眼动追踪技术在阅读中的应用

眼动追踪通过眼动仪来观测和记录被试在完成实验任务时的眼睛运动过程。眼动追踪技术在阅读中的应用十分普遍。在阅读过程中，读者的眼睛并不是在进行平滑的移动，而是在做一停一跳的运动。眼睛从一个位置快速移动到另一个位置的行为称为眼跳（saccade），而眼睛相对静止在一个位置的事件则称为注视（fixation），一次注视的持续时间称为注视时间（fixation duration）。一般认为，在阅读过程中，视觉信息的加工是在注视而不是眼跳时进行的。研究者发现，不同阅读水平的读者在阅读中的眼动特征有一定的区别（Ashby，Rayner，& Clifton，2005；Chace，Rayner，& Well，2005；Jared，Levy，& Rayner，1999）。拼音文字和中文的研究都发现阅读障碍者在阅读时的，注视时间等眼动指标要长于正常读者（Hawelka，Gagl，& Wimmer；Pan，Yan，Laubrock，Shu，& Kliegl，2014）。

研究者发现，在阅读时不仅当前注视点（中央凹视野）所在的词汇得到加工，处在注视点以外（副中央凹视野）的词汇信息也会得到一定的加工。研究者通过边界范式（gaze-contingent boundary paradigm）（Rayner，1975）来考察注视点以外的词汇信息加工的特点。在句子阅读过程中，研究者通过眼动仪记录眼睛所注视的位置，他们在当期注视词（词N）及其下一个词（词N+1）之间设定一个无形的边界，当眼睛越过边界前（句1），在词N+1的位置呈现一个预视词（preview），当眼睛越过边界后（句2），预视词在词N+1的位置消失，由目标词代替。如果预视词和目标词相同，在目标词上的注视时间要短于预视词和目标词无任何关系的情况。这两者之间的差叫作预视效应（preview benefit，PB）。通过设计预视词和目标词之间的关系，研究者发现副中央凹的字形、语音和语义信息是可以得到加工的，而这些信息的加工顺序可能和特定语言的特点有关（Balota，Pollatsek，& Rayner，1985；Hohenstein & Kliegl，2014；Inhoff，1990；Pollatsek，Lesch，Morris，& Rayner，1992；Schotter，2013；Yan，Richter，Shu，& Kliegl，2009）。

拼音文字中快速命名的眼动研究

阅读中眼动研究的结果启示我们，阅读障碍者在连续命名和单独命名任务中与正常者的差异可能反映了他们对中央凹和副中央凹的信息加工问题。研究者首先使用眼动技术研究了英语成年阅读障碍者在快速命名任务中的眼动特点。

琼斯等人（Jones，Ashby，& Branigan，2013；Jones，Branigan，Hatzidaki，& Obregón，2010；Jones & Moll，2013；Jones，Obregón，Kelly，& Branigan，2008）从视觉和语言加工的角度，用眼动技术对快速命名任务进行了研究。在视觉加工方面，他们发现正常读者在快速命名任务中的拥挤效应（crowding effect）主要存在于中央凹视野，而阅读障碍者的拥挤效应则扩大到了副中央凹视野。从言语加工的角度，他们在连续命名任务中操纵了相邻字母或图片在其所对应的语音输出在语音和字形（图片命名任务中的语义）上的相似性来考察这些语言学标量对快速命名的影响。结果发现，正常读者和障碍读者都对副中央凹的信息有所加工。在字母命名任务中，相比正常读者，相邻字母之间的字形和语音相似对阅读障碍产生了更大的影响，主要表现是更长的注视时间和视声差（eye-voice span，EVS，从首次注视某个刺激到命名该刺激的时间差或当前注视刺激和命名刺激之间的空间距离，此处指的是第一种定义）。在图片命名中，在字形和语义相似的条件下，正常被试的注视时间和视声差要短于无关条件，而阅读障碍被试的注视时间和视声差都长于正常组，然而相似性和组别没有交互作用。这表明两组被试在言语刺激的命名任务中都容易受到语义和字形信息的影响。

这些研究在一定程度上反映在了命名任务中，正常被试和阅读障碍被试都加工了当前注视的刺激以及处在注视点以外的刺激。然而这些实验只能说明，当相邻刺激存在一定的混淆性（视觉信息或语音信息）时，先前激活的信息或将要命名的信息如何影响阅读障碍的命名。而在以往多数研究使用的命名任务中，并没有设计相邻字母的语音或字形相似性，但阅读障碍者却也表现出困难，因此以上实验并不能回答造成命名困难的原因这个问题。而且这些实验研究对象都是成年的阅读障碍读者，儿童的情况如何仍不清楚。

洛根（Logan，2009）通过边界范式，操纵了在连续命名时刺激呈现的数目（全部呈现，注视刺激及下一个刺激，注视刺激），来考察一年级儿童的命名。结果发现，当呈现两个刺激时，儿童的命名表现要显著好于只呈现注视刺激时的命名表现，而与全部呈现没有显著差异。这说明在字母命名过程中，儿童能加工当前注视字母及其右侧副中央凹一个字母的信息。

那么阅读障碍儿童副中央凹的加工特点如何呢？鉴于快速命名在汉语阅读中的重要作用，汉语阅读障碍儿童在快速命名时有什么样的眼动特点呢？

汉语中快速命名的眼动研究

研究人员采用类似洛根（Logan，2009）的设计，通过边界范式（图8-2），在数字连续命名中给汉语阅读障碍儿童和年龄匹配的正常儿童呈现全部刺激（同时呈现）或当前注视的刺激（序列呈现）（Yan，Pan，Laubrock，Kliegl，& Shu，2013）。在序列呈现的任务中，我们在刺激之间设定了无形的边界，通过眼动仪记录眼睛当前注视的位置，当眼睛越过边界，上一刺激消失，下一刺激出现，以此类推，直到眼睛越过最后两个刺激之间的边界。

图8-2 两种命名任务

注：*表示当前眼睛注视位置。

我们分析了阅读障碍儿童及其年龄匹配组在完成两种任务时的总命名时间、在单个刺激上的平均注视时间、注视点位置以及平均眼跳长度。在总命名时间上，组别和呈现方式的主效应显著，总体上阅读障碍儿童的命名要慢于正常儿童，而两组儿童在同时呈现时命名速度都快于在顺序呈现时。在单个刺激上的平均注视时间上，组别和呈现方式的交互作用显著，正常儿童和障碍儿童在同时呈现时的命名速度差异大于在顺序呈现时。注视时间的结果和总注视时间的模式相似。在注视点位置（图8-3）以及眼跳长度上，两组儿童在同时呈现任务中注视点位置在刺激的后半部分，眼跳长度较长；匹配组儿童的眼跳长度较阅读障碍儿童长，注视点位置更靠后。更重要的是，两组儿童在同时呈现的命名任务中，注视点位置和眼跳长度差异显著，而在序列呈现的命名任务中，在这两个指标上的差异不显著。这些结果表明，当副中央凹不存在可加工的信息时（序列呈现），两组儿童的加工时间都增长，命名速度下降，然而阅读障碍儿童的基本眼跳控制是完好的；在副中央凹存在可加工信息时（同时呈现），两组儿童都能利用副中央凹的信息，从而使得加工时间变短，命名速度加快，然而这时阅读障碍儿童的眼跳长度短，注视点位置靠前。这说明，阅读障碍儿童能够有效利用副中央凹视野的信息，但是他们对其的利用程度不如正常儿童。

图8-3 不同组被试的首次注视点位置

对阅读的研究表明，中央凹的加工难度会影响知觉广度（一个注视点的有效加工范围）和副中央凹的信息加工（Henderson & Ferreira，1990）。如果当前注视的词的难度高，则副中央凹的加工效率降低。这提示我们，阅读障碍儿童对副中央凹信息的加工不如正常儿童的主要原因可能是中央凹的加工缺陷。那么，是什么影响了中央凹的加工呢？言语刺激的命名对阅读的预测能力好于非言语刺激的研究结果给了我们一些启示。如果只是命名任务中的语音加工部分导致了其与阅读的关系，那么不同的刺激不应该对阅读的预测有不同的影响。然而以往的言语刺激命名任务和非言语刺激命名任务不但在视觉信息输入上有差异，在语音信息输出上也有差异，不好直接进行比较。

潘等人设计了数字和骰子两种刺激，见图8-4（Pan，Yan，Laubrock，Shu & Kliegl，2013）。数字属于言语刺激，骰子则属于非言语刺激。两者在语音输出上完全一致，均为/yī/，/èr/，/sān/，/sì/，和/wǔ/，但是它们的命名过程是有差异的： 数字命名是直接从视觉信息激活语音表征，而骰子命名则是视觉信息先激活概念表征再激活语音表征（Roelofs，2006）。

图8-4 在数字和骰子命名任务中使用的刺激

潘等人（Pan et al.，2013）发现，在注视时间、眼跳长度和注视点位置以及视声差（当前注视刺激与命名刺激的空间距离）上，阅读障碍儿童和年龄匹配的正常儿童在数字命名任务中的差异都显著大于在骰子命名任务中的差异（图8-5）。鉴于两种命名任务的语音输出是相同的，这个研究结果表明语音表征本身并不是连接快速命名和阅读的最关键因素，而阅读障碍儿童在直接的形音联结上存在更大的缺陷。

图8-5 不同组被试的平均凝视时间

进一步的回归分析表明，数字命名中的注视时间和视声差能显著预测汉语儿童的阅读准确性以及阅读流畅性，而骰子命名中的注视时间和视声差则不能显著预测阅读水平（潘敬儿，2012）。

数字的形和音是随意对应的，骰子的形和意的对应却不是随意的。虽然阅读障碍儿童在骰子命名中的缺陷有可能是由语音加工引起的，但是在数字命名中的缺陷却表明他们在形音对应上的问题更主要。最近的理论也认为，形音对应可能是造成阅读障碍的重要原因（Wimmer & Schurz，2010）。从另外一个角度来说，自动化加工能力（automaticity）也能解释这个研究结果。以往研究结果表明，言语刺激在6岁以后的加工比非言语刺激更自动化（Meyer，Wood，Hart，& Felton，1998；Wolf et al.，1986）。而良好地阅读需要的是自动化的形音转换，阅读障碍在形音转换中的自动化程度不足，从而导致他们的阅读困难。