This thesis examines attentional and cognitive biases for particular facial expressions in delusion-prone and deluded individuals. The exploration of cognitive biases in delusion-prone individuals provides one means of elucidating psychological processes that might be involved in the genesis of delusions. Chapter 1 provides a brief review of the continuum approach to schizophrenia, and outlines recent theoretical conceptualisations of delusions. The study of schizophrenia phenomena at the symptom level has become a popular method of inquiry, given the heterogeneous phenotypic expression of schizophrenia, and the uncertainty surrounding the existence of a core neuropathology. Delusions are one of the most commonly experienced symptoms of schizophrenia, and have traditionally been regarded as fixed, false beliefs that are pathognomonic of an organic disease process. However, recent phenomenological evidence of delusional ideation in the general population has led to the conceptualisation of delusions as multi-dimensional entities, lying at the extreme end of a continuum from normal through to maladaptive beliefs. Recent investigations of the information processing abnormalities in deluded individuals are reviewed in Chapter 2. This strand of research has revealed evidence of various biases in social cognition, particularly in relation to threat-related material, in deluded individuals. These biases are evident in probabilistic reasoning, attribution style, and attention, but there has been relatively little investigation of cognitive aberrations in delusion-prone individuals. In the present thesis, social-cognitive biases were examined in relation to a standard series of faces that included threat-related (anger, fear) and non-threatening (happy, sad) expressions, in both delusion-prone and clinically deluded individuals. Chapters 3 and 4 present the results of behavioural (RT, affect recognition accuracy) and visual scanpath investigations in healthy participants assessed for level of delusion- proneness. The results indicate that delusion-prone individuals are slower at processing angry faces, and show a general (rather than emotion-specific) impairment in facial affect recognition, compared to non-prone healthy controls. Visual scanpath studies show that healthy individuals tend to direct more foveal fixations to the feature areas (eyes, nose, mouth) of threat-related facial expressions (anger, fear). By contrast, delusion-prone individuals exhibit reduced foveal attention to threat-related faces, combined with �extended� scanpaths, that may be interpreted as an attentional pattern of �vigilance-avoidance� for social threat. Chapters 5 and 6 extend the work presented in Chapters 3 and 4, by investigating the presence of similar behavioural and attentional biases in deluded schizophrenia, compared to healthy control and non-deluded schizophrenia groups. Deluded schizophrenia subjects exhibited a similar delay in processing angry faces, compared to non-prone control participants, while both deluded and non-deluded schizophrenia groups displayed a generalised affect recognition deficit. Visual scanpath investigations revealed a similar style of avoiding a broader range of negative (anger, fear, sad) faces in deluded schizophrenia, as well as a common pattern of fewer fixations with shorter duration, and reduced attention to facial features of all faces in both deluded and non-deluded schizophrenia. The examination of inferential biases for emotions displayed in facial expressions is presented in Chapter 7 in a study of causal attributional style. The results of this study provide some support for a �self-serving� bias in deluded schizophrenia, as well as evidence for an inability to appreciate situational cues when making causal judgements in both delusion-prone and deluded schizophrenia. A theoretical integration of the current findings is presented in Chapter 8, with regard to the implications for cognitive theories of delusions, and neurobiological models of schizophrenia phenomena, more generally. Visual attention biases for threat-related facial expressions in delusion-prone and deluded schizophrenia are consistent with proposals of neural dysconnectivity between frontal-limbic networks, while attributional biases and impaired facial expression perception may reflect dysfunction in a broader �social brain� network encompassing these and medial temporal lobe regions. Strong evidence for attentional biases and affect recognition deficits in delusion-prone individuals implicates their role in the development of delusional beliefs, but the weaker evidence for attributional biases in delusion-prone individuals suggests that inferential biases about others� emotions may be relevant only to the maintenance of delusional beliefs (or that attributional biases for others� emotional states may reflect other, trait-linked difficulties related to mentalising ability). In summary, the work presented in this thesis demonstrates the utility of adopting a single-symptom approach to schizophrenia within the continuum framework, and attests to the importance of further investigations of aberrant social cognition in relation to the development of delusions.

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.

Wir versuchen herauszufinden, ob das subjektive Maß der Cloze-Vorhersagbarkeit mit der Kombination objektiver Maße (semantische und n-gram-Maße) geschätzt werden kann, die auf den statistischen Eigenschaften von Textkorpora beruhen. Die semantischen Maße werden entweder durch Abfragen von Internet-Suchmaschinen oder durch die Anwendung der Latent Semantic Analysis gebildet, während die n-gram-Wortmaße allein auf den Ergebnissen von Internet-Suchmaschinen basieren. Weiterhin untersuchen wir die Rolle der Cloze-Vorhersagbarkeit in SWIFT, einem Modell der Blickkontrolle, und wägen ab, ob andere Parameter den der Vorhersagbarkeit ersetzen können. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass ein computationales Modell, welches Vorhersagbarkeitswerte berechnet, nicht nur Maße beachten muss, die die Relatiertheit eines Wortes zum Kontext darstellen; das Vorhandensein eines Maßes bezüglich der Nicht-Relatiertheit ist von ebenso großer Bedeutung. Obwohl hier jedoch nur Relatiertheits-Maße zur Verfügung stehen, sollte SWIFT ebensogute Ergebnisse liefern, wenn wir Cloze-Vorhersagbarkeit mit unseren Maßen ersetzen. / We try to determine whether it is possible to approximate the subjective Cloze predictability measure with two types of objective measures, semantic and word n-gram measures, based on the statistical properties of text corpora. The semantic measures are constructed either by querying Internet search engines or by applying Latent Semantic Analysis, while the word n-gram measures solely depend on the results of Internet search engines. We also analyse the role of Cloze predictability in the SWIFT eye movement model, and evaluate whether other parameters might be able to take the place of predictability. Our results suggest that a computational model that generates predictability values not only needs to use measures that can determine the relatedness of a word to its context; the presence of measures that assert unrelatedness is just as important. In spite of the fact, however, that we only have similarity measures, we predict that SWIFT should perform just as well when we replace Cloze predictability with our measures.

Estimation of the self-similarity exponent has attracted growing interest in recent decades and became a research subject in various fields and disciplines. Real-world data exhibiting self-similar behavior and/or parametrized by self-similarity exponent (in particular Hurst exponent) have been collected in different fields ranging from finance and human sciencies to hydrologic and traffic networks. Such rich classes of possible applications obligates researchers to investigate qualitatively new methods for estimation of the self-similarity exponent as well as identification of long-range dependencies (or long memory). In this thesis I present the Bayesian estimation of the Hurst exponent. In contrast to previous methods, the Bayesian approach allows the possibility to calculate the point estimator and confidence intervals at the same time, bringing significant advantages in data-analysis as discussed in this thesis. Moreover, it is also applicable to short data and unevenly sampled data, thus broadening the range of systems where the estimation of the Hurst exponent is possible. Taking into account that one of the substantial classes of great interest in modeling is the class of Gaussian self-similar processes, this thesis considers the realizations of the processes of fractional Brownian motion and fractional Gaussian noise. Additionally, applications to real-world data, such as the data of water level of the Nile River and fixational eye movements are also discussed. / Die Abschätzung des Selbstähnlichkeitsexponenten hat in den letzten Jahr-zehnten an Aufmerksamkeit gewonnen und ist in vielen wissenschaftlichen Gebieten und Disziplinen zu einem intensiven Forschungsthema geworden. Reelle Daten, die selbsähnliches Verhalten zeigen und/oder durch den Selbstähnlichkeitsexponenten (insbesondere durch den Hurst-Exponenten) parametrisiert werden, wurden in verschiedenen Gebieten gesammelt, die von Finanzwissenschaften über Humanwissenschaften bis zu Netzwerken in der Hydrologie und dem Verkehr reichen. Diese reiche Anzahl an möglichen Anwendungen verlangt von Forschern, neue Methoden zu entwickeln, um den Selbstähnlichkeitsexponenten abzuschätzen, sowie großskalige Abhängigkeiten zu erkennen. In dieser Arbeit stelle ich die Bayessche Schätzung des Hurst-Exponenten vor. Im Unterschied zu früheren Methoden, erlaubt die Bayessche Herangehensweise die Berechnung von Punktschätzungen zusammen mit Konfidenzintervallen, was von bedeutendem Vorteil in der Datenanalyse ist, wie in der Arbeit diskutiert wird. Zudem ist diese Methode anwendbar auf kurze und unregelmäßig verteilte Datensätze, wodurch die Auswahl der möglichen Anwendung, wo der Hurst-Exponent geschätzt werden soll, stark erweitert wird. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Gauß'sche selbstähnliche Prozess von bedeutender Interesse in der Modellierung ist, werden in dieser Arbeit Realisierungen der Prozesse der fraktionalen Brown'schen Bewegung und des fraktionalen Gauß'schen Rauschens untersucht. Zusätzlich werden Anwendungen auf reelle Daten, wie Wasserstände des Nil und fixierte Augenbewegungen, diskutiert.

Dyslexi innebär bestående ordavkodningssvårigheter som anses vara orsakade av nedsättning i fonologiska färdigheter. Till följd av dessa svårigheter har individer med dyslexi ett annorlunda ögonrörelsemönster vid läsning. Individer med dyslexi kan många gånger övervinna sina svårigheter och lyckas i den akademiska världen. Studiens övergipande syfte var att genom en multipel fallstudie undersöka ordavkodning och ögonrörelser hos fem universitetsstudenter med dyslexi. Ögonrörelserna mättes med en dator specialiserad för detta ändamål. En kontrollgrupp av normalläsare (n=20) fördes samman för jämförelse. I föreliggande studie var användning av ordavkodningstest och mätning av ögonrörelser den metodologiska inriktningen. Resultaten visar att alla de fem studenterna med dyslexi har nedsatt ordavkodning och till stor del ett annorlunda ögonrörelsemönster som varierade något dem emellan. De kvalitativa illustrationerna av ögonrörelserna var svårtolkade i jämförelse med de kvantitativa resultaten på testen, dock anses dessa och bakgrundsinformation ge en fördjupad bild av hur en person verkligen läser. Eye tracking- metoden visade sig vara användbar men för ett större forskningsprojekt skulle det krävas att vissa korrigeringar genomfördes. / Dyslexia can be defined as permanent word decoding deficits caused by difficulties with phonological skills. An abnormal eye movement pattern while reading among individuals with dyslexia is a consequence of these difficulties. Many times these individuals overcome their dyslectic difficulties and succeed in the academic world. The purpose of the present study was to investigate five university students with dyslexia through a multiple case study. Word decoding skills and eye movements were measured, and a control group (n=20) was put together for comparison. In the present study, word decoding skills were measured through tests and eye movements were measured by a computer specialized for this purpose. The results showed that the five students have word decoding difficulties and abnormal eye movement patterns which varied to some extent between the five students. In comparison to the quantitative results from the tests the qualitative illustrations of the eye movements were hard to interpret. Although there were difficulties with interpretation, the illustrations and the background information hold significance to understand how a person reads. The eye tracking method in the present study can be useful; however, if more extensive research were to be conducted some modifications would be of importance.

Der Gegenstand dieser Dissertation sind Situationen, in denen die Aufgabe nicht durch einen Hinweisreiz vorgegeben wird. Die Idee besteht darin, die Reaktion der Versuchsperson (anders als beim klassischen Aufgabenwechselparadigma[TS] bzw. beim Wisconsin Card Sorting Test[WCST]) bei verschiedenen gleichzeitig gültigen Antwortalternativen zu untersuchen. Dafür gibt es methodische und empirische Gründe. Zum einen wurde kritisiert, dass ein Teil der Wechselkosten durch die Verarbeitung des Hinweisreizes entsteht. Zum anderen stellt sich die empirische Frage, ob es auch dann zu Wechselkosten kommt, wenn Wechsel und Wiederholung nicht durch Hinweisreize oder Rückmeldungen vorgegeben werden, sondern wenn die Versuchsperson frei entscheiden kann, ob sie die Regel wechselt oder bei der eben ausgeführten Regel bleibt. Im experimentellen Paradigma der vorliegenden Arbeit wurden den Versuchspersonen entweder nur eine oder zwei alternative Reaktionsmöglichkeiten vorgegeben. Zu diesem Zweck wurde der WCST so modifiziert, dass in der Hälfte aller Durchgänge die zum Lösen der Aufgabe relevante Merkmalsdimension gewechselt oder wiederholt werden musste, während in der anderen Hälfte aller Durchgänge gleichzeitig zwei unterschiedliche, jedoch gleichermaßen gültige Merkmalsdimensionen dargeboten wurden. Auf diese Art war es möglich, freie Wechsel unangekündigten gleichsam erzwungenen (forcierten) Wechseln gegenüberzustellen. Eine Besonderheit dieser Dissertation besteht ferner darin, dass neben den manuellen Reaktionen die Blickbewegungen analysiert wurden. Dabei eröffnete die Analyse von Blickbewegungen ein Fenster in die Prozessdynamik während eines Durchgangs und ermöglichte es, Hypothesen über Aufmerksamkeitsprozesse eingehender zu untersuchen. Mit dem Experiment 1 wird das Paradigma und der Basisbefund vorgestellt. Im Einzelnen wurde der WCST so modifiziert, dass Reaktionszeit, Fehlerrate und relative Häufigkeiten von Wiederholungen und Wechseln erhoben werden konnten. In jedem Versuchsdurchgang wurden gleichzeitig vier Einzelreize (drei Referenzreize und ein Target) dargeboten. Jeder Reiz bestand aus den Merkmalsdimensionen Farbe, Form, Anzahl, wobei jede Dimension jeweils eine von vier Ausprägungen annehmen konnte. Die Aufgabe der Versuchsperson bestand darin, aus drei dargebotenen Referenzreizen denjenigen zu identifizieren, der mit dem Target in einem von drei möglichen Reizmerkmalen übereinstimmte. Von besonderem Interesse war hierbei die Frage, ob es auch dann zu Wechselkosten bzw. einer Perseverationstendenz kommt, wenn die Versuchspersonen zwei in unterschiedlichen Merkmalsdimensionen mit dem Target übereinstimmende Referenzreize dargeboten bekommen. Der Ort, die Merkmalsdimension, die Merkmalsausprägung der mit dem Target übereinstimmenden Referenzreize, sowie die Anzahl der mit dem Target übereinstimmenden Referenzreize wurden randomisiert und waren für die Versuchspersonen nicht vorhersehbar. In den forcierte Wahl-Durchgängen stimmte ein Referenzreiz mit dem Target überein, während in den freie Wahl-Durchgängen zwei Referenzreize in unterschiedlichen Merkmalsdimensionen (zum Beispiel Farbe und Form) mit dem Target übereinstimmten. Die Ergebnisse zeigten, dass es auch dann zu Wechselkosten kam, wenn die Versuchsperson in den freie Wahl-Durchgängen denjenigen von zwei mit dem Target übereinstimmenden Referenzreizen wählte, bei dem die Übereinstimmung auf einer anderen Merkmalsdimension lag als im unmittelbar vorhergehenden Durchgang (Wechsel), im Vergleich dazu, dass sie den Referenzreiz wählte, der mit dem Target auf der gleichen Merkmalsdimension übereinstimmte, auf der auch im vorhergehenden Durchgang die Übereinstimmung lag (Perseveration). Im Einzelnen kam es bei den freie Wahl-Durchgängen zu einer Perseverationstendenz von etwa P = 2/3. Ferner führten Wechsel sowohl bei den forcierte als auch bei freie Wahl-Durchgängen zu längeren durchschnittlichen Reaktionszeiten als Perseverationen. Damit konnte gezeigt werden, dass Wechselkosten auch in einem Paradigma ohne Hinweisreize bei „freier Wahl“ entstehen, und zwar auch dann, wenn gleichzeitig die Möglichkeit zur Wiederholung und zum Wechsel bestand. Die durchgeführte Computersimulation eines neuronalen Netzes, mit dem die vermuteten kognitiven und aufmerksamkeitsbezogenen Prozesse in dieser Aufgabe modelliert wurden, unterstützte die Hypothese, dass die in den Experimenten gemessene Perseverationstendenz und die Wechselkosten durch eine intensivierte Enkodierung der zuvor relevanten Übereinstimmungsdimension erklärt werden kann. Experiment 2 untersuchte die Hypothese, dass Aufmerksamkeitseinstellungen aus dem vorherigen Durchgang einen bahnenden Effekt auf den Selektionsprozess und die Reaktionszeit von verschiedenen Antwortalternativen haben. Es wurde angenommen, dass ein Merkmal einer Dimension dann mehr Aufmerksamkeit auf sich zieht, wenn diese Dimension kurz zuvor relevant war. Dazu wurde das Paradigma aus Experiment 1 mit der Messung von Blickbewegungen kombiniert. Die Ergebnisse replizierten die in Experiment 1 gemessene Perseverationstendenz und die Wechselkosten in den Reaktionszeiten. Die Blickbewegungsanalysen klärten die Mikrostruktur der zugrunde liegenden Aufmerksamkeitsprozesse auf, indem neben den durchschnittlichen Fixationszeiten und der Fixationsanzahl eines Reizes auch der zeitliche Verlauf der Fixationswahrscheinlichkeit der Reize untersucht wurde. Wie vorhergesagt, war es in einem frühen Zeitbereich sowohl bei den freie als auch bei den forcierte Wahl-Durchgängen bei einer Perseveration wahrscheinlicher als bei einem Wechsel, dass derjenige Referenzreiz fixiert wurde, der eine Übereinstimmung zum Target enthielt und auf den am Ende des Durchgangs mit einem Tastendruck reagiert wurde. Ferner war die durchschnittliche Anzahl der Fixationen auf das Target und den gewählten Referenzreiz bei einem Wechsel höher als bei einer Perseveration. Dieser Befund ist konsistent mit Annahmen aus Theorien dimensionsbasierter Aufmerksamkeit, nach denen eine zuvor relevante Merkmalsdimension höher gewichtet verarbeitet wird, wodurch andere Merkmalsdimensionen in ihrer Verarbeitung beeinträchtigt werden. Des Weiteren gelang es mithilfe der Blickbewegungsdaten, die Wechselkosten in Such- und Verarbeitungszeit zu dekomponieren: Bei einem Wechsel war nicht nur die Zeit bis zur ersten Fixation des gewählten Referenzreizes, sondern auch die Zeit von dieser Fixation bis zum Tastendruck länger als bei einer Perseveration. Mit Experiment 3 wurde die Dynamik der Abschirmung gegenüber irrelevanten Reizmerkmalen während Perseveration und Wechsel untersucht. Wie in den vorangehenden Experimenten enthielt jeder Einzelreiz verschiedene Ausprägungen einzelner Merkmalsdimensionen. Im Gegensatz zu den vorangehenden Experimenten wurden den Einzelreizen drei weitere Merkmalsdimensionen hinzugefügt, so dass jeder Einzelreiz sechs Merkmalsausprägungen auf verschiedenen Merkmalsdimensionen enthielt. Gleichzeitig wurden die Versuchspersonen instruiert, innerhalb welcher von zwei zuvor definierten Klassen von relevanten Merkmalsdimensionen die Übereinstimmung zwischen Target und Referenzreiz in einer Abfolge von Versuchsdurchgängen gesucht werden sollte. Je nach Instruktion sollte entweder auf Merkmale der Klasse Symbole (Form, Farbe, Anzahl) oder auf Merkmale der Klasse Hintergrund (Textur, Ecke, Balken) reagiert werden. Neben der Replikation der Ergebnisse in Bezug auf die Wechselkosten (Experiment 1) und die damit einhergehenden Unterschiede in der aktiven visuellen Verarbeitung (Experiment 2) zeigte sich ferner, dass der Moment des Wechsels einer Merkmalsdimension durch eine geringere Abschirmung gegenüber irrelevanten Reizmerkmalen charakterisiert war als eine Wiederholung. Dies war insbesondere dann der Fall, wenn die irrelevanten Reizmerkmale, die intentional ausgeblendet werden sollten, der leichten, d.h. einfach zu verarbeitenden Klasse von Merkmalsdimensionen (Symbole) angehörten. Dabei waren die Reaktionszeiten auf die Merkmale der Klasse Hintergrund fast doppelt so lange wie die Reaktionszeiten auf die Merkmale der Klasse Symbole. Neben den Reaktionszeiten wurde auch die aktive visuelle Verarbeitung durch die unterschiedliche Dynamik von Aufrechterhaltung und Abschirmung bei Perseveration und Wechsel beeinflusst, was sich u.a. darin zeigte, dass die irrelevanten Reize während eines Wechsels verstärkt die Aufmerksamkeit auf sich lenkten und fixiert wurden. Die Ergebnisse der Experimente demonstrieren, dass die Verwendung eines Aufgabenwechselparadigmas mit zwei gleichzeitig richtigen Antwortalternativen einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der kognitiven und aufmerksamkeitsbezogenen Prozesse leisten kann, die den Wechseln zwischen Reizdimensionen bzw. Zuordnungsregeln zugrunde liegen. Die Analyse der Blickbewegungen erwies sich dabei als besonders nützlich, um die Mikrostruktur der zugrunde liegenden Prozesse in ihrem Zeitverlauf aufzuklären. Die Ergebnisse der Experimente zeigen ferner, dass sich die Aufgabenträgheit im Sinne von persistierenden Aufmerksamkeitseinstellungen auch in Situationen widerspiegelt, in denen die Versuchspersonen zwischen zwei Reaktionsalternativen wählen können (in den Experimenten die Wahl der zuvor relevanten vs. nicht relevanten Merkmalsdimension). Weiterhin spiegeln die Ergebnisse zwei zentrale Organisationsprinzipien des kognitiven Systems wider. Zum einen wurde eine zuvor erfolgreiche Strategie (die zuvor relevante Übereinstimmungsdimension) in etwa 2/3 aller Durchgänge stabil erneut angewandt und zum anderen wurde in etwa 1/3 aller Durchgänge mit zwei Reaktionsalternativen flexibel auf eine zuvor nicht relevante Übereinstimmungsdimension gewechselt. Möglicherweise ist dieses Ungleichgewicht von Wechsel und Perseveration eine Art Kompromiss zwischen Stabilität/ exploitation und Flexibilität/ exploration. Es ist auch denkbar, dass diese gleichzeitig zu erfüllenden ‚Randbedingungen’ (constraints) kognitiver Kontrolle auch zu der unterschiedlichen Abschirmungsdynamik bei Perseveration und Wechsel führen, indem das System bei einem Wechsel anfälliger für Ablenkungen wird als bei einer Perseveration.

Veränderungsblindheit tritt auf, wenn das Bewegungssignal einer Veränderung verdeckt wird oder der Betrachter von der Veränderung abgelenkt wird. In beiden Fällen kann die visuelle Aufmerksamkeit, mangels Hinweisreiz, nicht zum Ort der Veränderung gelenkt werden. Nach einer Erörterung von Augenbewegungen und ihrem Zusammenhang mit Veränderungsblindheit werden drei explorative Untersuchungen zur Veränderungsblindheit im Kontext des Straßenverkehrs vorgestellt. Untersuchung 1 befasst sich mit einem direkten Vergleich dreier unterschiedlicher Verdeckungsarten (Lidschläge, Blicksprünge, Blanks) bei statischem Stimulusmaterial (Fotos). Insgesamt führen die Ergebnisse zu dem Schluss, dass Veränderungsblindheit, unabhängig von der Verdeckungsart, ein Grund für zu spät oder nicht erkannte Gefahren im Straßenverkehr sein könnte, wenngleich sie für die gefährlichsten Situationen (relevante Additionen) am geringsten ausfällt und künstliche Blanks sich, zumindest in einer statischen Bedingung, gut zur Simulation von Lidschlägen und Sakkaden eignen. Darüber hinaus zeigen sich deutliche Hinweise zur impliziten Veränderungsentdeckung. Untersuchung 2 überprüft Teile von Untersuchung 1 in dynamischer Umgebung (Fahrsimulator) und findet überraschenderweise einen umgekehrten Effekt von Veränderungsblindheit. Die Echtheit des Effektes wird angezweifelt und auf die Nutzung von Abzählstrategien zurückgeführt. Unabhängig davon zeigen sich erneut Hinweise zur impliziten Entdeckung. Untersuchung 3 stellt schließlich einen direkten Vergleich zwischen statischer (Fotos) und dynamischer Umgebung (Filme) vor und zeigt, dass das Ausmaß an Veränderungsblindheit, unabhängig von Verdeckungsdauer und Veränderungsart, in dynamischer Umgebung größer ist als in statischer (85% vs. 64%) und daher eine Gefahr im Straßenverkehr darstellt. Wieder zeigen sich Hinweise auf eine implizite Entdeckung. Die Arbeit schließt mit einem grundlagen- und anwendungsorientierten Ausblick.

<p>The Road Administration wants to improve safety at a hazardous, rural road intersection near Åkersberga, Stockholm by changing the design of the intersection. The intersection today is a three-way connection with a small road connecting to a four-lane main road, much similar to a motorway with high speeds although with a speed limit of 90km/h. Drivers’ attention and velocity in different designs of the intersection are analysed in this thesis with data from two experiments, ordered by the Road Administration and conducted by the Swedish National Road and Research Institute (VTI). Four alternative designs of the intersection were tested using the VTI-simulator; a narrowing from two to one lane through the intersection, rumble strips, a wooden fence and trees at the road side, and a portal framing the intersection. In addition, the original intersection design, both with and without speed limit signs of 70km/h, were tested for comparisons. In the first of the two experiments, the four alternative intersection designs all had speed limit signs of 70km/h, and in the second experiment the alternative intersection designs were tested without the influence of the speed limit signs of 70km/h. Data used in the analyses are velocity data, lateral position, eye movements, brake data and subjective estimations.</p><p>Subjects were found to look at the critical areas of the intersection in time, independent of intersection design. Only small differences between the intersection designs were found, probably due to width of the main road being a larger design-influence than the measures tested. The results are in favour of the narrowing from two to one lane through the intersection, but traffic density and rhythm make a narrowing difficult to realise at the real intersection. Instead, rumble strips in addition to a speed limit of 70km/h can be recommended, although rumble strips are most likely to increase inattentive drivers’ readiness.</p>

This thesis investigates the relationship between eye movements, memory and thinking in five studies based on eye tracking experiments. The studies draw on the human ability to spatially index multimodal events as demonstrated by people’s gaze reverting back to emptied spatial locations when retrieving information that was associated with this location during a preceding encoding phase – the so called “looking-at-nothing” phenomenon. The first part of this thesis aimed at gaining a better understanding of the relationship between eye movements and memory in relation to verbal information. The second part of this thesis investigated what could be learned about the memory processes involved in reasoning and decision-making by studying eye movements to blank spaces. The first study presented in this thesis clarified the role of eye movements for the retrieval of verbal information from memory. More precisely, it questioned if eye movements to nothing are functionally related to memory retrieval for verbal information, i.e. auditorily presented linguistic information. Eye movements were analyzed following correct and incorrect retrievals of previously presented auditory statements concerning artificial places that were probed during a subsequent retrieval phase. Additionally, eye movements were manipulated as the independent variable with the aid of a spatial cue that either guided the eyes towards or away from associated spatial locations. Using verbal materials elicited eye movements to associated but emptied spatial locations, thereby replicating previous findings on eye movements to nothing. This behaviour was more pronounced for correct in comparison to incorrect retrievals. Retrieval performance was higher when the eyes were guided towards in comparison to being guided away from associated spatial locations. In sum, eye movements play a functional role for the retrieval of verbal materials. The second study tested if the looking-at-nothing behaviour can also diminish; for example, does its effect diminish if people gain enough practice in a retrieval task? The same paradigm was employed as in the first study. Participants listened to four different sentences. Each sentence was associated with one of four areas on the screen and was presented 12 times. After every presentation, participants heard a statement probing one sentence, while the computer screen remained blank. More fixations were found to be located in areas associated with the probed sentence than in other locations. Moreover, the more trials participants completed, the less frequently they exhibited the looking-at-nothing behaviour. Looking-at-nothing behaviour can in this way be seen to indeed diminish when knowledge becomes strongly represented in memory. In the third and fourth study eye movements were utilized as a tool to investigate memory search during rule- versus similarity-based decision-making. In both studies participants first memorized multiple pieces of information relating to job candidates (exemplars). In subsequent test trials they judged the suitability of new candidates that varied in their similarity to the previously learned exemplars. Results showed that when using similarity, but not when using a rule, participants fixated longer on the previous location of exemplars that were similar to the new candidates than on the location of dissimilar exemplars. This suggests that people using similarity retrieve previously learned exemplars, whereas people using a rule do not. Eye movements were used yet again as a tool in the fifth study. On this occasion, eye movements were investigated during memory-based diagnostic reasoning. The study tested the effects of symptom order and diversity with symptom sequences that supported two or three contending hypotheses, and which were ambiguous throughout the symptom sequence. Participants first learned information about causes and symptoms presented in spatial frames. Gaze allocation on emptied spatial frames during symptom processing and during the diagnostic response reflected the subjective status of hypotheses held in memory and the preferred interpretation of ambiguous symptoms. Gaze data showed how the diagnostic decision develops and revealed instances of hypothesis change and biases in symptom processing. The results of this thesis demonstrate in very different scenarios the tight interplay between eye movements, memory and thinking. They show that eye movements are not automatically directed to spatial locations. Instead, they reflect the dynamic updating of internal, multimodal memory representations. Eye movements can be used as a direct behavioural correlate of memory processes involved in similarity- versus rule-based decision-making, and they reveal rich time-course information about the process of diagnostic reasoning. The results of this thesis are discussed in light of the current theoretical debates on cognitive processes that guide eye movements, memory and thinking. This thesis concludes by outlining a list of recommendations for using eye movements to investigate thinking processes, an outlook for future research and possible applications for the research findings. / Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Interaktion von Blickbewegungen, Gedächtnis- und Denkprozessen. In fünf experimentellen Untersuchungen, die auf der Messung von Blickbewegungen beruhen, wurde die menschliche Fähigkeit zum räumlichen Indizieren multimodaler Ereignisse untersucht. Diese Fähigkeit manifestiert sich u.a. im sogenannten „Looking-at-nothing“ Phänomen, das beschreibt, dass Menschen beim Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis an Orte zurückblicken, die in einer vorhergehenden Enkodierphase mit den abzurufenden Informationen assoziiert wurden, selbst wenn diese räumlichen Positionen keinerlei erinnerungsrelevante Informationen mehr enthalten. In der ersten Untersuchung wurde der Frage nachgegangen, ob Blickbewegungen an geleerte räumliche Positionen den Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis erleichtern. Während ein solches Verhalten für den Abruf zuvor visuell dargebotener Informationen bereits gezeigt werden konnte, ist die Befundlage für die Erinnerungsleistung bei auditiv dargebotenen, linguistischen Informationen unklar. Um diesen Zusammenhang zu untersuchen, wurde das Blickverhalten zunächst als Folge von richtigen und falschen Antworten untersucht. In einem weiteren Schritt wurde das Blickverhalten experimentell manipuliert. Dies geschah mit Hilfe eines räumlichen Hinweisreizes, der die Blicke entweder hin zu der Position leitete, die mit dem abzurufenden Stimulus assoziiert war, oder weg von dieser Position. Die Ergebnisse dieser Untersuchung konnten bisherige Befunde zum Looking-at-nothing Verhalten replizieren. Zudem zeigte sich, dass beim korrekten Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis vermehrt Looking-at-nothing gezeigt wurde, während das bei fehlerhaften Abrufen nicht der Fall war. Die Blickmanipulation ergab, dass die Gedächtnisleistung besser war, wenn der Hinweisreiz den Blick hin zur assoziierten räumlichen Position leitete. Im Gegensatz dazu war die Erinnerungsleistung schlechter, wenn der Blick von der assoziierten räumlichen Position weggeleitet wurde. Blickbewegungen an geleerte räumliche Positionen scheinen demnach auch den Abruf verbaler Stimuli zu erleichtern. In der zweiten Untersuchung wurde erforscht, ob das Looking-at-nothing Verhalten nachlässt, wenn das experimentelle Material stark gelernt, d.h. stark im Gedächtnis repräsentiert ist. Dazu wurde das gleiche experimentelle Paradigma, wie in der ersten Untersuchung verwendet. Vier verschiedene Sätze wurden während der Enkodierphase mit vier verschiedenen räumlichen Positionen assoziiert. Nach jeder Präsentation aller vier Sätze, wurde einer der Sätze getestet. Diese Prozedur wiederholte sich in zwölf Durchgängen. In den ersten vier Durchgängen sahen die Versuchspersonen beim Abruf häufiger in das Feld, dass mit der getesteten Information assoziiert war, d.h. sie zeigten wie erwartet das Looking-at-nothing Verhalten. Je mehr Durchgänge die Versuchspersonen bearbeiteten, desto seltener blickten sie zu der assoziierten räumlichen Position. Demnach verschwindet das Looking-at-nothing Verhalten, wenn Informationen stark im Gedächtnis repräsentiert sind. In der dritten und vierten Untersuchung wurden Blickbewegungen an geleerte räumliche Positionen als Methode verwendet um Denkprozesse zu untersuchen. In der dritten Untersuchung lernten Versuchsteilnehmer zunächst Informationen über fiktive Bewerber (Exemplare) für eine freie Position in einem Unternehmen. Jedes Exemplar wurde mit seinen Eigenschaften während der Lernphase mit einer distinkten räumlichen Position verknüpft. In einer nachfolgenden Entscheidungsphase beurteilten die Versuchsteilnehmer neue Bewerber. Diese neuen Bewerber variierten in ihrer Ähnlichkeit mit den zuvor gelernten Bewerbern. Versuchsteilnehmer die eine ähnlichkeitsbasierte Entscheidungsstrategie verwendeten, sahen an die geleerten räumlichen Positionen zurück, die in der Lernphase mit den Exemplaren verknüpft wurden. Wendeten sie jedoch eine abstrakte Regel an, um die neuen Bewerber zu beurteilten, so zeigten sie kein Looking-at-nothing Verhalten. Dieses Ergebnis lässt darauf schließen, dass eine ähnlichkeitsbasierte im Gegensatz zu einer regelbasierten Strategie den Abruf zuvor gelernter Exemplare bewirkt. Auch in der fünften Untersuchung wurden Blickbewegungen als Methode eingesetzt, diesmal zur Untersuchung gedächtnisbasierter Schlussfolgerungsprozesse, wie sie beim Finden von Erklärungen für eine Anzahl gegebener Informationen auftreten. Manipuliert wurden die Reihenfolge der präsentierten Informationen und die Diversität der möglichen Erklärungen. Die getesteten Symptomsequenzen unterstützen stets mindestens zwei mögliche Erklärungen. Die Versuchsteilnehmer lernten in einer vorangestellten Lernphase die Symptome und ihre möglichen Erklärungen. Symptome und Erklärungen wurden mit räumlichen Positionen verknüpft. In einer anschließenden Diagnosephase wurden verschiedene Symptomsequenzen getestet. Das Blickverhalten während der Diagnosephase reflektierte die Interpretation der Symptome im Sinne der subjektiv wahrscheinlichsten Erklärung. Die Aufzeichnung und Analyse der Blickbewegungen erlaubte es die Entwicklung dieser Interpretation über die gesamte Sequenz hinweg zu beobachten und Hypothesenwechsel lokalisieren zu können. Insgesamt stützen die Ergebnisse dieser Dissertation die Annahme einer engen funktionalen Verbindung von Blickbewegungen, Gedächtnis- und Denkprozessen. Sie zeigen, dass Blickbewegungen nicht automatisch an alle assoziierten räumlichen Positionen gerichtet werden, sondern dass sie vielmehr den situations- und aufgabenabhängigen Abruf von Informationen aus dem Gedächtnis widerspiegeln. Blickbewegungen können als direktes Verhaltensmaß zur Messung von Gedächtnisprozessen beim ähnlichkeitsbasierten Entscheiden herangezogen werden und liefern wertvolle Prozessdaten über die Integration von Symptominformationen beim diagnostischen Schließen. Die Ergebnisse dieser Dissertation werden im Lichte der aktuellen theoretischen Diskussion über kognitive Prozesse beim Bewegen der Augen, beim Gedächtnisabruf und beim komplexen Denken betrachtet. Abschließend werden Empfehlungen für die Verwendung der Methode der Blickbewegungsmessung als Prozessmaß zur Untersuchung gedächtnisbasierter Denkprozesse gegeben, ein Überblick über zukünftige Forschungsmöglichkeiten präsentiert und Ideen für Anwendungsmöglichkeiten der präsentierten Befunde aufgezeigt.

Background Research has shown that people need to be pre-informed about the ambiguity in order to perceive both interpretations (reverse) of an ambiguous figure. Children younger than 4 years mostly do not experience reversal even when informed. This suggests that the processes involved in reversal develop at this age. Aim The aim of the studies reported here was to disentangle the cognitive processes (metarepresentation, executive function, mental imagery) and the role of eye-movements involved in reversal. Method Four studies (7 experiments), each involving around sixty 3-, 4- and 5-year-old children, using multiple tasks, were conducted. The primary tasks used were the Ambiguous Figures Production and Reversal tasks. The secondary tasks used were metacognitive, executive function and mental imagery tasks. New tasks were also implemented in order to assess reversal abilities. Results Between the ages of 3 and 4 children develop the basic conceptual understanding for reversal (Study 1), that an ambiguous figure can have two interpretations. This is associated with the understanding of false belief, synonymy and homonymy. Between the ages of 4 and 5 children develop inhibitory (Study 3) and image generation abilities (Study 4). These are key cognitive processes necessary for reversal. Contrary to previous research, when task demands were changed (Reversal Task Revised) children’s reversal is at ceiling by the age of 5 (Studies 3 and 4). Eye-tracking data suggests that appropriate eye-movements, focusing on particular parts of the ambiguous figure, are not a primary causal factor in the development of reversal abilities (Study 4). Conclusion The ability to reverse develops in two stages. During stage 1 (between 3 and 4 years) children develop the necessary conceptual understanding that an ambiguous figure can have two interpretations (top-down knowledge). During stage 2 (between 4 and 5 years) children develop the necessary cognitive processes for reversal to occur (inhibition and image generation).