Het huidige artikel bespreekt een eye-tracking-methode voor studies over taalbegrip. Voor het verkrijgen van betrouwbare gegevens, moeten de belangrijkste stappen van het protocol worden gevolgd. Onder deze zijn de juiste set-up van de eye tracker (bijvoorbeeld, garanderen van de goede kwaliteit van de beelden voor ogen en hoofd) en nauwkeurige kalibrering.
Het huidige werk is een beschrijving en een beoordeling van een methodologie die is ontworpen om het kwantificeren van de verschillende aspecten van de interactie tussen taalverwerking en de perceptie van de visuele wereld. De opname voor ogen-blik patronen heeft goed bewijs voor de bijdrage van zowel de visuele context en de kennis van de taalkundige/wereld aan taalbegrip geleverd. Eerste onderzoek beoordeeld object-context effecten te testen van de theorieën van modulariteit in taalverwerking. In de inleiding, beschrijven we hoe latere onderzoeken de rol van de bredere visuele context in taalverwerking als een onderzoeksonderwerp in zijn eigen recht genomen hebben, vragen vragen zoals hoe onze visuele perceptie van de gebeurtenissen en sprekers draagt bij tot begrip door comprehenders ervaring in kennis gesteld. Onder de onderzochte aspecten van de visuele context zijn acties, evenementen, van een spreker blik, en emotionele gezichtsuitdrukkingen, evenals ruimtelijk object configuraties. Na een overzicht van de eye-tracking-methode en de verschillende toepassingen sommen we de belangrijkste stappen van de methodologie in het protocol, illustreren hoe succesvol om het te gebruiken om te studeren visueel gelegen taalbegrip. Een laatste deel presenteert drie sets van representatieve resultaten en illustreert de voordelen en beperkingen van eye tracking voor het onderzoeken van de wisselwerking tussen de perceptie van het visuele wereld en taal begrijpen.
Psycholinguïstisch onderzoek heeft gewezen op het belang van eye-movement analyses in het begrijpen van de processen die betrokken zijn bij taalbegrip. De kern van het begrip processen uit de blik record afgeleid is een hypothese die cognitie met oog bewegingen5verbindt. Er zijn drie belangrijke types van oogbewegingen: saccades, bewegingen van de vestibulo-oculaire en soepele uitoefening bewegingen. Saccades zijn snel en ballistische bewegingen die meestal onbewust gebeurt en zijn betrouwbaar geassocieerd met verschuivingen in aandacht6. De momenten van de blik van de relatieve stabiliteit tussen saccades, bekend als vastleggingen, worden beschouwd als index huidige visuele aandacht. Meten van de locus van de vastleggingen en de duur ten opzichte van cognitieve processen is bekend als de “eye-tracking-methode”. Vroege implementaties van deze methode diende te onderzoeken van begrijpend lezen in strikt taalkundige contexten (Zie Rayner7 herzieningsverzoek). In deze benadering wordt de duur van de inspectie van een woord of zin regio geassocieerd met de verwerking van problemen. Eye tracking echter ook is toegepast gesproken taalbegrip onderzoeken tijdens de inspectie van objecten in de wereld (of op een computer weergeven2). In deze versie van ‘visuele wereld’ eye-tracking, wordt de inspectie van objecten geleid door taal. Wanneer de comprehenders hoort de zebra, bijvoorbeeld, hun inspectie van een zebra op het scherm wordt genomen om na te denken dat ze over het dier denken. In wat bekend als de visuele wereld paradigma staat, van een comprehender oog blik aan gesproken taalbegrip en de activering van de bijbehorende kennis wordt genomen (bijvoorbeeld luisteraars ook controleren de zebra als ze grazen horen, geven een actie uitgevoerd door de zebra)2. Dergelijke inspecties suggereren een systematische link tussen taal-wereld betrekkingen en oog bewegingen2. Een veel voorkomende manier te kwantificeren van deze link is door het berekenen van het aandeel van kijkt naar verschillende vooraf bepaalde regio’s op een scherm. Hierdoor onderzoekers wilt rechtstreeks vergelijken (over voorwaarden, door deelnemers en items) de hoeveelheid aandacht besteed aan verschillende objecten op een bepaalde tijd en hoe deze waarden wijzigen in milliseconde resolutie.
Onderzoek in de psycholinguïstiek heeft misbruikt eye tracking in visuele werelden te plagen uit elkaar concurrerende theoretische hypothesen over de architectuur van de geest1. Oog fixaties op afgebeelde objecten, Bovendien is gebleken dat comprehenders kan — uitgaande van een voldoende beperkende linguïstische context — incrementele semantische interpretatie8 uit te voeren en zelfs het ontwikkelen van verwachtingen over aankomende tekens 9. diegegevens blik oog hebben ook licht werpen op een aantal verder begrip processen, zoals10,11van de resolutie van de lexicale dubbelzinnigheid, voornaamwoord resolutie12, de doorverwijspagina van structurele en thematische rol toewijzing door middel van informatie in de visuele context13,14,16, en pragmatische processen15, onder vele anderen4. Duidelijk, kunnen de oogbewegingen tot objecten tijdens taalbegrip informatieve van het geïmpliceerd processen.
De eye-tracking-methode is niet-invasief en kan worden gebruikt met zuigelingen, jonge en oudere taal gebruikers. Een belangrijk voordeel is dat, in tegenstelling tot punctate reacties op sondes of antwoord knop indrukt in verificatie taken, het biedt inzichten na verloop van tijd in de resolutie van een milliseconde in hoe taal aandacht en hoe gidsen het visuele context (in de vorm van objecten, acties, evenementen, van een spreker blik, en emotionele gezichtsuitdrukkingen, evenals ruimtelijk object configuraties) draagt bij aan taalverwerking. De continuïteit van de maatregel tijdens zin begrip vult goed met andere maatregelen van het post zin en na experiment zoals uit geheugen terugroepen taken, openlijke foto/video-zin verificatie en begrip vragen. Openlijke reacties bij deze taken kunnen de interpretatie van de ogen blik record verrijken door het verstrekken van inzicht in de resultaten van het begrip proces, geheugen en leren2. Het combineren van eye tracking met deze andere taken heeft ontdekt welke mate verschillende aspecten van de visuele context visuele aandacht en begrip (directe, evenals vertraagde) over de levensduur moduleren.
De presentatie van taal (gesproken of geschreven) en de scènes kunnen gelijktijdige of opeenvolgende. Bijvoorbeeld, Knoeferle en medewerkers17 gepresenteerd de scène 1000 ms voor de gesproken zin, en het bleef aanwezig tijdens begrip. Ze gemeld bewijs dat clipart-afbeeldingen van actie gebeurtenissen bijdragen aan de oplossing van lokale structurele dubbelzinnigheid in onderwerp-werkwoord-voorwerp van de Duitse (SVO) vergeleken met object-werkwoord-onderwerp (OVS) zinnen. Knoeferle en Crocker18 gepresenteerd een clipart scène vóór een schriftelijke zin en getest de incrementele integratie van clipart gebeurtenissen tijdens zin begrip. Ze waargenomen incrementele congruentie effecten, wat betekent dat de deelnemers lezing tijden van zin kiezers langer waren toen deze verkeerde (vs. gematched) de gebeurtenis afgebeeld in de vorige scene. In een andere stimulans presentatie variant, de deelnemers eerst een zinsnede die beschrijft wat een ruimtelijke relatie gelezen en toen zag een scène van een bepaalde ruimtelijke rangschikking waarbij object lijntekeningen19. Deze studie beoordeeld de voorspellingen van computationele ruimtelijke taalmodellen door te vragen van de deelnemers aan de stem van de pasvorm van de zin gegeven aan de scène, met de oogbewegingen worden geregistreerd tijdens de ondervraging van de scène. De deelnemers blik patronen waren gemoduleerd door de vorm van het object dat ze werden geconfronteerd met — gedeeltelijk bevestigen de modelvoorspellingen en gegevens ter verfijning van het model.
Hoewel tal van studies hebben gebruikt clipart voorstellingen17,18,19,20,21,22,23, is het ook mogelijk om te combineren van de echte wereld objecten, video’s van deze objecten of statische foto’s met gesproken taal1,21,24,25,26,46. Knoeferle en collega’s gebruikte een realistische instelling24 en Abasjidze en collega’s een gefilmd presentatie-indeling gebruikt voor de behandeling van actie gebeurtenissen en gespannen effecten25. Variërend van de exacte inhoud van de scènes (bijvoorbeeldbeeltenis van acties of niet)22,27,38 is mogelijk en ook visuele context effecten kan onthullen. Een gerelateerde studie door Rodríguez en medewerkers26 onderzocht de invloed van visuele geslacht gefilmd signalen op het begrip van vervolgens gepresenteerd gesproken zinnen. Deelnemers keek naar de video’s weergeven of vrouwelijke als mannelijke handen een stereotiep genderspecifieke actie te kunnen uitvoeren. Vervolgens hoorden zij een zin over beide een stereotiep mannelijke of vrouwelijke actie gebeurtenis terwijl het tegelijkertijd inspecteren op een beeldscherm tonen twee foto’s naast elkaar, tot een man en de andere van een vrouw. Deze rijke visuele en taalkundige omgeving toegestaan de auteurs om pesten elkaar de gevolgen van taal-gemedieerde stereotiepe kennis op begrip van de gevolgen van de signalen van de gender visueel gepresenteerd (hand).
Developmental wijzigingen in taalverwerking was gericht tegen een verdere toepassing van dit paradigma. Oogbewegingen tot objecten tijdens gesproken taalbegrip bleek de effecten van afgebeelde gebeurtenissen in 4 – 5 – jarigen27,28 en in oudere volwassenen29 in real-time, maar enigszins vertraagd in vergelijking met jonge volwassenen. Kröger en medewerkers22 onderzocht de effecten van prosodische signalen en case markering binnen een experiment en vergeleken dit over experimenten bij volwassenen en kinderen. Deelnemers geïnspecteerd een dubbelzinnige actie-event scène terwijl u luistert naar een verwante ondubbelzinnig geval-gemerkt Duitse zin. Oogbewegingen bleek dat de verschillende prosodische patronen hielp de volwassenen noch de 4 – of 5-jarigen, wanneer disambiguating die-doet-wat-te-wie. Zin-eerste geval markering, echter beïnvloed volwassenen maar niet Kinder oogbewegingen. Dit suggereert dat de 5-jarigen inzicht in geval markering niet robuust genoeg is om thematische roltoewijzing (Zie de studie door Özge en medewerkers30), tenminste niet wanneer actie gebeurtenissen deed niet eenduidig thematische rol betrekkingen. Deze resultaten zijn interessant, gezien het feit dat zij in tegenstelling tot de resultaten van de vorige prosodische effecten op thematische rol toewijzing31. Kröger en medewerkers22 voorgesteld dat de (min of meer ondersteunende) visuele context verantwoordelijk voor de tegenstrijdige bevindingen is. In de mate dat deze interpretaties houden, wijzen ze op de rol van context in taalbegrip over de levensduur.
De eye-tracking-methode combineert goed met de maatregelen uit het beeld – (of video-) zin verificatie taken18,20,26, PIP verificatie taken32, corpus studies24, rating taken19, of post experimentele terugroepen taken25,33. Abasjidze en medewerkers34 en Kreysa en medewerkers33 onderzocht het samenspel van spreker blik en realistische actie video’s34 en spreker blik en actie voorstellingen33, respectievelijk als signalen voor Aankomende zin de inhoud. Door het volgen van oog blik in een scène tijdens taalbegrip te combineren met een taak na experimentele geheugen, kregen ze een beter begrip van de manier waarop de luisteraars perceptie van een spreker de blik en de afgebeelde acties communiceren en beïnvloeden beide onmiddellijke taalverwerking en geheugen terugroepen. De resultaten bekend gemaakt van de afzonderlijke bijdrage van acties ten opzichte van de blik van de spreker tot real-time begrip versus na experiment geheugen terugroepen processen.
Terwijl de eye-tracking-methode kan worden gebruikt met grote flexibiliteit, zijn bepaalde normen sleutel. Het volgende protocol bevat een overzicht van een algemene procedure die kan worden aangepast aan verschillende soorten onderzoeksvragen volgens de specifieke behoeften van de onderzoekers. Dit protocol is een gestandaardiseerde procedure werkzaam in de psycholinguïstiek laboratorium aan de Humboldt-Universität zu Berlin, evenals in het voormalige taal en cognitie laboratorium op de cognitieve interactie technologie Excellence Cluster (CITEC) op Bielefeld-universiteit. Het protocol beschrijft een desktop en een installatie op afstand. De laatste wordt aanbevolen voor gebruik in studies met kinderen of oudere volwassenen. Alle experimenten in de Vertegenwoordiger resultaten vermeld gebruiken een eye tracker apparaat die een sampling-frequentie van 1000 Hz en is gebruikt in combinatie met een hoofd stabilisator, een PC voor het testen van de deelnemers (Display PC) en een PC voor het toezicht op het experiment en de deelnemers oogbewegingen (Host PC). Het belangrijkste verschil van dit apparaat zijn voorganger is dat het mogelijk voor verrekijker eye tracking maakt. Het protocol is bedoeld als voldoende algemeen voor gebruik met andere eye-tracking-apparaten die uit een hoofd stabilisator en gebruik maken van een dubbele PC setup (Host + scherm). Het is echter belangrijk in gedachten te houden dat andere opstellingen waarschijnlijk verschillende methoden hebben zal voor de behandeling van problemen zoals kalibratie storingen of verlies van de track, in dat geval de experimentator naar de gebruiker verwijzen moet handmatig voor hun specifieke apparaat.
Kortom, hebben de herziene varianten van eye tracking in een visuele context ontdekt vele manieren waarop een visuele scène taalbegrip kan beïnvloeden. Deze methode biedt cruciale voordelen ten opzichte van methoden zoals het meten van reactiesnelheid. Bijvoorbeeld voorzien lopende oogbewegingen ons van een venster in taal begrip processen en hoe deze samenwerken met onze perceptie van de visuele wereld na verloop van tijd. Deelnemers zijn bovendien niet noodzakelijkerwijs vereist voor het uitvoeren van een expliciete taak tijdens het taalbegrip (zoals te oordelen de grammaticaliteit van een zin via een druk op de knop). Hierdoor kunnen onderzoekers met behulp van de methode met populaties die met openlijke gedrags reacties dan oog blik, zoals zuigelingen moeite, kinderen en, in sommige gevallen, oudere volwassenen. Eye tracking is ecologisch geldig in dat hierin deelnemers aandacht reacties — niet in tegenstelling tot de mens visuele ondervraging van communicatie-relevante dingen in de wereld om hen heen tijdens het min of meer aandachtig luisteren naar ontplooiing uitingen.
Een van de grenzen (of misschien kenmerken) van de visuele wereld paradigma is dat niet alle gebeurtenissen rechtlijnig en ondubbelzinnig kunnen worden afgebeeld. Concrete objecten en gebeurtenissen kunnen, natuurlijk, zijn afgebeeld. Maar hoe abstracte concepten beste zijn afgebeeld is minder duidelijk. Dit kan beperken (of definieer) inzicht in de interactie tussen taalverwerking en de perceptie van de visuele wereld met behulp van een eye-tracking visuele wereld paradigma. Verdere uitdagingen hebben betrekking op de koppeling hypothesen tussen waargenomen gedrag en begrip processen. Oog fixaties zijn gedrags één antwoord dat waarschijnlijk vele subprocessen tijdens taalbegrip (bijvoorbeeldlexicale toegang, referentiële processen, taal-gemedieerde verwachtingen, visuele context effecten, onder andere weerspiegelt). Gezien dit inzicht, onderzoekers moeten oppassen niet te over – of interpreteren van de blik van de waargenomen patroon. Om aan te pakken dit probleem, heeft voorafgaande onderzoek benadrukte de rol van begrip subtaken ter verduidelijking van de interpretatie van de blik registreren40.
Een manier om het verbeteren van de interpretability van oogbewegingen is om deze te integreren met andere maatregelen, zoals gebeurtenis-gerelateerde hersenen potentieel (ERPs). Door het onderzoeken van hetzelfde fenomeen met twee methoden die vergelijkbaar in hun temporele granulatie en complementair in hun koppelen hypothesen zijn, kunnen onderzoekers uitsluiten van alternatieve uitleg van hun resultaten en verrijken van de interpretatie van elk individuele maatregel41. Deze aanpak heeft uitgeoefend over experimenten43, maar meer recentelijk, ook binnen een enkele experiment (zij het in strikt taalkundige contexten)44. Toekomstig onderzoek kan veel baat hebben bij deze methodologische integratie en bleef combinatie met na proef en na experimentele taken.
De eye-tracking-methode kan repliceren gevestigde resultaten, evenals het testen van nieuwe hypothesen, over de interactie van de visuele aandacht in scènes met taalbegrip. De procedure die wordt beschreven in het protocol moet zorgvuldig worden gevolgd omdat zelfs kleine experimentator fouten kunnen invloed hebben op de kwaliteit van de gegevens. Bij het lezen van studies, bijvoorbeeld zijn de analyse van de relevante regio’s vaak afzonderlijke woorden of zelfs letters, wat betekent dat zelfs kleine kalibratie fouten kunnen het verstoren van de resultaten (Zie het artikel door Raney en collega’s42). Stap 1.4 en 1.5 van het protocol, de kalibratie van de eye tracker en de drift selectievakje/drift juist is, zijn van bijzonder belang omdat ze rechtstreeks van invloed zijn de nauwkeurigheid van de opname. Niet correct kalibreren de eye tracker kan resulteren in de tracker niet nauwkeurig bijhouden van oogbewegingen aan de vooraf vastgestelde gebieden van belang. Dergelijke tracking niet zal leiden tot ontbrekende gegevenspunten en een verlies aan de statistische macht die kan problematisch zijn bij het onderzoeken van de wereld-tot-taal relaties die zijn heel subtiel en opbrengst kleine statistisch effect maten (Zie de beschrijving van de experimenten door Guerra en Knoeferle32 en Münster en collega’s37 onder de Vertegenwoordiger resultaten).
Gezien de noodzaak om macht en gevoeligheid van de apparatuur te maximaliseren, is het belangrijk dat onderzoekers weten hoe om te gaan met problemen die regelmatig tijdens een experimentele sessie optreden. Bijvoorbeeld, de leerling positie en beweging van de deelnemers dragen van een bril kunnen leiden tot kalibratie problemen als gevolg van lichtreflecties op de lenzen van een deelnemer bril. Unidirectioneel dit probleem op te lossen moet de spiegel het beeld van de deelnemer in de gaten de Display-PC en hen aanmoedigen te verplaatsen van hun hoofd totdat de weerkaatsing van het licht op de glazen niet langer zichtbaar op hun scherm is, wat betekent dat het niet langer wordt gevangen door de camera. Een verdere oorzaak van kalibratie storing kunnen vernauwing van de leerling, die mogelijk een gevolg van een overmatige blootstelling aan licht. In dat geval zal dimmen het licht in het laboratorium verhogen leerling dilatatie en zo helpen de eye tracker in nauwkeurig opsporen van de leerling.
Als een laatste gedachte, wil we graag de mogelijkheden die het paradigma visual-wereld voor onderzoek naar tweede-taalonderwijs heeft. Het paradigma heeft al met succes gebruikt in psycholinguïstisch onderzoek te onderzoeken verschijnselen zoals cross-taal lexicale en fonologische interactie46,47,48. Bovendien, het nauwe verband tussen de visuele aandacht en leren van talen heeft vaak naar voren in de toegepaste-taalwetenschap literatuur over tweede-taalverwerving49,50,51. Toekomstig onderzoek op tweede taal leren zal waarschijnlijk blijven profiteren van de voordelige positie van eye tracking als een methode waarmee een index van de visuele aandacht in milliseconde resolutie.
The authors have nothing to disclose.
Dit onderzoek werd gefinancierd door de ZuKo (Excellence Initiative, Humboldt-Universität zu Berlin), de Excellence Cluster 277 ‘Cognitieve interactie Technology’ (Duits Research Council, DFG), en door de Europese Unie zevende kader programma voor onderzoek, technologische ontwikkeling en demonstratie onder grant overeenkomst n ° 316748 (LanPercept). De auteurs erkennen ook ondersteuning van de basale fondsen voor Centers of Excellence, Project FB0003 van de associatief onderzoek programma van CONICYT (regering van Chili) en van het Project “FoTeRo” in het centrum van de Focus XPrag (DFG). Pia Knoeferle mits een eerste ontwerp van het artikel op de hoogte door een laboratorium protocol dat instantievorming van Helene Kreysa aan de Bielefeld universiteit en die nog steeds worden gebruikt bij de Humboldt-Universität zu Berlin. Alle schrijvers bijgedragen aan de inhoud door het leveren van informatie over de methoden en resultaten in een of andere vorm. Camilo Rodríguez Ronderos Pia Knoeferle gecoördineerd de inbreng van de auteurs en in twee iteraties, aanzienlijk herziene versie van het oorspronkelijke ontwerp. Ernesto Guerra geproduceerd figuren 2 – 4 op basis van input van Katja Münster, Alba Rodríguez en Ernesto Guerra. Helene Kreysa geboden Figuur 1 en Pia Knoeferle bijgewerkt. Delen van de gerapporteerde resultaten zijn gepubliceerd in de Proceedings van de jaarvergadering van de Cognitive Science Society.
Desktop mounted eye-tracker including head/chin rest | SR Research Ltd. | EyeLink 1000 plus | http://www.sr-research.com/eyelink1000plus.html |
Software for the design and execution of an eye-tracking experiment | SR Research Ltd. | Experiment Builder | http://www.sr-research.com/eb.html |