Айтрекинг и сканпафы: как движения глаз выдают неуверенного читателя

Что такое айтрекинг?

Айтрекинг (с англ. eye tracking) — это жаргонное для психологов и лингвистов обозначение регистрации движения глаз. Научное название на русском — видеоокулография, а оборудование с видеокамерой для этого (жарг. айтрекер) — видеоокулограф.

Видеоокулографические исследования чтения проводятся на протяжении нескольких десятилетий на материале разных языков. Благодаря им нам известно, что при чтении глаз не скользит по предложению, а скачет по словам, ещё и пропуская многие из них, например союзы, предлоги и артикли. Такие скачкообразные движения называются саккадами, а остановки между ними — фиксациями. Кроме того, нам свойственно делать регрессии, то есть возвращаться к предыдущим словам и перечитывать их. В зависимости от развитости навыка чтения и от других социолингвистических факторов характеристики чтения могут различаться.

К основным характеристикам, традиционно описываемых в видеоокулографичеких исследованиях, относятся длительность первой фиксации на слове, время первого прочтения слова, общее время прочтения слова и предложения, вероятность пропуска слова, вероятность регрессий.

А сканпаф?

Однако помимо анализа перечисленных традиционных мер движений глаз есть и другой тип анализа, который не применялся ранее для русского языка, — сканпаф (от англ. scanpath) или «паттерн чтения», «рисунок чтения». Паттерн чтения описывает траекторию движения глаз при чтении, учитывая позицию слова в предложении. Такой паттерн визуализирует движение глаз в виде кривой, где по оси Х расположен порядковый номер слова в предложении, а по оси Y — время с момента предъявления предложения.

При анализе данных такой график составляется на каждое прочитанное предложение для каждого участника (то есть количество графиков = количество предложений * количество участников). Далее, паттерны чтения каждого предложения сравниваются попарно для всех участников и считается индекс их несходства. Наконец, кластерный анализ разбивает графики прочтения предложения на кластеры (сначала для каждого приложения отдельно), после чего выявляется прототипический паттерн чтения для каждого кластера с учетом всех предложений. Такой прототип вычисляется как график, который наиболее близок к центру тяжести данного кластера.

Таким образом, мы получаем усредненную картину того, по какому паттерну читает исследуемая нами группа. Однако благодаря нескольким этапам анализа в этом усреднении учитываются как различия между предложениями, так и между участниками.

Паттерны чтения русских предложений

Анализ паттернов чтения по движениям глаз ещё не так широко распространен в исследованиях. Для исследований чтения на русском языке на сегодня есть две основные работы, применяющие именно этот тип анализа. В одной из них Ольга Паршина и коллеги впервые описали траекторию движения глаз при чтении русских предложений в четырёх группах русскоговорящих людей по 30 человек в группе. К ним относятся: монолингвальные русскоязычные взрослые 19-28 лет, русскоязычные дети 8-9 лет, изучающие РКИ (русский как иностранный) американцы 16-43 лет и так называемые наследники русского языка 13-24 лет, проживающие в США (то есть участники, проживающие в другой стране и усваивающие русский язык как язык наследства своих родителей).

Участники читали про себя 30 предложений с экрана компьютера и отвечали на вопросы об их содержании. К примеру:
В магазине Андрей купил молоко, сметану, творог.
Что Андрей купил в магазине? Варианты ответов: молоко / хлеб.
Во время всего эксперимента движения глаз участников записывались с помощью видеоокулографа EyeLink.

Кластерный анализ движений глаз всех 120 участников выявил три основных паттерна чтения и, таким образом, разбил всех 120 участников на три кластера соответственно. Первый кластер включает участников с беглым чтением: короткие фиксации, высокий процент пропуска слов, редкие регрессивные движения (см. график слева). Второй кластер отличают более длительные фиксации на словах, бо́ьшее количество регрессивных движений с перепечатыванием отдельных слов, иногда перечитывание всего предложения целиком и меньший процент пропуска слов (см. график в центре). Третий кластер, в свою очередь, представлен еще более длительным временем прочтения, почти полным отсутствием пропуска слов и перечитыванием предложения целиком один или несколько раз (см. график справа). Подобные кластеры авторы исследования назвали в соответствии с беглостью чтения: беглое чтение, промежуточный уровень чтения, начинающий уровень чтения.

При наличии четырех групп участников и трех паттернах чтения важно разобраться, кто же в какой группе оказался. Важно отметить, что в каждом кластере были участники из разных групп. К примеру, даже монолингвальные русскоязычные взрослые могли читать как по первому, так и по второму паттерну в зависимости от предложения. Однако в большинстве случаев участники каждой из групп читали согласно одному из трех паттернов. Так, русскоязычные взрослые с высокой вероятностью читают в соответствии с беглым паттерном. Русскоязычные дети чаще читают предложения в соответствии с промежуточным паттерном чтения, чем другие участники. Наследники русского не показали предпочтения в паттерне чтения и читали по-разному, в то время как изучающие русский как иностранный чаще всего читали как начинающие, иногда попадая в группу промежуточного уровня.

Какие факторы связаны с паттерном чтения?

Для наследников русского языка была выявлена связь между чтением вслух и паттерном чтения про себя: при высокой скорости чтения вслух участники читали про себя бегло, а при низкой скорости чтения вслух — в соответствии с паттерном начинающего. Для изучающих РКИ было отмечено, что чем выше они оценивали свой уровень понимания русского, тем более бегло они читали про себя. Интересно, что наследники русского, которые в одном возрасте переехали в США и примерно в одно время начали усваивать русский, могли читать по ровно противоположным паттернам: начинающему или беглому. Очевидно, это связано с особенностями усвоения языка. Так как наследники усваивают русский язык в первую очередь в устной речи их семьи, их навыки чтения не зависят от длительности усвоения русского или времени переезда.

Как читают на русском при нарушении чтения?

После описания паттернов чтения на русском в разных русскоговорящих популяциях исследователи задались вопросом о паттернах чтения при типичнои и нетипичном усвоении чтения у русскоязычных детей. Под нетипичном усвоением понимается дислексия — нарушение процесса усвоения чтения. Известно, что дети с дислексией испытывают трудности в освоении чтения, могут отставать от своих сверстников в формировании данного навыка. Однако их паттерны чтения на протяжении обучения в начальной школе еще не изучались. Ольга Паршина и соавторы проанализировали, как описанные выше 30 предложений прочитали 72 учащихся начальной школы с 1 по 5 классы с подозрением на дислексию и 72 типично развивающихся ребенка, соотносимые по полу и возрасту. Кластерный анализ паттернов чтения у 144 детей выявил 5 кластеров.

Первые три паттерна (первые три графика слева) включают беглое чтение с маленьким количеством регрессий и наличием пропусков слов. Их единственное различие — скорость прочтения слов. Четвертый паттерн характеризуется более длительными фиксациями, меньшим пропуском слов и множественными перечитываниями слов при первом прочтении предложения. Пятый паттерн отличается ещё более длительными фиксациями и перечитываниями не только отдельных слов, но и всего предложения целиком.

Как и ожидалось, дети из более старших классов с большей вероятностью читали по беглому (первому) паттерну, в то время как дети из младших классов читали по четвертому или пятому паттерну. Дети с подозрением на дислексию скорее читали по пятому паттерну. Важно, что в их случае развитие паттерна чтения с взрослением происходит медленнее, чем у их сверстников без нарушения чтения. Так, в 5 классе дети с подозрением на дислексию достигают второго паттерна чтения, в то время как дети без нарушения чтения достигают первого паттерна уже в 4 классе. То есть в целом у детей с риском дислексии чтение улучшается с взрослением, однако для этого требуется больше времени, и беглого уровня чтения (первый паттерн) они, вероятно, достигают позже, только в средней школе.

Источники

1. Parshina, O., Sekerina, I.A., Lopukhina, A., & von der Malsburg, T. (2021). Monolingual and Bilingual Reading Processes in Russian: An Exploratory Scanpath Analysis. Reading Research Quarterly, 00(00), 000– 000. https://doi.org/10.1002/rrq.414
2. Parshina, O., Lopukhina, A., Goldina, S., Iskra, E., Serebryakova, M., Staroverova, V., Zdorova, N., Dragoy, O. (2021) Global reading processes in children with high-risk of dyslexia: A scanpath analysis. Annals of Dyslexia (under review)