Task-based language teaching (TBLT), a research-informed pedagogy for fostering second language (L2) learning through functional language use, advocates the use of tasks for organizing instructional content and the sequencing of tasks based on task complexity. While the focus of much research has been on the complexity of speaking and writing tasks, to date, scant research has been directed at the impact of reading task complexity, especially when aimed at the learning of subject matter (i.e., content learning). With increasing numbers of multinational learner classrooms, the effectiveness of such instruction constitutes an ever more indispensable factor in all levels of education, exerting a profound impact on the lives of millions of L2 learners as well as on the cultivation of skilled bilingual and multilingual citizens capable of applying content area knowledge to tackle society’s wider challenges such as pandemics. Adopting a within-subject design, this dissertation zeroed in on a specific type of reading task—read to summarize—examining the degree to which the manipulation of reading task complexity affected L2 learners’ reading processes (i.e., attention allocation and depth of processing) and reading outcomes (i.e., content learning and language use). 30 international students enrolled in graduate programs in the U.S. were recruited to complete three read-to-summarize tasks online while their eye and mouse movements were recorded. Follow-up stimulated recall interviews based on the eye-tracking heatmaps and mouse-tracking recordings were conducted to probe depth of processing. Written summaries served as measures of content learning and language use; additionally, familiarity ratings and short-answer responses were included to gauge learning of main ideas and specific details, respectively. Screening and exit surveys were also administered to collect participants’ demographic information and task perception ratings. Data analyses were performed in Python 3.9 and R Studio 2021.9.1. Findings from the language use measures show that the most complex task, in general, elicited greater phrasal complexity and the least complex task engendered greater amounts of subordination and coordination. As for content learning, the task of medium complexity yielded more correct major and minor idea units. These findings collectively suggest that while the most complex task was more facilitative of advanced language use, the task of medium complexity was more conducive to content learning. Regarding the results of the process measures, more complex tasks generally led to longer dwell time and more fixation counts than less complex ones. However, when disaggregating the results, the high-performing group had shorter dwell time and produced more main ideas in the most complex task than its low-performing counterpart. Results from the interview data further reveal that the high-performing group strategically engaged in efficient higher- and lower-level processing, whereas the low-performing group tended to demonstrate inefficient lower-level processing. Furthermore, focused analyses of four participants uncover a great deal of individual variability both in online processing and in the resulting learning outcomes. These findings are discussed in relation to the comprehension and production processes as encapsulated within one pedagogic task; theoretical, methodological, and pedagogical implications are expounded.

This thesis investigates individual differences and their impact on reading proficiency using different measures of proficiency, a variety of data collection and statistical methods, and different populations. The goal was to examine the impact that individual differences in certain reading-related skills and cognitive abilities have on reading proficiency and how these differences interact. Through three key studies that make up this thesis, several important discoveries and contributions were made to the field. Chapter 2 introduces an easy-to-use application for measuring cloze probability. ‘ClozApp’, was created and made publicly available, along with a user manual and sample code for programming. Chapter 3 contributed through the development of a novel statistical method used to analyze variance between populations with different linguistic backgrounds. This method was used to demonstrate how an individual’s linguistic background (i.e., whether they were first- or second-language speakers of English) impacted how individual differences in reading skills influence their reading fluency, as indicated through their eye-movements. This statistical prediction method is open source and was made widely available for use along with sample data and code. In Chapter 4, a new connection was found between two important cognitive factors that are well-known in the reading literature: statistical learning and motivation. Using mediation analyses, this project discovered an interaction between these factors that further highlights the ways they impact reading proficiency. This thesis demonstrates a comprehensive approach to investigating individual differences in reading proficiency in the following ways: (i) both reading fluency and comprehension were investigated as measures of reading proficiency, (ii) data collection included a variety of reading-related skills, cognitive abilities, and group differences, and (iii) unique statistical analysis methods were utilized to investigate both individual and group differences. This thesis highlights important new discoveries and makes significant lasting contributions to the field of reading research. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD) / This thesis investigates how individual differences influence reading proficiency. Specifically, it asks how the ways in which people differ on certain reading-related skills and cognitive abilities can determine how well they read. Using different measures of proficiency, a variety of data collection and statistical methods, and looking across different populations, the goal of this thesis was to examine the ways in which people differ in these skills and abilities, how these differences interact, and the resulting impact on reading proficiency. This thesis resulted in three significant contributions to the field. First, it made available a new application for collecting data on an important variable in reading research – cloze probability. In addition, it culminated in the development of a novel statistical method that demonstrates how an individual’s linguistic background can influence their reading fluency. Finally, a new connection was found between two important cognitive factors that interact to influence reading comprehension.

Human infants rely on social interactions to acquire culturally relevant knowledge about their environment. Aside from active participation (“first-party perspective”), infants encounter social interactions through third-party observation (“third-party perspective”). Despite the absence of own involvement, the mere observation of others’ interactions represents an essential source of social learning opportunities. The overarching aim of this dissertation was to deepen our understanding of the foundations of infants’ observational learning from third-party interactions. This was achieved by investigating (a) social attentional developments and motivational influences driving infants’ attention toward third-party interactions (Study 1 & 2), and (b) factors influencing infants’ attention and memory while observing third-party interactions (Study 3). Study 1 investigated how infants’ attentional orienting to third-party interactions develops in parallel with their active social attention behavior. In Experiment 1, 9.5- to 11-month-old infants looked longer than 7- to 8.5-month-olds at videos showing two adults engaging in a face-to-face interaction, when simultaneously presented with a non-interactive back-to-back scene showing the same people acting individually. Moreover, older infants showed higher social engagement (including joint attention) during parent-infant free play. Experiment 2 replicated this age-related increase in both measures and showed that it follows continuous trajectories from 7 to 13 months of age. These findings suggest that infants’ attentional orienting to others’ social interactions coincides with developments in their social attention behavior during own social interactions. Study 2 examined the incentive value of social interactions as a proximal driver of infants’ attentional orienting to third-party interactions. In a gaze-contingent associative learning task, two geometrical shape cues were repeatedly paired with two kinds of target videos showing either a dyadic face-to-face interaction or a non interactive back-to-back scene. We found that 13-monthold infants performed faster saccadic latencies and more predictive gaze shifts toward the cued target region during social interaction trials. This suggests that social interaction targets can serve as primary reinforcers in an associative learning task, supporting the view that infants find it intrinsically rewarding to observe others’ social interactions. Study 3 investigated infants’ object encoding in the context of observed social interactions. In Experiment 1, 9-month-old infants were presented with four types of videos showing one object and two adults. The scenarios varied regarding the eye contact between the adults (eye contact or no eye contact) and the adults’ object directed gaze (looking toward or away from the object). Infants showed increased object encoding, but only when seeing two adults looking at an object together, following mutual eye contact. We found an identical pattern of results in a matched first-party design during which 9-month-old infants were directly addressed by one single adult on screen (Experiment 2). Together, these findings suggest that the capacity to learn about novel objects by observing third-party interactions emerges in the first postnatal year, and that it may depend on similar factors as infants’ learning through direct social interactions at this age. The findings of all three studies are integrated in a general discussion. In summary, the results of this thesis suggest that, throughout the first year after birth, infants develop abilities and preferences enabling them to approach and efficiently learn from third-party social interactions.:General Introduction 1 1.1 The Infant As an Active Learner 2 1.2 Social Attentional Requirements of Infants’ Learning From Social Interactions 3 1.3 Motivational Mechanisms Affording Opportunities to Learn From Social Interactions 16 1.4 Infants’ Learning From Social Interactions 21 1.5 Research Gaps 26 1.6 Focus of This Dissertation 27 Study I 33 2.1 Introduction 34 2.2 Experiment I 38 2.3 Experiment II 45 2.4 General Discussion 50 Study II 55 3.1 Introduction 56 3.2 Methods 57 3.3 Results 63 3.4 Discussion 64 Study III 69 4.1 Introduction 70 4.2 Experiment I 74 4.3 Experiment II 81 4.4 General Discussion 86 General Discussion 91 5.1 Summary of Results 91 5.2 Research Contributions 93 5.3 Limitations and Future Directions 101 5.4 Overall Conclusion 114 References 115 Appendix A – Supplementary Materials Study I 137 Appendix B – Supplementary Materials Study II 148 Appendix C – Supplementary Materials Study III 152 Curriculum Vitae 167 Scientific Publications and Conference Contributions 169 Contributions of Authors 171 Declaration of Authorship 175

The nature of morphological decomposition in visual word recognition remains unclear regarding morphemically complex words such as prefixed words. To investigate the decomposition process, the current study examined the extent to which effects involving transposed letters are modulated when the transposed letters cross a morpheme boundary. Previous studies using masked priming have demonstrated that transposed letter effects (i.e. superior priming when the prime contains transposed letters than when it contains replacement letters) disappear or markedly decrease when the transposition occurs across a morpheme boundary. The current experiments further investigated transposed letter effects in prefixed words using both parafoveal previews in natural reading and masked priming. There were significant differences between both the correct and transposed letter conditions and the replacement letter condition, but no interaction between the preview effects and type of target word in both the natural reading and masked priming tasks. Thus, unattenuated transposed letter effects can be elicited when the transposition occurs across the morpheme boundary between prefix and root morpheme, indicating that morphemic decomposition is not involved in the early processes of word recognition reflected in parafoveal previews and masked primes.

Attention is important in learning, Attention-deficit/hyperactivity disorder, Driving, and many other fields. Hence, intelligent tutoring systems, Attention-deficit/hyperactivity disorder diagnosis systems, and distraction detection of driver systems should be able to correctly monitor the attention levels of individuals in real time in order to estimate their attentional state. We study the feasibility of detecting distraction and concentration by monitoring participants' attention levels while they complete cognitive tasks using Electroencephalography and Eye Tracking in a virtual reality environment. Furthermore, we investigate the possibility of improving the concentration of participants using relaxation in virtual reality. We developed an indicator that estimates levels of attention with a real value using EEG data. The participant-independent indicator based on EEG data we used to assess the concentration levels of participants correctly predicts the concentration state with an accuracy (F1 = 73%). Furthermore, the participant-independent distraction model based on Eye Tracking data correctly predicted the distraction state of participants with an accuracy (F1 = 89%) in a participant-independent validation setting. / La concentration est importante dans l’apprentissage, Le trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité, la conduite automobile et dans de nombreux autres domaines. Par conséquent, les systèmes de tutorat intelligents, les systèmes de diagnostic du trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité et les systèmes de détection de la distraction au volant devraient être capables de surveiller correctement les niveaux d’attention des individus en temps réel afin de déduire correctement leur état attentionnel. Nous étudions la faisabilité de la détection de la distraction et de la concentration en surveillant les niveaux d’attention des participants pendant qu’ils effectuent des tâches cognitives en utilisant l’Électroencéphalographie et l’Eye Tracking dans un environnement de réalité virtuelle. En outre, nous étudions la possibilité d’améliorer la concentration des participants en utilisant la relaxation en réalité virtuelle. Nous avons mis au point un indicateur qui estime les niveaux d’attention avec une valeur réelle en utilisant les données EEG. L’indicateur indépendant du participant basé sur les données EEG que nous avons utilisé pour évaluer les niveaux de concentration des participants prédit correctement l’état de concentration avec une précision (F1 = 73%). De plus, le modèle de distraction indépendant des participants, basé sur les données d’Eye Tracking, a correctement prédit l’état de distraction des participants avec une précision (F1 = 89%) dans un cadre de validation indépendant des participants.

付記する学位プログラム名: デザイン学大学院連携プログラム / 京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第24607号 / 工博第5113号 / 新制||工||1978(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科機械理工学専攻 / (主査)教授 椹木 哲夫, 教授 小森 雅晴, 教授 泉井 一浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

Aufmerksamkeit ist eine wichtige kognitive Operation, die mehrere Prozesse betrifft, zu welchen Konzentration, Orientierung, Filterung und Verarbeitung von Inputs, das Aufrechterhalten des Fokus und endogene Kontrolle gehören (Colombo, 2001; Hendry et al., 2019). Es wird angenommen, dass Aufmerksamkeit die Allokation von kognitiven Ressourcen, die Priorisierung und Aktualisierung eintreffender Informationen und die Regulierung von Verhalten in der frühkindlichen Entwicklung unterstützen kann (Colombo et al., 2011; Esterman & Rothlein, 2019). Die Fähigkeit zur Steuerung von Aufmerksamkeit in frühen Jahren wird häufig als entscheidend für die spätere Entwicklung von Selbstregulation angesehen (Posner et al., 2016; Rueda, Posner, et al., 2005), welche verbunden ist mit der akademischen Leistung und Lernleistung im späteren Leben (Best et al., 2011; Morgan et al., 2019). Beeinträchtigungen von Aufmerksamkeit und Selbstregulation sind oft mit neurologischen Entwicklungsstörungen verbunden, wie beispielsweise einer Aufmerksamkeitsdefizits- oder einer Hyperaktivitätsstörung (Barkley, 1997; Sjöwall et al., 2013; Sonuga-Barke et al., 2010) oder einer Autismus-Spektrum-Störung (Gilotty et al., 2002; Matson et al., 2013; Samson et al., 2014). Der Blick nach vorn – vom Säugling zum Kleinkind Die Entwicklungsliteratur verlässt sich zur Messung der Aufmerksamkeitssteuerung stark auf die Messung unterschiedlichen Blickverhaltens (Bornstein, 1985; Colombo et al., 1999; Gredebäck et al., 2009). Verschiedene Parameter des Blickverhaltens wurden verwendet, um unterschiedliche Aspekte der Aufmerksamkeitssteuerung zu erfassen, wie beispielsweise die Latenz der Ausrichtung zu Stimuli (Pyykkö et al., 2020), die Blickdauer auf Stimuli (Johansson et al., 2015) oder die Verarbeitungsgeschwindigkeit visueller Stimuli (Blankenship et al., 2019). Obwohl berichtet wurde, dass verschiedene Aspekte der Entwicklung der Aufmerksamkeitssteuerung über die ersten 2 Lebensjahre stabil sind (Brandes-Aitken et al., 2019; Colombo et al., 2004; Rose & Feldman, 1987; Rose et al., 2001), basieren die meisten Ergebnisse auf einem einzelnen und kurzen Beobachtungszeitraum (z. B. 5 Minuten). In dieser Arbeit wird eine datengetriebene Methodik eingesetzt, um einen longitudinalen Datensatz zu untersuchen, der Daten zum Blickverhalten im Alter von 6, 10 und 18 Monaten enthält. Auf diese Weise sind wir im Stande, Entwicklungsänderungen der Aufmerksamkeitssteuerung aus verschiedenen Perspektiven zu beobachten. Vor allem konnte auf diese Weise eine stabile und robuste Messgröße identifiziert und etabliert werden, die verwendet werden kann, um zu anderen Variablen in Bezug gesetzt zu werden, beispielsweise in der vorliegenden Arbeit zur Selbstregulation und zur mütterlichen psychischen Gesundheit. Aufmerksamkeit im Säuglingsalter wird oft als Frühindikator oder Prädiktor für Selbstregulationsfunktionen genutzt. Selbstregulationsfunktionen wiederum, häufig unter Betonung von Effortful Control und exekutiven Funktionen (Posner & Rothbart, 2000; Rothbart & Rueda, 2005; Rothbart, Sheese, et al., 2011), korreliert mit individuellen akademischen Leistungen, der Lebenszufriedenheit und dem Arbeitsmarkterfolg (Ahmed et al., 2019; Best et al., 2011; Brock et al., 2009; Morgan et al., 2019). Es wurde vorgeschlagen, dass Aufmerksamkeit grundlegend für die Entwicklung von Selbstregulationsfunktionen ist (Colombo & Cheatham, 2006; Posner & Rothbart, 2009; Rueda, Posner, et al., 2004). Auf dieser Basis haben mehrere jüngere Studien einen positiven Zusammenhang zwischen Aufmerksamkeit und Selbstregulation in den frühen Lebensjahren festgestellt (Blankenship et al., 2019; Cuevas & Bell, 2014; Geeraerts et al., 2019; Papageorgiou et al., 2014). In der vorliegenden Arbeit wurde die Literatur gesichtet, die diesen Zusammenhang aufstellt, und die Gesamtevidenz geprüft. Obwohl zwar empirische Hinweise darauf existieren, die diese Feststellung unterstützen, sind die Ergebnisse nicht konsistent. Des Weiteren werden basierend auf den gleichen Annahmen experimentelle Ergebnisse präsentiert, welche den Zusammenhang zwischen Messgrößen der Aufmerksamkeit im Säuglingsalter (auf Basis der datengetriebenen Methodik) und der Selbstregulationsfunktionen im Alter von 18 und 30 Monaten untersuchen. Die vorliegenden Resultate, ebenso wie der Literaturüberblick unterstützen die Behauptung eines Zusammenhangs zwischen Aufmerksamkeit und Selbstregulation nicht, zumindest nicht im Kleinkindalter. Der Blick zurück – vom Säugling zu Schwangerschaft und Kindheit der Mutter Vor dem Hintergrund der Wichtigkeit von Aufmerksamkeit im Säuglingsalter und der zuvor beschriebenen Rolle in der späteren Entwicklung haben Studien zu Säuglingsalter und Kindheit versucht, diejenigen Risikofaktoren zu identifizieren, welche die Aufmerksamkeitsentwicklung beeinträchtigen könnten. Dies legt den nachträglichen Fokus der Betrachtung auf die In-Utero-Periode und sogar Kindheitserfahrungen der Mutter. Es existieren substantielle Hinweise darauf, dass mütterliche Stressfaktoren kortikale und subkortikale Verknüpfungen von Säuglingen beeinflussen (Rifkin-Graboi et al., 2013; Scheinost et al., 2020) und negative Auswirkungen auf die kognitive Entwicklung von Kindern haben kann (Keim et al., 2011; Kingston et al., 2015; Laplante et al., 2004; Tarabulsy et al., 2014). Des Weiteren wurde in jüngeren Studien berichtet, dass negative mütterliche Kindheitserfahrungen einen kumulativen Effekt auf die mütterliche psychische Gesundheit haben kann (Sacchi et al., 2020; Weltz et al., 2016) und wiederum zu strukturellen Konsequenzen für die neuronale Entwicklung in-utero führen kann (Andescavage et al., 2017; Moog et al., 2018). Im Einklang mit diesen Ergebnissen haben mehrere umfangreiche Studien einen negativen Zusammenhang zwischen mütterlichem Stress und Kindheitstraumata, aufmerksamkeitsbezogenen Problemen (Ross et al., 2020; Wang & Dix, 2017), Aufmerksamkeitsdefizits-/Hyperaktivitätssymptomen (Moon et al., 2021; Mulraney et al., 2019; Vizzini et al., 2019) und einem erhöhten Autismusrisiko (Roberts et al., 2013) ihrer Kinder gezeigt. Obgleich eine umfangreiche Literatur zeigt, dass mütterlicher Stress die Aufmerksamkeit von Kindern beeinflusst, sind die zugrundeliegenden Mechanismen weiterhin unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden die theoretischen Erklärungsansätze und die empirische Beweislage zum Zusammenhang von mütterlichen Stressfaktoren und Aufmerksamkeit des Nachwuchses untersucht. Im nächsten Schritt wurden, um ein besseres Verständnis für die zugrundeliegenden Mechanismen zu entwickeln, verschiedene Aspekte der mütterlichen psychischen Gesundheit (z. B. depressive Symptome, Symptome von Angstgefühlen und negative mütterliche Kindheitserfahrungen) und ihr Zusammenhang mit der Aufmerksamkeit von Säuglingen untersucht, basierend auf der gleichen Stichprobe anhand der Aufmerksamkeitsmessgrößen und unter Hinzufügen mütterlichen Daten von der Schwangerschaft bis 12 Monate nach der Geburt. Im Gesamten behandelt die vorliegende Arbeit drei Hauptthesen, welche in zwei verbundenen Veröffentlichungen untersucht werden. Erstens wurde die Entwicklung von Aufmerksamkeit im Alter von 6, 10 und 18 Monaten unter Verwendung von etwa 0,5 Millionen Fixierungen von Eye-Tracking-Messungen untersucht und mittels einer datengetriebenen Methode analysiert. Nach der Entwicklung von stabilen und robusten Aufmerksamkeitsmessgrößen, wurde das zweite Ziel umgesetzt, den Zusammenhang mit Selbstregulationsfunktionen zu untersuchen. Drittens wurde unter Verwendung der robusten Aufmerksamkeitsmessgrößen untersucht, ob rückblickend negative mütterliche Kindheitserfahrungen und mütterliche Stressfaktoren während der Schwangerschaft die Aufmerksamkeit von Säuglingen beeinflussen (Tu et al., 2021). Im Ergebnis zeigt sich (1) ein hoher Grad an Stabilität und interne Konsistenz zweier Aspekte der Aufmerksamkeitssteuerung von 6 bis 18 Monaten unter Verwendung einer datengetriebenen Methodik; (2) die Abwesenheit eines signifikanten Zusammenhangs zwischen Aufmerksamkeitssteuerung im Säuglingsalter und Selbstregulation im Kleinkindalter, welche eine weithin angenommene Verbindung zumindest im Kleinkindalter nicht bestätigt; und (3) einen signifikanten Einfluss von mütterlichen psychologischen Stressfaktoren, die in Verbindung zu negativen mütterlichen Kindheitserfahrungen stehen, auf die dauerhafte Aufmerksamkeit von Säuglingen. Zusammenfassend bietet die vorliegende Arbeit tiefere Einblicke in die Entwicklung von Aufmerksamkeit im Säuglingsalter und trägt zu einer wachsenden Literatur bei, die nahelegt, dass Prävention und Intervention sowohl für Mütter als auch für Säuglinge bereits vor der Schwangerschaft ansetzen sollten. Gleichzeitig zeigt die vorliegende Arbeit auf, dass das Forschungsfeld dringend weitere Untersuchungen zu den Entwicklungspfaden benötigen, die zu Selbstregulation führen. Dies unterstreicht die mehrstufige Natur von Entwicklungsprozessen. Zum jetzigen Zeitpunkt besteht nur wenig Evidenz, dass Aufmerksamkeit im frühen Säuglingsalter stark und auf besondere Weise mit Selbstregulation in der Kindheit in Zusammenhang stünde. Eine Theoriebasis und überprüfbare Modelle, die spezifisch für die Bewertung von früh entstehenden Grundlagen der Selbstregulation entwickelt werden, wären essenzielle Modelle, die der Komplexität der Aufgabe gerecht werden können.:1. Introduction p.7 1.1 Attentional Control in Infancy p.10 1.1.1 Development of Attentional Control in Infancy p.10 1.1.2 The Application of a Data-driven Method for Attention Measures Using Eye-tracking Data p.13 1.2 Attention and Self-regulatory Functions p.19 1.2.1 Distinct yet Approximate Aspects of Self-regulatory Functions in Early Years of Life p.19 1.2.2 The Relation between Attentional Control and Self-regulatory Functions p.20 1.3 Maternal Distress and Infants’ Attention p.26 1.3.1 Cross-generational Effects on Offspring’s Attention p.26 1.3.2 A Multi-dimensional Investigation of the Impact of Maternal Distress on Infants’ Attention p.27 2. Experimental Work p.33 2.1 Publication 1 – Experimental Work: Tu et al., (2022) p.35 2.2 Publication 2 – Experimental Work: Tu et al., (2021) p.51 3. General Discussion and Outlook p.67 3.1 Implications and Questions from the Experimental Work p.67 3.2 Optimizing the Design for Future Studies p.70 4. Summary p.73 3.1 English Summary p.73 3.2 Deutsche Zusammenfassung p.76 References p.80 Appendix p.96 A.1 Supplementary Information p.96 A.2 Author Contributions to the Publications p.97 A.3 Declaration of Authenticity p.99 A.4 Curriculum Vitae p.100 A.5 List of Publications p.102 A.6 Conference Contributions p.102 A.7 Acknowledgements p.103

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