「読書の科学：アイトラッキングがサッカード、固定視、視覚知覚に関する知見を解き明かす」

アイトラッキングが明らかにする、読書の興味深いメカニズムについて探ってみましょう。テキストの知覚において、サッカード、フィクセーション、視力が果たす役割を掘り下げ、読書のパターンを理解することが、障害の診断、UXデザインの向上、そして神経科学の発展においてなぜ重要なのかを学びます。このダイナミックな研究分野を形作っているツールと知見を解き明かしましょう。

はじめに

あなたは今、この文章を読んでいます。もしアイトラッカーがあなたの読み方を追跡すれば、テキストをどのくらいの時間見つめていたか、どの単語を飛ばしたか、どの単語に長く目を留めたかといった情報が得られるでしょう。

科学者がアイトラッカーを使い始めて以来、彼らは目がどのようにして私たちの読解を助けているかについても研究を続けてきた――もっとも、必ずしも両者が同時に研究されてきたわけではないが。 1879年、フランスの眼科医エミール・ジャヴァル[1]は、目がどのようにして私たちが読むことを可能にしているのかを研究し始めました。これはアイトラッカーではなく、目視による観察を通じて行われたものでしたが、彼はサッカードやフィクセーションなど、現在では眼球運動研究において常識と見なされている多くの行動パターンを解明することに成功しました。

眼球運動には主に4つのタイプ（追従運動、輻輳運動、前庭性眼球運動、サッカード運動）がありますが、読解を理解する上で特に重要かつ有用なのは、サッカード運動です。

サッカードとは何ですか？

私たちが視覚的に周囲を探索したり、物体を捜したり、あるいはもちろん読書をしたりするとき、常に「サッカード」と呼ばれる急速な眼球運動を繰り返しています[2]。これらのサッカードは通常、20ミリ秒から200ミリ秒の間続きます（ただし、この範囲の中でも特に速いサッカードは「エクスプレス・サッカード」と呼ばれています[3, 4]）。

これらのサッカードの間、私たちの目は約200～300ミリ秒間静止した状態を維持します。これは「固定」と呼ばれます[3]（ただし、ここでいう「静止」は相対的な表現です。脳での視覚処理を助ける「視運動性眼振」の影響により、目はしばしば動き続けているからです[4]）。

私たちが読書においてサッカードにこれほど依存しているのは、視力が限られているためです。視覚的な詳細情報は、視線の向いている範囲のごく一部でしか得られないため、確実に認識できるのは、直接見ているものだけなのです。視野の中心部は非常に正確ですが、その中心から外れるにつれて精度は急速に低下します。この単語を見て、その周囲の文字を読んでみてください。どれほど難しくなるかが、文字通り実感できるはずです。

サッカードによって視線をある注視点から別の注視点へと素早く移動させることで、私たちはテキストが伝える情報を同様に素早く認識し、ひいては処理することができる。

私たちの読み方について、他に何がわかっているだろうか？

サッカードの平均的な大きさは7～9文字分ですが、これは当然ながらテキストのサイズやフォントの種類によって異なります。当然のことながら、テキストが読みにくくなるにつれて、この数値は小さくなります [2]。

英語を母語とする話者・読者にとって、読書の進行方向は単に左から右へのサッカード運動によるものではなく、約15～25％の割合で右から左への眼球運動も含まれる [5]。テキストの理解に多大な精神的努力を要する場合（すなわち、認知負荷が高まる場合）、右から左へのサッカード運動の割合は増加する [2, 6]。

さらに事態を複雑にしているのは、文の中で最初に視線を留める箇所（この文では「To」という単語）は、その後のすべての視線停止箇所よりも長くなる傾向があり[7]、一方で最後の視線停止箇所は最も短いということである[8]。

これらは単なる読書に関する豆知識のように思えるかもしれませんが、私たちの読み方の「普通」とは何かを理解しておくことは、読書が異常な状態にあるとき、あるいはそうなってしまったときに役立つこともあります。

なぜ「読み方」を理解することが重要なのか

異常な眼球運動は、さまざまな疾患や障害に見られる。緑内障[9]のように眼に直接影響を及ぼす疾患において、眼球運動に異常が生じることは特に驚くべきことではないかもしれないが、それが読解能力に影響を及ぼすという事実は、知覚プロセスにもどのような影響を与えるかについて新たな知見をもたらす。

眼に直接影響を及ぼす疾患や障害以外にも、失読症の患者において異常な読字パターンが確認されている。こうした異常な読字パターンには予測能力があることも判明しており、客観的で非侵襲的な診断ツールの開発の可能性が開かれている[10]。

さらに、アルツハイマー病などの神経変性疾患においても、読解能力に影響が及ぶことが明らかになっている[11, 12]。読解パターンの分析は、この疾患の早期診断や指標となる新たなメカニズムを示す可能性がある[13]。アルツハイマー病においては、早期介入が現在、疾患の進行を遅らせる唯一の既知の方法であるため、これは特に重要である[14, 15]。

したがって、読書に関するアイトラッキング研究は、疾患や障害に関する知見を得る上で、特に信頼性の高い情報源となり得ます。しかし、読書を測定する上でのアイトラッキングの有用性は、疾患の研究や診断だけに限定されるものではありません。広告研究においても、個人がテキストを実際に読んだのか、それとも単に目を通しただけなのかを知ることは有益であり、読書行動を追跡できることで、そうした知見が得られます。 同様の原理はUXデザインにも当てはまります。どの情報が実際に処理されているかを把握することで、研究者はデザインを改善することができます。なぜなら、何が実際に読まれていて、何が読まれていないかを可視化できるからです。

診断能力を基盤として、ディスレクシアのような症状に対しては、効果的な研究をどのように構成すべきかを理解することが極めて重要です。アイトラッキングを活用した、実績のあるディスレクシア研究のデザインに関する詳細については、ぜひ当社の詳細ガイドをご覧ください。

読解力を伸ばすために必要なこと

読書に関する研究は刺激的な分野であり、人々がテキストをどのように捉えているかを詳細に分析する能力は、心理生理学的研究だけでなく、ニューロマーケティング、UX、人間とコンピュータの相互作用といった分野においても重要となる。

しかし、ここで注意点があります。読書の詳細なメカニズムを解明しようとする研究では、サッカードを捕捉できる十分なサンプリングレートを持つアイトラッカーを使用する必要があります。サッカードはわずか20ミリ秒で完了することもあるため、少なくとも100 Hzのサンプリングレートが必要となります（現象を確実に捕捉するには、その現象の発生頻度の2倍のサンプリングレートが必要です）。 さらに踏み込んでサッカードの持続時間を測定したい場合は、さらに高いサンプリングレートが必要となり、最低でも200 Hzが推奨される [16]。

この要件を満たすアイトラッカーは数多く存在します。以下に、読書やサッカード（以下で分類）を検出するのに十分なサンプリングレートを備えているだけでなく、iMotionsと併用可能なアイトラッカーの一覧を挙げます。

100 Hz以上

• Smart Eye AI-X（60Hz）
• スマートアイ・オーロラ（60/120Hz）
• EyeTech VT3 mini（120 Hz）
• Gazepoint GP3 HD（150 Hz）

>200 Hz

• スマートアイ・オーロラ（250Hz）
• EyeTech VT3 mini (200Hz)

参考文献

1. ジャヴァル, É. (1905). 『読解と書写の生理学』. パリ: フェリックス・アルカン
2. Rayner K. (1998). 読解と情報処理における眼球運動：20年間の研究. Psychol. Bull. 124 372–422. 10.1037/0033-2909.124.3.372
3. Fischer, B.; Ramsperger, E. (1984). ヒトの急速眼球運動：目標指向性眼球運動における極めて短い反応時間. Experimental Brain Research. 57.
4. Kingstone A, Klein RM. (1993). 「人間の急速眼球運動とは何か？」『Perception & Psychophysics』54(2):260–73.
5. Booth RW, Weger UW. (2013). 読解における回帰の機能：後方への眼球運動が再読を可能にする。Mem Cognit. 41: 82–97.
6. Inhoff, A. W., Greenberg, S. N., Solomon, M., & Wang, C.-A. (2009). 読解中の単語統合と回帰プログラミング：E-Z Reader 10モデルの検証. Journal of Experimental Psychology. Human Perception and Performance, 35, 1571–1584.
7. ヘラー, D. (1982). 読解時の眼球運動. R. グローナー & P. フレイス (編), 『認知と眼球運動』 (pp. 139-154). アムステルダム: ノース・ホランド.
8. Rayner, K. (1978). 読解と情報処理における眼球運動. Psychological Bulletin, 85, 618-660.
9. Cerulli A、Cesareo M、Ciuffoletti E、他（2014）。緑内障患者における読解過程中の眼球運動パターンの評価：マイクロペリメーターを用いた研究。Eur J Ophthalmol 24:358–363.
10. Benfatto MN、Seimyr GO、Ygge J、Pansell T、Rydberg A、Jacobson C. (2016). 読解中のアイトラッキングを用いた失読症のスクリーニング. PloS One. 11(12):e0165508
11. Fernandez G, Schumacher M, Castro L, et al. (2015). 軽度のアルツハイマー病患者は、文章を読む際に外向きのサッカードが短くなる。Psychiatry Res, 229:470–478. 29.
12. Fernandez G、Laubrock J、Mandolesi P 他（2014）。アルツハイマー病患者における読解時の眼球運動の記録：次の単語の予測における困難。J Clin Exp Neuropsychol, 36:302–316.
13. Fernandez G, Castro LR, Schumacher M, Agamennoni OE. (2015). 読書中の眼球運動の分析による軽度アルツハイマー病の診断. J Integr Neurosci, 14:121–133. 30.
14. Rodakowski J., Saghafi E., Butters M. A., Skidmore E. R. (2015). 軽度認知障害および初期認知症の成人に対する非薬物療法：最新版スコーピング・レビュー. Mol. Aspects Med. 43 38–53. 10.1016/j.mam.2015.06.003
15. Claxton A., Baker L. D., Hanson A., Trittschuh E. H. (2015). 長時間作用型鼻腔内インスリン「デテミル」は、軽度認知障害または初期アルツハイマー型認知症の成人において認知機能を改善する。J. Alzheimers Dis. 44 897–906. 10.3233/JAD-141791
16. ケネス・ホルムクヴィスト、マーカス・ニストローム、リチャード・アンデション、リチャード・デューハースト、ハルシュカ・ヤロツカ、ヨスト・ファン・デ・ウェイヤー（2011）。『アイトラッキング：手法と測定法の包括的ガイド』。OUP、オックスフォード（英国）。