Johan Chandra

• Most reading theories assume that readers aim at word centers for optimal information processing. During reading, saccade targeting turns out to be imprecise: Saccades’ initial landing positions often miss the word centers and have high variance, with an additional systematic error that is modulated by the distance from the launch site to the center of the target word. The performance of the oculomotor system, as reflected in the statistics of within-word landing positions, turns out to be very robust and mostly affected by the spatial information during reading. Hence, it is assumed that the saccade generation is highly automated. The main goal of this thesis is to explore the performance of the oculomotor system under various reading conditions where orthographic information and the reading direction were manipulated. Additionally, the challenges in understanding the eye movement data to represent the oculomotor process during reading are addressed. Two experimental studies and one simulation study were conducted for this thesis,Most reading theories assume that readers aim at word centers for optimal information processing. During reading, saccade targeting turns out to be imprecise: Saccades’ initial landing positions often miss the word centers and have high variance, with an additional systematic error that is modulated by the distance from the launch site to the center of the target word. The performance of the oculomotor system, as reflected in the statistics of within-word landing positions, turns out to be very robust and mostly affected by the spatial information during reading. Hence, it is assumed that the saccade generation is highly automated. The main goal of this thesis is to explore the performance of the oculomotor system under various reading conditions where orthographic information and the reading direction were manipulated. Additionally, the challenges in understanding the eye movement data to represent the oculomotor process during reading are addressed. Two experimental studies and one simulation study were conducted for this thesis, which resulted in the following main findings: (i) Reading texts with orthographic manipulations leads to specific changes in the eye movement patterns, both in temporal and spatial measures. The findings indicate that the oculomotor control of eye movements during reading is dependent on reading conditions (Chapter 2 & 3). (ii) Saccades’ accuracy and precision can be simultaneously modulated under reversed reading condition, supporting the assumption that the random and systematic oculomotor errors are not independent. By assuming that readers increase the precision of sensory observation while maintaining the learned prior knowledge when reading direction was reversed, a process-oriented Bayesian model for saccade targeting can account for the simultaneous reduction of oculomotor errors (Chapter 2). (iii) Plausible parameter values serving as proxies for the intended within-word landing positions can be estimated by using the maximum a posteriori estimator from Bayesian inference. Using the mean value of all observations as proxies is insufficient for studies focusing on the launch-site effect because the method exhibits the strongest bias when estimating the size of the effect. Mislocated fixations remain a challenge for the currently known estimation methods, especially when the systematic oculomotor error is large (Chapter 4). The results reported in this thesis highlight the role of the oculomotor system, together with underlying cognitive processes, in eye movements during reading. The modulation of oculomotor control can be captured through a precise analysis of landing positions.…
• Zahlreiche Theorien des Lesens gehen davon aus, dass Sakkaden beim Lesen auf die Wortmitte abzielen, um eine optimale Informationsverarbeitung zu erreichen. Die Lan- depositionen von Sakkaden verfehlen oft die Wortmitte und weisen eine hohe Varianz auf, mit einem zusätzlichen systematischen Fehler, der durch die Entfernung zwischen der Sakkadensstartposition und der Position der Wortmitte moduliert wird. Das Verhalten der Okulomotorik, wie es sich in der Statistik der Sakkadenlandepositionen widerspiegelt, erweist sich als sehr robust und wird hauptsächlich von räumlichen Informationen beeinflusst. Daher wird angenommen, dass der Sakkadengenerierungprozess automatisiert ist. Das Hauptziel dieser Dissertation ist es, das Verhalten des okulomotorischen Systems unter verschiedenen Lesebedingungen zu untersuchen. Hierzu wurden orthographische Informationen und die Leserichtung manipuliert. Blickbewegungsdaten repräsentieren den okulomotorischen Prozess beim Lesen. Die Herausforderungen beim Verständnis dieser Daten wurdenZahlreiche Theorien des Lesens gehen davon aus, dass Sakkaden beim Lesen auf die Wortmitte abzielen, um eine optimale Informationsverarbeitung zu erreichen. Die Lan- depositionen von Sakkaden verfehlen oft die Wortmitte und weisen eine hohe Varianz auf, mit einem zusätzlichen systematischen Fehler, der durch die Entfernung zwischen der Sakkadensstartposition und der Position der Wortmitte moduliert wird. Das Verhalten der Okulomotorik, wie es sich in der Statistik der Sakkadenlandepositionen widerspiegelt, erweist sich als sehr robust und wird hauptsächlich von räumlichen Informationen beeinflusst. Daher wird angenommen, dass der Sakkadengenerierungprozess automatisiert ist. Das Hauptziel dieser Dissertation ist es, das Verhalten des okulomotorischen Systems unter verschiedenen Lesebedingungen zu untersuchen. Hierzu wurden orthographische Informationen und die Leserichtung manipuliert. Blickbewegungsdaten repräsentieren den okulomotorischen Prozess beim Lesen. Die Herausforderungen beim Verständnis dieser Daten wurden thematisiert. Insgesamt wurden zwei experimentelle Studien und eine Simulationsstudie durchgeführt, die zu folgenden Hauptergebnissen führen: (i) Die Blickbewegungsmuster beim Lesen von Texten mit manipulierter Orthographie veränderten sich spezifisch zur jeweiligen Bedingung, sowohl in zeitlichen als auch räumlichen Kennwerten der Blickbewegungsdaten. Dies legt nahe, dass die okulomotorische Kontrolle beim Lesen an die Manipulation anpasst (Kapitel 2 & 3). (ii) Sowohl Genauigkeit, als auch Präzision von Sakkaden lassen sich durch die veränderte Leserichtung verbessern. Das Ergebnis zeigt, dass systematische und zufällige Fehler des okulomotorischen Systems nicht unabhängig sind. Das Bayes’sche Model zur Sakkadenplanung kann die empirischen Ergebnisse approximieren und zeitgleich die verbesserte Sakkadenausrichtung erklären. In der Rechts-nach-Links Lesebedingung verbessert sich die Präzision von sensorischen Informationen, während das a priori erlernte Vorwissen unverändert bleibt (Kapitel 2). (iii) Plausible Parameterwerte, die als Annäherung für intendierte Landepositionen dienen, können durch Verwendung des maximalen a posteriori Schätzers aus der Bayes’schen Inferenz geschätzt werden. Die einfache Mittelwertsmethode weist die stärksten Verzerrung bei der Schätzung der Effektstärke des Launch-Site-Effekts auf. Daher ist sie nicht ausreichend um den Effekt zu beschreiben. Falsch verorterte Fixationen bleiben eine Herausforderung für die derzeit bekannten Schätzmethoden, insbesondere wenn der systematische okulomotorische Fehler groß ist (Kapitel 4). Die in dieser Arbeit berichteten Ergebnisse unterstreichen die Rolle des okulomotorischen Systems, zusammen mit den zugrundeliegenden kognitiven Prozessen, bei der Blicksteuerung beim Lesen. Die Modulation der okulomotorischen Steuerung kann durch die genauen Analysen der Sakkadenlandepositionen erfasst werden.…