Desideriamo ringraziare tutti coloro che hanno partecipato alla ricerca condotta nel Language Research Lab dell'Università dell'Illinois a Chicago. Ringraziamo anche Frances Daniel, che ha contribuito a sviluppare i programmi utilizzati per raccogliere i dati presentati qui.

<ol>
	<li>Ashby, J., Rayner, K., Clifton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+movements+of+highly+skilled+and+average+readers:+Differential+effects+of+frequency+and+predictability.">Eye movements of highly skilled and average readers: Differential effects of frequency and predictability.</a> Q. J. Exp. Psychol.. 58A, 1065-1086 (2005).</li><li>Binder, K. S., Morris, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+eye-movement+analysis+of+ambiguity+resolution:+Beyond+meaning+access.">An eye-movement analysis of ambiguity resolution: Beyond meaning access.</a> Discourse Processes. 48, 305-330 (2011).</li><li>Bowdle, B., Gentner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+career+of+metaphor.">The career of metaphor.</a> Psychol. Rev. 112, 193-216 (2005).</li><li>Campbell, S. J., Raney, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+Is+A+Pencil:+Using+Eye+Tracking+to+Explore+Metaphor+Processing.">Life Is A Pencil: Using Eye Tracking to Explore Metaphor Processing.</a> , (2011).</li><li>Dr&#232;ze, X., Hussherr, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Internet+advertising:+Is+anybody+watching.">Internet advertising: Is anybody watching.</a> J. Interact. Marketing. 17, 8-23 (2003).</li><li>Glucksberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+psycholinguistics+of+metaphor.">The psycholinguistics of metaphor.</a> TRENDS Cogn. Sci. 7, 92-96 (2003).</li><li>Juhasz, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+processing+of+compound+words+in+English:+Effects+of+word+length+on+eye+movements+during+reading.">The processing of compound words in English: Effects of word length on eye movements during reading.</a> Lang. Cogn. Process. 23, 1057-1088 (2008).</li><li>Lohse, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Consumer+Eye+movement+patterns+on+yellow+pages+advertising.">Consumer Eye movement patterns on yellow pages advertising.</a> J. Advert. 26, 61-73 (1997).</li><li>Kaakinen, J. K., Hyn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspective+effects+in+repeated+reading:+An+eye+movement+study.">Perspective effects in repeated reading: An eye movement study.</a> Mem. Cogn. 35, 1323-1336 (2007).</li><li>Raney, G. E., Rayner, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Word+frequency+effects+and+eye+movements+during+two+readings+of+a+text.">Word frequency effects and eye movements during two readings of a text.</a> Can. J. Exp. Psychol. 49, 151-172 (1995).</li><li>Rayner, K., Raney, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+movement+control+in+reading+and+visual+search:+Effects+of+word+frequency.">Eye movement control in reading and visual search: Effects of word frequency.</a> Psychonomic Bull. Rev. 3, 245-248 (1996).</li><li>Rayner, K., Raney, G. E., Pollatsek, A., Lorch, R. F., O'Brien, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ch. 1. Eye movements and discourse processing. , 9-36 (1995).</li><li>Rayner, K., Pollatsek, A., Ashby, J., Clifton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ch. 4. Psychology of Reading.. , 91-134 (2012).</li><li>Rayner, K., Reichle, E. D., Stroud, M. J., Williams, C. C., Pollatsek, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+word+frequency,+word+predictability,+and+font+difficulty+on+the+eye+movements+of+young+and+older+readers.">The effect of word frequency, word predictability, and font difficulty on the eye movements of young and older readers.</a> Psychol. Aging. 21, 448-465 (2006).</li><li>Yang, G. Z., Dempere-Marco, L., Hu, X. P., Rowe, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+search:+Psychophysical+models+and+practical+applications.">Visual search: Psychophysical models and practical applications.</a> Image Vis. Comput. 20, 291-305 (2002).</li></ol>

Non esistono conflitti di interesse. Gli autori non hanno interessi finanziari nei produttori delle apparecchiature qui descritte.

I progressi tecnologici hanno portato alla disponibilità di sistemi di tracciamento oculare altamente accurati, affidabili e facili da usare. Nel campo della ricerca linguistica, il monitoraggio dei movimenti oculari consente ai ricercatori di determinare come i lettori valutano un testo. I modelli di fissazione possono essere usati per determinare quali parti di un testo sono più difficili da elaborare o sono più facili da elaborare, quali parti di un testo possono essere comprese con una singola fissazione e quali parti richiedono più correzioni o regressioni e la sequenza in cui i lettori elaborano il testo. Insieme, queste misure supportano le conclusioni sui processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo.
La comprensione si basa su un'interazione tra le informazioni contenute in un testo e le capacità cognitive e le conoscenze applicate dal lettore; pertanto, una comprensione completa della comprensione del testo può essere ottenuta solo utilizzando una misura di elaborazione sensibile alle proprietà del testo e alle caratteristiche del lettore. Come notato in precedenza, i movimenti oculari variano in base alle caratteristiche linguistiche, come la frequenza delle parole, la lunghezza delle parole e lacomplessità delle frasi 1,2, 7,10,11e le caratteristiche del lettore, come la capacità di lettura e la conoscenza degliargomenti 1,9. Pertanto, i movimenti oculari forniscono una misura ideale della comprensione del testo.
Poiché i movimenti oculari variano in base a molte caratteristiche linguistiche, il controllo preciso degli stimoli è essenziale quando si studiano i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo. I ricercatori spesso si sforzano di sviluppare stimoli controllati quanto è necessario per condurre l'esperimento reale. In effetti, la ricerca è buona solo quanto gli stimoli.
Le metodologie di tracciamento oculare possono fornire dati preziosi per qualsiasi campo di ricerca in cui ai partecipanti vengono mostrati stimoli visivi e sono tenuti a valutare gli stimoli. Ad esempio, nel campo della pubblicità, si potrebbero determinare quali parti di un annuncio visivo attirano più attenzione misurando quali parti dell'annuncio le persone guardanoal massimo 5,8. Nella ricerca medica, si potrebbe determinare se stagisti e medici esperti valutano un'immagine a raggi X o risonanza magnetica allo stesso modo osservando il percorso di scansione del movimento degli occhi e quanto tempo viene speso per valutare le strutture fisiche critiche15. In questi esempi il modello dei movimenti oculari indica quali parti dell'immagine attirano l'attenzione della persona che visualizza l'immagine.

Quando i lettori leggono un testo, spostano gli occhi da una parola all'altra attraverso un modello alternato di fissazioni (punti in cui gli occhi sono fermi e focalizzati su una parola) e saccadi (punti in cui l'occhio si muove tra le parole). Le correzioni che seguono saccades che spostano il lettore in avanti attraverso un testo sono chiamate fissazioni e correzioni in avanti a seguito di saccade che spostano il lettore verso punti precedenti in un testo sono chiamate fissazioni regressive. L'ipotesi di base dei metodi di tracciamento oculare è che l'aumento delle richieste di elaborazione è associato a un aumento del tempo di elaborazione o a cambiamenti nel modello di fissazione. L'aumento del tempo di elaborazione può essere riflesso da fissazioni di durata più lunga o da un maggior numero di fissazioni (in avanti e regressive).
I movimenti oculari offrono diversi vantaggi importanti come misura del comportamento di lettura rispetto alla misurazione dei tempi di lettura per un intero passaggio o tempi di lettura frase per frase. In primo luogo, il monitoraggio dei movimenti oculari produce un record continuo e online delle prestazioni di lettura. Ciò consente di esaminare le richieste di elaborazione del testo a livello globale (su un intero testo), a livello di frase (singole frasi) o a livello locale (singole parole o frasi). Ad esempio, le modifiche nella difficoltà globale portano a cambiamenti in diverse misure di prestazioni, come il tempo di lettura totale, il numero di fissazioni in avanti e il numero di regressioni. I cambiamenti nella difficoltà a livello locale influiscono anche su diverse misure, come i tempi di lettura per le singole parole, la probabilità di fissare le parole e la probabilità di fare regressioni a parole specifiche. I tempi di lettura complessivi o i tempi di lettura frase per frase non forniscono misure così dettagliate delle prestazioni di lettura. In secondo luogo, i movimenti oculari sono una parte naturale della lettura; pertanto, non vengono poste ulteriori richieste di attività a un lettore. In terzo luogo, possono essere analizzatimolteplici aspetti dei movimenti oculari (ad esempio durata di fissazione, lunghezza saccade e frequenza di regressione), fornendo una finestra su diversi elementi del processo di lettura. In quarto luogo, i movimenti oculari riflettono direttamente le esigenze di elaborazione associate alle caratteristiche del testo letto. Ad esempio, i movimenti oculari variano in funzione della frequenzadelle parole 10,11, della lunghezzadella parola 7, dell'ambiguità lessicale2, del vincolo contestuale1e dellaripetizione 10,13. Quinto, i movimenti oculari riflettono le differenze individuali nei lettori. Ad esempio, i movimenti oculari variano in base allacapacità di lettura 1, alla conoscenza preliminare diun argomento 9e all'età dellettore 14. Rayner, Pollatsek, Ashby e Clifton13 forniscono una revisione approfondita dei movimenti oculari durante la lettura. Nel complesso, questi vantaggi rendono i movimenti degli occhi una misura ideale del comportamento di lettura.
La ricerca qui descritta ha utilizzato una metodologia di movimento oculare per studiare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo. In particolare, l'esperimento è stato progettato per esplorare come vengono elaborate metafore familiari e sconosciute4. In questo studio, i partecipanti leggono brevi testi presentati su un monitor mentre i loro movimenti oculari sono stati monitorati. Ogni testo conteneva quattro frasi. Le prime due frasi fornivano un contesto coerente con il significato previsto della metafora. Le metafore sono state presentate nella terza frase. La quarta frase è servita da conclusione neutrale. Esempi di testi contenenti metafore familiari (1) e sconosciute (2) sono presentati di seguito con le metafore sottolineate per facilità di identificazione.
<ol><li>
Passaggio metaforico familiare. Peter non aveva mai visto una ragazza così bella prima d'ora. Sperava davvero che qualcosa di speciale sarebbe cresciuto tra i due. Pensava a se stesso che l'amore è un fiore. Peter chiamò la ragazza più tardi quella notte.</li>
	<li>
Passaggio metaforico sconosciuto. Laurearsi al college è una pietra miliare molto importante per molte persone. Ci vuole molto lavoro per raggiungere questo obiettivo. Per molte persone una laurea è una porta. Laurearsi al college è qualcosa di cui essere molto orgogliosi.</li>
</ol>Ricerche passate basate su una varietà di metodi hanno dimostrato che le metafore familiari sono più facili da capire (elaborate più velocemente) rispetto alle metaforesconosciute 3,6. La potenza del metodo di tracciamento oculare è che la fonte della difficoltà di elaborazione può essere isolata a parole specifiche. Ad esempio, i ricercatori possono determinare se il tempo extra necessario per comprendere metafore sconosciute si ottiene rallentando quando si legge ogni parola nelle metafore o rallentando le ultime parole della metafora (quando è chiaro che la frase precedente è una metafora). Inoltre, i modelli di movimenti oculari supportano le deduzioni sui processi cognitivi coinvolti nella comprensione delle metafore. Ad esempio, quando si leggono metafore nuove o sconosciute, i lettori dovrebbero elaborare ulteriormente le metafore per estrarre i significati figurativi. Questo potrebbe riflettersi nello schema del movimento degli occhi come regredire all'inizio delle metafore e poi leggere attraverso le metafore una seconda volta. I lettori potrebbero anche cercare di confrontare i significati delle due parole chiave nelle metafore (ad esempio amore e fiore),che potrebbero portare a uno schema di movimenti oculari avanti e indietro tra le parole chiave. In alternativa, quando si leggono metafore familiari, i lettori potrebbero estrarre i significati figurativi immediatamente dopo aver letto le metafore; pertanto, non sarebbero necessarie regressioni. Il punto chiave è che i modelli di movimento degli occhi consentono ai ricercatori di fare deduzioni sui processi online utilizzati per comprendere le metafore. Ciò supporta conclusioni più descrittive rispetto alla semplice affermazione che il tempo complessivo di elaborazione è più lungo per metafore sconosciute che familiari.
Lo studio qui descritto illustra un metodo comune di contrasto dei modelli di movimento degli occhi per due tipi di stimoli scritti e fornisce una situazione concreta per descrivere gli aspetti critici delle metodologie di movimento degli occhi. È importante sottolineare che il metodo di movimento degli occhi descritto qui può essere generalizzato per studiare molti altri problemi, come il modo in cui i lettori risolvono problemi matematici basati su parole che variano incomplessità (ad esempio alta e bassa complessità), o come i problemi di parole vengono risolti dagli esperti di dominio rispetto ai principianti. I movimenti oculari potrebbero essere usati per determinare quali parole nei problemi attirano la maggiorattenzione (cioè durate di fissazione più lunghe e il maggior numero di fissazioni) e se esperti e principianti si concentrano sulle stesse informazioni. In ogni caso, il monitoraggio dei movimenti oculari fornirebbe una registrazione dei cambiamenti momento per momento nelle richieste di elaborazione associati alla comprensione dei problemi letti.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="495">
	<colgroup>
		<col span="3" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:165px;">Eye Tracker</td>
			<td style="width:165px;">SR Research Ltd.</td>
			<td style="width:165px;">EyeLink 1000 Remote Desktop model</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:165px;">Experiment Control Software</td>
			<td style="width:165px;">SR Research Ltd.</td>
			<td style="width:165px;">Experimental Builder</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:165px;">Eye Movement Evaluation Software</td>
			<td style="width:165px;">SR Research Ltd.</td>
			<td style="width:165px;">Data Viewer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using eye movements to evaluate the cognitive processes involved in text comprehension

Il presente articolo descrive come utilizzare le metodologie di tracciamento oculare per studiare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo. Misurare i movimenti oculari durante la lettura è uno dei metodi più precisi per misurare le richieste di elaborazione momento per momento (online) durante la comprensione del testo. Le richieste di elaborazione cognitiva sono riflesse da diversi aspetti del comportamento del movimento degli occhi, come la durata della fissazione, il numero di fissazioni e il numero di regressioni (tornando alle parti precedenti di un testo). Vengono descritte importanti proprietà delle apparecchiature di tracciamento oculare che i ricercatori devono considerare, tra cui la frequenza con cui viene misurata la posizione dell'occhio (frequenza di campionamento), l'accuratezza della determinazione della posizione degli occhi, la quantità di movimento della testa consentita e la facilità d'uso. Sono descritte anche le proprietà degli stimoli che influenzano i movimenti oculari che devono essere controllati negli studi sulla comprensione del testo, come la posizione, la frequenza e la lunghezza delle parole bersaglio. Vengono fornite raccomandazioni procedurali relative alla preparazione del partecipante, alla configurazione e alla calibrazione dell'attrezzatura e all'esecuzione di uno studio. Vengono presentati risultati rappresentativi per illustrare come valutare i dati. Sebbene la metodologia sia descritta in termini di comprensione della lettura, molte delle informazioni presentate possono essere applicate a qualsiasi studio in cui i partecipanti leggano stimoli verbali.

Possono essere analizzati più aspetti dei movimenti oculari, che sono spesso classificati come misure globali e locali. Le misure globali riflettono il comportamento del movimento degli occhi in un'intera prova, ad esempio il tempo di lettura complessivo, la durata media di fissazione per tutte le parole e il numero totale di fissazioni (sia in avanti che regressive). Le misure locali riflettono il comportamento del movimento degli occhi per una parola bersaglio specifica o un insieme di parole bersaglio (come le parole nelle metafore) e sono indicate come regioni di interesse. Le misure locali includono i tempi di fissazione per le parole di destinazione, la probabilità di fissare le parole di destinazione, il numero di fissazioni sulle parole di destinazione e il numero di regressioni per le parole di destinazione, per citane alcune. Inoltre, le misure locali sono spesso discusse in termini di prima esecuzione, seconda esecuzione e tempo totale. La prima esecuzione (chiamata anche primo passaggio) si riferisce alle correzioni effettuate su una parola di destinazione prima di passare a un'altra parola. Questo può essere pensato come il primo incontro con la parola di destinazione. La seconda esecuzione (chiamata anche secondo passaggio) si riferisce alle correzioni effettuate su una parola di destinazione dopo aver lasciato inizialmente la parola di destinazione. Queste sono generalmente regressioni alle parole di destinazione. Il tempo totale include tutte le correzioni effettuate sulle parole di destinazione (tutte le esecuzioni combinate). Misure più complesse vengono utilizzate anche per valutare i tempi di elaborazione e i modelli di movimento degli occhi, come la durata del percorso di regressione, che è definito come il tempo totale dall'incontro iniziale di una parola allo spostamento alla parola successiva. Ad esempio, se un lettore (1) fissava l'ultima parola in una metafora, (2) tornava a fissare la prima parola nella metafora, (3) fissava di nuovo l'ultima parola, e poi (4) fissava la prima parola nella frase successiva, la durata del percorso di regressione includerebbe le prime tre fissazioni in questo esempio.
I movimenti oculari di una prova campione sono presentati nella figura 2. I cerchi rappresentano posizioni di fissazione e le linee gialle rappresentano saccades, che mostrano come il lettore si è spostato da una parola all'altra. La difficoltà di elaborazione extra associata alla metafora può essere vista dalla densità delle fissazioni sulla metafora. Le fissazioni possono essere raggruppate per regioni di interesse(ad esempio parole nelle metafore) per determinare quanto tempo è stato speso per ogni parola e il numero di fissazioni fatte su ogni parola per metafore familiari e sconosciute. I risultati mostrati nella figura 3 dimostrano che è stato trascorso più tempo a elaborare le due parole di contenuto chiave in metafore sconosciute che in metafore familiari.
I vantaggi della registrazione dei movimenti oculari rispetto ai tempi di lettura per un intero passaggio o i tempi di lettura frase per frase possono essere visti nelle figure 2 e 3. Ad esempio, ci sono cinque correzioni sulla regione metaforica (Figura 2), tre fissazioni in avanti e due fissazioni regressive, che riflettono il lettore che legge attraverso la metafora "porta" e poi ritorna (regredendo) a "grado". In sostanza, la metafora è stata letta due volte. Questo risultato passa inosservato se si misurano solo i tempi di lettura delle frasi o i tempi di lettura complessivi. Come secondo esempio, la Figura 3 mostra che è stato trascorso più tempo a leggere l'ultima parola della metafora rispetto alle altre tre parole della metafora, e che il tempo di lettura era più veloce per metafore familiari che sconosciute per tre delle quattro parole nelle metafore. Misurare i tempi di lettura frase per frase indicherebbe tempi di lettura più lunghi per frasi contenenti metafore familiari rispetto a metafore sconosciute, ma sarebbe impossibile sapere se il tempo di lettura extra fosse distribuito su tutte le parole della metafora o fosse limitato a parole specifiche, e quanto tempo è stato speso per ogni parola sarebbe sconosciuto. Questi due esempi mostrano il vantaggio di registrare un comportamento di lettura online continuo.
<img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50780/50780fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50780/50780fig1.jpg"> Figura 1. L'immagine a sinistra mostra un partecipante posizionato sul poggiatesta/mento mentre guarda il display di un computer. La sorgente luminosa a infrarossi e la videocamera si trovano sotto il display. L'immagine giusta mostra la visualizzazione dello sperimentatore. L'immagine di grandi dimensioni nella cornice superiore mostra il volto del partecipante intorno all'occhio destro (l'occhio monitorato) e la piccola immagine mostra un primo piano dell'occhio destro. Le aree blu sono aree di alta riflessione della luce infrarossa dai capelli del partecipante (immagine grande) e pupilla (piccola immagine). I peli incrociati sopra l'occhio identificano il centro della pupilla e il riflesso corneale vicino al fondo della pupilla. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50780/50780fig1highres.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare l'immagine più grande.</a>
<img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50780/50780fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50780/50780fig3.jpg"> Figura 2. Movimenti oculari da un passaggio campione contenente una metaforasconosciuta (una laurea è una porta). I cerchi indicano le posizioni di fissazione e le linee gialle indicano i tracciati saccade. I cerchi più grandi rappresentano fissazioni di durata più lunga. I piccoli numeri accanto ai cerchi indicano la durata di fissazione in millisecondi (msec). Gli spazi vuoti (nessuna linea saccade, ad esempio tra le parole molte persone) indicano punti in cui si è verificata una perdita di traccia a causa di un artefatto come soggetti che chiudono momentaneamente gli occhi. La figura mostra una regressione da porta a grado all'interno della metafora. 
<img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50780/50780fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50780/50780fig2.jpg"> Figura 3. Durata totale di fissazione (msec) sulle parole in metafore familiari e sconosciute. Le parole nell'asse orizzontale corrispondono alle metafore familiari (F) e sconosciute (U) del campione. I dati rappresentano una media di 10 metafore familiari e 10 sconosciute.

Watch this Scientific Journal Video about Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension at JoVE.com

Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension

Il presente articolo descrive come utilizzare le metodologie di tracciamento oculare per studiare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo. Sono incluse descrizioni delle apparecchiature di tracciamento oculare, come sviluppare stimoli sperimentali e raccomandazioni procedurali. Le informazioni presentate possono essere applicate alla maggior parte di qualsiasi studio utilizzando stimoli verbali.

Utilizzo dei movimenti oculari per valutare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo

The present article describes how to use eye  tracking methodologies to study the cognitive processes involved in text  comprehension. Measuring eye ...

using-eye-movements-to-evaluate-cognitive-processes-involved-text

Research

JoVE Journal

Behavior

26.8K Views.  University of Illinois at Chicago. Il presente articolo descrive come utilizzare le metodologie di tracciamento oculare per studiare i processi cognitivi coinvolti nella comprensione del testo. Sono incluse descrizioni delle apparecchiature di tracciamento oculare, come sviluppare stimoli sperimentali e raccomandazioni procedurali. Le informazioni presentate possono essere applicate alla maggior parte di qualsiasi studio utilizzando stimoli verbali.

Video: Using Eye Movements to Evaluate the Cognitive Processes Involved in Text Comprehension

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden hand is touched. If the viewed and felt touches are given at the same time then this is sufficient to induce the compelling experience that the rubber hand is one's own hand. The RHI can be used to investigate exactly how the brain constructs distinct body representations for one's own body. Such representations are crucial for successful interactions with the external world. To obtain a subjective measure of the RHI, researchers typically ask participants to rate statements such as "I felt as if the rubber hand were my hand". Here we demonstrate how the crossmodal congruency task can be used to obtain an objective behavioral measure within this paradigm.
The variant of the crossmodal congruency task we employ involves the presentation of tactile targets and visual distractors. Targets and distractors are spatially congruent (i.e. same finger) on some trials and incongruent (i.e. different finger) on others. The difference in performance between incongruent and congruent trials - the crossmodal congruency effect (CCE) - indexes multisensory interactions. Importantly, the CCE is modulated both by viewing a hand as well as the synchrony of viewed and felt touch which are both crucial factors for the RHI.
The use of the crossmodal congruency task within the RHI paradigm has several advantages. It is a simple behavioral measure which can be repeated many times and which can be obtained during the illusion while participants view the artificial hand. Furthermore, this measure is not susceptible to observer and experimenter biases. The combination of the RHI paradigm with the crossmodal congruency task allows in particular for the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the RHI.

We demonstrate how an objective measure can be employed in the widely employed rubber hand illusion paradigm. This measure is obtained by modifying the well-established crossmodal congruency task. This task allows the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the rubber hand illusion.

La Task Congruenza crossmodali come un mezzo per ottenere una misura comportamentale Obiettivo della mano di gomma Illusion Paradigma

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

Ricerca

Comportamento

Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are deliberately planned, while others spontaneously occur below conscious awareness. The deliberate component of this dichotomy has been studied extensively in several contexts, while the spontaneous component remains largely under-explored. Moreover, how perceptual processes modulate these movement classes is still unclear. In particular, a currently debated issue is whether the visuomotor system is governed by the spatial percept produced by a visual illusion or whether it is not affected by the illusion and is governed instead by the veridical percept. Bistable percepts such as 3D depth inversion illusions (DIIs) provide an excellent context to study such interactions and balance, particularly when used in combination with reach-to-grasp movements. In this study, a methodology is developed that uses a DII to clarify the role of top-down processes on motor action, particularly exploring how reaches toward a target on a DII are affected in both deliberate and spontaneous movement domains.

It is unclear how top-down signals from the ventral visual stream affect movement. We developed a paradigm to test motor behavior towards a target on a 3D depth inversion illusion. Significant differences are reported in both deliberate, goal-directed movements and automatic actions under illusory and veridical viewing conditions.

Metodi per Esplora l&#39;influenza di Top-down processi visivi sul comportamento motorio

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are ...

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

Scoprire beat Sordità: Disturbi Rilevamento ritmo sincronizzato Finger Tapping e Attività Timing percettive

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Event-related Potentials During Target-response Tasks to Study Cognitive Processes of Upper Limb Use in Children with Unilateral Cerebral Palsy

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral motor impairments that are frequently dominated in the upper limb. In addition to a reduced movement capacity of the affected upper limb, several children with unilateral CP show a reduced awareness of the remaining movement capacity of that limb. This phenomenon of disregarding the preserved capacity of the affected upper limb is regularly referred to as Developmental Disregard (DD). Different theories have been postulated to explain DD, each suggesting slightly different guidelines for therapy. Still, cognitive processes that might additionally contribute to DD in children with unilateral CP have never been directly studied. The current protocol was developed to study cognitive aspects involved in upper limb control in children with unilateral CP with and without DD. This was done by recording event-related potentials (ERPs) extracted from the ongoing EEG during target-response tasks asking for a hand-movement response. ERPs consist of several components, each of them associated with a well-defined cognitive process (e.g., the N1 with early attention processes, the N2 with cognitive control and the P3 with cognitive load and mental effort). Due to its excellent temporal resolution, the ERP technique enables to study several covert cognitive processes preceding overt motor responses and thus allows insight into the cognitive processes that might contribute to the phenomenon of DD. Using this protocol adds a new level of explanation to existing behavioral studies and opens new avenues to the broader implementation of research on cognitive aspects of developmental movement restrictions in children.

Several children with unilateral Cerebral Palsy seem to disregard the preserved capacity of their affected upper limb. This Developmental Disregard is extensively described in the literature but the involved cognitive processes have not been studied. To study underlying cognitive factors of upper limb control, an event-related potential protocol was developed.

Potenziali evento-correlati durante le attività target-risposta per studiare i processi cognitivi di Upper Limb uso nei bambini con paralisi cerebrale unilaterale

Unilateral Cerebral Palsy (CP) is a neurodevelopmental disorder that is a very common cause of disability in childhood. It is characterized by unilateral ...

Recording Mouse Ultrasonic Vocalizations to Evaluate Social Communication

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies for modeling the genetic bases of vocal communication deficits. Characterizing the vocal behavior of mouse models carrying mutations in genes associated with neuropsychiatric disorders such as autism spectrum disorders will help to understand the mechanisms leading to social communication deficits. We provide here protocols to reliably elicit ultrasonic vocalizations in pups and in adult mice. This standardization will help reduce inter-study variability due to the experimental settings. Pup isolation calls are recorded throughout development from individual pups isolated from dam and littermates. In adulthood, vocalizations are recorded during same-sex interactions (without a sexual component) by exposing socially motivated males or females to an unknown same-sex conspecific. We also provide a protocol to record vocalizations from adult males exposed to an estrus female. In this context, there is a sexual component in the interaction. These protocols are established to elicit a large amount of ultrasonic vocalizations in laboratory mice. However, we point out the important inter-individual variability in the vocal behavior of mice, which should be taken into account by recording a minimal number of individuals (at least 12 in each condition). These recordings of ultrasonic vocalizations are used to evaluate the call rate, the vocal repertoire and the acoustic structure of the calls. Data are combined with the analysis of synchronous video recordings to provide a more complete view on social communication in mice. These protocols are used to characterize the vocal communication deficits in mice lacking ProSAP1/Shank2, a gene associated with autism spectrum disorders. More ultrasonic vocalizations recordings can also be found on the mouseTube database, developed to favor the exchange of such data.

Mouse ultrasonic vocalizations are used as proxies to model the genetic bases of vocal communication deficits in mouse models for neuropsychiatric disorders. The present protocol describes three experimental contexts that reliably elicit ultrasonic vocalizations from pups (throughout development) and adult mice (same-sex interactions, male-estrus female interactions).

Registrazione del mouse ultrasuoni Vocalizations per valutare Comunicazione Sociale

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies ...

Eye-Tracking Control to Assess Cognitive Functions in Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to progressive loss of motor and speech abilities. In addition, cognitive functions are impaired in a subset of patients. To evaluate these potential deficits in severely physically impaired ALS patients, eye-tracking is a promising means to conduct cognitive tests. The present article focuses on how eye movements, an indirect means of communication for physically disabled patients, can be utilized to allow for detailed neuropsychological assessment. The requirements, in terms of oculomotor parameters that have to be met for sufficient eye-tracking in ALS patients are presented. The properties of stimuli, including type of neuropsychological tests and style of presentation, best suited to successfully assess cognitive functioning, are also described. Furthermore, recommendations regarding procedural requirements are provided. Overall, this methodology provides a reliable, easy to administer and fast approach for assessing cognitive deficits in patients who are unable to speak or write such as patients with severe ALS. The only confounding factor might be deficits in voluntary eye movement control in a subset of ALS patients.

Cognitive deficits are common in about one third of patients with amyotrophic lateral sclerosis, a neurological condition leading to progressive impairments in speech and movement abilities. To conduct cognitive tests in patients unable to speak or write a reliable and easy to administer eye-tracking paradigm was developed.

Eye-tracking di controllo per valutare le funzioni cognitive in pazienti con Sclerosi Laterale Amiotrofica

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

Eye Tracking During Visually Situated Language Comprehension: Flexibility and Limitations in Uncovering Visual Context Effects

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing and the perception of the visual world. The recording of eye-gaze patterns has provided good evidence for the contribution of both the visual context and linguistic/world knowledge to language comprehension. Initial research assessed object-context effects to test&#160;theories of modularity in language processing. In the introduction, we describe how subsequent investigations have taken the role of the wider visual context in language processing as a research topic in its own right, asking questions such as how our visual perception of events and of speakers contributes to&#160;comprehension informed by&#160;comprehenders&#39; experience. Among the examined aspects of the visual context are actions, events, a speaker&#39;s gaze, and emotional facial expressions, as well as spatial object configurations. Following an overview of the eye-tracking method and its different applications, we list the key steps of the methodology in the protocol, illustrating how to successfully use it to study visually-situated language comprehension. A final section presents three sets of representative results and illustrates the benefits and limitations of eye tracking for investigating the interplay between the perception of the visual world and language comprehension.

The present article reviews an eye-tracking methodology for studies on language comprehension. To obtain reliable data, key steps of the protocol must be followed. Among these are the correct set-up of the eye tracker (e.g., ensuring good quality of the eye and head images) and accurate calibration.

Eye Tracking durante la comprensione del linguaggio visivo situato: Flessibilità e limitazioni a scoprire gli effetti di contesto visivo

The present work is a description and an assessment of a methodology designed to quantify different aspects of the interaction between language processing ...

Using Eye Movements Recorded in the Visual World Paradigm to Explore the Online Processing of Spoken Language

In a typical eye tracking study using the visual world paradigm, participants' eye movements to objects or pictures in the visual workspace are recorded via an eye tracker as the participant produces or comprehends a spoken language describing the concurrent visual world. This paradigm has high versatility, as it can be used in a wide range of populations, including those who cannot read and/or who cannot overtly give their behavioral responses, such as preliterate children, elderly adults, and patients. More importantly, the paradigm is extremely sensitive to fine grained manipulations of the speech signal, and it can be used to study the online processing of most topics in language comprehension at multiple levels, such as the fine grained acoustic phonetic features, the properties of words, and the linguistic structures. The protocol described in this article illustrates how a typical visual world eye tracking study is conducted, with an example showing how the online processing of some semantically complex statements can be explored with the visual world paradigm.

The visual world paradigm monitors participants' eye movements in the visual workspace as they are listening to or speaking a spoken language. This paradigm can be used to investigate the online processing of a wide range of psycholinguistic questions, including semantically complex statements, such as disjunctive statements.

Utilizzando i movimenti di occhio registrati nel paradigma mondo visivo per esplorare l'elaborazione Online di lingua parlata

In a typical eye tracking study using the visual world paradigm, participants' eye movements to objects or pictures in the visual workspace are recorded ...

Eye-tracking to Distinguish Comprehension-based and Oculomotor-based Regressive Eye Movements During Reading

Regressive eye movements are eye movements that move backwards through the text and comprise approximately 10-25% of eye movements during reading. As such, understanding the causes and mechanisms of regressions plays an important role in understanding eye movement behavior. Inhibition of return (IOR) is an oculomotor effect that results in increased latency to return attention to a previously attended target versus a target that was not previously attended. Thus, IOR may affect regressions. This paper describes how to design materials to distinguish between regressions caused by comprehension-related and oculomotor processes; the latter is subject to IOR. The method allows researchers to identify IOR and control the causes of regressions. While the method requires tightly controlled materials and large numbers of participants and materials, it allows researchers to distinguish and control the types of regressions that occur in their reading studies.

The method was designed to investigate the role of inhibition of return (IOR) in regressive eye movements during reading. The focus is on differentiating between regressions triggered as a result of comprehension difficulty versus those triggered from oculomotor error, including the role of IOR in the two types of regressions.

Eye-tracking per distinguere movimenti oculari regressivo oculomotoria basati e comprensione durante la lettura

Regressive eye movements are eye movements that move backwards through the text and comprise approximately 10-25% of eye movements during reading. As ...

Using the Visual World Paradigm to Study Sentence Comprehension in Mandarin-Speaking Children with Autism

Sentence comprehension relies on the ability to rapidly integrate different types of linguistic and non-linguistic information. However, there is currently a paucity of research exploring how preschool children with autism understand sentences using different types of cues. The mechanisms underlying sentence comprehension remains largely unclear. The present study presents a protocol to examine the sentence comprehension abilities of preschool children with autism. More specifically, a visual world paradigm of eye-tracking is used to explore the moment-to-moment sentence comprehension in the children. The paradigm has multiple advantages. First, it is sensitive to the time course of sentence comprehension and thus can provide rich information about how sentence comprehension unfolds over time. Second, it requires minimal task and communication demands, so it is ideal for testing children with autism. To further minimize the computational burden of children, the present study measures eye movements that arise as automatic responses to linguistic input rather than measuring eye movements that accompany conscious responses to spoken instructions.

We present a protocol to examine the use of morphological cues during real-time sentence comprehension by children with autism.