Wie unsere Umgebung Augenbewegungen und visuelle Aufmerksamkeit beeinflusst

Unsere visuelle Aufmerksamkeit und unsere Augenbewegungen werden von der Umgebung geprägt und beeinflussen, wie wir die Welt wahrnehmen und mit ihr interagieren. Entdecken Sie die Unterschiede zwischen Eye-Tracking-Studien am Bildschirm und in der realen Welt und erfahren Sie, wie Fixationsmuster, Tiefenhinweise und Blickverhalten die Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und Aufmerksamkeit in natürlichen und kontrollierten Umgebungen beeinflussen.

Eye-Tracking-Studien verstehen: Analyse am Bildschirm vs. Analyse im realen Leben

In der Eye-Tracking-Forschung ist die Darstellung von Reizen auf einem Bildschirm oft praktischer als die Untersuchung des Blickverhaltens in realen Situationen. Zwar ermöglichen Eye-Tracking-Brillen den Forschern die Durchführung von Studien in natürlichen Umgebungen, doch erfordern sie mehr Ressourcen und bringen Komplexitäten mit sich, die bei bildschirmbasierten Versuchsanordnungen nicht auftreten. Die Wahl zwischen bildschirmbasierten und realen Eye-Tracking-Studien hat jedoch einen erheblichen Einfluss auf die visuelle Aufmerksamkeit und das Blickverhalten.

Inwiefern unterscheiden sich natürliche Umgebungen beim Eye-Tracking?

Eines der auffälligsten Merkmale, das die Ergebnisse bildschirmbasierter Eye-Tracking-Studien verzerren kann, ist die Tendenz der Betrachter, auf die Bildmitte zu schauen, unabhängig von der Aufgabe oder der Verteilung der Elemente in der Szene [1].

Dies könnte eine einfache Reaktion sein, um das Auge in seiner Augenhöhle zu zentrieren, oder es könnte sich einfach um eine günstige Position handeln, die die Erkundung der Umgebung effizienter macht. Im Gegensatz dazu ergab eine Studie, bei der in einem realen Supermarkt Eye-Tracking-Brillen zum Einsatz kamen, dass die Tendenz, die Augen zu zentrieren, weitaus weniger ausgeprägt ist [2].

Es hat sich gezeigt, dass die Amplituden von Sakkaden (die Entfernung, um die sich jede Sakkade bewegt) in natürlichen Betrachtungsumgebungen deutlich größer sind als in bildschirmbasierten Laborumgebungen [3]. Ebenso wurde festgestellt, dass große Blickverschiebungen in natürlichen Umgebungen eher mit Kopfbewegungen einhergehen als in bildschirmbasierten Umgebungen [4].

Eine Studie, bei der den Teilnehmern ein Video gezeigt wurde, das aus der Perspektive einer im Freien gehenden Person aufgenommen worden war, ergab, dass die Blickbewegungsmuster aus dem Labor nur in etwa 60 % der Fälle mit den tatsächlichen Blickmustern übereinstimmten.

Wenn die Teilnehmer in der realen Welt umhergingen, wählten sie Objekte durch Kopfbewegungen aus, und ihr Blick blieb dabei meist auf einen „Blickpunkt“ gerichtet, der sich leicht oberhalb der Mitte des Kopf-Koordinatensystems befand. Im Gegensatz dazu richteten die Teilnehmer ihren Blick häufiger auf den Rand des Gesichtsfeldes, wenn dieselbe Videosequenz auf dem Bildschirm gezeigt wurde [5].

Das Verhalten in der realen Welt unterscheidet sich von bildschirmbasierten Situationen dadurch, dass der Betrachter selbst ein Akteur innerhalb der Umgebung ist und die Dynamik der Szene teilweise beeinflussen kann, indem er sich bewegt und mit Objekten interagiert [6].

Untersuchungen zu Augenbewegungen im natürlichen Verhalten zeigen einen engen Zusammenhang zwischen den tatsächlichen Verhaltenszielen und der offensichtlichen visuellen Aufmerksamkeit. So wurde beispielsweise nachgewiesen, dass bei der Ausführung alltäglicher Aufgaben alle Fixationen auf aufgabenrelevante Objekte gerichtet sind und die Bandbreite der Fixationsdauern größer ist, was die Aufnahme der für die jeweilige Aufgabe erforderlichen Informationen widerspiegelt [7].

Das bedeutet, dass die Aufmerksamkeit bei natürlichen Aufgaben dazu dient, Informationen zu erfassen und motorische Handlungen zu koordinieren. Bei bildschirmbasierten Aufgaben hingegen ist eine aktive Manipulation von Objekten selten erforderlich [8], sodass die Aufmerksamkeit möglicherweise anders verteilt wird.

Darüber hinaus fehlen bei der Darstellung von Reizen auf einem Bildschirm viele Hinweise auf Tiefe und Bewegung. Da der Blickwinkel des Betrachters bei einem Standbild feststeht, ist der Kontext des Reizes begrenzt, und der dynamische, aufgabenorientierte Charakter des Sehens kommt nicht zum Ausdruck.

Es hat sich gezeigt, dass auch die Größe der Darstellungsfläche die Informationsverarbeitung beeinflusst. So ergab beispielsweise eine Studie, in der die visuelle Suche auf großen und kleinen Verkaufsdisplays verglichen wurde, dass größere und realistischere Displays tendenziell zu schnelleren Suchzeiten führen.

Auch wenn ein kleines Display weniger Zeit benötigt, um das gesamte Bildfeld abzudecken, ermöglichen große Displays eine bessere Nutzung des peripheren Sehfeldes und kommen der physischen Realität näher [9]. Das periphere Sehen vermittelt einen grundlegenden Überblick über die Szene und unterstützt somit auch das Suchverhalten [10].

Eye-Tracking am Bildschirm vs. Eye-Tracking in der realen Welt: Die wichtigsten Unterschiede

1. Blickmuster – In realen Situationen werden Blickmuster durch die Relevanz der Aufgabe bestimmt, während Bildschirme häufig eine Tendenz zur zentralen Fixierung begünstigen.
2. Nutzung des peripheren Sehfeldes – Große, realistische Displays verbessern die Einbindung des peripheren Sehfeldes, was zu einem schnelleren und natürlicheren visuellen Suchverhalten führt.
3. Hinweise zu Tiefe und Bewegung – Bei bildschirmgestützten Studien fehlen die Tiefenwahrnehmung und die Bewegungsdynamik, die in realen Umgebungen vorhanden sind.
4. Verhaltensziele und Aufmerksamkeit – Bei Aufgaben im Alltag wird die visuelle Aufmerksamkeit stark von zielorientiertem Verhalten gesteuert, während bildschirmbasierte Studien die interaktive Beteiligung einschränken.

Was steuert unsere Blickführung? Bottom-up- vs. Top-down-Aufmerksamkeit

Während einige Studien darauf hindeuten, dass in den frühen Phasen des Betrachtens eine reizarbeitete, bottom-up-orientierte Aufmerksamkeit vorherrscht [11] [12], haben andere Studien gezeigt, dass top-down-orientierte kognitive Prozesse die Auswahl der Fixationspunkte während des gesamten Betrachtungsvorgangs steuern.

So richten sich die ersten Blicke der Betrachter beispielsweise nach wie vor eher auf bedeutungsvolle visuelle Bereiche wie Gesichter, selbst wenn diese kontrastarm sind und nicht besonders hervorstechen [13]. Sowohl die visuelle Auffälligkeit (wie deutlich oder offensichtlich etwas ist) als auch die semantische Bedeutung (wie bedeutungsvoll etwas ist) spielen eine entscheidende Rolle dabei, wohin Menschen ihren Blick richten.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass, wenn der Zusammenhang zwischen Auffälligkeit und Bedeutung kontrolliert wird, allein die semantische Bedeutung für die spezifischen Unterschiede in der Aufmerksamkeit verantwortlich ist [14]. Dies könnte darauf hindeuten, dass die semantische Bedeutung – also die Top-down-Verarbeitung – einen stärkeren Einfluss auf die Auswahl der Fixationspunkte hat.

Neurowissenschaftliche Erkenntnisse stützen zudem die Annahme, dass die visuelle Aufmerksamkeit von der Verteilung semantischer Inhalte in einer Szene abhängt, und insbesondere, dass die Auffälligkeit auf der Grundlage von Neuheit und Belohnung kodiert wird (je neuartiger und/oder lohnender ein Reiz ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass ihm Aufmerksamkeit geschenkt wird).

Aus dieser Perspektive lassen sich die beiden zentralen Faktoren, die die Aufmerksamkeit lenken, als Wertüberlegungen (Belohnung) und Unsicherheit bzw. das Bedürfnis nach neuen Informationen (Neuheit) zusammenfassen [15].

Zielorientierte Fixationen in Eye-Tracking-Studien

In Eye-Tracking-Studien, die eine Suchaufgabe beinhalten, besteht das Ziel des Betrachters darin, räumliche Unsicherheit zu verringern, da das gesuchte Objekt von anderen Elementen der Szene (Ablenkungen) unterschieden werden muss. In ähnlicher Weise besteht das Ziel bei einer Auswahlaufgabe darin, die Unsicherheit hinsichtlich der Präferenz zu verringern [16].

Beide Bedingungen beinhalten zudem gewisse wertbezogene Überlegungen und legen nahe, dass die Blickfixierungen im Wesentlichen zielorientiert sind. Dies gilt auch für Situationen, in denen frei betrachtet wird und keine Aufgabe oder kein Ziel vorgegeben ist. In solchen Situationen wählen die Betrachter ihre eigenen inneren Leitlinien, die ihre Informationsaufnahme steuern [17].

Besonders in realen Umgebungen und bei natürlichem Verhalten zeigt sich deutlich, dass ein enger Zusammenhang zwischen dem Blick der Betrachter und den Informationen besteht, die sie für die unmittelbaren Aufgabenziele benötigen [8]. Um die Prinzipien zu verstehen, die der Auswahl der Fixationspunkte zugrunde liegen, müssen die Augenbewegungen daher im Kontext der Verhaltensziele betrachtet werden.

Fazit: Verallgemeinerung der Ergebnisse aus der Eye-Tracking-Untersuchung

Die Rahmenbedingungen einer Eye-Tracking-Studie haben einen erheblichen Einfluss auf die Muster der visuellen Aufmerksamkeit. Um das Blickverhalten genau interpretieren zu können, müssen Forscher Faktoren wie die Präsentation der Reize, die Relevanz der Aufgabe und die Interaktion mit der realen Umgebung berücksichtigen. Während bildschirmbasiertes Eye-Tracking kontrollierte, reproduzierbare Bedingungen bietet, zeichnen sich Studien im realen Umfeld durch eine höhere ökologische Validität aus, wodurch sichergestellt wird, dass die Ergebnisse das natürliche Seh- und Entscheidungsverhalten des Menschen besser widerspiegeln.

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Literaturverzeichnis

[1] Tatler, B. W. (2007). Der zentrale Fixationsbias beim Betrachten von Szenen: Auswahl einer optimalen Betrachtungsposition unabhängig von motorischen Tendenzen und der Verteilung von Bildmerkmalen. Journal of Vision, 7(14), 4–4.

[2] Gidlöf, K., Wallin, A. & Holmqvist, K. (2012). Zentralfixationsverzerrung in der realen Welt?: Erkenntnisse aus dem Supermarkt. In: Scandinavian Workshop on Applied Eye Tracking, 2012.

[3] Land, M., Mennie, N. & Rusted, J. (1999). Die Rolle des Sehens und der Augenbewegungen bei der Steuerung alltäglicher Aktivitäten. Perception, 28(11), 1311–1328.

[4] Stahl, J. S. (1999). Amplitude der Kopfbewegungen beim Menschen im Zusammenhang mit horizontalen Sakkaden. Experimental Brain Research, 126(1), 41–54.

[5] Foulsham, T., Walker, E. & Kingstone, A. (2011). Wo, was und wann: Blickverteilung im Labor und in der natürlichen Umgebung. Vision Research, 51(17), 1920–1931.

[6] Smith, T. J., & Mital, P. K. (2013). Aufmerksamkeitssynchronität und der Einfluss von Betrachtungsaufgaben auf das Blickverhalten in statischen und dynamischen Szenen. Journal of Vision, 13(8), 16–16.

[7] Hayhoe, M. M., Shrivastava, A., Mruczek, R. & Pelz, J. B. (2003). Visuelles Gedächtnis und motorische Planung bei einer natürlichen Aufgabe. Journal of Vision, 3(1), 6–6.

[8] Tatler, B. W., Hayhoe, M. M., Land, M. F. & Ballard, D. H. (2011). Blickführung beim natürlichen Sehen: Eine neue Interpretation der Salienz. Journal of Vision, 11(5), 5–5.

[9] Tonkin, C., Duchowski, A. T., Kahue, J., Schiffgens, P. & Rischner, F. (September 2011). Eye-Tracking bei kleinen und großen Verkaufsdisplays. In: Proceedings of the 1st international workshop on pervasive eye tracking & mobile eye-based interaction (S. 49–52). ACM.

[10] Clement, J. (2007). Visueller Einfluss auf Kaufentscheidungen im Laden: Ein Eye-Tracking-Experiment zum visuellen Einfluss von Verpackungsdesign. Journal of Marketing Management, 23(9-10), 917-928.

[11] Parkhurst, D., Law, K. & Niebur, E. (2002). Modellierung der Rolle der Auffälligkeit bei der Verteilung der offensichtlichen visuellen Aufmerksamkeit. Vision Research, 42(1), 107–123.

[12] van Zoest, W., Donk, M. & Theeuwes, J. (2004). Die Rolle der reizarbeiteten und zielorientierten Steuerung bei der sakkadischen visuellen Selektion. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 30(4), 746.

[13] [1] Nyström, M., & Holmqvist, K. (2008). Semantische Übersteuerung von Low-Level-Merkmalen beim Betrachten von Bildern – sowohl zu Beginn als auch insgesamt. Journal of Eye Movement Research, 2(2).

[14] Henderson, J. M., & Hayes, T. R. (2017). Bedeutungsbasierte Steuerung der Aufmerksamkeit in Szenen, wie sie durch Bedeutungskarten aufgezeigt wird. Nature Human Behaviour, 1(10), 743.

[15] Gottlieb, J., Hayhoe, M., Hikosaka, O. & Rangel, A. (2014). Aufmerksamkeit, Belohnung und Informationssuche. Journal of Neuroscience, 34(46), 15497–15504.

[16] Wedel, M., & Pieters, R. (2008). Ein Überblick über die Eye-Tracking-Forschung im Marketing. In: Review of Marketing Research (S. 123–147). Emerald Group Publishing Limited.

[17] Tatler, B. W., Baddeley, R. J. & Gilchrist, I. D. (2005). Visuelle Korrelate der Blickfixationsauswahl: Auswirkungen von Maßstab und Zeit. Vision Research, 45(5), 643–659.

[18] Ballard, D. H., & Hayhoe, M. M. (2009). Modellierung der Rolle der Aufgabe bei der Steuerung des Blickes. Visual Cognition, 17(6-7), 1185-1204.

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