André Krügel

• Reading is a complex cognitive task based on the analyses of visual stimuli. Due to the physiology of the eye, only a small number of letters around the fixation position can be extracted with high visual acuity, while the visibility of words and letters outside this so-called foveal region quickly drops with increasing eccentricity. As a consequence, saccadic eye movements are needed to repeatedly shift the fovea to new words for visual word identification during reading. Moreover, even within a foveated word fixation positions near the word center are superior to other fixation positions for efficient word recognition (O’Regan, 1981; Brysbaert, Vitu, and Schroyens, 1996). Thus, most reading theories assume that readers aim specifically at word centers during reading (for a review see Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). However, saccades’ landing positions within words during reading are in fact systematically modulated by the distance of the launch site from the word center (McConkie, Kerr, Reddix, & Zola, 1988). In general, it isReading is a complex cognitive task based on the analyses of visual stimuli. Due to the physiology of the eye, only a small number of letters around the fixation position can be extracted with high visual acuity, while the visibility of words and letters outside this so-called foveal region quickly drops with increasing eccentricity. As a consequence, saccadic eye movements are needed to repeatedly shift the fovea to new words for visual word identification during reading. Moreover, even within a foveated word fixation positions near the word center are superior to other fixation positions for efficient word recognition (O’Regan, 1981; Brysbaert, Vitu, and Schroyens, 1996). Thus, most reading theories assume that readers aim specifically at word centers during reading (for a review see Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). However, saccades’ landing positions within words during reading are in fact systematically modulated by the distance of the launch site from the word center (McConkie, Kerr, Reddix, & Zola, 1988). In general, it is largely unknown how readers identify the center of upcoming target words and there is no computational model of the sensorimotor translation of the decision for a target word into spatial word center coordinates. Here we present a series of three studies which aim at advancing the current knowledge about the computation of saccade target coordinates during saccade planning in reading. Based on a large corpus analyses, we firstly identified word skipping as a further factor beyond the launch-site distance with a likewise systematic and surprisingly large effect on within-word landing positions. Most importantly, we found that the end points of saccades after skipped word are shifted two and more letters to the left as compared to one-step saccades (i.e., from word N to word N+1) with equal launch-site distances. Then we present evidence from a single saccade experiment suggesting that the word-skipping effect results from highly automatic low-level perceptual processes, which are essentially based on the localization of blank spaces between words. Finally, in the third part, we present a Bayesian model of the computation of the word center from primary sensory measurements of inter-word spaces. We demonstrate that the model simultaneously accounts for launch-site and saccade-type contingent modulations of within-word landing positions in reading. Our results show that the spatial saccade target during reading is the result of complex estimations of the word center based on incomplete sensory information, which also leads to specific systematic deviations of saccades’ landing positions from the word center. Our results have important implications for current reading models and experimental reading research.…
• Lesen ist eine komplexe kognitive Aufgabe, die auf der Analyse visueller Reize beruht. Aufgrund der Physiologie des Auges kann jedoch nur eine kleine Anzahl von Buchstaben um den Fixationsort mit hoher visueller Genauigkeit wahrgenommen werden, während die Sichtbarkeit der Buchstaben und Wörter außerhalb der sogenannten fovealen Zone mit zunehmender Entfernung stark abnimmt. Während des Lesens sind deshalb sakkadische Augenbewegungen erforderlich, um die Fovea zur visuellen Identifikation neuer Wörter wiederholt innerhalb des Textes zu verschieben. Auch innerhalb eines direkt betrachteten Wortes erlauben mittige Fixationsorte eine effizientere Wortverarbeitung als randnahe Blickpositionen (O’Regan, 1981; Brysbaert, Vitu, and Schroyens, 1996). Die meisten Lesemodelle nehmen deshalb an, dass Leser auf die Mitte von Worten zielen (für eine Übersicht siehe Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Es zeigt sich aber, dass Landepositionen innerhalb von Wörtern im Lesen von der Distanz der Startposition einer Sakkade zur Mitte des ZielwortesLesen ist eine komplexe kognitive Aufgabe, die auf der Analyse visueller Reize beruht. Aufgrund der Physiologie des Auges kann jedoch nur eine kleine Anzahl von Buchstaben um den Fixationsort mit hoher visueller Genauigkeit wahrgenommen werden, während die Sichtbarkeit der Buchstaben und Wörter außerhalb der sogenannten fovealen Zone mit zunehmender Entfernung stark abnimmt. Während des Lesens sind deshalb sakkadische Augenbewegungen erforderlich, um die Fovea zur visuellen Identifikation neuer Wörter wiederholt innerhalb des Textes zu verschieben. Auch innerhalb eines direkt betrachteten Wortes erlauben mittige Fixationsorte eine effizientere Wortverarbeitung als randnahe Blickpositionen (O’Regan, 1981; Brysbaert, Vitu, and Schroyens, 1996). Die meisten Lesemodelle nehmen deshalb an, dass Leser auf die Mitte von Worten zielen (für eine Übersicht siehe Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Es zeigt sich aber, dass Landepositionen innerhalb von Wörtern im Lesen von der Distanz der Startposition einer Sakkade zur Mitte des Zielwortes moduliert werden (McConkie, Kerr, Reddix, & Zola, 1988). Noch ist weitgehend unklar, wie Leser die Mitte eines Zielwortes identifizieren. Es fehlt an computationalen Modellen die die sensumotorische Umwandlung der Auswahl eines Zielwortes in eine räumliche Koordinate der Wortmitte beschreiben. Wir präsentieren hier eine Reihe von drei Studien, die darauf abzielen, das Wissen über die Berechnung von Sakkadenzielkoordinaten im Lesen zu erweitern. In einer umfangreichen Korpusanalyse identifizerten wir zunächst das Überspringen von Wörtern als weiteren wichtigen Faktor bei der Sakkadenprogrammierung, der einen ähnlich systematischen und großen Effekt auf die Landepositionen hat wie die Startpositionen der Sakkaden. Anschließend zeigen wir Ergebnisse eines einfachen Sakkadenexperiments, welche nahelegen, dass der Effekt übersprungener Wörter das Ergebnis hoch automatisierter perzeptueller Prozesse ist, die wesentlich auf der Bestimmung von Leerzeichen zwischen Wörtern basieren. Schließlich präsentieren wir ein Bayesianisches Modell der Berechnung von Wortmitten auf der Grundlage der primären sensorischen Erfassungen von Leerzeichen zwischen Wörtern. Wir zeigen, dass das Modell gleichzeitig Effekte der Startposition und des Sakkadentyps erklärt. Unsere Arbeiten zeigen, dass die Berechnung räumlicher Koordinaten für die Sakkadenprogrammierung im Lesen auf einer komplexen Schätzung der Wortmitte anhand unvollständiger sensorischer Informationen beruht, die zu systematischen Abweichungen von der tatsächlichen Wortmitte führt. Unsere Ergebnisse haben wichtige Folgen für gegenwärtige Lesemodelle und für die experimentelle Leseforschung.…