Augenbewegung: Arten und Funktionen erklärt

Bevor Sie mit Eye Tracking beginnen, ist es wichtig, die verschiedenen Arten von Augenbewegungen und ihren Zweck zu verstehen. Dieses Wissen wird Ihnen helfen, Ihre Eye Tracking-Studie effektiv zu gestalten, die Daten zu interpretieren und fundierte Schlussfolgerungen aus Ihren Studienergebnissen zu ziehen. Darüber hinaus können die verschiedenen Arten von Augenbewegungen Einblicke in unterschiedliche Aspekte kognitiver Prozesse geben. So können beispielsweise Sakkaden Informationen über den Entscheidungsprozess liefern, während die Fixationsdauer auf mentale Anstrengungen hinweisen kann (Ryan und Shen, 2020; Spering, 2022). Dieser Artikel führt Sie durch die wichtigsten Augenbewegungen und ihre Funktion und bringt Sie dem Verständnis der Grundlagen des visuellen Systems einen Schritt näher.

Die wichtigsten Arten von Augenbewegungen:

• Sakkaden

• Fixierungen

• Mikroakkaden

• Zittern

• Driften

• Glatte Verfolgung

• Vergenz

• Vestibulär-okularer Reflex (Mahanama et al., 2022)

Augenbewegungen können mit einem Eye Tracker aufgezeichnet werden. Die Eye Tracking-Technologie wird in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, z. B. in der wissenschaftlichen Forschung, in der Verbraucherforschung und Benutzererfahrung, bei der Bewertung von Fähigkeiten, im Gesundheitswesen, im Sport und bei Spielen. Erfahren Sie mehr über die Anwendungsbereiche von Eye Tracking .

Fixierungen

Fixation ist der Zeitraum, in dem die Augen im Wesentlichen aufhören, eine visuelle Szene zu scannen und relativ still stehen. Fixationen ermöglichen es, ein stationäres Objekt von Interesse auf der Fovea für eine detaillierte visuelle Informationsaufnahme zu halten (Hessels et al., 2018.)

Fakten zu den Fixierungen:

• Besteht aus langsameren, kleineren Augenbewegungen (Mikrosakkaden, Tremors und Drifts), die dem Auge helfen, sich auf das Ziel auszurichten und ein Verblassen der Wahrnehmung zu vermeiden (fixierende Augenbewegungen).

• Die Dauer schwankt zwischen 50 und 600 ms.

• Die Mindestdauer, die für die Informationsaufnahme erforderlich ist, hängt von der jeweiligen Aufgabe und dem Stimulus ab (Land & Tatler, 2012; Rayner, 2009).

Sakkaden

Sakkaden sind schnelle, ballistische Augenbewegungen zwischen Fixationen, die einen Bereich der visuellen Szene auf die Fovea bringen (Hessels et al., 2018). Während Sakkaden wird das Sehen stark unterdrückt, was eine kontinuierliche und stabile Wahrnehmung während der sakkadischen Neuorientierung ermöglicht. Die menschliche Wahrnehmung wird durch abwechselnde Sequenzen von Fixationen und Sakkaden gesteuert (Abbildung 2).

Fakten zu Sakkaden:

• Freiwillig oder unfreiwillig auftreten.

• Binokular und konjugiert.

• Die Zeit für die "Planung" einer Sakkade (Latenz) ist aufgabenabhängig und schwankt zwischen 100-1000 ms.

• Die durchschnittliche Dauer einer Sakkade beträgt 20-40 ms.

• Die Dauer einer Sakkade und ihre Amplitude sind linear korreliert, d. h. größere Sprünge führen zu längeren Dauern.

• Der Endpunkt einer Sakkade kann nicht verändert werden, wenn sich das Auge bewegt (Land & Tatler, 2012; Rayner, 2009).

Fixierende Augenbewegungen: Mikrosakkaden, Zittern und Driften

Obwohl die Augen während der Fixation ruhig erscheinen, sind kleine Augenbewegungen immer vorhanden, wenn ein fester Punkt fixiert wird. Es gibt drei Arten von fixierenden Augenbewegungen: Tremor, Mikrosakkaden und Drifts. Fixierende Augenbewegungen werden mit verschiedenen kognitiven Prozessen in Verbindung gebracht und haben daher zunehmend das Interesse von Experimentalpsychologen und Neurowissenschaftlern geweckt (Martinez-Conde et al., 2013).

Mikrosakkade

Eine Mikroakkade ist eine kleine, schnelle, ruckartige Augenbewegung, die während einer freiwilligen Fixation auftritt (Martinez-Conde et al., 2004). Mikroakkaden tragen das Netzhautbild über die Breite von bis zu mehreren hundert Photorezeptoren und verhindern so ein Verblassen der Wahrnehmung (Martinez-Conde et al., 2000). Entgegen der weit verbreiteten Auffassung, dass Mikroakkaden ausschließlich unwillkürliche Augenbewegungen sind, zeigt die Forschung, dass Mikroakkaden auch auf Anforderung erzeugt werden können (Willeke et al., 2019).

Mikroakkaden Fakten:

• Treten typischerweise mit einer Frequenz von 1-3 Hz auf.

• Dauer ca. 25 ms.

• Größenordnung von etwa 0,5°, kann bis zu 1° betragen (Martinez-Conde et al., 2013).

• Binokular und konjugiert.

• Kann die Ausrichtung der verdeckten Aufmerksamkeit anzeigen (Engbert & Kliegl, 2003).

• Eine der wichtigsten Augenbewegungen, die an der Wahrnehmung von Scheinrotationen beteiligt sind (BOX 2) (Otero-Millan et al., 2012).

Zittern

Ein Tremor, auch bekannt als physiologischer Nystagmus, ist eine aperiodische, wellenförmige Augenbewegung. Tremors tragen dazu bei, die Sehschärfe bei längerem Fixieren zu erhalten (Mahanama et al., 2022).

Fakten zum Zittern:

• Tritt mit einer Frequenz von 90 Hz auf.

• Die Amplitude entspricht etwa dem Durchmesser eines Foveazapfens.

• Der kleinste Typ aller Augenbewegungen.

• Schwierige Aufzeichnung aufgrund ähnlicher Amplituden und Frequenzen des Rauschens eines Aufzeichnungssystems.

• Konjugierte Bewegung (Martinez-Conde et al., 2004).

Drifts

Drifts sind langsame, unregelmäßige Augenbewegungen, die während eines Fixationsversuchs auftreten. Die Aufgabe der Drift besteht darin, während einer Fixation eine stabile Sicht aufrechtzuerhalten, wenn keine oder nur eine unzureichende Kompensation durch Mikrosakkaden erfolgt (Martinez-Conde et al., 2004).

Fakten zur Drift:

• Tritt gemeinsam mit Tremor auf.

• Kann sowohl konjugiert als auch nicht konjugiert sein.

• Weniger als 0,13° groß.

• Die durchschnittliche Geschwindigkeit beträgt etwa 0,5°/sec (Rolfs, 2009).

Augenbewegungen in dynamischen Situationen: Vergenz, glatte Verfolgung und vestibulärer Augenreflex

Der Mensch führt hauptsächlich Sakkaden und fixierende Augenbewegungen aus, wenn er statische Objekte mit relativ unbewegtem Kopf betrachtet. In dynamischeren Situationen, in denen sich entweder der Betrachter oder das Objekt selbst bewegt, ist das zusätzliche Repertoire an Augenbewegungen jedoch dazu da, die Fovea auf den interessierenden Punkt auszurichten.

Vergenz

Vergenz ist die Augenbewegung, die auftritt, wenn wir ein Objekt verfolgen, das sich in der Tiefe bewegt - entweder vorwärts oder weg von uns. Die Vergenz kann durch binokulare Disparität, Unschärfe und die wahrgenommene Nähe der umgebenden Objekte ausgelöst werden (Giesel et al., 2019).

Fakten zur Vergenz:

• Das linke und das rechte Auge bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen.

• Man kann zwei Arten von Bewegungen unterscheiden: Fern-zu-Nah-Fokus löst konvergente Bewegungen aus, und Nah-zu-Fern-Fokus löst divergente Bewegungen aus (Giesel et al., 2019).

Reibungslose Verfolgung

Smooth Pursuit ist eine Augenbewegung, die dazu dient, ein sich bewegendes Objekt auf der Fovea zu halten.

Fakten zur reibungslosen Verfolgung:

• Kann nur in Anwesenheit eines sich bewegenden Ziels ausgeführt werden.

• Latenzzeit von 100-125 ms.

• Die Augengeschwindigkeit beträgt meist weniger als 30 Grad/Sekunde (einige Personen können jedoch auch bei Geschwindigkeiten von bis zu 100 Grad/Sekunde eine glatte Verfolgung durchführen).

• Wenn sich das Ziel mit einer höheren Geschwindigkeit als 30 Grad/Sekunde bewegt, beginnt der Betrachter mit Aufholsakkaden, um mit dem Ziel Schritt zu halten (Land & Tatler, 2012).

Vestibulärer Augenreflex

Der vestibuläre Augenreflex ist ein Reflex zur Stabilisierung des Blicks und damit des Sehvermögens bei Kopfbewegungen.

Vestibulärer Augenreflex:

• Die Augen bewegen sich in die entgegengesetzte Richtung wie der Kopf.

• Die Geschwindigkeit des Auges entspricht der Geschwindigkeit des Kopfes (Land & Tatler, 2012).

Augenlidbewegungen, auch als Blinzeln bezeichnet, begleiten die Augenbewegungen. Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Arten von Augenlidbewegungen und wie Sie diese mit einem Eye Tracker messen können.

Zitierte Veröffentlichungen

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