Neuro VL 7 Eye-Tracking Flashcards
Photorezeptorendichte in Retina
- 90 Mio. STÄBCHEN (rods) -> schwarz/weiß sehen (Skotopiches Sehen)
- 4,5 Mio ZAPFEN (Cones) -> Farbsehen
(Photopisches Sehen) - im Zentrum der Fovea KEINE Stäbchen
- Fovea bei Dunkelheit blind
- -> rechts von Fovea (10-15Grad) = blinder Fleck
Retina = Duplexstruktur = besteht aus 2 Rezeptortypen
Warum ist Blickbewegung wichtig?
- Minisakkaden kompensieren blinden Fleck + Makrobewegungen = Hauptgrund für Blickbewegungen
- -> Aufmerksamkeit ausrichten
Photoreptoren
Blinder Fleck + Fovea
Blinder Fleck:
- dort geht optische Nerv durch
- > aber kein Loch im Blickfeld / wir sehen komplette Umwelt, weil = Gehirn konstruiert vollständiges Bild = Sehen ist ein AKTIVER PROZESS
Fovea:
- nur Zäpfchen
- Stäbchenfreier Bereich = kein Schwarz-weiß sehen im Zentrum
- Sternenhimmel betrachten, muss man leicht neben Stern schauen, weil direkt im Zentrum kein schwarz/weiß sehen möglich!
Wege der visuellen Informationsverarbeitung im Gehirn
- Auf Fovea alles verkehrt herum -> Gehirn dreht alles richtig
- Sehnerv geht ins LGN -> Hauptschaltstelle für optische Infos
- Beide Augen bekommen Input aus beiden Gesichtsfeldern
- -> Linkes Gesichtsfeld = Rechts auf Fovea
- -> Rechtes Gesichtsfeld = Links auf Fovea
- -> man kann aber auch nur mit einem Auge ganzes Gesichtsfeld sehen!
Im CHIASMA OPTICUM & LGN = Infos umgeschaltet
- Sehnervverkreuzung im CORPUS CALOSSUM
COLLICULUS SUPERIOR = Wichtig für Kontrolle der Blickbewegung
Areale im Gehirn/Mittelhirn, die an Augenbewegung beteiligt sind
- SUPERIOR COLLICULUS = Mittelhirn
- Kontrolle der Augenbewegungen
- Automatische Augenbewegungen
z. B. Wir schauen woanders hin, doch wenn Ampel umschaltet, geht Blick AUTOMATISCH zur Ampel! - FRONTALE AUGENFELD = Kortikal
- kognitionsbasiert, absichtsvolle Bewegung
z. B. Man möchte wissen, ob Ampel grün ist also schaut man gezielt dort hin!
–> können beide getrennt voneinander gestört sein, da zwei verschiedene Hirnareale verantwortlich sind!
Zwei grundlegende Charakteristika der Wahrnehmung
- SELEKTIVITÄT
- starker Abfall der Effizienz der visuellen Verarbeitung in visuellen Peripherie
- -> Begrenzung der Informationsverarbeitungskapazität
- -> Aufmerksamkeitsbevorzugte Verarbeitung eines Inhalts ggü. eines Anderen! - AKTIVE, WISSENSBASIERTE SUCHE nach INFO:
- Objekterkennung & gradueller Aufbau mentaler Repräsentationen
Funktionales Gesichtsfeld: - das, was man sieht - im Bereich können Infos scharf verarbeitet werden Synonym = Wahrnehmungsspanne --> Bereich, in dem man klar sehen kann z.B. beim Lesen die Buchstaben
Der “FUNDUS OCULI”
Augenhintergrund
= Hintere Innenwand des Augapfels:
- Netzhaut (Retina)
- Blinder Fleck
- Gefäße
- Gelber Fleck
- Fovea
- -> Wahrnehmung trotz blindem Fleck kontinuierlich
- -> Gehirn konstruiert fehlenden Teil im Gesichtsfeld
Sehschärfemessung
eeEEEEEE
- Sehschärfe verschlechtert sich mit zunehmender Distanz zwischen Zentrum & Peripherie
Drei Gründe für dieses Phänomen:
- Weniger Photorezeptoren in Peripherie der Retina
- Mehr Photorezeptoren konvergieren in eine Ganglienzelle = gut für Sensitivität
- Größere Klumpen von V1 (Primärer visueller Cortex) & anderen Hirnarealen = kortikale Vergrößerung
–> Gehirn ist zu klein, um hohe Auflösung des kompletten visuellen Feldes zu erreichen!!
Gesichtsfeld und die Daumenregel
Daumenregel = bei ca 57cm Abstand (typische Armlänge) –> 1Grad = 1cm
Visuelle Verarbeitung beim Lesen
Zwei Maße für Verarbeitung peripherer Buchstaben:
- VISUELLE SPANNE:
- statisches Display, Erkennen von Zeichen, dargeboten an verschiedenen Positionen links/rechts von Fixationspunkt - BLICKSPANNE
- dynamische Lesesituationm Erkennen von Buchstaben/Wörtern, links/rechts von Fixationspunkt
- -> Bestimmung über “MOVING-WINDOW-Methode”
- -> Fenster mit unrasierten Text wird mit Augen mitbewegt
Visuelle Spanne
- Buchstabenerkennung
- Statistische Präsentation von Buchstaben-Tripletts für 50-70ms/ links oder rechts
- -> Studenten vs. 75 Jährige
Ergebnis:
- visuelle Spanne beinahe symmetrisch
- -> 75 jährige leichte Einbußen in Richtung der Peripherie, nur reduzierte Gedächtnisleistung im Vergleich zu Studenten
ALTER hat also KEINEN Einfluss auf Blickspanne, sondern nur auf Gedächtnisfunktionen!!!!!
Blickspanne (Perceptual Span)
MOVING-WINDOW-METHODE
- Visuelle Blickspanne wird nachgebildet
- Fenster mit klaren Buchstaben (Davor/dahinter durch xxxxx ersetzt)
- Fenster bewegt sich dann beim Lesen mit den Augen mit
- -> VERÄNDERUNGSBLINDHEIT = xxxx fallen nicht mehr auf, weil funktionell blind während Augenbewegung!
Wenn Fenster breit = Passiert nichts
Wenn Fenster eng = Lesen anstrengender & langsamer
–> Schwelle zum anstrengenden Lesen = Indikator für Grenze der Blickspanne
Blickspanne = ASYMMETRISCH
-4 Buchstaben links zu +8/10 rechts!!!
Lerneffekt: Lesen von links nach rechts
- Neue Infos rechts sind relevanter als vergangene Infos links, die wir schon gesehen haben
Evolutionär Bedingt…Wenn man Wald nach Bär absucht, dann schaut man von links nach rechts —rechts relevanter, weil man dort noch nicht gesucht hat!
Lerneffekt bei Blickspanne
Lerneffekt:
Lesen von links nach rechts
- Neue Infos rechts sind relevanter als vergangene Infos links, die wir schon gesehen haben
Evolutionär Bedingt…Wenn man Wald nach Bär absucht, dann schaut man von links nach rechts —rechts relevanter, weil man dort noch nicht gesucht hat!
Aktive, wissensbasierte Suche von Info
AKTIVES SEHEN
- Während Augenfixation werden LOKALE & GLOBALE Infos zur selben Zeit verarbeitet
- -> Infogewinn sehr schnell durch Top-Down-Verarbeitung
- Benötigt Wahrnehmung um Blickbewegung zu steuern &vice Versa
Sakkadische Blickbewegung auf drei Niveaus ausgelöst:
- Reflexiv = plötzlich erscheinende Reize (Ampel von Gelb auf Rot)
- Automatische Routine = erlernte visuelle Strategien (bevor man Straße überquert nach links/ rechts schauen)
- Kognitive freiwillige Kontrolle = wenn man Fahrtrichtung nicht weiß, schaut man auf eine Karte
Sakkadische Blickbewegung
3 Niveaus
Sakkadische Blickbewegung auf drei Niveaus ausgelöst:
- Reflexiv = plötzlich erscheinende Reize (Ampel von Gelb auf Rot)
- Automatische Routine = erlernte visuelle Strategien (bevor man Straße überquert nach links/ rechts schauen)
- Kognitive freiwillige Kontrolle = wenn man Fahrtrichtung nicht weiß, schaut man auf eine Karte
Augenbewegungen
- Augenbewegung - VERGENZ:
- bewege ich mich im Raum, verändert sich Abstand von Objekt zu Augen
- -> KONVERGENZ = Gegensinnig
- -> DIVERGENZ = Gleichsinnig - Konjugierte Augenbewegung:
- Augen machen gleiche Bewegung
- Motorkoordination der Augen für bilaterale Fixation eines Objektes
- -> Augen haben denselben Bewegungsbefehl
Langsame Augenbewegung = Driften Vs. Kopfbewegung
Schnelle Augenbewegung = 1. Fixationstremor, 2. Mikrosakkaden + 1. Makrosakkaden 2. Ballistische Bewegung
Augenbewegung
Konjugierte/verbundene
1.1 Langsame Augenbewegung/ kleine Augenbewegung:
- DRIFTEN zw. Fixationen = bringt Augen näher zusammen
Geschwindigkeit: 1Grad/Sek. = LANGSAM
1.2 Langsame Augenbewegung/ Große Augenbewegung:
- Glatte, sanfte Bewegung = SMOOTH-PURSUIT-MOVEMENTS
- kompensiert Kopfbewegung
Geschwindigkeit: 50Grad/Sek.
–> Wenn schneller als das, dann erfolgen wie Objekte so lange wie möglich & springen mit Blick hinterher (“Catch the Card”) –> schnelles Auto
- 1 Schnelle Augenbewegung/ kleine Augenbewegung:
- 1.1 Fixationstremor
- Augen brauchen kleine permanente Bewegung um Reize zu verarbeiten - 1.2 Mikrosakkaden:
- korrigieren kleinere Drifte, irreguläre schnelle Sprünge - 2 Schnelle Augenbewegung/ Große Augenbewegung
- 2.1 Makrosakkaden:
- 600Grad/sek.
- Koordiniert Augen-Kopf-Bewegungen - 2.2 Ballistische Bewegung
- nach Auslösung keine Korrektur mehr möglich!!
OKN = Optikinetic Nystagamus (Zug = folgen, fixieren, folgen, fixieren…)
Sakkaden Augenbewegungen
Zentrales Element des sensomotorischen Verhaltens –> integriert in Wahrnehmung
FIXATIONEN:
- Phasen mit relativ stabiler visueller Achse
- -> visueller Informationserwerb
SAKKADEN:
- schnelle Bewegungen (600/grad/sek), Dauer 20-80ms
–> Reflektieren Richtung & Dynamische Sequenz der Inforverarbeitung
Dauer = Dmin + d * A
- Schnelligkeit der Sukkade erhöht sich proportional zur Amplitude
- Während Sakkaden ist Infoerwerb stark limitiert
–> SAKKADEN SUPPRESION = 1,5% des Lebens “blind”
Experiment Blickbewegungen beim Lesen
Blickbewegungsmuster eines Viertklässler:
liest schwierige Textseite
- Punkte = Fixationen
- Linien = Sakkaden
- Bei schwierigen Wörtern gehen Sakkaden von rechts nach links
- Häufung von Rezitationen innerhalb eines unvertrauten Wortes (KORKGEWEBE)
- -> beim zweiten Lesen nur noch 4 statt 8 Fixationen
- Langer Zeilenrücksprung bei Kindern oft zu kurz
- -> Fähigkeit zur räumlichen Navigation auf Textseite
Methodologische Probleme in Augenbewegungsforschung
- Messung = Gewinnen & Lagerung von Rohdaten
- -> Präzision, Kalibrierung - Identifikation = Segmentierung & Klassifikation von Rohdaten
- -> Kriterien für Sakkaden & Fixationen - Integration = Aggregation von Analyseeinheiten
- Interpretation
Methodologisches Probleme
1. Messung
Messgenauigkeit
1. Relative: Wie groß muss Bewegung sein, damit sie von Messsystem erkannt wird?
- Absolute: Wie genau kann Position des Auges im Bezugssystem der Reizvorlage bestimmt werden?
- mittels Kalibrierung bestimmt! (VP fixieren definierte Position)
Methodologisches Probleme
2. Identifikation
Segmentierung von Rohdaten zu Sakkaden & Fixationspaaren
- Minimale Geschwindigkeit für Sakkaden = 15Grad/sek = 1 Sakkade –> Alles, was langsamer ist, zählt als Drift-Bewegung
- -> Bei Müdigkeit/Trunkenheit werden Sakkaden langsamer - Minimale Sakkadenlänge = 0,25Grad –> Ausschluss von Mini-Sakkaden!!
- Maximale Fixationsdauer = 70ms, kürzere Fixationen werden der nächsten Fixation zugerechnet
- -> Ausschluss von sehr kurzen Fixationen, da keine wichtigen Infos
- Identifikation
Converge Bewegung
Rechts & linkes Auge machen nicht exakt das Gleiche
- Drift sorgt dafür, dass Augen sich wieder angleichen = ANGLEICHUNGSTENDENZ/CONVERGE
- in 2/3 der Zeit gibt es Converge-Bewegung
- Identifikation
Totale Buchstabenunterscheidungsspanne
15 Buchstaben
manchmal 20
Blickspanne hängt aber auch von Lesemotivation ab!
Methodologisches Probleme
3. Integration
Augenbewegungen dorthin, wo relevante Info ist!
–> Gesicht/Körper
In China z.B. sehen Menschen NICHT auf den Mund
Östliche Länder schauen eher global, westliche Länder Analytisch
- Integration
AOI / ROI
AOI = Area of Interest
ROI = Region of Interest
–> Jede Werbung hat Bild, Text, Logo
- Man benötigt bedeutungsvolle Anweisung für Exploration des Bildes
- -> JE Nach Anweisung unterschiedliche Scan-Pathos
- Bei KÄSE-Werbung (mit Bohrmaschine) scannt man mehrfach –> Zusammenhang zu Bohrmaschine nicht direkt klar!!
- -> Fixation im “Nichts”, weil man nachdenken muss
- Integration
Visuelle & Gedächtnissuche
Experiment 1 = VISUELLE SUCHE:
- sollen Target finden (3 Flaschen auf Bild)
- -> Wenn Target enthalten, Knopf drücken
Experiment 2 = GEDÄCHTNISSUCHE
- Szene explorieren und so viele Items wie möglich danach erinnern
- Dann mit “Ja/Nein” auf einzelne Test-Items reagieren
- -> Scanning Muster hier viel INTENSIVER
Gleiche Dinge betrachtet, aber unterschiedliche Instruktionen = Unterschiedliche Blickmuster!!!!!!
- Integration
Lesen - RÄUMLICHE Blickbewegungsparameter
Klassifikationsschema für Sakkaden:
Wörter sind unterschiedlich attraktivst
- “der, die das” häufig überlesen
- Blick geht zum nächsten attraktiven Wort
Studie: Baut man falsche Artikel n Sätze werden diese oft nicht bemerkt, weil Artikel übersprungen wurde
- Integration
Lesen - ZEITLICHE Blickbewegungsparameter
Dekomposition der Gesamtblickzeit
Blickzeit = initiale Fixationsdauer + Refixationsdauer Gesamtzeit = Initiale + Refixationsdauer + "Neulesen"
- -> Je länger Wort, desto länger Refixation Duration
- -> Initiale Fixationsdauer = STABIL für alle Wortlängen
- -> Neulesen = Steigt ebenfalls an
Methodologische Probleme
4. Interpretation - Allgemeine Annahmen
Augen & Kognitionen hängen zusammen
-> Je länger man etwas ansieht, desto länger braucht man für Verarbeitung
BLICKBEWEGUNG = INDIKATOR FÜR AUFMERKSAMKEIT
Probleme/Annahmen:
“LOGGED-EFFECTS” = Nach Fixation eines schwierigen Items sind auch Fixationsdauern verlängert
Wo liegen Sakkaden?
Sakkaden landen im Durchschnitt zwischen WORTBEGINN & WORTMITTE = Prefered Viewing Position PVP
PVP zu unterscheiden von Optimal Viewing Point OVP!
–> OVP in Nähe der Wortmitte, deren Fixation für Wortverarbeitung optimal ist
Eyemovements = Super Indikator für visuelle Infoverarbeitung (RADDACH)
- Interpretation
Sätze-Lesen Experiment zu parafovealer Verarbeitung
Vor Boundary übersprungen, steht rechts ein QUATSCH-WORT, das von den meisten überlesen wird
Wenn sie es doch lesen = Gesamte Blickdauer verlangsamt sich um 40-60ms, weil es “MISS-MATCH” zwuischen Parafovealen Input & Fovealem Input gitb
Boundary Methode zeigt, es gibt Parafoveale Verarbeitung
- Interpretation
Logged-Effects / Spill-Over Effect
STEWARD & STUDENT beide gleich mittel gut bei Vorhersage
(The concerned Steward/Student calmed the child)
ABER:
Steward = Low Frequency Wort
Student = High Frequency Wort
–> Hoch-frequente Wörter kann man leichter verarbeiten
–> neutrale Wort “calmed” wird nach Student schneller verarbeitet als nach Steward
SPILLOVER-EFFECT:
Steward schwieriger als Student, weswegen sich Schwierigkeit auch auf das nächste Wort “calmed” überträgt (siehe 1…längere ms-Zeiten)
- “The Concerned Steward (330ms) calmed (296ms) the child”
- The concerned Student (243ms) calmed (259ms) the child”
Limitationen
Okkulomotorische Messung = sensitiv für Richtungen, Sequenz & Dauer der Verarbeitung
- aber unspezifisch in Hinblick auf Inhalt, Art & Weise, Ziele der Verarbeitung
- Validität von okulomotirschen Messungen als Indikator einer kognitiven Verarbeitung nur BEGRENZT!!!!!
