseres og sannsynligheten for å rette et ord øker etter hvert som ordlengden øker10,13. I metaforpassasjene ble innholdsord i kjente og ukjente metaforer matchet i gjennomsnitt ordlengde og ordfrekvens.
  2. Nøkkelord bør presenteres i lignende posisjoner innen tekster og setninger. Dette er viktig fordi ord på slutten av setningene vanligvis leses langsommere enn tidligere ord i setningene, og leserne har en tendens til å lese raskere når de går gjennom et avsnitt og deretter bremser ned på den siste setningen11,12. I metaforpassasjene ble alle metaforer presentert på slutten av den tredje setningen. Å presentere noen metaforer i begynnelsen av setninger og andre på slutten av setningene ville føre til variasjon i lesetider som ikke er knyttet til metaforene selv.
  3. Nøkkeluttrykk bør samsvare grovt med ordlengde og -struktur. Dette er viktig fordi setningslengde og syntaktisk struktur påvirker lesetiden, antall fikseringer og sannsynligheten for regresjoner13. I metaforpassasjene hadde kjente og ukjente metaforer samme antall ord og struktur (X er en Y).
  4. Konteksten rett foran nøkkelord bør være omtrent likestilt med antall ord, format og behandlingsvansker. Det er nødvendig å sammenligne kontekster på tvers av betingelser fordi kontekstavhengig begrensning påvirker reparasjonsvarigheten for etterfølgende ord1,14. I metaforpassasjene er den første kontekstsetningen alltid relatert til det første nøkkelordet i metaforene (kjærlighet og fisker) og den andre kontekstsetningen alltid relatert til det andre nøkkelordet i metaforene (blomst og edderkopp).
  5. Nøkkelord eller uttrykk bør ikke være det siste ordet eller uttrykket i et avsnitt. Dette er viktig fordi leserne leser slutten av en tekst langsommere enn tidligere deler av teksten, som kalles innbrytingseffekten12. Ved å legge til en avsluttende setning kan det også måles behandling av smitte. Spillover refererer til behandlingsvansker som overføres fra en setning til den påfølgende setningen. I metaforpassasjene fulgte en nøytral konklusjonssetning metaforene. Hvis leserne ikke forsto betydningen av en metafor, kunne de gå videre til neste setning i håp om signaler om betydningen av metaforen. Som sådan var konklusjonssetningen bevisst nøytral for å fjerne meningssignaler.
    Selv om stimuluskontrollegenskapene ble beskrevet her når det gjelder metaforer, gjelder de for de fleste studier av tekstforståelse eller en studie som manipulerer språklige stimuli. Tenk på vårt tidligere eksempel der leserne løser ordbaserte matteproblemer som varierer i kompleksitet(f.eks. høy kontra lav kompleksitet). Man vil ikke at de høye kompleksitetsproblemene skal inneholde mer uvanlige (svært lavfrekvente) ord enn de lave kompleksitetsproblemene fordi matematisk kompleksitet ville bli forvirret med ordfrekvens. Selvfølgelig dikterer målet med eksperimentet hvilke funksjoner som må kontrolleres. For eksempel, hvis målet med eksperimentet er å undersøke hvordan setningsstruktur påvirker behandlingen, må setningsstrukturen manipuleres. For å gå tilbake til vårt matematiske problemeksperiment, kan det være lurt å utforske hvordan forskjellige grammatiske strukturer påvirker vanskeligheten med å løse problemene. Setninger som inneholder nøkkeldetaljer om problemene, kan for eksempel skrives med aktiv eller passiv stemme. Mønsteret av øyebevegelser på disse nøkkelsetningene kan måles, samt påvirkningen på å bestemme de riktige løsningene.

3. Kjøre eksperimentet

  1. Deltakerne bør begynne med å fylle ut et informert samtykke som beskriver den generelle prosedyren. Atferdsforskning som eksperimentet som er beskrevet her, er ofte godkjent av en institusjons atferdsmessige IRB (Institutional Research Board) i motsetning til en medisinsk IRB fordi videobasert øyesporingsutstyr ikke tar kontakt med øyet og er godkjent som en klasse 1 LED-enhet som er trygg under alle forhold. Hvis øyesporingsprosedyrer kombineres med medisinske prosedyrer, for eksempel registrering av øyebevegelser mens du gjennomgår en fMRI, vil medisinsk IRB være nødvendig.
  2. Deltakerne bør slå av eller dempe alle distraherende elektroniske enheter.
  3. Høyden på chinrest bør stilles inn slik at øyet som overvåkes er omtrent sentrert i videovisningen.
  4. Deltakerne bør justere setehøyden slik at de komfortabelt kan hvile haken på chinrest og pannen mot pannestøtten. Deltakerne har en tendens til å slappe av i stolen mens de slapper av, noe som har en tendens til å trekke pannen bort fra pannestøtten. Dette kan øke den vertikale feilen i øyesporingsposten. Dette problemet kan minimeres ved å sørge for at deltakerne begynner med haken litt over hakens høyde, slik at de kan hvile haken på hakestøtten.
  5. Deltakerne bør få vite hvordan øyesporeren justeres og settes opp før eksperimentet startes. Visning av instruksjoner på skjermen gir deltakerne en mulighet til å se hvordan skjermen ser ut før du begynner eksperimentet, og til å justere posisjonen på pannen / haken ytterligere om nødvendig.
  6. Kontroller at bare øyet som tas opp, er synlig i kameravisningen. Dette vil forhindre at trackeren "skifter" til det andre øyet hvis deltakerne gjør en stor hodebevegelse. Hvis begge øynene er i kameraets synsfelt, kan det oppstå skifting hvis deltakerne beveger hodet langt nok slik at bildet av øyet som tas opp, flyttes ut av kameraets synsfelt og det andre øyet flyttes inn i kameraets syn. Øyesporeren vil da "søke" etter en ny elevrefleksjon. Trackeren vil skifte tilbake til det opprinnelige øyet når hodet returneres til startposisjonen, men skiftet fører til midlertidig tap av øyeposisjon.
  7. Fokuser kameraet (bildet vises på eksperimentets skjerm). Riktig fokus øker evnen til å oppdage og spore eleven og hornhinnen refleksjon.
  8. Juster terskelen for infrarød følsomhet for videokameraet. EyeLink-systemet har en "auto threshold" -funksjon som riktig setter terskelen for de aller fleste deltakerne. Hvis store områder med infrarød refleksjon er synlige nær øyet, kan terskelen reduseres manuelt. På dette tidspunktet bør øyesporeren oppdage eleven og hornhinnen refleksjon og begynne å spore øyeposisjon (indikert av trådkors over eleven og hornhinnen refleksjon).
  9. Sørg for at eleven og hornhinnen refleksjon blir sporet over hele overflaten av skjermen ved å få deltakerne til å se på hvert hjørne av dataskjermen. Hvis eleven eller hornhinnen refleksjon går tapt på kantene av displayet, vipper deltakerens hode ved å flytte haken hvile base fremover eller bakover løser vanligvis problemet. For deltakere som bruker briller, okkluderer rammene noen ganger en del av videobildet av øynene når de ser på ekstreme horisontale eller vertikale vinkler. Dette er bare et problem hvis eleven og hornhinnen refleksjon ikke kan spores over hele området der stimuli vil bli vist. Øyesporeren kan kalibreres (beskrives neste) over et mindre område om nødvendig for å kompensere for dette problemet.
  10. Kalibrering er prosessen som brukes til å stille inn øyesporingsprogramvaren for å spore øyebevegelser nøyaktig. Dette gjøres ved å registrere øyeposisjon mens deltakerne fikserer et sett med ni fikseringspunkter (svarte prikker) som vises på skjermen på kjente steder. Fikseringspunktene presenteres i tilfeldig rekkefølge. Antall fikseringspunkter kan varieres avhengig av hvor mye av skjermen stimuliene vil okkupere. Hvis passasjene fyller det meste av skjermen, bør kalibreringen bruke en 9-prikks formasjon (øverst til venstre, øverst til venstre, øverst til høyre, midten til venstre, midten til høyre, nederst til venstre, nederst i midten, nederst til høyre). Hvis bare én tekstlinje vises i det loddrette midten av skjermen, kan kalibreringsområdet reduseres til det sentrale området på skjermen.
  11. Under kalibreringen instruerer du deltakerne om å fikse hver prikk til den forsvinner og prøver å ikke forutsi prikkens bevegelser. Hvis deltakerne beveger øynene i et forsøk på å forutsi neste plassering av prikken, kan bevegelsen av prikken kontrolleres manuelt for å sikre at deltakerne fikser hver prikk før neste prikk vises.
  12. Valider kalibreringen. Under valideringen fikserer deltakerne de samme ni punktene som under kalibreringen. De beregnede fikseringsstedene sammenlignes deretter med de kjente fikseringsstedene for å bestemme graden av visuell feil i beregnede fikseringssteder. På dette tidspunktet viser programvaren informasjon om graden av visuell feil for hvert fikseringspunkt, den gjennomsnittlige feilen på tvers av alle punkter og maksimal feil på tvers av alle punkter.
  13. Hvis den gjennomsnittlige feilen overstiger 0,5º visuell vinkel, må oppsettet av øyesporeren kontrolleres og kalibreringsprosessen gjentas. Den gjennomsnittlige feilen kombinerer vertikale og horisontale feil. Derfor kan en akseptabel gjennomsnittsfeil på 0,3º for eksempel gjenspeile en kombinasjon av små horisontale og vertikale feil, en kombinasjon av små horisontale feil(f.eks. 0,1º) og store vertikale feil(f.eks. 0,6º), eller et varierende mønster av feil. Forskeren bør derfor undersøke den horisontale og vertikale forskyvningen for hvert kalibreringspunkt og etablere en terskel for akseptabel feil basert på eksperimentet som utføres. Hvis for eksempel stimuliene er setninger med én linje som vises midt på skjermen, er loddrett nøyaktighet mindre viktig fordi det bare er én tekstlinje. Det forrige eksemplet på 0,1º horisontale feil og 0,6º vertikale feil kan være akseptabelt for enkeltlinjede skjermer. Når du bruker flerlinjede passasjer, er både vertikal og horisontal nøyaktighet kritisk.
  14. Start eksperimentet etter å ha oppnådd en akseptabel kalibrering. Be deltakerne om ikke å snakke når stimuli vises. Snakking får hodet til å bevege seg opp og ned når du hviler på hakestøtten, og dette reduserer øyesporingsnøyaktigheten.
  15. Begynn med å presentere et lite antall praksisforsøk slik at deltakerne blir komfortable med øyesporeren, responskontrolleren (hvis brukt) og formatet på stimuliene.
  16. Før hver prøveversjon vises et fikseringspunkt (ofte kalt et driftskorrigeringspunkt) der det første ordet i teksten vil bli plassert. Be deltakerne fikse driftskorrigeringspunktet før hver prøve. Hvis den visuelle feilen ved fiksering av driftskorrigeringspunktet overskrider den maksimale tillatte feilen (0,5º), vil ikke systemet tillate at prøveversjonen begynner. På dette tidspunktet er rekalibrering nødvendig. Dette sikrer et konsekvent nøyaktig spor gjennom hele eksperimentet. Rekalibrering tar vanligvis mindre enn ett minutt fordi systemet allerede er satt til å spore deltakernes øyne.
  17. Spør deltakerne om de har spørsmål etter at de har fullført øvelsesforsøkene. Deltakerne må fjerne hodet fra pannen/hakestøtten for å stille spørsmål. Sporingsnøyaktigheten bør kontrolleres på nytt etter at deltakerne har kommet tilbake til pannen / hakestøtten fordi hodene deres ikke vil være i nøyaktig samme posisjon. Dette kan gjøres ved at deltakerne ser på driftskorrigeringspunktet og sammenligner den beregnede posisjonen med den faktiske posisjonen, som vises på eksperimentets skjerm. For de fleste deltakerne er rekalibrering vanligvis ikke nødvendig etter å ha gått av og deretter tilbake til pannen / hakestøtten.
  18. Hvis deltakerne på noe tidspunkt må ta en pause eller kvaliteten på banen har blitt dårligere (vanligvis på grunn av at deltakerne omplasserer seg i stolen), bør kalibrering kontrolleres og rekalibrering utføres etter behov. Deltakerne har en tendens til å slappe av sine sittestillinger (slouch) under et eksperiment, noe som kan endre vinkelen på hodet. Dette kan redusere sporingsnøyaktigheten og føre til behovet for å kalibrere på nytt. Hvis du inkluderer korte pauser hver 15-20 min i lengre eksperimenter, minimeres dette problemet.
  19. Deltakerne skal debriefes etter å ha fullført eksperimentet.

Representative Results

Flere aspekter ved øyebevegelser kan analyseres, og disse blir ofte kategorisert som globale og lokale tiltak. Globale mål gjenspeiler virkemåten for øyebevegelser i en hel prøveversjon, for eksempel generell lesetid, gjennomsnittlig fikseringsvarighet for alle ord og totalt antall fikseringer (både fremover og regressiv). Lokale tiltak gjenspeiler øyebevegelsesvirkemåten for et bestemt målord eller sett med målord (for eksempel ord i metaforene) og kalles interesseområder. Lokale mål inkluderer fikseringstider for målord, sannsynligheten for å rette målord, antall rettelser på målord og antall regresjoner for å målrette ord, for å nevne noen. I tillegg diskuteres lokale tiltak ofte når det gjelder første kjøring, andre kjøring og total tid. Første kjøring (også kalt første omgang) refererer til rettelser som er gjort på et målord før du flytter til et annet ord. Dette kan betraktes som det første møtet med målordet. Andre kjøring (også kalt andre omgang) refererer til fikseringer gjort på et målord etter å ha forlatt målordet i utgangspunktet. Dette er vanligvis regresjoner til målordene. Total tid inkluderer alle fikseringer gjort på målordene (alle kjøringer kombinert). Mer komplekse tiltak brukes også til å evaluere behandlingstid og øyebevegelsesmønstre, for eksempel varighet for regresjonsbane, som er definert som den totale tiden fra først å støte på et ord til å flytte til det etterfølgende ordet. Hvis for eksempel en leser (1) rettet det siste ordet i en metafor, (2) returnerte for å rette opp det første ordet i metaforen, (3) fikset ved det siste ordet igjen, og deretter (4) fikset det første ordet i neste setning, ville varigheten av regresjonsbanen inkludere de tre første fikseringene i dette eksemplet.

Øyebevegelser fra en prøvestudie er presentert i figur 2. Sirklene representerer fikseringssteder, og de gule linjene representerer saccader, som viser hvordan leseren flyttet fra ord til ord. Den ekstra behandlingsvansker forbundet med metaforen kan ses av tettheten av fikseringer på metaforen. Fikseringene kan grupperes etter interesseområder(f.eks. ord i metaforene) for å bestemme hvor mye tid som ble brukt på hvert ord og antall fikseringer gjort på hvert ord for kjente og ukjente metaforer. Resultatene vist i figur 3 viser at det ble brukt mer tid på å behandle de to nøkkelordene i ukjente metaforer enn i kjente metaforer.

Fordelene ved å registrere øyebevegelser i motsetning til lesetider for en hel passasje eller lesetider for setning for setning kan ses i figur 2 og 3. Det er for eksempel fem fikseringer på metaforområdet (figur 2), tre fremoverfikseringer og to regresjonsfikseringer, som gjenspeiler leseren som leser gjennom metaforen til "døråpning" og deretter returnerer (regresjon) til "grad". I hovedsak ble metaforen lest to ganger. Dette utfallet ville gå ubemerket hvis bare setningslesingstider eller generelle lesetider ble målt. Som et annet eksempel viser figur 3 at mer tid ble brukt til å lese metaforens siste ord enn de tre andre ordene i metaforen, og at lesetiden var raskere for kjente enn ukjente metaforer for tre av de fire ordene i metaforene. Måling av lesetider for setning for setning indikerer lengre lesetider for setninger som inneholder kjente metaforer enn ukjente metaforer, men det ville være umulig å vite om den ekstra lesetiden ble fordelt på alle ordene i metaforen eller var begrenset til bestemte ord, og hvor mye tid som ble brukt på hvert ord ville være ukjent. Disse to eksemplene viser fordelen med å spille inn kontinuerlig, online leseatferd.

Figure 1
Figur 1. Det venstre bildet viser en deltaker plassert på pannen / haken mens du ser på en dataskjerm. Den infrarøde lyskilden og videokameraet er plassert under displayet. Det høyre bildet viser eksperimentets visning. Det store bildet i topprammen viser deltakerens ansikt rundt høyre øye (øyet spores) og det lille bildet viser et nærbilde av høyre øye. De blå områdene er områder med høy infrarød lysrefleksjon fra deltakerens hår (stort bilde) og elev (lite bilde). Korshårene over øyet identifiserer elevens sentrum og hornhinnen refleksjon nær bunnen av eleven. Klikk her for å vise større bilde.

Figure 3
Figur 2. Øyebevegelser fra en prøvepassasje som inneholder en ukjent metafor (en grad er en døråpning). Sirklene angir fikseringssteder, og de gule linjene angir saccade-baner. Større sirkler representerer hurtigreparasjoner med lengre varighet. De små tallene ved siden av sirklene angir fikseringsvarighet i millisekunder (ms). Hull (ingen saccade-linje, for eksempel mellom ordene mange mennesker) angir punkter der et sportap oppstod på grunn av en artefakt som motiver som lukker øynene et øyeblikk. Figuren viser en regresjon fra døråpning til grad innenfor metaforen.

Figure 2
Figur 3. Total fikseringsvarighet (ms) på ord i kjente og ukjente metaforer. Ordene i den vannrette aksen tilsvarer eksemplet kjente (F) og ukjente (U) metaforer. Dataene representerer et gjennomsnitt på 10 kjente og 10 ukjente metaforer.

Discussion

Fremskritt innen teknologi har ført til tilgjengeligheten av svært nøyaktige, pålitelige og brukervennlige øyesporingssystemer. Innen språkforskning gjør overvåking av øyebevegelser det mulig for forskere å bestemme hvordan leserne evaluerer en tekst. Korrigeringsmønstre kan brukes til å bestemme hvilke deler av en tekst som er vanskeligst å behandle eller er enklest å behandle, hvilke deler av en tekst som kan forstås med en enkelt fiksering og hvilke deler som krever flere fikseringer eller regresjoner, og rekkefølgen leserne behandler teksten i. Sammen støtter disse tiltakene konklusjoner om de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse.

Forståelse er basert på en interaksjon mellom informasjonen i en tekst og de kognitive ferdighetene og kunnskapen som brukes av leseren; Derfor kan en fullstendig forståelse av tekstforståelse bare oppnås ved å bruke et mål på behandling som er følsom for egenskapene til leserens tekst og egenskaper. Som nevnt tidligere, varierer øyebevegelser basert på språklige egenskaper, for eksempel ordfrekvens, ordlengde og setningskompleksitet1,2,7,10,11og leseregenskaper, for eksempel leseevne og emnekunnskap1,9. Som sådan gir øyebevegelser et ideelt mål på tekstforståelse.

Fordi øyebevegelser varierer basert på mange språklige egenskaper, er presis kontroll av stimuli viktig når man studerer de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse. Forskere bruker ofte like mye krefter på å utvikle kontrollerte stimuli som nødvendig for å gjennomføre selve eksperimentet. Faktisk er forskningen bare så god som stimuliene.

Øyesporingsmetoder kan gi verdifulle data for ethvert forskningsfelt der deltakerne blir vist visuelle stimuli og er pålagt å evaluere stimuliene. Innen annonsering kan man for eksempel bestemme hvilke deler av en visuell annonse som tiltrekker seg mest oppmerksomhet ved å måle hvilke deler av annonsen folk ser mestpå, 5,8. I medisinsk forskning kan man avgjøre om praktikanter og erfarne leger evaluerer et røntgen- eller MR-bilde på samme måte ved å se på øyebevegelsesskanningsbanen og hvor mye tid som brukes til å evaluere kritiske fysiske strukturer15. I disse eksemplene indikerer mønsteret av øyebevegelser hvilke deler av bildet som tiltrekker seg oppmerksomheten til personen som ser på bildet.

Disclosures

Det finnes ingen interessekonflikter. Forfatterne har ingen økonomiske interesser i produsentene av utstyret som er beskrevet her.

Acknowledgments

Vi ønsker å takke alle som har deltatt i forskning utført i Language Research Lab ved University of Illinois i Chicago. Vi takker også Frances Daniel, som var medvirkende til å bidra til å utvikle programmene som ble brukt til å samle inn dataene som presenteres her.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Eye Tracker SR Research Ltd. EyeLink 1000 Remote Desktop model
Experiment Control Software SR Research Ltd. Experimental Builder
Eye Movement Evaluation Software SR Research Ltd. Data Viewer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ashby, J., Rayner, K., Clifton, C. Jr Eye movements of highly skilled and average readers: Differential effects of frequency and predictability. Q. J. Exp. Psychol.. 58A, 1065-1086 (2005).
  2. Binder, K. S., Morris, R. K. An eye-movement analysis of ambiguity resolution: Beyond meaning access. Discourse Processes. 48, 305-330 (2011).
  3. Bowdle, B., Gentner, D. The career of metaphor. Psychol. Rev. 112, 193-216 (2005).
  4. Campbell, S. J., Raney, G. E. Life Is A Pencil: Using Eye Tracking to Explore Metaphor Processing. the annual meeting of the Psychonomic Society, 2011 Nov, Seattle, WA, (2011).
  5. Drèze, X., Hussherr, F. Internet advertising: Is anybody watching. J. Interact. Marketing. 17, 8-23 (2003).
  6. Glucksberg, S. The psycholinguistics of metaphor. TRENDS Cogn. Sci. 7, 92-96 (2003).
  7. Juhasz, B. J. The processing of compound words in English: Effects of word length on eye movements during reading. Lang. Cogn. Process. 23, 1057-1088 (2008).
  8. Lohse, G. L. Consumer Eye movement patterns on yellow pages advertising. J. Advert. 26, 61-73 (1997).
  9. Kaakinen, J. K., Hyn, J. Perspective effects in repeated reading: An eye movement study. Mem. Cogn. 35, 1323-1336 (2007).
  10. Raney, G. E., Rayner, K. Word frequency effects and eye movements during two readings of a text. Can. J. Exp. Psychol. 49, 151-172 (1995).
  11. Rayner, K., Raney, G. E. Eye movement control in reading and visual search: Effects of word frequency. Psychonomic Bull. Rev. 3, 245-248 (1996).
  12. Rayner, K., Raney, G. E., Pollatsek, A. Ch. 1. Eye movements and discourse processing. Lorch, R. F., O'Brien, E. J. Erlbaum. Reading. 9-36 (1995).
  13. Rayner, K., Pollatsek, A., Ashby, J., Clifton, C. Ch. 4. Psychology of Reading.. Psychology Press. 91-134 (2012).
  14. Rayner, K., Reichle, E. D., Stroud, M. J., Williams, C. C., Pollatsek, A. The effect of word frequency, word predictability, and font difficulty on the eye movements of young and older readers. Psychol. Aging. 21, 448-465 (2006).
  15. Yang, G. Z., Dempere-Marco, L., Hu, X. P., Rowe, A. Visual search: Psychophysical models and practical applications. Image Vis. Comput. 20, 291-305 (2002).
Bruke øyebevegelser til å evaluere de kognitive prosessene som er involvert i tekstforståelse
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Raney, G. E., Campbell, S. J., Bovee, J. C. Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension. J. Vis. Exp. (83), e50780, doi:10.3791/50780 (2014).More

Raney, G. E., Campbell, S. J., Bovee, J. C. Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension. J. Vis. Exp. (83), e50780, doi:10.3791/50780 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter