TY  - THES
A1  - Engelmann, Felix
T1  - Toward an integrated model of sentence processing in reading
T1  - Grundlage eines integrierten Modells der Satzverarbeitung beim Lesen
N2  - In experiments investigating sentence processing, eye movement measures such as fixation durations and regression proportions while reading are commonly used to draw conclusions about processing difficulties. However, these measures are the result of an interaction of multiple cognitive levels and processing strategies and thus are only indirect indicators of processing difficulty. In order to properly interpret an eye movement response, one has to understand the underlying principles of adaptive processing such as trade-off mechanisms between reading speed and depth of comprehension that interact with task demands and individual differences. Therefore, it is necessary to establish explicit models of the respective mechanisms as well as their causal relationship with observable behavior. There are models of lexical processing and eye movement control on the one side and models on sentence parsing and memory processes on the other. However, no model so far combines both sides with explicitly defined linking assumptions.

In this thesis, a model is developed that integrates oculomotor control with a parsing mechanism and a theory of cue-based memory retrieval. On the basis of previous empirical findings and independently motivated principles, adaptive, resource-preserving mechanisms of underspecification are proposed both on the level of memory access and on the level of syntactic parsing. The thesis first investigates the model of cue-based retrieval in sentence comprehension of Lewis & Vasishth (2005) with a comprehensive literature review and computational modeling of retrieval interference in dependency processing. The results reveal a great variability in the data that is not explained by the theory. Therefore, two principles, 'distractor prominence' and 'cue confusion', are proposed as an extension to the theory, thus providing a more adequate description of systematic variance in empirical results as a consequence of experimental design, linguistic environment, and individual differences. In the remainder of the thesis, four interfaces between parsing and eye movement control are defined: Time Out, Reanalysis, Underspecification, and Subvocalization. By comparing computationally derived predictions with experimental results from the literature, it is investigated to what extent these four interfaces constitute an appropriate elementary set of assumptions for explaining specific eye movement patterns during sentence processing. Through simulations, it is shown how this system of in itself simple assumptions results in predictions of complex, adaptive behavior. 

In conclusion, it is argued that, on all levels, the sentence comprehension mechanism seeks a balance between necessary processing effort and reading speed on the basis of experience, task demands, and resource limitations. Theories of linguistic processing therefore need to be explicitly defined and implemented, in particular with respect to linking assumptions between observable behavior and underlying cognitive processes. The comprehensive model developed here integrates multiple levels of sentence processing that hitherto have only been studied in isolation. The model is made publicly available as an expandable framework for future studies of the interactions between parsing, memory access, and eye movement control.
N2  - In experimentellen Studien zur Satzverarbeitung werden für gewöhnlich Blickbewegungsmaße wie Fixationsdauern oder Regressionshäufigkeiten beim Lesen herangezogen, um auf Verarbeitungsschwierigkeiten zu schließen. Jedoch resultieren diese Signale aus der Interaktion mehrerer kognitiver Ebenen und Verarbeitungsstrategien und sind daher nur indirekte Indikatoren von Verarbeitungsschwierigkeit. Um ein Blickbewegungssignal richtig zu interpretieren, müssen die zugrundeliegenden Prinzipien adaptiver Verarbeitungsprozesse verstanden werden, wie zum Beispiel Ausgleichmechanismen zwischen Lesegeschwindigkeit und Verarbeitungstiefe, welche mit der gegenwärtigen Verarbeitungsanforderung und individuellen Unterschieden interagieren. Es ist daher notwendig, explizite Modelle dieser Mechanismen und ihrer kausalen Beziehung zu behavioralen Signalen wie Blickbewegungen zu etablieren. Es existieren Modelle der lexikalischen Verarbeitung und Blicksteuerung auf der einen Seite und Modelle der Satzverarbeitung und Gedächtnismechanismen auf der anderen. Jedoch existiert noch kein Modell, welches beide Seiten durch explizit formulierte Annahmen verbindet.

In der vorliegenden Dissertation wird ein Modell entwickelt, welches Okulomotorik mit Satzverarbeitungsmechanismen und einer Theorie des assoziativen Gedächtniszugriffs integriert. Auf der Grundlage bisheriger empirischer Ergebnisse und unabhängig motivierter Prinzipien werden adaptive ressourcenschonende Mechanismen der Unterspezifikation sowohl auf der Ebene des Gedächtniszugriffs als auch auf der Ebene der syntaktischen Verarbeitung vorgeschlagen. Die Dissertation untersucht zunächst das Modell des assoziativen Gedächtniszugriffs bei der Satzverarbeitung von Lewis & Vasishth (2005) mithilfe eines umfassenden Literaturreviews sowie Computermodellierung von Interferenzeffekten im Gedächtniszugriff während der Verarbeitung syntaktischer Abhängigkeiten. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Variabilität der Daten auf, die von der Theorie nicht erklärt werden kann. Daher werden zwei Prinzipien, ‘distractor prominence’ und ‘cue confusion’, als Erweiterung des Modells vorgeschlagen, wodurch eine genauere Vorhersage systematischer Varianz als Folge von Experimentaldesign, linguistischer Umgebung und individuellen Unterschieden erreicht wird. Im verbleibenden Teil der Dissertation werden vier Schnittstellen zwischen linguistischer Verarbeitung und Blicksteuerung definiert: Time Out, Reanalyse, Unterspezifikation und Subvokalisation. Durch Vergleich von computational hergeleiteten Vorhersagen und experimentellen Ergebnissen aus der Literatur wird der Frage nachgegangen, inwieweit diese vier Mechanismen ein angemessenes elementares System von Annahmen darstellen, welches spezifische Blickbewegungsmuster während der Satzverarbeitung erklären kann. Durch Simulationen wird gezeigt, wie dieses System aus für sich genommen simplen Annahmen im Ergebnis komplexes und adaptives Verhalten vorhersagt. 

In Konklusion wird argumentiert, dass der Satzverarbeitungsapparat auf allen Ebenen eine Balance zwischen notwendigem Verarbeitungsaufwand und Lesegeschwindigkeit auf der Basis von Erfahrung, Anforderung und limitierten Ressourcen anstrebt. Deshalb sollten Theorien der Sprachverarbeitung explizit formuliert und implementiert werden, insbesondere in Bezug auf die kausale Verbindung zwischen experimentell beobachtbarem Verhalten und den zugrundeliegenden kognitiven Prozessen. Das hier entwickelte Modell integriert mehrere Ebenen der Satzverarbeitung, die bisher ausschließlich unabhängig voneinander untersucht wurden. Das Modell steht öffentlich als erweiterungsfähiges Framework für zukünftige Studien der Interaktion zwischen Sprachverarbeitung, Gedächtniszugriff und Blickbewegung zur Verfügung.
KW  - working memory
KW  - sentence processing
KW  - cue confusion
KW  - cognitive modeling
KW  - psycholinguistics
KW  - eye movement control
KW  - ACT-R
KW  - cue-based retrieval
KW  - underspecification
KW  - dependency resolution
KW  - Satzverarbeitung
KW  - Arbeitsgedächtnis
KW  - Blickbewegungen
KW  - kognitive Modellierung
KW  - Lesen
KW  - reading
KW  - Unterspezifikation
KW  - retrieval interference
KW  - adaptive processing
KW  - adaptive Verarbeitung
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-100864
ER  - 
TY  - THES
A1  - Chandra, Johan
T1  - The role of the oculomotor control in eye movements during reading
N2  - 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.
N2  - 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 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.
T2  - Die Rolle der Okulomotorik in Blickbewegungen beim Lesen
KW  - Oculomotor control
KW  - Eye movements
KW  - Reading
KW  - Blickbewegungen
KW  - Okulomotorik
KW  - Lesen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-475930
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ong, James Kwan Yau
T1  - The predictability problem
T1  - Das Vorhersagbarkeitsproblem
N2  - Wir versuchen herauszufinden, ob das subjektive Maß der Cloze-Vorhersagbarkeit mit der Kombination objektiver Maße (semantische und n-gram-Maße) geschätzt werden kann, die auf den statistischen Eigenschaften von Textkorpora beruhen. Die semantischen Maße werden entweder durch Abfragen von Internet-Suchmaschinen oder durch die Anwendung der Latent Semantic Analysis gebildet, während die n-gram-Wortmaße allein auf den Ergebnissen von Internet-Suchmaschinen basieren. Weiterhin untersuchen wir die Rolle der Cloze-Vorhersagbarkeit in SWIFT, einem Modell der Blickkontrolle, und wägen ab, ob andere Parameter den der Vorhersagbarkeit ersetzen können. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass ein computationales Modell, welches Vorhersagbarkeitswerte berechnet, nicht nur Maße beachten muss, die die Relatiertheit eines Wortes zum Kontext darstellen; das Vorhandensein eines Maßes bezüglich der Nicht-Relatiertheit ist von ebenso großer Bedeutung. Obwohl hier jedoch nur Relatiertheits-Maße zur Verfügung stehen, sollte SWIFT ebensogute Ergebnisse liefern, wenn wir Cloze-Vorhersagbarkeit mit unseren Maßen ersetzen.
N2  - We try to determine whether it is possible to approximate the subjective Cloze predictability measure with two types of objective measures, semantic and word n-gram measures, based on the statistical properties of text corpora. The semantic measures are constructed either by querying Internet search engines or by applying Latent Semantic Analysis, while the word n-gram measures solely depend on the results of Internet search engines. We also analyse the role of Cloze predictability in the SWIFT eye movement model, and evaluate whether other parameters might be able to take the place of predictability. Our results suggest that a computational model that generates predictability values not only needs to use measures that can determine the relatedness of a word to its context; the presence of measures that assert unrelatedness is just as important. In spite of the fact, however, that we only have similarity measures, we predict that SWIFT should perform just as well when we replace Cloze predictability with our measures.
KW  - Cloze-Vorhersagbarkeit
KW  - Blickbewegungen
KW  - Latente-Semantische-Analyse
KW  - Wort-n-Gramme-Wahrscheinlichkeit
KW  - Ähnlichkeit-Masse
KW  - Cloze predictability
KW  - eye movements
KW  - Latent Semantic Analysis
KW  - word n-gram probability
KW  - similarity measures
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-15025
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pauly, Dennis Nikolas
T1  - The effect of noun capitalization when reading German and English
N2  - Das Promotionsprojekt hatte als Ziel, die Fragestellung zu beantworten, ob die strukturelle wortinitiale Substantivgroßschreibung, wie sie sich neben dem Deutschen sonst nur noch im Luxemburgischen finden lässt, über eine Funktion verfügt, die dem Leser einen Vorteil bringt. Die übergeordnete Hypothese war, dass ein Vorteil dadurch erreicht wird, dass durch die parafoveale Wahrnehmung der Majuskel bereits eine syntaktische Kategorie, nämlich der Kern einer Nominalgruppe, aktiviert wird. Durch diese Wahrnehmung aus dem Augenwinkel sollte das nachfolgende Substantiv schon vorverarbeitet werden können. Im Ergebnis sollte eine Erleichterung der Satzverarbeitung bewirkt werden, was sich letztlich in insgesamt schnelleren Lese- bzw. Fixationszeiten zeigen sollte.
Die Struktur des Projekts beinhaltet drei Studien, die teilweise jeweils unterschiedliche Versuchspersonengruppen umfassten:
Studie 1:
- Studiendesign: Semantisches Priming mittels sogenannter Holzwegsätze sollten die Funktionsweise der Substantivgroßschreibung für den Leser hervorbringen
- Versuchspersonen: Deutsche L1-Sprecher lesen Deutsch
Studie 2:
- Studiendesign: gleiches Design wie Studie 1, allerdings auf Englisch
- Versuchspersonengruppen:
Studie 3:
1. Englische L1-Sprecher gänzlich ohne Deutschkenntnisse,
2. englische L1-Sprecher, die regelmäßig deutsche Texte lesen, 3. deutsche L1-Sprecher mit exzellenten Englischkenntnissen.
- Studiendesign: Einfluss der Substantivfrequenz auf eine potentielle Vorverarbeitung mittels boundary paradigm; Untersuchungsprachen: Deutsch und Englisch
- Versuchspersonengruppen:
1. Deutsche L1-Sprecher lesen Deutsch,
2. englische L1-Sprecher gänzlich ohne Deutschkenntnisse lesen Englisch,
3. deutsche L1-Sprecher mit exzellenten Englischkenntnissen lesen Englisch.

Zusammenfassung der Ergebnisse: Die Substantivgroßschreibung hat eindeutig einen Einfluss auf die Satzverarbeitung sowohl im Deutschen als auch im Englischen. Dass dieser einen substanziell entscheidenden Vorteil bringt, kann nicht bestätigt werden.
N2  - The aim of the doctoral project was to answer the question of whether the structural word-initial noun capitalization, as it can otherwise only be found in Luxembourgish alongside German, has a function that is advantageous for the reader. The overriding hypothesis was that an advantage is achieved by activating a syntactic category, namely the core of a noun phrase, through the parafoveal perception of the capital letters. This perception from the corner of the eye should make it possible to preprocess the following noun. As a result, sentence processing should be facilitated, which should ultimately be reflected in overall faster reading times and fixation durations.

The structure of the project includes three studies, some of which included different participant groups:

Study 1: 
Study design: Semantic priming using garden-path sentences should bring out the functionality of noun capitalization for the reader
Participant groups: German natives reading German

Study 2: 
Study design: same design as study 1, but in English
Participant groups: 
English natives without any knowledge of German reading English
English natives who regularly read German reading English
German with high proficiency in English reading English

Study 3: 
Study design: 
Influence of the noun frequency on a potential preprocessing using the boundary paradigm; Study languages: German and English
Participant groups: 
German natives reading German
English natives without any knowledge of German reading English
German with high proficiency in English reading English

Brief summary: The noun capitalization clearly has an impact on sentence processing in both German and English. It cannot be confirmed that this has a substantial, decisive advantage.
T2  - Der Einfluss der Substantivgroßschreibung beim Lesen von Deutsch und Englisch
KW  - Eye-tracking
KW  - Noun capitalization
KW  - Orthography
KW  - Blickbewegungen
KW  - Orthographie
KW  - Lesen
KW  - Substantivgroßschreibung
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-498031
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nuthmann, Antje
T1  - The "where" and "when" of eye fixations in reading
T1  - Das „Wo“ und „Wann“ von Blickfixationen beim Lesen
N2  - To investigate eye-movement control in reading, the present thesis examined three phenomena related to the eyes’ landing position within words, (1) the optimal viewing position (OVP), (2) the preferred viewing location (PVL), and (3) the Fixation-Duration Inverted-Optimal Viewing Position (IOVP) Effect. Based on a corpus-analytical approach (Exp. 1), the influence of variables word length, launch site distance, and word frequency was systematically explored. In addition, five experimental manipulations were conducted.  First, word center was identified as the OVP, that is the position within a word where refixation probability is minimal. With increasing launch site distance, however, the OVP was found to move towards the word beginning. Several possible causes of refixations were discussed. The issue of refixation saccade programming was extensively investigated, suggesting that pre-planned and directly controlled refixation saccades coexist. Second, PVL curves, that is landing position distributions, show that the eyes are systematically deviated from the OVP, due to visuomotor constraints. By far the largest influence on mean and standard deviation of the Gaussian PVL curve was exhibited by launch site distance. Third, it was investigated how fixation durations vary as a function of landing position. The IOVP effect was replicated: Fixations located at word center are longer than those falling near the edges of a word. The effect of word frequency and/or launch site distance on the IOVP function mainly consisted in a vertical displacement of the curve. The Fixation-Duration IOVP effect is intriguing because word center (the OVP) would appear to be the best place to fixate and process a word. A critical part of the current work was devoted to investigate the origin of the effect. It was suggested that the IOVP effect arises as a consequence of mislocated fixations, i.e. fixations on unintended words, which are caused by saccadic errors. An algorithm for estimating the proportion of mislocated fixations from empirical data was developed, based on extrapolations of landing position distributions beyond word boundaries. As a new central theoretical claim it was suggested that a new saccade program is started immediately if the intended target word is missed. On average, this will lead to decreased durations for mislocated fixations. Because mislocated fixations were shown to be most prevalent at the beginning and end of words, the proposed mechanism generated the inverted U-shape for fixation durations when computed as a function of landing position. The proposed mechanism for generating the effect is generally compatible with both oculomotor and cognitive models of eye-movement control in reading.
N2  - Um Blickbewegungen beim Lesen zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Dissertation drei Phänomene in Bezug auf die Landeposition des Auges innerhalb des Wortes betrachtet, (1) die optimale Blickposition (OVP), (2) die präferierte Blickposition (PVL) und (3) der Invertierte Optimale Blickpositionseffekt für Fixationsdauern (IOVP). In einem corpus-analytischen Ansatz (Exp. 1) wurde systematisch untersucht, wie die Variablen Wortlänge, Sakkadenstartdistanz und Wortfrequenz die Parameter der OVP-, PVL-, bzw. IOVP-Funktion beeinflussen. Des weiteren wurden fünf experimentelle Manipulationen durchgeführt.  Erstens, die Wortmitte wurde als OVP identifiziert, operationalisiert als die Buchstabenposition innerhalb eines Wort, an der die Refixationswahrscheinlichkeit minimal ist. Mit zunehmender Sakkadenstartdistanz verschob sich die OVP jedoch in Richtung Wortanfang. Verschiedene in Betracht kommende ursächliche Faktoren für Refixationen wurden diskutiert. Des weiteren wurden Fragen zur Programmierung von Refixationen untersucht, wobei die Ergebnisse nahe legen, dass vorgeplante und unmittelbar gesteuerte Refixationssakkaden koexistieren. Zweitens, Landepositionsverteilungen (PVL-Kurven) zeigen, dass die Augen systematisch von der OVP abweichen, was im Wesentlichen auf visuomotorische Faktoren zurückzuführen ist. Mittelwert und Standardverteilung der normalverteilten PVL-Kurven wurden v.a. von der Sakkadenstartdistanz beeinflusst. Als dritter Schwerpunkt wurde untersucht, wie Fixationsdauern als Funktion der Landeposition variieren. Der Invertierte Optimale Blickpositionseffekt wurde repliziert: In der Wortmitte lokalisierte Fixationen sind länger als solche, die sich an den Worträndern befinden. Der Effekt von Wortfrequenz bzw. Sakkadenstartdistanz auf die IOVP-Funktion zeigte sich im Wesentlichen in einer vertikalen Verschiebung der Kurve. Der Befund eines invertierten OVP-Effektes für Fixationsdauern ist kontraintuitiv, denn die Wortmitte (OVP) wird als optimaler Ort betrachtet, um ein Wort zu fixieren und zu verarbeiten. Ein wesentlicher Beitrag der vorliegenden Arbeit bestand darin, ursächliche Faktoren für den IOVP-Effekt zu identifizieren. Es wurde vorgeschlagen, dass der Effekt auf sog. fehlplazierte Fixationen, d.h. Fixationen auf nicht-intendierten Wörtern, zurückzuführen ist. Fehlplazierte Fixationen werden durch okulomotorische Fehler in der Sakkadenprogrammierung verursacht. Es wurde ein Algorithmus entwickelt, um den Anteil fehlplazierter Fixationen aus empirischen Lesedaten abzuschätzen, basierend auf Extrapolationen von Landepositionsverteilungen über die Wortgrenzen hinweg. Als zentrale theoretische Annahme wurde formuliert, dass ein neues potentiell korrigierendes Sakkadenprogramm unverzüglich gestartet wird, wenn das intendierte Zielwort verfehlt wurde. Dadurch verringert sich die mittlere Dauer von fehlplazierten Fixationen. Da fehlplazierte Fixationen am häufigsten am Wortanfang und am Wortende auftreten, generierte der vorgeschlagene Mechanismus die invertierte U-Form für Fixationsdauern als Funktion der Landeposition. Der Mechanismus, der – gemäß der hier entwickelten Argumentation – dem IOVP-Effekt zugrunde liegt, ist prinzipiell sowohl mit okulomotorischen als auch mit kognitiven Theorien der Blicksteuerung beim Lesen vereinbar.
KW  - Allgemeine Psychologie
KW  - Lesen
KW  - Blickbewegungen
KW  - IOVP-Effekt
KW  - Optimale und Präferierte Blickposition
KW  - fehlplazierte Fixationen
KW  - reading
KW  - eye movements
KW  - IOVP effect
KW  - optimal and preferred viewing position
KW  - mislocated fixations
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-7931
ER  - 
TY  - THES
A1  - Trukenbrod, Hans Arne
T1  - Temporal and spatial aspects of eye-movement control : from reading to scanning
T1  - Zeitliche und räumliche Aspekte der Blicksteuerung : vom Lesen zum Scannen
N2  - Eye movements are a powerful tool to examine cognitive processes. However, in most paradigms little is known about the dynamics present in sequences of saccades and fixations. In particular, the control of fixation durations has been widely neglected in most tasks. As a notable exception, both spatial and temporal aspects of eye-movement control have been thoroughly investigated during reading. There, the scientific discourse was dominated by three controversies, (i), the role of oculomotor vs. cognitive processing on eye-movement control, (ii) the serial vs. parallel processing of words, and, (iii), the control of fixation durations. The main purpose of this thesis was to investigate eye movements in tasks that require sequences of fixations and saccades. While reading phenomena served as a starting point, we examined eye guidance in non-reading tasks with the aim to identify general principles of eye-movement control. In addition, the investigation of eye movements in non-reading tasks helped refine our knowledge about eye-movement control during reading. Our approach included the investigation of eye movements in non-reading experiments as well as the evaluation and development of computational models. I present three main results : First, oculomotor phenomena during reading can also be observed in non-reading tasks (Chapter 2 & 4). Oculomotor processes determine the fixation position within an object. The fixation position, in turn, modulates both the next saccade target and the current fixation duration. Second, predicitions of eye-movement models based on sequential attention shifts were falsified (Chapter 3). In fact, our results suggest that distributed processing of multiple objects forms the basis of eye-movement control. Third, fixation durations are under asymmetric control (Chapter 4). While increasing processing demands immediately prolong fixation durations, decreasing processing demands reduce fixation durations only with a temporal delay. We propose a computational model ICAT to account for asymmetric control. In this model, an autonomous timer initiates saccades after random time intervals independent of ongoing processing. However, processing demands that are higher than expected inhibit the execution of the next saccade and, thereby, prolong the current fixation. On the other hand, lower processing demands will not affect the duration before the next saccade is executed. Since the autonomous timer adjusts to expected processing demands from fixation to fixation, a decrease in processing demands may lead to a temporally delayed reduction of fixation durations. In an extended version of ICAT, we evaluated its performance while simulating both temporal and spatial aspects of eye-movement control. The eye-movement phenomena investigated in this thesis have now been observed in a number of different tasks, which suggests that they represent general principles of eye guidance. I propose that distributed processing of the visual input forms the basis of eye-movement control, while fixation durations are controlled by the principles outlined in ICAT. In addition, oculomotor control contributes considerably to the variability observed in eye movements. Interpretations for the relation between eye movements and cognition strongly benefit from a precise understanding of this interplay.
N2  - Blickbewegungen stellen ein wichtiges Instrument dar, um kognitive Prozesse zu untersuchen. In den meisten Paradigmen ist allerdings wenig über die Entstehung von Sakkaden und Fixationen bekannt. Insbesondere die Kontrolle der Fixationsdauern wurde häufig außer acht gelassen. Eine wesentliche Ausnahme stellt die Leseforschung dar, in der sowohl zeitlichliche als auch räumliche Aspekte der Blickbewegungssteuerung im Detail betrachtet wurden. Dabei war der wissenschaftliche Diskurs durch drei Kontroversen gekennzeichnet, die untersuchten, (i), welchen Einfluss okulomotorische bzw. kognitive Prozesse auf die Blicksteuerung haben, (ii), ob Worte seriell oder parallel verarbeitet werden und, (iii), wie Fixationsdauern kontrolliert werden. Die vorliegende Arbeit zielt im wesentlichen darauf ab, die Dynamik von Fixationssequenzen zu erforschen. Ausgehend von den Erkenntnissen beim Lesen untersuchten wir Blickbewegungen in Nichtlese-Aufgaben, mit dem Ziel allgemeine Prinzipien der Blicksteuerung zu identifizieren. Zusätzlich versuchten wir mit Hilfe dieser Aufgaben, Erkenntnisse über Prozesse beim Lesen zu vertiefen. Unser Vorgehen war sowohl von der Durchführung von Experimenten als auch der Entwicklung und Evaluation computationaler Modelle geprägt. Die Hauptbefunde zeigten: Erstens, okulomotorische Phänomene des Lesens lassen sich in Suchaufgaben ohne Wortmaterial replizieren (Kapitel 2 & 4). Dabei bestimmen okulomotorische Prozesse die Fixationsposition innerhalb eines Objektes. Diese wiederum beeinflusst das nächste Sakkadenziel sowie die Fixationsdauer. Zweitens, wesentliche Vorhersagen von Modellen, in denen Blickbewegungen von seriellen Aufmerksamkeitsverschiebungen abhängen, konnten falsifiziert werden (Kapitel 3). Stattdessen legen unsere Erkenntnisse nahe, dass die Blicksteuerung von der parallelen Verarbeitung mehrerer Objekte abhängt. Drittens, Fixationsdauern werden asymmetrisch kontrolliert (Kapitel 4). Während hohe Verarbeitungsanforderungen Fixationsdauern unmittelbar verlängern können, führen niedrige Verarbeitungsanforderungen nur zeitlich verzögert zu einer Reduktion. Wir schlagen ein computationales Modell ICAT vor, um asymmetrische Kontrolle zu erklären. Grundlage des Modells ist ein autonomer Zeitgeber, der unabhängig von der momentanen Verarbeitung nach zufälligen Zeitintervallen Sakkaden initiiert. Unerwartet hohe Verarbeitungsanforderungen können die Initiierung der nächsten Sakkade hinauszögern, während unerwartet niedrige Verarbeitungsanforderungen den Beginn der nächsten Sakkade nicht verändern. Der Zeitgeber passt sich allerdings von Fixation zu Fixation neuen Verarbeitungsanforderungen an, so dass es zu einer zeitlich verzögerten Reduktion der Fixationsdauern kommen kann. In einer erweiterten Version des Modells überprüfen wir die Kompatibilität ICATs mit einer realistischen räumlichen Blicksteuerung. Die Ähnlichkeit von Blickbewegungsphänomenen über Aufgaben hinweg legt nahe, dass sie auf allgemeinen Prinzipien basieren. Grundlage der Blicksteuerung ist die verteilte Verarbeitung des visuellen Inputs, während die Kontrolle der Fixationsdauer auf den Prinzipien von ICAT beruht. Darüber hinaus tragen okulomotorische Phänomene wesentlich zur Variabilität der Blicksteuerung bei. Ein Verständnis dieses Zusammenspiels hilft entscheidend den Zusammenhang von Blickbewegungen und Kognitionen besser zu verstehen.
KW  - Blickbewegungen
KW  - Fixationssequenzen
KW  - Computationale Modellierung
KW  - Fixationdauern
KW  - Fixationspositionen
KW  - Eye movements
KW  - fixation sequences
KW  - computational modeling
KW  - fixation durations
KW  - fixation positions
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70206
ER  - 
TY  - THES
A1  - Risse, Sarah
T1  - Processing in the perceptual span : investigations with the n+2-boundary paradigm
T1  - Verarbeitung in der Wahrnehmungsspanne : Untersuchungen mit dem n+2-Boundary Paradigm
N2  - Cognitive psychology is traditionally interested in the interaction of perception, cognition, and behavioral control. Investigating eye movements in reading constitutes a field of research in which the processes and interactions of these subsystems can be studied in a well-defined environment. Thereby, the following questions are pursued: How much information is visually perceived during a fixation, how is processing achieved and temporally coordinated from visual letter encoding to final sentence comprehension, and how do such processes reflect on behavior such as the control of the eyes’ movements during reading. Various theoretical models have been proposed to account for the specific eye-movement behavior in reading (for a review see Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Some models are based on the idea of shifting attention serially from one word to the next within the sentence whereas others propose distributed attention allocating processing resources to more than one word at a time. As attention is assumed to drive word recognition processes one major difference between these models is that word processing must either occur in strict serial order, or that word processing is achieved in parallel. In spite of this crucial difference in the time course of word processing, both model classes perform well on explaining many of the benchmark effects in reading. In fact, there seems to be not much empirical evidence that challenges the models to a point at which their basic assumptions could be falsified. One issue often perceived as being decisive in the debate on serial and parallel word processing is how not-yet-fixated words to the right of fixation affect eye movements. Specifically, evidence is discussed as to what spatial extent such parafoveal words are previewed and how this influences current and subsequent word processing. Four experiments investigated parafoveal processing close to the spatial limits of the perceptual span. The present work aims to go beyond mere existence proofs of previewing words at such spatial distances. Introducing a manipulation that dissociates the sources of long-range preview effects, benefits and costs of parafoveal processing can be investigated in a single analysis and the differing impact is tracked across a three-word target region. In addition, the same manipulation evaluates the role of oculomotor error as the cause of non-local distributed effects. In this respect, the results contribute to a better understanding of the time course of word processing inside the perceptual span and attention allocation during reading.
N2  - Die kognitive Psychologie beschäftigt sich traditionell mit dem Zusammenspiel von Wahrnehmung, Kognition und Verhaltenssteuerung. Die Untersuchung von Blickbewegungen beim Lesen bildet dabei ein Forschungsfeld, in dem die Prozesse und Interaktionen dieser Subsysteme in einem klar definierten Rahmen untersucht werden können. Dabei geht es speziell um die Frage, wie viel Information visuell wahrgenommen wird, wie die kognitive Weiterverarbeitung der visuellen Buchstabeninformation über lexikalische Wortverarbeitung hin zu einem inhaltlichen Satzverständnis zeitlich koordiniert ist, und wie sich diese Prozesse auf das Verhalten – die Steuerung der Blickbewegung – auswirken. Verschiedene Modelle zur Erklärung des spezifischen Blickbewegungsverhaltens beim Lesen wurden vorgeschlagen (für einen Überblick siehe Reichle, Rayner, & Pollatsek, 2003). Einige Modelle basieren auf der Annahme serieller Aufmerksamkeitsverschiebung von Wort zu Wort, wohingegen andere verteilte Aufmerksamkeit auf eine Region mehrerer Wörter im Satz gleichzeitig annehmen. Da Aufmerksamkeit eng mit der eigentlichen Wortverarbeitung assoziiert ist, besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen den Modellen darin, dass die eigentlichen Wortverarbeitungsprozesse entweder ebenfalls strikt seriell oder parallel erfolgen. Trotz solch entscheidender Unterschiede im zeitlichen Verlauf der Wortverarbeitung können beide Modellklassen viele der Benchmark-Effekte beim Lesen hinreichend erklären. Tatsächlich scheint es nicht viel empirische Evidenz zu geben, die die Grundannahmen der Modelle falsifizieren könnte. Die Frage, ob und wie noch nicht direkt angesehene Wörter rechts der Fixation die Blickbewegung beeinflussen, wird in der Debatte über serielle oder parallele Wortverarbeitung oft als entscheidend betrachtet. Insbesondere wird diskutiert, bis zu welcher Entfernung parafoveale Wörter vorverarbeitet werden und wie das die gegenwärtige und folgende Wortverarbeitung beeinflusst. In einer Serie von vier Leseexperimenten wurde die Vorverarbeitung von Wörtern an den Grenzen der Wahrnehmungsspanne untersucht. Die vorliegende Arbeit versucht zudem, über einen einfachen Existenzbeweis der Vorverarbeitung von Wörtern in solchen Distanzen hinaus zu gehen. Mit einer Manipulation, die verschiedene Quellen solcher weitreichenden Vorverarbeitungseffekte dissoziiert, können Nutzen und Kosten der parafovealen Vorschau in einer einzigen Analyse untersucht und über eine Zielregion von drei Wörtern hinweg verfolgt werden. Dieselbe Manipulation überprüft gleichzeitig die Rolle okulomotorischer Fehler als Ursache für nicht lokale, verteilte Effekte beim Lesen. Die Ergebnisse tragen zu einem differenzierteren Verständnis der Wortverarbeitung in der Wahrnehmungsspanne und der zeitlich-räumlichen Verteilung der Aufmerksamkeit beim Lesen bei.
KW  - Blickbewegungen
KW  - Lesen
KW  - parafoveale Wortverarbeitung
KW  - Aufmerksamkeit
KW  - Preview Benefit
KW  - eye movements
KW  - reading
KW  - parafoveal processing
KW  - attention
KW  - preview benefit
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-60414
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rabe, Maximilian Michael
T1  - Modeling the interaction of sentence processing and eye-movement control in reading
T1  - Modellierung der Interaktion von Satzverarbeitung und Blickbewegungskontrolle beim Lesen
N2  - The evaluation of process-oriented cognitive theories through time-ordered observations is crucial for the advancement of cognitive science. The findings presented herein integrate insights from research on eye-movement control and sentence comprehension during reading, addressing challenges in modeling time-ordered data, statistical inference, and interindividual variability. Using kernel density estimation and a pseudo-marginal likelihood for fixation durations and locations, a likelihood implementation of the SWIFT model of eye-movement control during reading (Engbert et al., Psychological Review, 112, 2005, pp. 777–813) is proposed. Within the broader framework of data assimilation, Bayesian parameter inference with adaptive Markov Chain Monte Carlo techniques is facilitated for reliable model fitting. Across the different studies, this framework has shown to enable reliable parameter recovery from simulated data and prediction of experimental summary statistics. Despite its complexity, SWIFT can be fitted within a principled Bayesian workflow, capturing interindividual differences and modeling experimental effects on reading across different geometrical alterations of text. Based on these advancements, the integrated dynamical model SEAM is proposed, which combines eye-movement control, a traditionally psychological research area, and post-lexical language processing in the form of cue-based memory retrieval (Lewis & Vasishth, Cognitive Science, 29, 2005, pp. 375–419), typically the purview of psycholinguistics. This proof-of-concept integration marks a significant step forward in natural language comprehension during reading and suggests that the presented methodology can be useful to develop complex cognitive dynamical models that integrate processes at levels of perception, higher cognition, and (oculo-)motor control. These findings collectively advance process-oriented cognitive modeling and highlight the importance of Bayesian inference, individual differences, and interdisciplinary integration for a holistic understanding of reading processes. Implications for theory and methodology, including proposals for model comparison and hierarchical parameter inference, are briefly discussed.
N2  - Die Evaluierung prozessorientierter kognitiver Theorien durch zeitlich geordnete Beobachtungen ist ein zentraler Baustein für die Weiterentwicklung der Kognitionswissenschaft. Die hier präsentierten Ergebnisse integrieren Erkenntnisse aus der Forschung zur Blickbewegungskontrolle und zur Satzverarbeitung beim Lesen und gehen dabei auf Herausforderungen bei der Modellierung von zeitlich geordneten Daten, statistischer Inferenz und interindividueller Variabilität ein. Unter Verwendung von Kerndichteschätzung und einer pseudo-marginalen Wahrscheinlichkeitverteilung für Fixationsdauern und -orte wird eine Implementation für die Likelihood des SWIFT-Modells zur Blickbewegungskontrolle beim Lesen (Engbert et al., Psychological Review, 112, 2005, S. 777–813) eingeführt. Im breiteren Kontext der Datenassimilation wird Bayes'sche Parameterinferenz mit adaptiven Markov-Chain-Monte-Carlo-Techniken verwendet, um eine zuverlässige Modellanpassung zu ermöglichen. In verschiedenen Studien hat sich dieser methodische Rahmen als geeignet erwiesen, um zuverlässige Parameterrückgewinnung aus simulierten Daten und Vorhersage experimenteller Zusammenfassungsstatistiken zu ermöglichen. Trotz dessen Komplexität kann SWIFT innerhalb eines fundierten Bayes'schen Workflows angepasst werden und macht daraufhin zuverlässige Vorhersagen für interindividuelle Unterschiede sowie die Modellierung experimenteller Effekte bei verschiedenen geometrischen Änderungen von Text. Basierend auf diesen Fortschritten wird das integrierte dynamische Modell SEAM eingeführt. Dieses kombiniert die Forschungsgebiete der traditionell psychologisch geprägten Blickbewegungskontrolle und der traditionell psycholinguistisch geprägten postlexikalischen Sprachverarbeitung in Form von cue-basiertem Gedächtnisabruf (Lewis & Vasishth, Cognitive Science, 29, 2005, S. 375–419). Der Nachweis der Durchführbarkeit solcher integrativer Modelle stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der natürlichen Sprachverarbeitung beim Lesen dar und legt nahe, dass die vorgestellte Methodik nützlich sein kann, um komplexe kognitive dynamische Modelle zu entwickeln, die Prozesse auf den Ebenen der Wahrnehmung, höheren Kognition, und (okulo-)motorischen Kontrolle integrieren. Diese Erkenntnisse fördern insgesamt die prozessorientierte kognitive Modellierung und betonen die Bedeutung der Bayes'schen Inferenz, individueller Unterschiede und interdisziplinärer Integration für ein ganzheitliches Verständnis von Leseprozessen. Implikationen für Theorie und Methodologie, einschließlich Vorschlägen für Modellvergleich und hierarchische Parameterinferenz, werden kurz diskutiert.
KW  - eye movements
KW  - dynamical cognitive modeling
KW  - sequential likelihood
KW  - psycholinguistics
KW  - cognitive psychology
KW  - sentence processing
KW  - reading
KW  - Blickbewegungen
KW  - Dynamische kognitive Modellierung
KW  - Sequenzielle Likelihood
KW  - Psycholinguistik
KW  - Kognitionspsychologie
KW  - Satzverarbeitung
KW  - Lesen
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-622792
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schad, Daniel
T1  - Mindless reading and eye movements : theory, experiments and computational modeling
T1  - Gedankenverlorenes Lesen und Blickbewegungen : Theorie, Experimente, und Computationale Modellierung
N2  - It sometimes happens that we finish reading a passage of text just to realize that we have no idea what we just read. During these episodes of mindless reading our mind is elsewhere yet the eyes still move across the text. The phenomenon of mindless reading is common and seems to be widely recognized in lay psychology. However, the scientific investigation of mindless reading has long been underdeveloped. Recent progress in research on mindless reading has been based on self-report measures and on treating it as an all-or-none phenomenon (dichotomy-hypothesis). Here, we introduce the levels-of-inattention hypothesis proposing that mindless reading is graded and occurs at different levels of cognitive processing. Moreover, we introduce two new behavioral paradigms to study mindless reading at different levels in the eye-tracking laboratory. First (Chapter 2), we introduce shuffled text reading as a paradigm to approximate states of weak mindless reading experimentally and compare it to reading of normal text. Results from statistical analyses of eye movements that subjects perform in this task qualitatively support the ‘mindless’ hypothesis that cognitive influences on eye movements are reduced and the ‘foveal load’ hypothesis that the response of the zoom lens of attention to local text difficulty is enhanced when reading shuffled text. We introduce and validate an advanced version of the SWIFT model (SWIFT 3) incorporating the zoom lens of attention (Chapter 3) and use it to explain eye movements during shuffled text reading. Simulations of the SWIFT 3 model provide fully quantitative support for the ‘mindless’ and the ‘foveal load’ hypothesis. They moreover demonstrate that the zoom lens is an important concept to explain eye movements across reading and mindless reading tasks. Second (Chapter 4), we introduce the sustained attention to stimulus task (SAST) to catch episodes when external attention spontaneously lapses (i.e., attentional decoupling or mind wandering) via the overlooking of errors in the text and via signal detection analyses of error detection. Analyses of eye movements in the SAST revealed reduced influences from cognitive text processing during mindless reading. Based on these findings, we demonstrate that it is possible to predict states of mindless reading from eye movement recordings online. That cognition is not always needed to move the eyes supports autonomous mechanisms for saccade initiation. Results from analyses of error detection and eye movements provide support to our levels-of-inattention hypothesis that errors at different levels of the text assess different levels of decoupling. Analyses of pupil size in the SAST (Chapter 5) provide further support to the levels of inattention hypothesis and to the decoupling hypothesis that off-line thought is a distinct mode of cognitive functioning that demands cognitive resources and is associated with deep levels of decoupling. The present work demonstrates that the elusive phenomenon of mindless reading can be vigorously investigated in the cognitive laboratory and further incorporated in the theoretical framework of cognitive science.
N2  - Beim Lesen passiert es manchmal dass wir zum Ende einer Textpassage gelangen und dabei plötzlich bemerken dass wir keinerlei Erinnerung daran haben was wir soeben gelesen haben. In solchen Momenten von gedankenverlorenem Lesen ist unser Geist abwesend, aber die Augen bewegen sich dennoch über den Text. Das Phänomen des gedankenverlorenen Lesens ist weit verbreitet und scheint in der Laienpsychologie allgemein anerkannt zu sein. Die wissenschaftliche Untersuchung von gedankenverlorenem Lesen war jedoch lange Zeit unzureichend entwickelt. Neuerer Forschungsfortschritt basierte darauf gedankenverlorenes Lesen durch Selbstberichte zu untersuchen und als ein Phänomen zu behandeln das entweder ganz oder gar nicht auftritt (Dichotomie-Hypothese). Hier stellen wir die ‚Stufen der Unaufmerksamkeit’-Hypothese auf, dass gedankenverlorenes Lesen ein graduelles Phänomen ist, das auf verschiedenen kognitiven Verarbeitungsstufen entsteht. Wir stellen zudem zwei neue Verhaltensparadigmen vor um verschiedene Stufen von gedankenverlorenem Lesen im Augenbewegungslabor zu untersuchen. Als erstes (in Kapitel 2) stellen wir das Lesen von verwürfeltem Text vor als ein Paradigma um Zustände von schwach gedankenverlorenem Lesen experimentell anzunähern, und vergleichen es mit dem Lesen von normalem Text. Die Ergebnisse von statistischen Augenbewegungsanalysen unterstützen qualitativ die ‚Unaufmerksamkeits’-Hypothese, dass kognitive Einflüsse auf Augenbewegungen beim Lesen von verwürfeltem Text reduziert ist, und die ‚Foveale Beanspruchungs’-Hypothese, dass die Reaktion der zoom lens visueller Aufmerksamkeit auf lokale Textschwierigkeit beim Lesen von verwürfeltem Text verstärkt ist. Wir stellen eine weiterentwickelte Version des SWIFT Modells (SWIFT 3) vor, welches die zoom lens der Aufmerksamkeit implementiert, und validieren dieses Modell am Lesen von verwürfeltem und normalem Text (Kapitel 3). Simulationen des SWIFT 3 Modells unterstützen die ‚Unaufmerksamkeits’ und die ‚Foveal Beanspruchungs’-Hypothese in einem vollständig quantitativen Modell. Zudem zeigen sie, dass die zoom lens der Aufmerksamkeit ein wichtiges Konzept ist um Augenbewegungen in Aufgaben zum Lesen und gedankenverlorenen Lesen zu erklären. Als zweites (Kapitel 4) stellen wir den sustained attention to stimulus task (SAST) vor um Episoden von spontaner externer Unaufmerksamkeit (also Entkopplung der Aufmerksamkeit oder Abschweifen der Gedanken) in einem Paradigma über Verhaltensparameter wie das Übersehen von Fehlern im Text und Signal-Detektions-Analysen von Fehlerentdeckung zu messen. Augenbewegungsanalysen im SAST decken abgeschwächte Einflüsse von kognitiver Textverarbeitung während gedankenverlorenem Lesen auf. Basierend auf diesen Befunden zeigen wir, dass es möglich ist Zustände von gedankenverlorenem Lesen online, also während dem Lesen, aus Augenbewegungen vorherzusagen bzw. abzulesen. Dass höhere Kognition nicht immer notwendig ist um die Augen zu bewegen unterstützt zudem autonome Mechanismen der Sakkadeninitiierung. Ergebnisse aus Analysen von Fehlerdetektion und Augenbewegungen unterstützen unsere ‚Stufen der Unaufmerksamkeit’-Hypothese, dass Fehler auf verschiedenen Textebenen verschiedene Stufen von Entkopplung messen. Analysen der Pupillengröße im SAST (Kapitel 5) bieten weitere Unterstützung für die ‚Stufen der Unaufmerksamkeit’-Hypothese, sowie für die Entkopplungs-Hypothese, dass abschweifende Gedanken eine abgegrenzte kognitiver Funktionsweise darstellen, welche kognitive Ressourcen benötigt und mit tiefen Stufen von Unaufmerksamkeit zusammenhängt. Die aktuelle Arbeit zeigt, dass das flüchtige Phänomen des gedankenverlorenen Lesens im kognitiven Labor mit strengen Methoden untersucht und weitergehend in den theoretischen Rahmen der Kognitionswissenschaft eingefügt werden kann.
KW  - Gedankenverlorenes Lesen
KW  - Blickbewegungen
KW  - Gedankenschweifen
KW  - Computationale Modellierung
KW  - Levels-of-inattention Hypothese
KW  - mindless reading
KW  - eye movements
KW  - mind wandering
KW  - computational modeling
KW  - levels-of-inattention hypothesis
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70822
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rettig, Anja
T1  - Learning to read in German
BT  - eye movements and the perceptual span of German beginning readers and their relation to reading motivation
BT  - Blickbewegungen und die perzentuelle Lesespanne von deutschsprachigen Leseanfängern und der Zusammenhang zur Lesemotivation
N2  - In the present dissertation, the development of eye movement behavior and the perceptual span of German beginning readers was investigated in Grades 1 to 3 (Study 1) and longitudinally within a one-year time interval (Study 2), as well as in relation to intrinsic and extrinsic reading motivation (Study 3). The presented results are intended to fill the gap of only sparse information on young readers’ eye movements and completely missing information on German young readers’ perceptual span and its development. On the other hand, reading motivation data have been scrutinized with respect to reciprocal effects on reading comprehension but not with respect to more immediate, basic cognitive processing (e.g., word decoding) that is indicated by different eye movement measures. Based on a longitudinal study design, children in Grades 1–3 participated in a moving window reading experiment with eye movement recordings in two successive years. All children were participants of a larger longitudinal study on intrapersonal developmental risk factors in childhood and adolescence (PIER study). Motivation data and other psychometric reading data were collected during individual inquiries and tests at school. Data analyses were realized in three separate studies that focused on different but related aspects of reading and perceptual span development. Study 1 presents the first cross-sectional report on the perceptual span of beginning German readers. The focus was on reading rate changes in Grades 1 to 3 and on the issue of the onset of the perceptual span development and its dependence on basic foveal reading processes. Study 2 presents a successor of Study 1 providing first longitudinal data of the perceptual span in elementary school children. It also includes information on the stability of observed and predicted reading rates and perceptual span sizes and introduces a new measure of the perceptual span based on nonlinear mixed-effects models. Another issue addressed in this study is the longitudinal between-group comparison of slower and faster readers which refers to the detection of developmental patterns. Study 3 includes longitudinal reading motivation data and investigates the relation between different eye movement measures including perceptual span and intrinsic as well as extrinsic reading motivation. In Study 1, a decelerated increase in reading rate was observed between Grades 1 to 3. Grade effects were also reported for saccade length, refixation probability, and different fixation duration measures. With higher grade, mean saccade length increased, whereas refixation probability, first-fixation duration, gaze duration, and total reading time decreased. Perceptual span development was indicated by an increase in window size effects with grade level. Grade level differences with respect to window size effects were stronger between Grades 2 and 3 than between Grades 1 and 2. These results were replicated longitudinally in Study 2. Again, perceptual span size significantly changed between Grades 2 and 3, but not between Grades 1 and 2 or Grades 3 and 4. Observed and predicted reading rates were found to be highly stable after first grade, whereas stability of perceptual span was only moderate for all grade levels. Group differences between slower and faster readers in Year 1 remained observable in Year 2 showing a pattern of stable achievement differences rather than a compensatory pattern. Between Grades 2 and 3, between-group differences in reading rate even increased resulting in a Matthew effect. A similar effect was observed for perceptual span development between Grades 3 and 4. Finally, in Study 3, significant relations between beginning readers’ eye movements and their reading motivation were observed. In both years of measurement, higher intrinsic reading motivation was related to more skilled eye movement patterns as indicated by short fixations, longer saccades, and higher reading rates. In Year 2, intrinsic reading motivation was also significantly and negatively correlated with refixation probability. These correlational patterns were confirmed in cross-sectional linear models controlling for grade level and reading amount and including both reading motivation measures, extrinsic and intrinsic motivation. While there were significant positive relations between intrinsic reading motivation and word decoding as indicated by the above stated eye movement measures, extrinsic reading motivation only predicted variance in eye movements in Year 2 (significant for fixation durations and reading rate), with a consistently opposite pattern of effects as compared to intrinsic reading motivation. Finally, longitudinal effects of Year 1 intrinsic reading motivation on Year 2 word decoding were observed for gaze duration, total reading time, refixation probability, and perceptual span within cross-lagged panel models. These effects were reciprocal because all eye movement measures significantly predicted variance in intrinsic reading motivation. Extrinsic reading motivation in Year 1 did not affect any eye movement measure in Year 2, and vice versa, except for a significant, negative relation with perceptual span. Concluding, the present dissertation demonstrates that largest gains in reading development in terms of eye movement changes are observable between Grades 1 and 2. Together with the observed pattern of stable differences between slower and faster readers and a widening achievement gap between Grades 2 and 3 for reading rate, these results underline the importance of the first year(s) of formal reading instruction. The development of the perceptual span lags behind as it is most apparent between Grades 2 and 3. This suggests that efficient parafoveal processing presupposes a certain degree of foveal reading proficiency (e.g., word decoding). Finally, this dissertation demonstrates that intrinsic reading motivation—but not extrinsic motivation—effectively supports the development of skilled reading.
N2  - In der vorliegenden Dissertation wurde die Entwicklung der Blickbewegungen und der perzeptuellen Lesespanne von deutschsprachigen Leseanfängern in den Klassenstufen 1–3 im Querschnitt (Studie 1) als auch im Längsschnitt innerhalb eines Jahres (Studie 2) sowie hinsichtlich des Zusammenhangs mit der intrinsischen und der extrinsischen Lesemotivation (Studie 3) untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen einen bedeutsamen empirischen Beitrag zur ansonsten verhältnismäßig eher spärlichen empirisch-experimentellen Forschung zur frühen Leseentwicklung dar und liefern erste Erkenntnisse über die perzeptuelle Spanne von jungen deutschsprachigen Lesern. Des Weiteren wurde Neuland betreten, indem Blickdaten im Zusammenhang mit Lesemotivationsdaten ausgewertet wurden. Während es umfangreiche Forschungsarbeiten zum reziproken Zusammenhang zwischen Lesemotivation und dem Leserverstehen gibt, ist kaum etwas zu wechselseitigen Lesemotivationseffekten in Bezug auf basale kognitive Prozesse (z.B. die Wort-Dekodierung), wie sie durch verschiedene Blickbewegungsmaße indiziert werden, bekannt. Auf Grundlage eines längsschnittlichen Untersuchungsdesigns nahmen Kinder der Klassenstufen 1–3 in zwei aufeinanderfolgenden Jahren an einem Moving-Window-Leseexperiment mit manipuliertem Text teil. Alle Kinder waren Teilnehmer einer größeren Längsschnittstudie zur Untersuchung von intrapersonellen Risikofaktoren im Kindes- und Jugendalter (PIER-Studie). In individuellen Befragungen und Testungen in den Schulen wurden u.a. auch Lesemotivations- und andere psychometrische Lesedaten erhoben. Die im Labor erfassten Blickdaten wurden zusammen mit diesen psychometrischen Daten im Rahmen von drei separaten Studien ausgewertet, die jeweils verschiedene, jedoch miteinander in Bezug stehende Aspekte der Lese- und Lesespannen-Entwicklung untersuchen. Studie 1 präsentiert einen ersten querschnittlichen Bericht zur perzeptuellen Lesespanne von deutschsprachigen Leseanfängern. Hierbei lag der Fokus auf Veränderungen der Leserate in den Klassenstufen 1–3 und auf der Frage, wann die Entwicklung der perzeptuellen Spanne beginnt und inwiefern diese Entwicklung von basalen fovealen Leseprozessen abhängig ist. Studie 2 stellt eine Folgeuntersuchung dar, die erste Längsschnittdaten zur Entwicklung der perzeptuellen Lesespanne bei Grundschulkindern liefert. Untersucht wurden desweiteren die Stabilität der beobachteten und vorhergesagten Leserate als auch der perzeptuellen Lesespanne. In diesem Zusammenhang wird ein neues Spannenmaß vorgestellt, welches auf nicht-linearen gemischten Modellen basiert. Eine weitere Fragestellung der Studie ist der längsschnittliche Gruppenvergleich von langsameren und schnelleren Lesern, welcher auf die Entdeckung von Entwicklungsmustern abzielt. Studie 3 inkludiert längsschnittliche Lesemotivatonsdaten und untersucht die Beziehung zwischen verschiedenen Blickbewegungsmaßen einschließlich der perzeptuellen Lesespanne und der intrinsischen als auch extrinsischen Lesemotivation unter Berücksichtigung der Lesehäufigkeit. In Hinblick auf die Leseentwicklung in Klassenstufe 1–3 wurde ein zwischen den Klassenstufen abnehmender sukzessiver Anstieg in der Leserate beobachtet. Klassenstufeneffekte wurden außerdem berichtet für die Sakkadenlänge, die Refixationswahrscheinlichkeit und für verschiedene Fixationsdauermaße. Mit höherer Klassenstufe stieg die mittlere Sakkadenlänge, wohingegen die Refixationswahrscheinlichkeit, die Dauer der ersten Fixation auf einem Wort, die Blickdauer im sogenannten First-Pass und die Gesamtlesedauer von Worten abnahmen. Die Entwicklung der perzeptuellen Lesespanne wurde ersichtlich durch einen Anstieg von Fenstergrößen-Effekten mit steigender Klassenstufe. Der Unterschied zwischen den Klassenstufen im Hinblick auf Fenstergrößen-Effekte war größer zwischen Klasse 2 und 3 als zwischen den Klassen 1 und 2. Diese Ergebnisse wurden längsschnittlich repliziert in Studie 2. Wieder zeigte sich ein signifikanter Unterschied in der perzeptuellen Lesespanne zwischen Klassenstufe 2 und 3, jedoch nicht zwischen Klassenstufe 1 und 2 oder Klassenstufe 3 und 4. Die beobachtete und die vorhergesagte Leserate waren hoch stabil jenseits der ersten Klasse, wohingegen für die perzeptuelle Lesespanne für alle Klassenstufen nur eine moderate Stabilität gefunden wurde. Gruppenunterschiede zwischen langsameren und schnelleren Lesern im ersten Untersuchungsjahr wurden auch im zweiten Untersuchungsjahr beobachtet. Dabei zeichnete sich ein Muster eher stabiler anstatt kompensatorischer Leistungsunterschiede ab. Zwischen Klassenstufe 2 und 3 gab es sogar einen Anstieg der Disparität zwischen den Gruppen für die Leserate. Es zeichnete sich also ein sogenannter Matthäus-Effekt ab. Ein ähnlicher Effekt wurde für die perzeptuelle Lesespanne zwischen Klassenstufe 3 und 4 beobachtet. Abschließend wurde in Studie 3 ein signifikanter Zusammenhang zwischen den Blickbewegungen von Leseanfängern und ihrer Lesemotivation gefunden. In beiden Erhebungsjahren, korrelierte eine höhere intrinsische Lesemotivation mit geübteren Blickbewegungsmustern, was sich in kürzeren Fixationen, längeren Sakkaden und höheren Leseraten zeigte sowie im zweiten Erhebungsjahr auch in kleineren Refixationswahrscheinlichkeiten. In querschnittlichen linearen Modellen erwies sich die intrinsiche Lesemotivation als signifikanter Prädiktor für die oben genannten Blickmaße, selbst wenn für Klassenstufe und Lesehäufigkeit kontrolliert wurde und beide Motivationsmaße, die intrinische und die extrinsische Motivation, gleichzeitig ins Modell aufgenommen wurden. Die extrinsische Lesemotivation erwies sich hingegen nur im zweiten Erhebungsjahr als signifikanter Prädiktor der verschiedenen Fixationsdauern und der Leserate, wobei das Effektmuster durchweg entgegengesetzt zu dem für die intrinsische Lesemotivation beobachteten war. Schließlich wurden in kreuzverzögerten Autoregressionsmodellen längsschnittliche Effekte der intrinisichen Lesemotivation auf verschiedene Blickbewegungsmaße (Blickdauer im First-Pass, Gesamtlesezeit, Refixationswahrscheinlichkeit und perzeptuelle Lesespanne) beobachet. Diese Effekte waren reziprok, da alle Blickbewegungsmaße auch signifikant Varianz in der intrinsischen Lesemotivation vorhergesagt haben. Im Gegensatz dazu gab es weder signifikante längsschnittliche Effekte der extrinsichen Lesemotivation auf das Blickverhalten noch in die Gegenrichtung signifikante Effekte von Blickbewegungsmaßen auf die extrinsische Lesemotivation, mit Ausnahme einer signifikanten negativen Beziehung zwischen der extrinsischen Lesemotivation und der Lesespanne. Zusammenfassend lassen sich folgende Erkenntnisse festhalten: Die aktuelle Dissertation zeigt auf, dass der größte Zuwachs bei der Leseentwicklung im Sinne von Blickbewegungsänderungen zwischen den Klassenstufen 1 und 2 zu beobachten ist. Zusammen mit dem beobachteten Muster zeitlich stabiler Gruppenunterschiede zwischen langsameren und schnelleren Lesern und dem größer werdenden Leistungsabstand zwischen Klassenstufe 2 und 3 für das Maß der Leserate unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutsamkeit des (der) ersten Jahre(s) formaler Leseinstruktion. Die Entwicklung der perzeptuellen Lesespanne ist verzögert, da sie am deutlichsten zwischen den Klassenstufen 2 und 3 sichtbar wird. Dies legt die Schlussfolgerung nah, dass effiziente parafoveale Verarbeitung einen gewissen Grad an fovealer Lesefertigkeit (d.h. basale Wortdekodierfähigkeiten) erfordert. Schließlich liefert die aktuelle Dissertation auch empirische Belege dafür, dass die intrinsische—aber nicht die extrinsische—Lesemotivation effektiv die Leseentwicklung unterstützt.
T2  - Lesen Lernen im Deutschen
KW  - eye movements
KW  - perceptual span
KW  - reading development
KW  - beginning readers
KW  - German
KW  - moving window
KW  - longitudinal study
KW  - reading motivation
KW  - Blickbewegungen
KW  - perzentuelle Lesespanne
KW  - Leseentwicklung
KW  - Leseanfänger
KW  - Deutsch
KW  - Moving Window
KW  - Längsschnittstudie
KW  - Lesemotivation
Y1  - 2021
ER  -