眼動追蹤技術在閱讀中的應用
眼動追蹤通過眼動儀來觀測和記錄被試在完成實驗任務時的眼睛運動過程。眼動追蹤技術在閱讀中的應用十分普遍。在閱讀過程中，讀者的眼睛並不是在進行平滑的移動，而是在做一停一跳的運動。眼睛從一個位置快速移動到另一個位置的行為稱為眼跳（saccade），而眼睛相對靜止在一個位置的事件則稱為注視（fixation），一次注視的持續時間稱為注視時間（fixation duration）。一般認為，在閱讀過程中，視覺信息的加工是在注視而不是眼跳時進行的。研究者發現，不同閱讀水平的讀者在閱讀中的眼動特征有一定的區別（Ashby，Rayner，& Clifton，2005；Chace，Rayner，& Well，2005；Jared，Levy，& Rayner，1999）。拚音文字和中文的研究都發現閱讀障礙者在閱讀時的，注視時間等眼動指標要長於正常讀者（Hawelka，Gagl，& Wimmer；Pan，Yan，Laubrock，Shu，& Kliegl，2014）。
研究者發現，在閱讀時不僅當前注視點（中央凹視野）所在的詞匯得到加工，處在注視點以外（副中央凹視野）的詞匯信息也會得到一定的加工。研究者通過邊界範式（gaze-contingent boundary paradigm）（Rayner，1975）來考察注視點以外的詞匯信息加工的特點。在句子閱讀過程中，研究者通過眼動儀記錄眼睛所注視的位置，他們在當期注視詞（詞N）及其下一個詞（詞N+1）之間設定一個無形的邊界，當眼睛越過邊界前（句1），在詞N+1的位置呈現一個預視詞（preview），當眼睛越過邊界後（句2），預視詞在詞N+1的位置消失，由目標詞代替。如果預視詞和目標詞相同，在目標詞上的注視時間要短於預視詞和目標詞無任何關係的情況。這兩者之間的差叫作預視效應（preview benefit，PB）。通過設計預視詞和目標詞之間的關係，研究者發現副中央凹的字形、語音和語義信息是可以得到加工的，而這些信息的加工順序可能和特定語言的特點有關（Balota，Pollatsek，& Rayner，1985；Hohenstein & Kliegl，2014；Inhoff，1990；Pollatsek，Lesch，Morris，& Rayner，1992；Schotter，2013；Yan，Richter，Shu，& Kliegl，2009）。
拚音文字中快速命名的眼動研究
閱讀中眼動研究的結果啟示我們，閱讀障礙者在連續命名和單獨命名任務中與正常者的差異可能反映了他們對中央凹和副中央凹的信息加工問題。研究者首先使用眼動技術研究了英語成年閱讀障礙者在快速命名任務中的眼動特點。
瓊斯等人（Jones，Ashby，& Branigan，2013；Jones，Branigan，Hatzidaki，& Obregón，2010；Jones & Moll，2013；Jones，Obregón，Kelly，& Branigan，2008）從視覺和語言加工的角度，用眼動技術對快速命名任務進行了研究。在視覺加工方麵，他們發現正常讀者在快速命名任務中的擁擠效應（crowding effect）主要存在於中央凹視野，而閱讀障礙者的擁擠效應則擴大到了副中央凹視野。從言語加工的角度，他們在連續命名任務中操縱了相鄰字母或圖片在其所對應的語音輸出在語音和字形（圖片命名任務中的語義）上的相似性來考察這些語言學標量對快速命名的影響。結果發現，正常讀者和障礙讀者都對副中央凹的信息有所加工。在字母命名任務中，相比正常讀者，相鄰字母之間的字形和語音相似對閱讀障礙產生了更大的影響，主要表現是更長的注視時間和視聲差（eye-voice span，EVS，從首次注視某個刺激到命名該刺激的時間差或當前注視刺激和命名刺激之間的空間距離，此處指的是第一種定義）。在圖片命名中，在字形和語義相似的條件下，正常被試的注視時間和視聲差要短於無關條件，而閱讀障礙被試的注視時間和視聲差都長於正常組，然而相似性和組別沒有交互作用。這表明兩組被試在言語刺激的命名任務中都容易受到語義和字形信息的影響。
這些研究在一定程度上反映在了命名任務中，正常被試和閱讀障礙被試都加工了當前注視的刺激以及處在注視點以外的刺激。然而這些實驗隻能說明，當相鄰刺激存在一定的混淆性（視覺信息或語音信息）時，先前激活的信息或將要命名的信息如何影響閱讀障礙的命名。而在以往多數研究使用的命名任務中，並沒有設計相鄰字母的語音或字形相似性，但閱讀障礙者卻也表現出困難，因此以上實驗並不能回答造成命名困難的原因這個問題。而且這些實驗研究對象都是成年的閱讀障礙讀者，兒童的情況如何仍不清楚。
洛根（Logan，2009）通過邊界範式，操縱了在連續命名時刺激呈現的數目（全部呈現，注視刺激及下一個刺激，注視刺激），來考察一年級兒童的命名。結果發現，當呈現兩個刺激時，兒童的命名表現要顯著好於隻呈現注視刺激時的命名表現，而與全部呈現沒有顯著差異。這說明在字母命名過程中，兒童能加工當前注視字母及其右側副中央凹一個字母的信息。
那麽閱讀障礙兒童副中央凹的加工特點如何呢？鑒於快速命名在漢語閱讀中的重要作用，漢語閱讀障礙兒童在快速命名時有什麽樣的眼動特點呢？
漢語中快速命名的眼動研究
研究人員采用類似洛根（Logan，2009）的設計，通過邊界範式（圖8-2），在數字連續命名中給漢語閱讀障礙兒童和年齡匹配的正常兒童呈現全部刺激（同時呈現）或當前注視的刺激（序列呈現）（Yan，Pan，Laubrock，Kliegl，& Shu，2013）。在序列呈現的任務中，我們在刺激之間設定了無形的邊界，通過眼動儀記錄眼睛當前注視的位置，當眼睛越過邊界，上一刺激消失，下一刺激出現，以此類推，直到眼睛越過最後兩個刺激之間的邊界。
圖8-2 兩種命名任務
注：*表示當前眼睛注視位置。
我們分析了閱讀障礙兒童及其年齡匹配組在完成兩種任務時的總命名時間、在單個刺激上的平均注視時間、注視點位置以及平均眼跳長度。在總命名時間上，組別和呈現方式的主效應顯著，總體上閱讀障礙兒童的命名要慢於正常兒童，而兩組兒童在同時呈現時命名速度都快於在順序呈現時。在單個刺激上的平均注視時間上，組別和呈現方式的交互作用顯著，正常兒童和障礙兒童在同時呈現時的命名速度差異大於在順序呈現時。注視時間的結果和總注視時間的模式相似。在注視點位置（圖8-3）以及眼跳長度上，兩組兒童在同時呈現任務中注視點位置在刺激的後半部分，眼跳長度較長；匹配組兒童的眼跳長度較閱讀障礙兒童長，注視點位置更靠後。更重要的是，兩組兒童在同時呈現的命名任務中，注視點位置和眼跳長度差異顯著，而在序列呈現的命名任務中，在這兩個指標上的差異不顯著。這些結果表明，當副中央凹不存在可加工的信息時（序列呈現），兩組兒童的加工時間都增長，命名速度下降，然而閱讀障礙兒童的基本眼跳控製是完好的；在副中央凹存在可加工信息時（同時呈現），兩組兒童都能利用副中央凹的信息，從而使得加工時間變短，命名速度加快，然而這時閱讀障礙兒童的眼跳長度短，注視點位置靠前。這說明，閱讀障礙兒童能夠有效利用副中央凹視野的信息，但是他們對其的利用程度不如正常兒童。
圖8-3 不同組被試的首次注視點位置
對閱讀的研究表明，中央凹的加工難度會影響知覺廣度（一個注視點的有效加工範圍）和副中央凹的信息加工（Henderson & Ferreira，1990）。如果當前注視的詞的難度高，則副中央凹的加工效率降低。這提示我們，閱讀障礙兒童對副中央凹信息的加工不如正常兒童的主要原因可能是中央凹的加工缺陷。那麽，是什麽影響了中央凹的加工呢？言語刺激的命名對閱讀的預測能力好於非言語刺激的研究結果給了我們一些啟示。如果隻是命名任務中的語音加工部分導致了其與閱讀的關係，那麽不同的刺激不應該對閱讀的預測有不同的影響。然而以往的言語刺激命名任務和非言語刺激命名任務不但在視覺信息輸入上有差異，在語音信息輸出上也有差異，不好直接進行比較。
潘等人設計了數字和骰子兩種刺激，見圖8-4（Pan，Yan，Laubrock，Shu & Kliegl，2013）。數字屬於言語刺激，骰子則屬於非言語刺激。兩者在語音輸出上完全一致，均為/yī/，/èr/，/sān/，/sì/，和/wǔ/，但是它們的命名過程是有差異的： 數字命名是直接從視覺信息激活語音表征，而骰子命名則是視覺信息先激活概念表征再激活語音表征（Roelofs，2006）。
圖8-4 在數字和骰子命名任務中使用的刺激
潘等人（Pan et al.，2013）發現，在注視時間、眼跳長度和注視點位置以及視聲差（當前注視刺激與命名刺激的空間距離）上，閱讀障礙兒童和年齡匹配的正常兒童在數字命名任務中的差異都顯著大於在骰子命名任務中的差異（圖8-5）。鑒於兩種命名任務的語音輸出是相同的，這個研究結果表明語音表征本身並不是連接快速命名和閱讀的最關鍵因素，而閱讀障礙兒童在直接的形音聯結上存在更大的缺陷。
圖8-5 不同組被試的平均凝視時間
進一步的回歸分析表明，數字命名中的注視時間和視聲差能顯著預測漢語兒童的閱讀準確性以及閱讀流暢性，而骰子命名中的注視時間和視聲差則不能顯著預測閱讀水平（潘敬兒，2012）。
數字的形和音是隨意對應的，骰子的形和意的對應卻不是隨意的。雖然閱讀障礙兒童在骰子命名中的缺陷有可能是由語音加工引起的，但是在數字命名中的缺陷卻表明他們在形音對應上的問題更主要。最近的理論也認為，形音對應可能是造成閱讀障礙的重要原因（Wimmer & Schurz，2010）。從另外一個角度來說，自動化加工能力（automaticity）也能解釋這個研究結果。以往研究結果表明，言語刺激在6歲以後的加工比非言語刺激更自動化（Meyer，Wood，Hart，& Felton，1998；Wolf et al.，1986）。而良好地閱讀需要的是自動化的形音轉換，閱讀障礙在形音轉換中的自動化程度不足，從而導致他們的閱讀困難。