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To investigate eye-movement control in reading, the present thesis examined three phenomena related to the eyes’ landing position within words, (1) the optimal viewing position (OVP), (2) the preferred viewing location (PVL), and (3) the Fixation-Duration Inverted-Optimal Viewing Position (IOVP) Effect. Based on a corpus-analytical approach (Exp. 1), the influence of variables word length, launch site distance, and word frequency was systematically explored. In addition, five experimental manipulations were conducted. <br><br> First, word center was identified as the OVP, that is the position within a word where refixation probability is minimal. With increasing launch site distance, however, the OVP was found to move towards the word beginning. Several possible causes of refixations were discussed. The issue of refixation saccade programming was extensively investigated, suggesting that pre-planned and directly controlled refixation saccades coexist. Second, PVL curves, that is landing position distributions, show that the eyes are systematically deviated from the OVP, due to visuomotor constraints. By far the largest influence on mean and standard deviation of the Gaussian PVL curve was exhibited by launch site distance. Third, it was investigated how fixation durations vary as a function of landing position. The IOVP effect was replicated: Fixations located at word center are longer than those falling near the edges of a word. The effect of word frequency and/or launch site distance on the IOVP function mainly consisted in a vertical displacement of the curve. The Fixation-Duration IOVP effect is intriguing because word center (the OVP) would appear to be the best place to fixate and process a word. A critical part of the current work was devoted to investigate the origin of the effect. It was suggested that the IOVP effect arises as a consequence of mislocated fixations, i.e. fixations on unintended words, which are caused by saccadic errors. An algorithm for estimating the proportion of mislocated fixations from empirical data was developed, based on extrapolations of landing position distributions beyond word boundaries. As a new central theoretical claim it was suggested that a new saccade program is started immediately if the intended target word is missed. On average, this will lead to decreased durations for mislocated fixations. Because mislocated fixations were shown to be most prevalent at the beginning and end of words, the proposed mechanism generated the inverted U-shape for fixation durations when computed as a function of landing position. The proposed mechanism for generating the effect is generally compatible with both oculomotor and cognitive models of eye-movement control in reading. / Um Blickbewegungen beim Lesen zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Dissertation drei Phänomene in Bezug auf die Landeposition des Auges innerhalb des Wortes betrachtet, (1) die optimale Blickposition (OVP), (2) die präferierte Blickposition (PVL) und (3) der Invertierte Optimale Blickpositionseffekt für Fixationsdauern (IOVP). In einem corpus-analytischen Ansatz (Exp. 1) wurde systematisch untersucht, wie die Variablen Wortlänge, Sakkadenstartdistanz und Wortfrequenz die Parameter der OVP-, PVL-, bzw. IOVP-Funktion beeinflussen. Des weiteren wurden fünf experimentelle Manipulationen durchgeführt. <br><br> Erstens, die Wortmitte wurde als OVP identifiziert, operationalisiert als die Buchstabenposition innerhalb eines Wort, an der die Refixationswahrscheinlichkeit minimal ist. Mit zunehmender Sakkadenstartdistanz verschob sich die OVP jedoch in Richtung Wortanfang. Verschiedene in Betracht kommende ursächliche Faktoren für Refixationen wurden diskutiert. Des weiteren wurden Fragen zur Programmierung von Refixationen untersucht, wobei die Ergebnisse nahe legen, dass vorgeplante und unmittelbar gesteuerte Refixationssakkaden koexistieren. Zweitens, Landepositionsverteilungen (PVL-Kurven) zeigen, dass die Augen systematisch von der OVP abweichen, was im Wesentlichen auf visuomotorische Faktoren zurückzuführen ist. Mittelwert und Standardverteilung der normalverteilten PVL-Kurven wurden v.a. von der Sakkadenstartdistanz beeinflusst. Als dritter Schwerpunkt wurde untersucht, wie Fixationsdauern als Funktion der Landeposition variieren. Der Invertierte Optimale Blickpositionseffekt wurde repliziert: In der Wortmitte lokalisierte Fixationen sind länger als solche, die sich an den Worträndern befinden. Der Effekt von Wortfrequenz bzw. Sakkadenstartdistanz auf die IOVP-Funktion zeigte sich im Wesentlichen in einer vertikalen Verschiebung der Kurve. Der Befund eines invertierten OVP-Effektes für Fixationsdauern ist kontraintuitiv, denn die Wortmitte (OVP) wird als optimaler Ort betrachtet, um ein Wort zu fixieren und zu verarbeiten. Ein wesentlicher Beitrag der vorliegenden Arbeit bestand darin, ursächliche Faktoren für den IOVP-Effekt zu identifizieren. Es wurde vorgeschlagen, dass der Effekt auf sog. fehlplazierte Fixationen, d.h. Fixationen auf nicht-intendierten Wörtern, zurückzuführen ist. Fehlplazierte Fixationen werden durch okulomotorische Fehler in der Sakkadenprogrammierung verursacht. Es wurde ein Algorithmus entwickelt, um den Anteil fehlplazierter Fixationen aus empirischen Lesedaten abzuschätzen, basierend auf Extrapolationen von Landepositionsverteilungen über die Wortgrenzen hinweg. Als zentrale theoretische Annahme wurde formuliert, dass ein neues potentiell korrigierendes Sakkadenprogramm unverzüglich gestartet wird, wenn das intendierte Zielwort verfehlt wurde. Dadurch verringert sich die mittlere Dauer von fehlplazierten Fixationen. Da fehlplazierte Fixationen am häufigsten am Wortanfang und am Wortende auftreten, generierte der vorgeschlagene Mechanismus die invertierte U-Form für Fixationsdauern als Funktion der Landeposition. Der Mechanismus, der – gemäß der hier entwickelten Argumentation – dem IOVP-Effekt zugrunde liegt, ist prinzipiell sowohl mit okulomotorischen als auch mit kognitiven Theorien der Blicksteuerung beim Lesen vereinbar.

Abductive reasoning is the process of finding a best explanation for a set of observations. In many abductive problems, like medical diagnosis, scientific discovery, debugging or troubleshooting, an amount of information far beyond the capacity limits of working memory (WM) must be processed. Although WM plays a central role in theories of human cognition, theories of abductive reasoning do not specify WM processes during the generation of explanations. On the basis of a computational model of abductive reasoning and of theories of text comprehension a mechanism is proposed that reduces WM load during abductive reasoning. The computational model views abductive reasoning as the sequential comprehension and integration of observations into a situation model that represents the current best explanation for the observations. The proposed WM mechanism assumes that the situation model is only partly kept in WM, whereas other pieces are stored in long-term memory. These long-term representation part can be reliably accessed through retrieval structures to reinstatiate information in WM during abductive reasoning. It is assumed that unexplained observations are actively maintained in WM until an explanation for them could be generated. Thereafter their representation is lost from WM. But these explained observations can be recalled from long-term memory via their integration into the situation model. This mechanism makes predictions about the availability of the mental representation of explained and unexplained observations. These predictions were tested in four experiments, using different memory tests for observations. In Experiments 1 and 2 a recognition test was used, in Experiment 3 an implicit menory test was used and in Experiment 4 the participants had to perform an unexpected recall after task interruption. The results show that unexplained observations are accessed faster than explained ones during abductive reasoning. This confirms the mechanism's assumption that unexplained observations are kept in WM and explained ones not. But explained observations seem not to be represented in long-term memory. Rather, it seems that observations are rapidly forgotten afer they are explained. Different possible reasons for this pattern of result are discussed.

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem diagnostischen Schließen bei Widersprüchen. Diagnostisches Schließen wird in Anlehnung an Johnson und Krems (2001) als sequentieller Verstehensprozess aufgefasst, bei dem ein Situationsmodell aufgebaut wird, dass die Problemlösung enthält. Es wurde eine Experimentalaufgabe aus dem Bereich der medizinischen Diagnostik konstruiert, bei der sequentiell Krankheitssymptome präsentiert wurden. Die studentischen Versuchspersonen sollten auf mögliche Ursachen schließen und eine Diagnose stellen. Erfasst wurden die Häufigkeit richtiger Lösungen sowie Ratingwerte einer Plausibilitätseinschätzung über den gesamten Schlussfolgerungsprozess hinweg. Neben widerspruchsfreien Versuchsdurchgängen wurden zwei Arten von Widersprüchen erzeugt. Zum einen Widersprüche, in denen ein Wechsel zwischen verschiedenen Klassen von Hypothesen notwendig ist, und zum anderen Widersprüche, bei denen zwischen Einzelhypothesen der gleichen Hypothesenklasse gewechselt werden soll. Erwartet wurde, dass Widersprüche schwerer zu lösen sein sollten als widerspruchsfreie Durchgänge und dass sich der Prozess des Schließens je nach Widerspruchsart unterschiedlich gestaltet. Im Vergleich der Durchgänge ließen sich die Hypothesen bestätigen. Bezüglich der beiden Widerspruchsarten wurde davon ausgegangen, dass ein Wechsel zwischen Hypothesenklassen schwieriger sein sollte, als wenn Einzelhypothesen innerhalb der gleichen Klasse geändert werden müssen. Dies konnte in der experimentellen Untersuchung nicht bestätigt werden, sondern hat sich eher gegenteilig gezeigt. Mit Hilfe des Verfahrens der Fuzzy Pattern Klassifikation, dass insbesondere die Unsicherheit und Unschärfe von Daten berücksichtigt, wurden die Ratings ausgewertet. Die Modellierung des Schlussfolgerungsprozesses speziell für die Fälle von Widersprüchen verdeutlicht die Ergebnisse.

Das Problem, eine Erklärung für eine Reihe von Beobachtungen zu finden, stellt sich in vielen alltäglichen Situationen, zum Beispiel bei sozialen Attributionsprozessen oder der klinischen Diagnose. Der dabei zugrunde liegende Erklärungsprozess wird oft als abduktives Schließen bezeichnet und kann als Verstehensprozess aufgefasst werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine mögliche Beteiligung automatischer Prozesse beim Lösen solcher Probleme zu untersuchen. Es wird angenommen, dass mit Hilfe der Aktivierung und Hemmung von mit Beobachtungen verknüpftem Wissen eine mentale Repräsentation aufgebaut wird, die die Erklärung für die Beobachtungen darstellt. Demzufolge sollten Erklärungen, die mit gezeigten Beobachtungen kausal verknüpft sind, aktiviert, und Erklärungen, die aufgrund neuer Beobachtungen verworfen werden, gehemmt werden. Um dies zu prüfen, klassifizierten Probanden während der Lösung diagnostischer Probleme Testreize, die entweder mit möglichen, verworfenen oder für das aktuelle Problem irrelevanten Erklärungen verknüpft waren. Die Reaktionszeit und die Antwortgüte auf die Testreize wurden als Maß für die Aktivierung der damit verknüpften Erklärung verwendet. Die Ergebnisse belegen das Wirken von Aktivierungsprozessen. Hinweise auf eine Hemmung verworfener Erklärungen konnten hingegen nicht gefunden werden.

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Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem diagnostischen Schließen bei Widersprüchen. Diagnostisches Schließen wird in Anlehnung an Johnson und Krems (2001) als sequentieller Verstehensprozess aufgefasst, bei dem ein Situationsmodell aufgebaut wird, dass die Problemlösung enthält. Es wurde eine Experimentalaufgabe aus dem Bereich der medizinischen Diagnostik konstruiert, bei der sequentiell Krankheitssymptome präsentiert wurden. Die studentischen Versuchspersonen sollten auf mögliche Ursachen schließen und eine Diagnose stellen. Erfasst wurden die Häufigkeit richtiger Lösungen sowie Ratingwerte einer Plausibilitätseinschätzung über den gesamten Schlussfolgerungsprozess hinweg. Neben widerspruchsfreien Versuchsdurchgängen wurden zwei Arten von Widersprüchen erzeugt. Zum einen Widersprüche, in denen ein Wechsel zwischen verschiedenen Klassen von Hypothesen notwendig ist, und zum anderen Widersprüche, bei denen zwischen Einzelhypothesen der gleichen Hypothesenklasse gewechselt werden soll. Erwartet wurde, dass Widersprüche schwerer zu lösen sein sollten als widerspruchsfreie Durchgänge und dass sich der Prozess des Schließens je nach Widerspruchsart unterschiedlich gestaltet. Im Vergleich der Durchgänge ließen sich die Hypothesen bestätigen. Bezüglich der beiden Widerspruchsarten wurde davon ausgegangen, dass ein Wechsel zwischen Hypothesenklassen schwieriger sein sollte, als wenn Einzelhypothesen innerhalb der gleichen Klasse geändert werden müssen. Dies konnte in der experimentellen Untersuchung nicht bestätigt werden, sondern hat sich eher gegenteilig gezeigt. Mit Hilfe des Verfahrens der Fuzzy Pattern Klassifikation, dass insbesondere die Unsicherheit und Unschärfe von Daten berücksichtigt, wurden die Ratings ausgewertet. Die Modellierung des Schlussfolgerungsprozesses speziell für die Fälle von Widersprüchen verdeutlicht die Ergebnisse.

Das Problem, eine Erklärung für eine Reihe von Beobachtungen zu finden, stellt sich in vielen alltäglichen Situationen, zum Beispiel bei sozialen Attributionsprozessen oder der klinischen Diagnose. Der dabei zugrunde liegende Erklärungsprozess wird oft als abduktives Schließen bezeichnet und kann als Verstehensprozess aufgefasst werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine mögliche Beteiligung automatischer Prozesse beim Lösen solcher Probleme zu untersuchen. Es wird angenommen, dass mit Hilfe der Aktivierung und Hemmung von mit Beobachtungen verknüpftem Wissen eine mentale Repräsentation aufgebaut wird, die die Erklärung für die Beobachtungen darstellt. Demzufolge sollten Erklärungen, die mit gezeigten Beobachtungen kausal verknüpft sind, aktiviert, und Erklärungen, die aufgrund neuer Beobachtungen verworfen werden, gehemmt werden. Um dies zu prüfen, klassifizierten Probanden während der Lösung diagnostischer Probleme Testreize, die entweder mit möglichen, verworfenen oder für das aktuelle Problem irrelevanten Erklärungen verknüpft waren. Die Reaktionszeit und die Antwortgüte auf die Testreize wurden als Maß für die Aktivierung der damit verknüpften Erklärung verwendet. Die Ergebnisse belegen das Wirken von Aktivierungsprozessen. Hinweise auf eine Hemmung verworfener Erklärungen konnten hingegen nicht gefunden werden.

Abductive reasoning is the process of finding a best explanation for a set of observations. In many abductive problems, like medical diagnosis, scientific discovery, debugging or troubleshooting, an amount of information far beyond the capacity limits of working memory (WM) must be processed. Although WM plays a central role in theories of human cognition, theories of abductive reasoning do not specify WM processes during the generation of explanations. On the basis of a computational model of abductive reasoning and of theories of text comprehension a mechanism is proposed that reduces WM load during abductive reasoning. The computational model views abductive reasoning as the sequential comprehension and integration of observations into a situation model that represents the current best explanation for the observations. The proposed WM mechanism assumes that the situation model is only partly kept in WM, whereas other pieces are stored in long-term memory. These long-term representation part can be reliably accessed through retrieval structures to reinstatiate information in WM during abductive reasoning. It is assumed that unexplained observations are actively maintained in WM until an explanation for them could be generated. Thereafter their representation is lost from WM. But these explained observations can be recalled from long-term memory via their integration into the situation model. This mechanism makes predictions about the availability of the mental representation of explained and unexplained observations. These predictions were tested in four experiments, using different memory tests for observations. In Experiments 1 and 2 a recognition test was used, in Experiment 3 an implicit menory test was used and in Experiment 4 the participants had to perform an unexpected recall after task interruption. The results show that unexplained observations are accessed faster than explained ones during abductive reasoning. This confirms the mechanism's assumption that unexplained observations are kept in WM and explained ones not. But explained observations seem not to be represented in long-term memory. Rather, it seems that observations are rapidly forgotten afer they are explained. Different possible reasons for this pattern of result are discussed.