Seeing without a fovea? : Eye movements in reading and visual search with an artificial central scotoma

Lingnau, Angelika

Die Auswirkungen eines künstlichen zentralen Skotoms auf die Kontrolle von Blickbewegungen wurden in der vorliegenden Arbeit untersucht. Innerhalb weniger Stunden entwickelten normalsichtige Probanden eine stabile Pseudofovea. Der Einfluss der Lokation der Pseudofovea auf die Leseleistung war ein weiteres wichtiges Anliegen. Die beste Leseleistung ergab sich mit einer Pseudofovea rechts, die schlechteste Leseleistung mit einer Pseudofovea unterhalb der Fixation, während eine Pseudofovea links zu einer mittleren Leistung führte. Die Kongruenz zwischen der Pseudofovea-Lokation und der Richtung der erforderlichen Blickbewegungen scheinen eine wichtige Rolle für diesen Befund zu spielen: sowohl das Identifizieren von Details am Ort der Pseudofovea als auch das Ausführen von Blickbewegungen in Textrichtung erfordern verdeckte Aufmerksamkeitsverschiebungen nach rechts, wenn sich die Pseudofovea rechts von der Fixation befindet. Diese Annahme wurde mittels eines Experiments zur visuellen Suche überprüft. Die Aufgabe erforderte jeweils Blickbewegungen auf dem horizontalen (von links nach rechts/ von rechts nach links) oder dem vertikalen (aufwärts/ abwärts) Meridian. Die Leistung war am besten, wenn die Lage der Pseudofovea kongruent mit der jeweils erforderlichen Blickbewegungsrichtung war. Die Leistung in der visuellen Suche unterschied sich nicht zwischen horizontalem und vertikalen Meridian. Es lässt sich daher ausschliessen, dass sich die Überlegenheit der Pseudofovea rechts beim Lesen durch die Architektur des visuellen Systems erklären lässt. Die Daten legen nahe, dass die Pseudofovea-Lokation als potentielles Sakkadenziel dient, welches mit aufgaben- relevanten Zielen in Konflikt geraten kann.

The effects of a central scotoma on eye movement control were investigated in the present study. A gaze-contingent display technique was developed to study this issue in normal-sighted subjects. Subjects developed a stable pseudofovea within five hours of training. A further aim was to investigate the effects of pseudofovea location on reading performance. Reading performance was superior with a pseudofovea to the right of fixation, intermediate with a pseudofovea to the left and worst with a pseudofovea below fixation. Eye movement patterns indicated that the congruence between pseudofovea location and the direction of eye movements required by the task can explain this finding: if the pseudofovea is to the right of fixation, both the identification of details presented at the pseudofovea location and the requirement to execute eye movements in the direction of the text require covert attention shifts to the right. This assumption was further investigated in a visual search task that requires eye movements either on the horizontal (from left to right/ right to left) or the vertical meridian (i.e., from top to bottom/ bottom to top). Performance was best whenever the pseudofovea was congruent with the direction required by the task (e.g., a pseudofovea above fixation when the task requires eye movements from bottom to top). There was no overall superiority for directions on the horizontal as compared to the vertical meridian. This finding rules out hard-wired properties of the visual system as the underlying reason for the observed eye movement behaviour. Instead, I suggest that the pseudofovea location serves as a potential saccade target, competing with task-relevant targets (e.g., the upcoming word or the next visual search target).

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Lingnau, Angelika: Seeing without a fovea? : Eye movements in reading and visual search with an artificial central scotoma. 2004.

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