眼動軌跡作為注意力指標的理論基礎

國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

22

注意力偵測或辨識作業，例如，先指示參與者將眼睛移動到一個方向，接著再要 求參與者偵測另一個刺激的出現。研究結果發現，當刺激出現在與眼球移動方向 完全相反的位置時，參與者會出現明顯的困難 (Deubel & Schneider,1996)，此結 果支持注意力選擇與掃視眼動系統之間存有緊密的關聯性。

承上所述，儘管有關視覺注意力系統與掃視眼動系統之間關係的論述仍然存 在 許 多 爭 論 ， 但 來 自 行 為 與 生 理 的 證 據 都 指 向 兩 者 之 間 具 有 緊 密 的 關 聯 (Hoffman, 1998; Posner, 1980)。受到眼睛凝視的位置通常會伴隨注意力的投入，

注意力前運動理論的觀點更指向眼動系統才是視覺注意力的主要運作機制，內隱 注意力只是扮演輔助掃視眼動策劃 (saccade programming) 的角色。根據以上這 些論述，本研究認為可以暫時歸納出兩個重要的結論：第一，眼動系統與注意力 系統存有密不可分的關係，眼睛的凝視通常也會伴隨注意力的投注；第二，眼動 是有目標性的，會受到個體的目標與預期所導引，因此記錄個體的眼動軌跡可以 反映出個體如何自主性地選擇注意力目標的歷程。

三、眼動軌跡作為注意力指標的理論基礎

如前所述，由眼動系統控制的外顯注意力所反映的是一種目標導向、自主性 的注意力選擇歷程。同時，根據前面有關視覺特性的論述，由於視網膜的中央小 窩可以提供最佳的視覺敏銳度，表示被凝視的目標在視覺上可以得到最高的解析 度，而較高的視覺解析度是否也代表可以受到較佳的認知處理？換言之，外顯注 意力可以透過眼動讓目標物進入中央小窩區，因而提供比內隱注意力更佳的認知 處理歷程 (Posner & Petersen, 1990)。以下將回顧來自眼動在閱讀以及圖片處理等 研究中的一些證據來說明眼睛凝視與認知處理之間的關聯性。

在有關眼動與閱讀歷程的研究領域中，學者們可以透過分析閱讀者在閱讀過 程中的各項眼動指標與閱讀材料特性之間的關係，藉以推論閱讀者在閱讀歷程中

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

23

所涉及的認知處理機制，例如詞彙的觸接 (lexical access)、句子的理解…等。過 去的研究已經發現閱讀材料的特性會對閱讀者在閱讀歷程中的眼動型態造成不 同的影響 (Rayner, 1998)，透過這些證據可以推論外顯注意力所指涉的注意力與 認知處理歷程。以下將列舉三個在閱讀歷程中的眼動現象，來說明眼睛凝視與認 知處理之間的關係：

第一，過去文獻指出閱讀者只有在凝視的時候才有可能從文章中獲得訊息。

研究者採取眼動誘發呈現技術 (eye-contingent display change technique)，在閱讀 歷程中將某一段文章取代為其它文章或隨機出現的字母，文章變換的時間點分為 在「凝視」時以及在「眼睛移動 (saccade)」時兩種情況。研究結果發現只有當 文章變換是發生在凝視階段時，閱讀者才會察覺這種變化；若變換發生在眼睛移 動時，閱讀者則無法察覺 (Ishida & Ikeda, 1989)。以上結果顯示閱讀者只有透過 凝視才有辦法獲得訊息。

第二，倘若閱讀者只有在凝視時才能從文章中獲得訊息，則表示閱讀者在凝 視的同時，也在進行認知處理。由此可預測，個體的凝視指標 (如凝視時間) 與 認知處理之間應該存在某些關係。過去研究發現閱讀材料的難度會影響閱讀者對 於文章的凝視時間長短，當文章的難度增加，凝視時間也會增加 (Rayner, 1998)。

另外，過去及近期許多研究的結果都支持詞頻 (word frequency) 會影響閱讀者對 於該詞彙的凝視時間 (Calvo & Meseguer, 2002; Hand, Miellet, O'Donnell, &

Sereno, 2010; Kliegl, Grabner, Rolfs, & Engbert, 2004; Miellet, Sparrow, & Sereno, 2007)，當詞彙的頻率越低，閱讀者對該詞彙的凝視時間也會越長；可能的解釋 是，詞頻較低的詞彙所需要的詞彙觸接的時間也較長，因此使得凝視時間增加。

以上的研究結果顯示，當詞彙所需的處理時間越長，或是文章的理解需要耗費較 多的認知資源時，凝視時間也會隨之增加，因此可以推論個體在凝視文字材料的 同時，也在進行認知處理。

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

24

另一個有關的現象是閱讀歷程中的回視 (regression) 現象，回視現象通常與 閱讀者對於詞彙或是句子的理解困難有關。若回視發生在同一個詞彙中，可能表 示閱讀者對於正凝視的詞彙在理解上有困難；若回視發生在不同詞彙之間，則有 可能來自於不完全的詞彙處理 (incomplete lexical processing) (Engbert, Longtin,

& Kliegl, 2002)，或是閱讀者發現自己對於前面內容的理解有誤，因此需要再回 頭處理 (Rayner, 1998; Vitu & McConkie, 2000)。上述現象同樣反映了凝視與認知 處理之間的關係。

第三，從前面對注意力運作的描述中可知，即便在沒有眼動的情況下，注意 力也可能在中央小窩外圍運作，且中央小窩外圍的區域仍擁有相對於中央小窩約 75%的視覺敏銳度，表示出現在中央小窩外圍的刺激仍然可以得到處理，因此在 閱讀歷程中可觀察到所謂的預視效果 (preview effect)。預視效果是指一個詞彙在 被凝視 (進到中央小窩區域) 之前，就已經受到部分的認知處理。根據 Hoffman (1998) 的解釋，個體的視覺注意力可能是同時平行分配在中央小窩與中央小窩 外圍區域，因此兩個區域的刺激都可以獲得處理。然而，在中央小窩外圍的處理 與被凝視所得到的處理是不同的，部分研究者已經指出在中央小窩外圍只能進行 簡單的處理，若需要涉及語意層次的處理，還是必須進到中央小窩 (Rayner, 1998)。

除此之外，部分研究者也發現當增加中央小窩區的處理難度時，會減少中央小窩 外圍刺激的預視效果，但增加中央小窩外圍刺激的難度並不會影響中央小窩區的 處理 (Henderson, & Ferreira, 1990)。此不對稱的現象說明了視覺注意力的處理仍 然是以中央小窩區域為主 (primary)，中央小窩外圍區域對刺激的處理只是為了 幫助下一個眼球移動目標的選擇 (Hoffman, 1998)，此呼應了前運動理論的看 法。

相對於眼動與閱讀理解之間的關係，眼動與圖片刺激的處理則較缺乏清楚的 對應關係 (Rayner, 1998)。在過去研究中，研究者們發現有一些因素會導致參與

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

25

者對圖片中某些特定目標的凝視時間增加，這些因素包括：與上一個凝視目標語 意相關的物體 (Henderson, 1992)、跟整張圖片景色不一致的物體 (Antes &

Penland, 1981) 以及重要的物體 (Christianson, Loftus, Hoffman, & Loftus, 1991)。

從這些現象雖然也可以發現刺激的不同特性會影響認知處理歷程，且這些影響會 反映在凝視時間的變化上，但似乎不像閱讀歷程可以提供一個合理的解釋，說明 凝視時間的增加與認知處理歷程之間的關聯。然而，過去研究者在探討眼動型態 與圖片記憶之間的關係時，發現參與者對於一幅景色圖片的記憶好壞，與他們對 該圖片的凝視次數有關 (Christianson et al., 1991)。此結果可能表示當刺激有機會 進入中央小窩區時，由於視覺敏銳度的提升，受到較精緻處理的機率也會提升。

綜合以上的論述可知，由眼動系統所掌控的外顯注意力可透過記錄並分析個 體的眼動軌跡而得知。根據眼動系統的特性，個體係自主地透過眼球的凝視來決 定哪些訊息可以獲得更進一步的認知處理，因此從個體眼睛凝視的位置及停留時 間可以用來推測個體是否會維持對某些目標的注意 (例如監控環境中的潛在威 脅刺激) 或是逃避注意某些刺激 (例如避免凝視威脅刺激)。