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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Agradecemos a todos que participaram de pesquisas realizadas no Laboratório de Pesquisa de Linguagem da Universidade de Illinois, em Chicago. Agradecemos também a Frances Daniel, que foi fundamental para ajudar a desenvolver os programas utilizados para coletar os dados aqui apresentados.

<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. 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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>

Não existem conflitos de interesse. Os autores não têm interesses financeiros nos fabricantes dos equipamentos aqui descritos.

Os avanços tecnológicos levaram à disponibilidade de sistemas de rastreamento ocular altamente precisos, confiáveis e fáceis de usar. No campo da pesquisa linguística, o monitoramento dos movimentos oculares permite que os pesquisadores determinem como os leitores avaliam um texto. Padrões de fixação podem ser usados para determinar quais partes de um texto são mais difíceis de processar ou são mais fáceis de processar, quais partes de um texto podem ser entendidas com uma única fixação e quais partes requerem múltiplas fixações ou regressões, e a sequência em que os leitores processam o texto. Juntas, essas medidas corroboram conclusões sobre os processos cognitivos envolvidos na compreensão de texto.
A compreensão baseia-se na interação entre as informações contidas em um texto e as habilidades cognitivas e conhecimentos aplicados pelo leitor; portanto, uma compreensão completa da compreensão do texto só pode ser obtida utilizando uma medida de processamento sensível às propriedades do texto e características do leitor. Como observado anteriormente, os movimentos oculares variam de acordo com características linguísticas, como frequência de palavras, comprimento da palavra e complexidade da frase1,2,7,10,11, e características do leitor, como capacidade de leitura e conhecimento do tópico1,9. Como tal, os movimentos oculares fornecem uma medida ideal de compreensão de texto.
Como os movimentos oculares variam de acordo com muitas características linguísticas, o controle preciso dos estímulos é essencial ao estudar os processos cognitivos envolvidos na compreensão de texto. Os pesquisadores muitas vezes gastam tanto esforço para desenvolver estímulos controlados quanto é necessário para conduzir o experimento real. De fato, a pesquisa é tão boa quanto os estímulos.
As metodologias de rastreamento ocular podem fornecer dados valiosos para qualquer campo de pesquisa em que os participantes sejam mostrados estímulos visuais e sejam necessários para avaliar os estímulos. Por exemplo, no campo da publicidade, pode-se determinar quais partes de um anúncio visual atraem mais atenção medindo quais partes do anúncio as pessoas olham para mais5,8. Em pesquisas médicas, pode-se determinar se estagiários e médicos experientes avaliam uma imagem de Raio-X ou ressonância magnética da mesma forma olhando para o caminho da varredura do movimento ocular e quanto tempo é gasto avaliando estruturas físicas críticas15. Nesses exemplos, o padrão de movimentos oculares indica quais partes da imagem atraem a atenção da pessoa que vê a imagem.

Quando os leitores leem um texto, eles movem os olhos da palavra para a palavra através de um padrão alternado de fixações (pontos em que os olhos estão parados e focados em uma palavra) e saccades (pontos em que o olho está se movendo entre palavras). Fixações após saccades que movem o leitor para a frente através de um texto são chamadas de fixações e fixações avançadas após saccades que movem o leitor para pontos anteriores em um texto são chamados de fixações regressivas. A suposição básica dos métodos de rastreamento ocular é que o aumento das demandas de processamento está associado ao aumento do tempo de processamento ou mudanças no padrão de fixações. O aumento do tempo de processamento pode ser refletido por fixações de maior duração ou um número maior de fixações (para a frente e regressivas).
Os movimentos oculares fornecem várias vantagens importantes como medida do comportamento de leitura em relação à medição dos tempos de leitura para uma passagem inteira ou tempos de leitura frase por frase. Primeiro, o monitoramento dos movimentos oculares produz um registro contínuo e on-line do desempenho da leitura. Isso fornece a capacidade de examinar as demandas de processamento de texto em nível global (em um texto inteiro), o nível de sentença (sentenças individuais) ou o nível local (palavras ou frases individuais). Por exemplo, mudanças na dificuldade global levam a mudanças em várias medidas de desempenho, como tempo total de leitura, número de fixações para a frente e número de regressões. Mudanças na dificuldade de nível local também afetam várias medidas, como tempos de leitura para palavras individuais, a probabilidade de fixar palavras e a probabilidade de fazer regressões a palavras específicas. Os tempos gerais de leitura ou os tempos de leitura de frase por frase não fornecem medidas tão detalhadas do desempenho da leitura. Em segundo lugar, os movimentos oculares são uma parte natural da leitura; portanto, nenhuma exigência adicional de tarefa é colocada em um leitor. Em terceiro lugar, podem ser analisados múltiplos aspectos dos movimentos oculares (por exemplo, duração de fixação, comprimento de saccade e frequência de regressão), fornecendo uma janela para diferentes elementos do processo de leitura. Em quarto lugar, os movimentos oculares refletem diretamente as demandas de processamento associadas às características do texto que está sendo lido. Por exemplo, os movimentos oculares variam em função da frequência de palavras10,11, comprimento da palavra7,ambiguidade léxica2,restrição contextual1e repetição10,13. Em quinto lugar, os movimentos oculares refletem diferenças individuais nos leitores. Por exemplo, os movimentos oculares variam de acordo com a capacidade de leitura1, conhecimento prévio sobre um tópico9e idade do leitor14. Rayner, Pollatsek, Ashby e Clifton13 fornecem uma revisão completa dos movimentos oculares durante a leitura. Juntas, essas vantagens tornam os movimentos oculares uma medida ideal do comportamento de leitura.
A pesquisa aqui descrita utilizou uma metodologia de movimento ocular para estudar os processos cognitivos envolvidos na compreensão de texto. Especificamente, o experimento foi projetado para explorar como metáforas familiares e desconhecidas são processadas4. Neste estudo, os participantes leram textos curtos apresentados em um monitor de computador enquanto seus movimentos oculares eram monitorados. Cada texto continha quatro frases. As duas primeiras frases forneceram um contexto que era consistente com o significado pretendido da metáfora. As metáforas foram apresentadas na terceira frase. A quarta sentença serviu como uma conclusão neutra. Exemplos de textos contendo metáforas familiares (1) e desconhecidas (2) são apresentados abaixo com as metáforas sublinhadas para facilitar a identificação.
<ol><li>
Passagem de metáfora familiar. Peter nunca tinha visto uma garota tão bonita antes. Ele realmente esperava que algo especial crescesse entre os dois. Ele pensou para si mesmo que o amor é uma flor. Peter ligou para a garota mais tarde naquela noite.</li>
	<li>
Passagem de metáfora desconhecida. Se formar na faculdade é um marco muito importante para muitas pessoas. É preciso muito trabalho duro para alcançar esse objetivo. Para muitas pessoas, um diploma é uma porta. Se formar na faculdade é algo para se orgulhar muito.</li>
</ol>Pesquisas passadas baseadas em uma variedade de métodos mostraram que metáforas familiares são mais fáceis de entender (processadas mais rapidamente) do que metáforas desconhecidas3,6. O poder do método de rastreamento ocular é que a fonte de dificuldade de processamento pode ser isolada a palavras específicas. Por exemplo, os pesquisadores podem determinar se o tempo extra necessário para compreender metáforas desconhecidas é obtido diminuindo ao ler cada palavra nas metáforas, ou diminuindo as últimas palavras da metáfora (quando está claro que a frase anterior é uma metáfora). Além disso, padrões de movimentos oculares apoiam inferências sobre os processos cognitivos envolvidos na compreensão das metáforas. Por exemplo, ao ler metáforas novas ou desconhecidas, os leitores precisariam processar ainda mais as metáforas para extrair os significados figurativos. Isso pode ser refletido no padrão de movimento dos olhos como regredindo ao início das metáforas e, em seguida, lendo através das metáforas uma segunda vez. Os leitores também podem tentar comparar os significados das duas palavras-chave nas metáforas (por exemplo, amor e flor), o que poderia levar a um padrão de movimentos oculares entre as palavras-chave. Alternativamente, ao ler metáforas familiares, os leitores podem extrair os significados figurativos imediatamente ao ler as metáforas; portanto, não seriam necessárias regressões. O ponto chave é que os padrões de movimento ocular permitem que os pesquisadores façam inferências sobre os processos online usados para compreender as metáforas. Isso suporta conclusões mais descritivas do que simplesmente afirmar que o tempo de processamento geral é mais longo para metáforas desconhecidas do que asfógenas familiares.
O estudo descrito aqui ilustra um método comum de contrastar padrões de movimento ocular para dois tipos de estímulos escritos e fornece uma situação concreta para descrever aspectos críticos das metodologias de movimento ocular. É importante ressaltar que o método de movimento ocular descrito aqui pode ser generalizado para estudar muitas outras questões, como como os leitores resolvem problemas matemáticos baseados em palavras que variam em complexidade (por exemplo, alta versus baixa complexidade), ou como os problemas de palavras são resolvidos por especialistas em domínio versus novatos. Os movimentos oculares poderiam ser usados para determinar quais palavras nos problemas atraem mais atenção (ou seja, as maiores durações de fixação e o maior número de fixações) e se especialistas e novatos se concentram nas mesmas informações. Em cada caso, o monitoramento dos movimentos oculares forneceria um registro das mudanças momente a momento nas demandas de processamento associadas à compreensão dos problemas que estão sendo lidos.

<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

O presente artigo descreve como usar metodologias de rastreamento ocular para estudar os processos cognitivos envolvidos na compreensão de texto. Medir os movimentos oculares durante a leitura é um dos métodos mais precisos para medir demandas de processamento momento a momento (online) durante a compreensão de texto. As demandas de processamento cognitivo são refletidas por vários aspectos do comportamento do movimento ocular, como duração da fixação, número de fixações e número de regressões (voltando a partes anteriores de um texto). Importantes propriedades de equipamentos de rastreamento ocular que os pesquisadores precisam considerar são descritas, incluindo a frequência com que a posição ocular é medida (taxa de amostragem), precisão de determinar a posição ocular, quanto movimento da cabeça é permitido e facilidade de uso. Também são descritas propriedades de estímulos que influenciam os movimentos oculares que precisam ser controlados em estudos de compreensão de texto, como a posição, frequência e duração das palavras-alvo. Recomendações processuais relacionadas à preparação do participante, criação e calibração do equipamento e execução de um estudo são dadas. Os resultados representativos são apresentados para ilustrar como os dados podem ser avaliados. Embora a metodologia seja descrita em termos de compreensão da leitura, grande parte das informações apresentadas pode ser aplicada a qualquer estudo em que os participantes leiam estímulos verbais.

Vários aspectos dos movimentos oculares podem ser analisados, e estes são frequentemente categorizados como medidas globais e locais. As medidas globais refletem o comportamento do movimento ocular em todo um estudo, como o tempo de leitura geral, a duração média de fixação de todas as palavras e o número total de fixações (tanto para a frente quanto para a regressiva). As medidas locais refletem o comportamento do movimento ocular para uma palavra-alvo específica ou um conjunto de palavras-alvo (como palavras nas metáforas) e são referidas como regiões de interesse. As medidas locais incluem tempos de fixação de palavras-alvo, a probabilidade de fixar palavras-alvo, o número de fixações em palavras-alvo e o número de regressões às palavras-alvo, para citar algumas. Além disso, as medidas locais são frequentemente discutidas em termos de primeira corrida, segunda execução e tempo total. A primeira execução (também chamada de primeiro passe) refere-se a fixações feitas em uma palavra-alvo antes de passar para outra palavra. Isso pode ser considerado como o primeiro encontro com a palavra-alvo. A segunda execução (também chamada de segunda passagem) refere-se a fixações feitas em uma palavra-alvo depois de ter deixado a palavra-alvo inicialmente. Geralmente são regressões às palavras-alvo. O tempo total inclui todas as fixações feitas nas palavras-alvo (todas as corridas combinadas). Medidas mais complexas também são usadas para avaliar o tempo de processamento e os padrões de movimento dos olhos, como a duração do caminho de regressão, que é definido como o tempo total de encontrar inicialmente uma palavra para mover-se para a palavra subsequente. Por exemplo, se um leitor (1) fixasse a última palavra em uma metáfora, (2) voltasse a fixar a primeira palavra na metáfora, (3) fixada na última palavra novamente, e então (4) fixasse a primeira palavra na frase seguinte, a duração do caminho de regressão incluiria as três primeiras fixações neste exemplo.
Os movimentos oculares de um ensaio amostral são apresentados na Figura 2. Os círculos representam locais de fixação e as linhas amarelas representam saccades, que mostram como o leitor passou de palavra para palavra. A dificuldade extra de processamento associada à metáfora pode ser vista pela densidade de fixações na metáfora. As fixações podem ser agrupadas por regiões de interesse (por exemplo, palavras nas metáforas) para determinar quanto tempo foi gasto em cada palavra e o número de fixações feitas em cada palavra para metáforas familiares e desconhecidas. Os resultados mostrados na Figura 3 demonstram que mais tempo foi gasto processando as duas palavras-chave em metáforas desconhecidas do que em metáforas familiares.
As vantagens de registrar movimentos oculares em oposição aos tempos de leitura para um trecho inteiro ou tempos de leitura frase por frase podem ser vistas nas Figuras 2 e 3. Por exemplo, há cinco fixações na região da metáfora(Figura 2),três fixações para a frente e duas fixações regressivas, que refletem o leitor lendo através da metáfora para "porta" e depois retornando (regredindo) em "grau". Em essência, a metáfora foi lida duas vezes. Esse resultado passaria despercebido se fossem medidos apenas os tempos de leitura de frases ou os tempos gerais de leitura. Como segundo exemplo, a Figura 3 mostra que mais tempo foi gasto lendo a última palavra da metáfora do que as outras três palavras na metáfora, e que o tempo de leitura era mais rápido para metáforas familiares do que desconhecidas para três das quatro palavras nas metáforas. Medir os tempos de leitura frase a frase indicaria tempos de leitura mais longos para frases contendo metáforas familiares do que metáforas desconhecidas, mas seria impossível saber se o tempo extra de leitura foi distribuído em todas as palavras na metáfora ou se estava confinado a palavras específicas, e quanto tempo foi gasto em cada palavra seria desconhecido. Esses dois exemplos mostram o benefício de registrar o comportamento contínuo de leitura on-line.
<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. A imagem à esquerda mostra um participante posicionado na testa/queixo descansando enquanto olha para uma tela de computador. A fonte de luz infravermelha e a câmera de vídeo estão localizadas sob o display. A imagem certa mostra a exibição do experimentador. A imagem grande no quadro superior mostra o rosto do participante ao redor do olho direito (o olho sendo rastreado) e a pequena imagem mostra um close-up do olho direito. As áreas azuis são áreas de alto reflexo de luz infravermelha do cabelo do participante (imagem grande) e pupila (pequena imagem). Os cabelos cruzados sobre o olho identificam o centro da pupila e o reflexo da córnea perto da parte inferior da pupila. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50780/50780fig1highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver imagem maior.</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. Movimentos oculares de uma passagem de amostra contendo uma metáfora desconhecida (um grau é uma porta). Os círculos indicam locais de fixação e as linhas amarelas indicam caminhos saccade. Círculos maiores representam fixações de maior duração. Os pequenos números próximos aos círculos indicam duração de fixação em milissegundos (msec). Lacunas (sem linha saccade, como entre as palavras muitas pessoas) indicam pontos onde uma perda de faixa ocorreu devido a um artefato como sujeitos momentaneamente fechando seus olhos. A figura mostra uma regressão da porta em grau dentro da metáfora.
<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. Duração total de fixação (msec) em palavras em metáforas familiares e desconhecidas. As palavras no eixo horizontal correspondem à amostra familiar (F) e metáforas desconhecidas (U). Os dados representam uma média de 10 metáforas familiares e 10 desconhecidas.

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

O presente artigo descreve como usar metodologias de rastreamento ocular para estudar os processos cognitivos envolvidos na compreensão de texto. Descrições de equipamentos de rastreamento ocular, como desenvolver estímulos experimentais e recomendações processuais estão incluídas. As informações apresentadas podem ser aplicadas à maioria dos estudos utilizando estímulos verbais.

Usando movimentos oculares para avaliar os processos cognitivos envolvidos na compreensão de texto

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

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