Name: using eye movements to evaluate the cognitive processes involved in text comprehension
Uploaded: 2014-01-10T13:45:00
Duration: 6 min 49 s
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イリノイ大学シカゴ校の言語研究所で行われた研究に参加してくださった皆様に感謝申し上げたいと思います。また、ここで紹介するデータを収集するために使用されるプログラムの開発に尽力したフランシス・ダニエルに感謝します。

<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>

利益相反はありません。著者らは、ここで説明する機器の製造業者に金銭的な利益を持っていません。

技術の進歩により、高精度で信頼性が高く、使いやすいアイトラッキングシステムが利用できます。言語研究の分野では、眼球の動きを監視することで、研究者は読者がテキストを評価する方法を決定することができます。固定パターンを使用して、処理が最も困難な部分や処理が最も簡単な部分、1 つの固定でテキストのどの部分を理解できるか、複数の固定または回帰が必要な部分、および読み取りがテキストを処理する順序を決定できます。これらの措置は、テキストの理解に関与する認知プロセスに関する結論を一緒にサポートします。
理解は、テキストに含まれる情報と、読者が適用する認知能力と知識との相互作用に基づいています。したがって、テキストの理解を完全に理解するには、読み取り用のテキストの特性や特性に敏感な処理の尺度を使用する必要があります。前述したように、目の動きは、単語の頻度、単語の長さ、および文章の複雑さ1,2、7,10,11、および読解能力やトピック知識などの読者の特徴などの言語的特徴に基づいて変化する。そのため、目の動きはテキストの理解の理想的な尺度を提供します。
目の動きは多くの言語的特徴によって異なるため、テキストの理解に関わる認知過程を研究する際には、刺激の正確な制御が不可欠です。研究者は、多くの場合、実際の実験を行うために必要な制御刺激を開発するために多くの努力を費やします。確かに、研究は刺激と同じくらい良いです。
アイトラッキング手法は、参加者が視覚刺激を示し、刺激を評価するために必要とされる研究分野の貴重なデータを提供することができます。たとえば、広告の分野では、広告の最も多い5,8を見る広告の部分を測定することで、ビジュアル広告のどの部分が最も注目を集めるかを判断できます。医学研究では、インターンと経験豊富な医師が、眼球運動スキャン経路を見てX線またはMRI画像を同じように評価するかどうか、および重要な物理的構造15の評価に費やされる時間を決定することができる。これらの例では、目の動きのパターンは、画像のどの部分が画像を見ている人の注目を集めているかを示しています。

読者がテキストを読むとき、彼らは固定の交互のパターン(目が静止し、単語に焦点を当てたポイント)とサッカド(目が単語間を移動しているポイント)を通して単語から単語に目を動かします。テキストを通して読者を前方に移動するサッカデに続く固定は、前方固定と呼ばれ、テキスト内の前の点にリーダーを移動するサッカドに続く固定は、回帰固定と呼ばれます。アイトラッキング手法の基本的な前提は、処理要求の増加は、処理時間の増加や固定パターンの変化に関連しているということです。処理時間の増加は、長い期間の固定またはより多くの固定(順方向および回帰)によって反映される可能性があります。
目の動きは、全体の通過または文ごとの読み取り時間の読み取り時間を測定することに対する読み取り行動の尺度としていくつかの重要な利点を提供します。まず、眼の動きを監視すると、連続的なオンライン読み取り性能が記録されます。これにより、テキスト処理要求をグローバル レベル (テキスト全体)、文レベル (個々の文)、またはローカル レベル (個々の単語またはフレーズ) で調べることができます。たとえば、グローバル難易度の変化は、総読み取り時間、順方向固定数、回帰数など、パフォーマンスの測定単位の変化につながります。ローカル レベルの難易度の変化は、個々の単語の読み取り時間、単語を固定する確率、特定の単語に対する回帰の可能性など、いくつかのメジャーにも影響します。全体の読み取り時間や文ごとの読み取り時間は、読み取りパフォーマンスのそのような詳細な尺度を提供しません。第二に、眼球運動は読書の自然な部分である。したがって、追加のタスク要求はリーダーに配置されません。第三に、眼球運動の複数の側面(例えば固定期間、サッカデ長さ、回帰頻度)を分析し、読み取りプロセスの異なる要素に窓を提供することができる。第四に、目の動きは、読み取られるテキストの特徴に関連する処理要求を直接反映しています。たとえば、目の動きは単語の周波数10,11、単語長7、字句のあいまいさ2、文脈制約 1 、および繰り返し10,13の関数として変化します。第五に、目の動きは読者の個人差を反映しています。例えば、眼球の動きは読解能力1、トピック9に関する事前知識、および読者14の年齢によって異なる。レイナー、ポラテック、アシュビー、クリフトン13は、読書中の眼球運動の徹底的なレビューを提供します。これらの利点を合わせると、目の動きは読書行動の理想的な尺度になります。
ここで説明した研究は、テキスト理解に関与する認知プロセスを研究するために目の動きの方法論を使用しました。具体的には、この実験は、馴染みのある、なじみのない比喩が処理される方法を探求するために設計されました 4 .本研究では、目の動きを監視しながら、参加者はコンピュータモニターで提示された短いテキストを読みます。各テキストには 4 つの文が含まれていました。最初の2つの文は、比喩の意図された意味と一致する文脈を提供した。比喩は3番目の文で提示されました。4番目の文は中立的な結論として役立った。馴染みのある(1)と不慣れな(2)比喩を含むテキストの例は、識別を容易にするために下線が引かれた比喩と共に以下に示される。
<ol><li>
おなじみの比喩の通路.ピーターは今までにこんな美しい少女を見たことがなかった。彼は本当に特別な何かが二人の間に成長することを望んでいました。彼は 愛は花だと思った。ピーターはその夜その女の子に電話しました。</li>
	<li>
なじみのない比喩の一節.大学を卒業することは、多くの人にとって非常に重要なマイルストーンです。この目標を達成するには多くの努力が必要です。多くの人にとって学位 は出入り口です。大学を卒業することは非常に誇りに思うべきものです。</li>
</ol>さまざまな方法に基づく過去の研究では、馴染みのない比喩3,6よりも、馴染みのある比喩が理解しやすく(速く処理される)ことが示されています。アイトラッキング法の力は、加工困難の源を特定の単語に隔離できることです。例えば、研究者は、比喩の各単語を読むときに減速するか、たとえメタファーの最後の単語を遅くすることによって、不慣れな比喩を理解するために必要な余分な時間が得られるかどうかを判断することができます(以前のフレーズが比喩である場合)。さらに、眼球運動のパターンは、比喩の理解に関与する認知過程に関する推論を支持する。例えば、小説やなじみのない比喩を読むとき、読者は比喩的な意味を引き出すために比喩をさらに処理する必要があります。これは、比喩の開始に後退し、その後、比喩をもう一度読み取るように、目の動きパターンに反映されるかもしれません。また、読者は、メタファー(愛や花など)の2つのキーワードの意味を比較しようとするかもしれません。あるいは、なじみのあるメタファーを読むとき、読者は比喩を読んですぐに比喩的意味を抽出するかもしれません。したがって、回帰は必要ありません。重要なポイントは、目の動きパターンは、研究者が比喩を理解するために使用されるオンラインプロセスについて推論することを可能にすることです。これは、単に全体的な処理時間が馴染みのないメタファよりも長いと述べるよりも、より説明的な結論をサポートします。
ここで説明する研究は、2種類の書かれた刺激の目の動きパターンを対比させる一般的な方法を示し、眼球運動方法論の重要な側面を記述するための具体的な状況を提供する。重要なことに、ここで説明する目の動きは、複雑性が異なる単語ベースの数学の問題を読者がどのように解決するか(例えば、高い/低い複雑さ)、または単語の問題がドメインの専門家と初心者によってどのように解決されるかなど、他の多くの問題を研究するために一般化することができます。目の動きは、問題の中でどの単語が最も注目を集めるか(すなわち、最も長い固定期間と最も多くの固定数)、そして専門家と初心者が同じ情報に焦点を当てるかどうかを決定するために使用することができる。いずれの場合も、眼球運動を監視することは、読み取られる問題の理解に関連する処理要求の瞬間的な変化の記録を提供するであろう。

<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

本稿では、アイトラッキング手法を用いて、テキストの理解に関わる認知プロセスを研究する方法について説明します。読み取り中の眼球運動の測定は、テキストの理解中に瞬間的な(オンライン)処理要求を測定するための最も正確な方法の1つです。認知処理の要求は、固定期間、固定数、回帰数 (テキストの前の部分に戻る) など、眼球運動行動のいくつかの側面によって反映されます。研究者が考慮する必要があるアイトラッキング装置の重要な特性は、眼の位置を測定する頻度(サンプリングレート)、眼の位置を決定する精度、頭の動きの許容度、使いやすさなど、説明されています。また、対象単語の位置、頻度、長さなど、テキストの理解の研究で制御する必要がある眼球運動に影響を与える刺激の特性も記載されています。参加者の準備、機器の設定と調整、およびスタディの実行に関する手順の推奨事項が示されます。代表的な結果は、データの評価方法を示すために提示されます。方法論は読解の観点から記述されているが、提示された情報の多くは、参加者が口頭刺激を読むあらゆる研究に適用することができる。

眼球運動の複数の側面を分析することができ、これらはしばしばグローバルおよびローカルの尺度として分類されます。グローバルメジャーは、全体的な読み取り時間、すべての単語の平均固定時間、固定の合計数 (順方向と回帰の両方) など、試験全体にわたる目の動きの挙動を反映します。ローカルメジャーは、特定のターゲットワードまたはターゲットワードのセット(メタファー内の単語など)の目の動きを反映し、対象領域と呼ばれます。ローカルメジャーには、対象単語の固定時間、ターゲットワードを固定する確率、ターゲットワードの固定数、ターゲットワードへの回帰数などがあります。また、ローカルメジャーは、最初の実行、2 回目の実行、および合計時間の観点から説明されることがよくあります。最初の実行 (最初のパスとも呼ばれます) は、別の単語に移動する前に、ターゲットワードで行われた固定を指します。これは、ターゲットワードとの最初の出会いと考えることができます。2 回目の実行 (2 番目のパスとも呼ばれます) は、最初にターゲット ワードを離れた後にターゲット ワードに対して行われた固定を指します。これらは一般的にターゲットワードへの回帰です。合計時間には、対象の単語に対して行われたすべての固定 (すべての実行を組み合わせたもの) が含まれます。さらに複雑なメジャーは、最初に単語に遭遇してから後続の単語に移動する時間の合計として定義される回帰パスの期間など、処理時間と目の動きパターンを評価するためにも使用されます。たとえば、読者 (1) がメタファーの最後の単語を固定し、(2) メタファーの最初の単語を固定するために戻り、(3) 最後の単語に再び固定し、次の文の最初の単語を固定した場合、回帰パス期間には、この例の最初の 3 つの固定が含まれます。
サンプルトライアルの目の動きを 図2に示します。円は固定位置を表し、黄色の線はサッカデを表し、読者がどのように単語間を移動したかを示します。メタファーに関連する余分な処理難しさは、メタファー上の固定の密度によって見ることができます。固定は、関心のある領域(例えば、メタファーの単語)によってグループ化され、各単語に費やされた時間と、慣れ親しんだなじみのない比喩のために各単語に費やされた固定の数を決定することができます。 図 3 に示す結果は、なじみのないメタファーで 2 つの主要なコンテンツワードを処理するのに、なじみのないメタファーよりも多くの時間が費やされたことを示しています。
全体の一節または文ごとの読み取り時間の読み取り時間とは対照的に、目の動きを記録することの利点は 図2 と 図3に見られる。たとえば、メタファー領域には5つの固定(図2)、3つの前方固定、2つの回帰固定があり、これは読者が比喩を読んで「出入り口」に読み込み、次に「程度」に戻る(後退する)ことを反映しています。本質的に、比喩は2回読まれました。文の読み取り時間や全体の読み取り時間だけを測定した場合、この結果は気付かれません。2 番目の例として、 図 3 は、メタファーの他の 3 つの単語よりもメタファーの最後の単語を読み取る時間が多く、読み取り時間が、メタファーの 4 つの単語のうち 3 つの不慣れなメタファよりも早く使用されたことを示しています。文ごとの読み取り時間を測定することは、なじみのない比喩を含む文章の読み取り時間が不慣れな比喩よりも長いことを示しますが、余分な読み取り時間が比喩のすべての単語に分散しているのか、特定の単語に限定されていたのか、そして各単語に費やされた時間は不明です。これらの 2 つの例は、連続したオンライン読み取り動作を記録する利点を示しています。
<img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50780/50780fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50780/50780fig1.jpg"> 図 1.左の写真は、コンピュータディスプレイを見ながら、額/あごの休息の上に配置された参加者を示しています。 赤外線光源とビデオカメラは、ディスプレイの下にあります。右の画像は実験者のディスプレイを示しています。上のフレームの大きな画像は、右目の周りの参加者の顔(追跡中の目)を示し、小さな画像は右目のクローズアップを示しています。青い領域は、参加者の髪(大きな画像)と瞳孔(小画像)からの高い赤外線反射の領域です。目の上の十字毛は瞳孔の中心と瞳孔の底付近の角膜反射を識別する。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50780/50780fig1highres.jpg" target="_blank">ここをクリックすると、より大きな画像が表示されます。</a>
<img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50780/50780fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50780/50780fig3.jpg"> 図 2.なじみのない比喩を含むサンプル通路からの眼球運動(程度は出入り口である)。円は固定位置を示し、黄色の線はサッカデパスを示します。円が大きいほど、長い期間固定を表します。円の横の小さい数値は、固定時間 (ミリ秒) を示します。ギャップ (多くの人の単語の間など、サッカデラインなし) は、被験者が一時的に目を閉じるなどのアーティファクトのためにトラックの損失が発生したポイントを示します。図は、比喩内の出入り口から程度への回帰を示しています。
<img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50780/50780fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50780/50780fig2.jpg"> 図 3.馴染みのある、なじみのないメタファーの単語の総固定時間(msec)。横軸の単語は、馴染みのあるサンプル (F) と馴染みのない (U) メタファーに対応します。このデータは、10の身近なメタファーと10の不慣れなメタファーの平均を表しています。

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

本稿では、アイトラッキング手法を用いて、テキストの理解に関わる認知プロセスを研究する方法について説明します。アイトラッキング装置の説明、実験的刺激の開発方法、手順に関する推奨事項が含まれています。提示された情報は、言葉による刺激を用いたほとんどの研究に適用することができる。

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