Движение глаз при чтении - Eye movement in reading

Движение глаз при чтении включает визуальная обработка письменного текста. Это описали французы офтальмолог Луи Эмиль Хаваль в конце 19 века. Он сообщил, что глаза не двигаются непрерывно вдоль строки текста, а совершают короткие быстрые движения (саккады ) в сочетании с короткими остановками (фиксации ). Наблюдения Джаваля основывались на наблюдении невооруженным глазом за движение глаз при отсутствии техники. С конца 19-го до середины 20-го века исследователи использовали ранние технологии отслеживания, чтобы помочь своим наблюдениям, в исследовательском климате, который подчеркивал измерение человеческое поведение и навыки для образовательных целей. В этот период были получены самые базовые знания о движении глаз. С середины 20 века произошло три основных изменения: разработка оборудования для неинвазивного отслеживания движения глаз; внедрение компьютерных технологий для увеличения мощности этого оборудования для сбора, записи и обработки огромных объемов данных, генерируемых движением глаз; и появление когнитивная психология в качестве теоретической и методологической основы, в рамках которой чтение процессы исследуются. Серено и Райнер (2003) полагали, что лучший современный подход к обнаружению непосредственных признаков распознавание слов через записи движения глаз и потенциал, связанный с событием.

История

До второй половины 19 века в распоряжении исследователей были три метода исследования движения глаз. Первое наблюдение без посторонней помощи дало лишь небольшие объемы данных, которые можно было бы считать ненадежными по сегодняшним научным стандартам. Этот недостаток надежности возникает из-за того, что движение глаз происходит часто, быстро и под небольшими углами, до такой степени, что экспериментатор не может понимать и записывать данные полностью и точно без технической поддержки. Другой метод был самонаблюдение, в настоящее время считается сомнительным в научном контексте. Несмотря на это, некоторые знания, похоже, были получены из самоанализ и наблюдение невооруженным глазом. Например, Ибн аль-Хайтам, врач из Египта XI века, как сообщается, писал о чтении в терминах серии быстрых движений и понял, что читатели используют периферийный а также центральное зрение.[1]

Леонардо да Винчи: У глаза есть центральная линия, и все, что достигает глаза через эту центральную линию, можно увидеть отчетливо.

Леонардо да Винчи (1452–1519), возможно, были первыми в Европе, кто распознал некоторые особые оптические качества глаза. Свои идеи он получил частично через самоанализ, но в основном через процесс, который можно было бы описать как оптическое моделирование. На основе рассечения человеческого глаза он проводил эксперименты с заполненными водой хрустальными шарами. Он писал: «Функция человеческого глаза ... определенным образом описывалась многими авторами. Но я обнаружил, что это совершенно другое».[2]

Его главное экспериментальное открытие заключалось в том, что есть только отчетливое и ясное видение на «прямой видимости», оптической линии, которая заканчивается на ямка. Хотя он не использовал эти слова буквально, он фактически является отцом современного различия между фовеальным зрением (более точный термин для центрального зрения) и периферийное зрение. Однако Леонардо не знал, что сетчатка - это чувствительный слой, он все еще считал, что хрусталик - это орган зрения.

Похоже, что записей об исследованиях движения глаз до начала 19 века не было. Сначала главной заботой было описать глаз как физиологический и механический движущийся объект, наиболее серьезная попытка Герман фон Гельмгольц основная работа Справочник по физиологической оптике (1866 г.). На смену физиологическому подходу постепенно пришел интерес к психологический аспекты визуального ввода в движении глаз как функциональный компонент визуальных задач.

В последующие десятилетия были предприняты более сложные попытки интерпретировать движение глаз, в том числе утверждение, что значимый текст требует меньше фиксации для чтения, чем случайные строки букв.[3] В 1879 г. французы офтальмолог Луи Эмиль Хаваль использовал зеркало на одной стороне страницы, чтобы наблюдать за движением глаз при безмолвном чтении, и обнаружил, что оно включает в себя последовательность прерывистых отдельных движений, для которых он ввел термин саккады. В 1898 году Erdmann & Dodge с удивительной точностью оценили с помощью ручного зеркала среднюю продолжительность фиксации и длину саккады.

Технология раннего отслеживания

Устройство слежения за глазами это инструмент, созданный для измерения движений глаз и головы. Первые устройства для отслеживания движения глаз имели две основные формы: те, которые основывались на механической связи между участником и записывающим инструментом, и те, в которых свет или какая-либо другая форма электромагнитная энергия был направлен в глаза участника, и его отражение было измерено и записано. В 1883 году Ламар первым использовал механическое соединение, поместив тупую иглу на верхнее веко участника. Игла улавливала звук, производимый каждой саккадой, и передавала его в виде слабого щелчка в ухо экспериментатора через усиливающий усилитель. мембрана и резиновая трубка. Обоснованием этого устройства было то, что саккады легче воспринимать и регистрировать на слух, чем визуально.[4] В 1889 г. Эдмунд Б. Делабарр изобрел систему записи движения глаз непосредственно на вращающийся барабан с помощью стилус с прямым механическим подключением к роговица.[5] Другие устройства, предполагающие физический контакт с поверхностью глаз, были разработаны и использовались с конца 19 века до конца 1920-х годов; к ним относятся такие предметы, как резиновые шары и наглазники.

Механические системы страдали тремя серьезными недостатками: сомнительная точность из-за проскальзывания физического соединения, значительный дискомфорт, причиняемый участникам прямым механическим соединением (и, как следствие, большие трудности с убеждением людей участвовать) и проблемы экологическая ценность, поскольку опыт чтения участников в испытаниях значительно отличался от обычного опыта чтения. Несмотря на эти недостатки, механические устройства использовались в исследованиях движения глаз еще в 20 веке.

Вскоре были предприняты попытки преодолеть эти проблемы. Одним из решений было использование электромагнитной энергии, а не механического соединения. В «технике Доджа» луч света направлялся на роговицу, фокусировался системой линз и затем записывался на подвижную фотопластинку. Эрдманн и Додж[6] использовали эту технику, чтобы заявить, что во время саккад восприятие практически отсутствует, и это открытие было позже подтверждено Utall & Smith с использованием более сложного оборудования. Фотопластинка в технике Dodge вскоре была заменена пленочной камерой, но по-прежнему страдала от проблем с точностью из-за сложности поддержания идеального выравнивания всех частей оборудования на протяжении всего испытания и точной компенсации искажений, вызванных дифракцией. качества фотообъективов. Кроме того, обычно необходимо было удерживать голову участника с помощью неудобной прикусной планки или зажима для головы.

В 1922 году Шотт предпринял еще один шаг вперед под названием электроокулография (EOG), метод регистрации электрического потенциала между роговицей и сетчатка.[7] Электроды можно покрыть специальной контактной пастой перед наложением на кожу. Таким образом, теперь нет необходимости делать надрезы на коже пациента. Распространенное заблуждение об ЭОГ состоит в том, что измеренный потенциал - это электромиограмма экстраокулярные мышцы. Фактически, это всего лишь проекция глазного диполя на кожу, потому что более высокие частоты, соответствующие ЭМГ, отфильтровываются. EOG позволил значительно повысить точность и надежность, что объясняет его постоянное использование экспериментаторами на протяжении многих десятилетий.[8][9][10]

Современное отслеживание глаз

В движении глаз во время чтения участвуют четыре основные когнитивные системы: обработка речи, внимание, зрение и глазодвигательный контроль.[11] Айтрекеры подпрыгивают рядом инфракрасный Осветите внутреннюю часть глазного яблока и проследите за отражением в глазу, чтобы определить положение взгляда. С помощью этой техники можно точно определить положение фиксации на экране.[12] Ван (2011) упомянул, что устройство слежения за глазами, основанное на видео, которое использует видеокамеры для записи положения глаз человека - записи расширения зрачка и движения глаз - может быть использовано для изучения того, как реакции фиксации, саккады и расширения зрачка связаны с информация на экране и варианты поведения. Согласно Вангу (2011: 185), «понимание взаимосвязи между этими наблюдаемыми параметрами может помочь нам понять, как на поведение человека в экономике может влиять информация, которую люди получают, на чем сосредоточено их внимание, в каком эмоциональном состоянии они находятся и даже то, какой мозговой активностью они занимаются. Это связано с тем, что фиксации и саккады (сопоставленные с информацией, отображаемой на экране) показывают, как люди получают информацию (и что они видят), продолжительность фиксации указывает на внимание, а реакция расширения зрачка указывает на эмоции, возбуждение , стресс, боль или когнитивная нагрузка ".[нужна цитата ]

Саккады

Основная статья: Саккада
Горизонтальное движение глаз при чтении. Движение слева направо можно рассматривать как «наверху», а саккады справа налево четкие.

Опытные читатели двигают глазами во время чтения в среднем каждую четверть секунды. В то время как глаз фиксируется, новая информация вводится в систему обработки. Хотя средняя продолжительность фиксации составляет 200–250 мс (тысячные доли секунды), диапазон составляет от 100 мс до более 500 мс.[13] Расстояние, на которое глаз перемещается в каждой саккаде (или коротком быстром движении), составляет от 1 до 20 знаков, в среднем 7–9 знаков. Саккада длится 20-40 мс, и в это время зрение подавляется, так что новая информация не приобретается.[14] Существует значительная вариативность фиксации (точки, в которую перескакивает саккада) и саккад между читателями и даже для одного и того же человека, читающего один отрывок текста. Опытные читатели возвращаются к уже прочитанному материалу примерно в 15% случаев. Основное различие между более быстрыми и медленными читателями заключается в том, что последняя группа постоянно показывает более длительную среднюю продолжительность фиксации, более короткие саккады и большее количество регрессий.[15] Эти основные факты о движении глаз были известны уже почти сто лет, но только недавно исследователи начали рассматривать поведение движения глаз как отражение когнитивная обработка во время чтения.[16]

Диаграмма, демонстрирующая острота зрения фовеального зрения при чтении

Нижняя строка текста имитирует остроту зрения с относительной остротой в процентах. Сложность распознавания текста увеличивается с удалением от точки фиксации.[17]

Дислексия

Люди с дислексия обычно страдают от пониженной скорости чтения, которая может быть вызвана множеством различных переменных. Есть много средств борьбы с этим дефицитом, в зависимости от того, какие биологическая теория дислексии они основаны на. Одна из таких идей основана на магноцеллюлярном дефиците, когда магноцеллюлярные пути несогласованы, вызывая пропуск или перечитывание строк.[18]

Компьютерные модели движения глаз при чтении

Теория конкуренции-взаимодействия и SERIF подчеркивают низкоуровневые глазодвигательные процессы при чтении, такие как то, как длина слова текущего фиксированного слова и его соседних слов влияет на амплитуду и латентность саккады (или продолжительность фиксации).[19][нужна цитата ] Reader, EMMA, E-Z Reader и SWIFT подчеркивают когнитивные процессы более высокого уровня, такие как лексическая обработка, частота слов, синтаксический анализ или предсказуемость слов.[нужна цитата ]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Хеллер (1988: 39).
  2. ^ Леонардо да Винчи (1955), das Lebensbild eines Genies, Эмиль Фольмер Верлаг, Висбаден, Берлин. Dokumentation der Davinci Ausstellung in Mailand 1938, стр. 430; цитируется в «Hans-Werner Hunziker, (2006) Im Auge des Lesers: foveale und периферия Wahrnehmung - vom Buchstabieren zur Lesefreude» [В глазах читателя: фовеальное и периферическое восприятие - от распознавания букв к радости чтения] Transmedia Stäubli Verlag Zürich 2006 ISBN  978-3-7266-0068-6.
  3. ^ Райнер, Поллацек и Александр (2005).
  4. ^ Ламаре, М. (1893). "Des mouvements des yeux pendants la lecture". Comptes Rendus de la Société Française d'Ophthalmologie: 35–64.
  5. ^ Делабарр (1898).
  6. ^ Erdmann B & Dodge R (1898 г.).
  7. ^ Шотт Э. (1922).
  8. ^ Finocchio, Preston, & Fuchs (1990).
  9. ^ Лю, Чжоу, Ху (2011).
  10. ^ Текче, Пок, Консильо, О'Нил (2005).
  11. ^ «Движение глаз во время чтения». Pitt.edu. Получено 14 апреля 2014.
  12. ^ Ван (2011).
  13. ^ Серено и Райнер (2003).
  14. ^ Райнер, Форман, Перфетти, Песецки и Зайденберг (2001).
  15. ^ Райнер, Слэттери, Белэнджер (2010).
  16. ^ Райнер К. (1975).
  17. ^ Ханс-Вернер Хунцикер, (2006) Im Auge des Lesers: foveale und периферия Wahrnehmung - vom Buchstabieren zur Lesefreude [Глазами читателя: фовеальное и периферическое восприятие - от распознавания букв к радости чтения] Transmedia Stäubli Verlag Zürich 2006, ISBN  978-3-7266-0068-6.
  18. ^ Штейн Дж., Магноцеллюлярная теория дислексии развития Дислексия. 2001, янв – март, 7 (1): 12–36.
  19. ^ Ян, С.-Н; Макконки, G.W (2001). «Движение глаз во время чтения: теория времен инициации саккад». Исследование зрения. 41 (25–26): 3567–3585. Дои:10.1016 / S0042-6989 (01) 00025-6. PMID  11718796.

Рекомендации

  • Абади, Р. В. (2006). Зрение и движения глаз. Клиническая и экспериментальная оптометрия, 55–56.
  • Делабар Э. (1898) Метод записи движений глаз, Психологический обзор 8, 572–74.
  • Энгберт Р. и Клигл Р. (2011) Модели чтения с параллельным градуированным вниманием. Оксфордский справочник по движениям глаз. Ливерседж, С., Гилкрист, И., и Эверлинг, С. (ред.) Oxford University Press.
  • Erdmann B & Dodge R (1898 г.) Psychologische Untersuchung über das Lesen auf Experimenteller Grundlage, Нимейер: Галле.
  • Finocchio, Dom; Престон, Карен Л; Фукс, Альберт Ф. (1990). «Получение количественной меры движений глаз у младенцев: метод калибровки электроокулограммы». Исследование зрения 30(8): 1119–28. Дои:10.1016 / 0042-6989 (90) 90169-Л.
  • Heller D (1988) "Об истории записи движения глаз" в Исследование движения глаз: физиологические и психологические аспекты, Торонто: CJ Hogrefe, 37–51.
  • Гельмгольц H (1866) Handbuch der Physiologischen Optik, Восс: Гамбург.
  • Ханзикер, Х. (2006). Im Auge des Lesers: foveale und периферия Wahrnehmung - vom Buchstabieren zur Lesefreude [В глазах читателя: фовеальное и периферическое восприятие - от распознавания букв к радости чтения] Transmedia Stäubli Verlag Zürich 2006, ISBN  978-3-7266-0068-6.
  • Javal, E. (1878) "Essai sur la Physiologie de la Lecture", в Annales d'ocullistique 80, 61–73.
  • Джаст, М.А., и Карпентер, П.А. (1980). Теория чтения: от фиксации взгляда к пониманию. Психологический обзор, 87 (4), 329.
  • Ламар, М. (1893) Des mouvements des yeux pendants la lecture, Comptes rendus de la société française d'ophthalmologie, 35–64.
  • Liu, Y .; Чжоу, З .; Ху, Д. (2011). "Независимый мозг-компьютерный орфографический прибор с помощью скрытых задач визуального поиска". Клиническая нейрофизиология 122(6): 1127–36. Дои:10.1016 / j.clinph.2010.10.049. Проверено 1 ноября 2011 года.
  • Макдональд, С.А., Карпентер, Р.Х.С., и Шиллкок, Р.С. (2005). Анатомически ограниченная стохастическая модель управления движением глаз при чтении. Психологическое обозрение, 112 (4), 814.
  • Нутманн, А. (2014, сентябрь). Движение глаз и зрительное познание, лекция 2 (Эдинбургский университет, Великобритания).
  • Rayner, K .; Форман, Б .; Perfetti, C .; Песецкий Д. и Зайденберг М. (2001). Как психологическая наука влияет на обучение чтению. Психологическая наука в интересах общества 2 (2): 31–74.
  • Rayner, K .; Слэттери, Тимоти Дж; Белэнджер, Натали Н. (2010). Движения глаз, диапазон восприятия и скорость чтения. Психономический бюллетень и обзор 17(6): 834–39. Дои:10.3758 / PBR.17.6.834. Проверено 1 ноября 2011 года.
  • Райнер К. (1975). Движения глаз, диапазон восприятия и нарушение чтения, Annals of Dyslexia, 33 (1), 163–73. Дои:10.1007 / BF02648003
  • Райнер; К .; Pollatsek, J .; Александр, Б. (2005). Движение глаз при чтении. Наука чтения: Справочник. [1-4051-1488-6]: Blackwell Publishing. С. 79–97. ISBN  1-4051-1488-6 (Твердая обложка); 978-1-4051-1488-2.
  • Райхле, Э. (2011). Модели чтения с последовательным вниманием. Оксфордский справочник по движениям глаз. Ливерседж, С., Гилкрист, И., и Эверлинг, С. (ред.) Oxford University Press.
  • Райхле, Э.Д., Райнер, К., и Поллацек, А. (2003). Модель EZ Reader контроля движения глаз при чтении: сравнение с другими моделями. Поведенческие науки и науки о мозге, 26 (04), 445–76.
  • Сальвуччи, Д. (2001). Интегрированная модель движений глаз и визуального кодирования. Исследование когнитивных систем, 1(4), 201-220.
  • Schott E (1922) Über die Registrierung des Nystagmus und anderer Augenbewegungen vermittels des Saitengalvanometer, Deutsches Archiv für klinisches Medizin 140, 79–90.
  • Sereno, S .; Райнер, К. (2003). Измерение распознавания слов при чтении: движения глаз и связанные с событием потенциалы. Тенденции в когнитивных науках, 7(11): 489–93.
  • Tecce, J .; Pok, L.J .; Consiglio, M.R .; О'Нил, Дж. Л. (2005). Нарушение внимания при электроокулографическом контроле функций компьютера. Международный журнал психофизиологии, 55(2): 159–63. Дои:10.1016 / j.ijpsycho.2004.07.002. Проверено 1 ноября 2011 года.
  • Виту, Ф., Макконки, Г.В., Керр, П., и О'Реган, Дж. К. (2001). Влияние местоположения фиксации на продолжительность фиксации во время чтения: эффект перевернутого оптимального положения для просмотра. Исследование зрения, 41(25), 3513–33.
  • Ван, Дж. (2011). «Расширение зрачков и отслеживание глаз». Справочник по методам отслеживания процессов для исследования решений: критический обзор и руководство пользователя: Серия «Общество вынесения суждений и принятия решений». С. 185–204. ISBN  1-84872-864-6.
  • Янг, С.-Н., & Макконки, Г.В. (2001). Движение глаз во время чтения: теория времени инициации саккад. Vision Research, 41, 3567–85.

внешняя ссылка