3.3 Wahrnehmung und Blickbewegungen

3.3 Wahrnehmung und Blickbewegungen

In der Kartographie sind Prozesse, Funktionen und Wirkungen der visuellen Wahrnehmung in den 1950er Jahren, vor allem aber ab den 70er Jahren thematisiert worden. Konkretes Forschungsziel empirischer Untersuchungen war – entsprechend der damaligen Aufgaben der Kartographie – die Wirkung von Kartenelementen unter verschiedenen graphisch-visuellen Bedingungen zu ermitteln. Diese spezifische Sichtweise auf graphische Zeichen, Muster, Netze und Figuren ist heute, im Zusammenhang mit neuen Fragestellungen zu Prozessen der Informations- und Wissensverarbeitung sowie zur medialen Kommunikation, erheblich erweitert worden (vgl. z.B. Heidmann 1999 Heidmann, F. (1999): Aufgaben- und nutzerorientierte Unterstützung kartographischer Kommunikationsprozesse durch Arbeitsgraphik. Konzeptionen, Modellbildung und experimentelle Untersuchungen. (Diss.) Herdecke und Müller 2000 Müller, A. (2000): Nutzerunterstützung in elektronischen, kartographischen Medien. Ein Modell zur Entwicklung interaktiver Karten am Beispiel einer DV-gestützten Kartierung. Diss., Universität Trier). Forschungsziele der Kartographie:
– Ermittlung der Wirkung von Kartenelementen.
– Untersuchung von Prozessen der Informations- und Wissensverarbeitung im Rahmen der medialen Kommunikation
In benachbarten Wissenschaftsdisziplinen ist die visuelle Wahrnehmung, als wichtiger Faktor der Kommunikation, der Wissens- und Erkenntnisbildung, des Lernens und der räumlichen Orientierung, zum Teil schon früher Gegenstand theoretischer und praktischer Betrachtungen gewesen. Ein Beispiel für die Befassung mit visueller Wahrnehmung und daraus resultierenden Gedächtnisleistungen ist die so genannte Loci-Methode, bei der einprägsame Bilder als Stellvertreter für zu merkende Begriffe mit Punkten einer bestimmten Route gedanklich verknüpft werden und sich daraus ein besonders merkfähiges räumliches Konstrukt ergibt. Diese Lern- und Assoziationstechnik hat schon in der Antike im Bereich der Rhetorik eine Rolle gespielt (z.B. bei Cicero (2001)Cicero, M.T. (2001): De Oratore. In: De Oratore. Lateinisch-deutsch. Über den Redner. Stuttgart: De oratore – Über den Redner, 55 v. Chr.; vgl. Classen (1993) Classen, C.J. (1993): Ciceros orator perfectus. Ein vir bonus dicendi peritus?. In: Die Welt der Römer. 155-167, Berlin/New York und wird auch noch heute vereinzelt als praktische Lernmethode angesehen. Untersuchungen zur visuellen Wahrnehmung:
wichtiger Faktor der Kommunikation, der Wissens- und Erkenntnisbildung, des Lernens und der räumlichen Orientierung
Für eine frühe wissenschaftliche Befassung mit bildlichen Repräsentationen steht die sog. Eidetik. Der Begriff wurde von Viktor Urbantschitsch (1907)Urbantschitsch, V. (1907): Über subjektive optische Anschauungsbilder. Leipzig zuerst als subjektive Anschauungsbilder und von der Marburger Forschergruppe um Erich Rudolf Jaensch (1927) Jaensch, E. R. (1927): Die Eidetik und die typologische Forschungsmethode. Leipzig als eidetische Bilder eingeführt und erlangte vor allem in Deutschland eine erhebliche Popularität. Kern zahlreicher Veröffentlichungen war die Beschreibung und Untersuchung von Fähigkeiten, eine optische Vorlage auch nach einer längeren Zwischenzeit umfassend gedanklich reproduzieren – also vorstellen zu können. Thema der Eidetik:
Fähigkeiten, eine optische Vorlage auch nach einer längeren Zwischenzeit umfassend gedanklich reproduzieren zu können.
Schumann-Hengsteler (1995) Schumann-Hengsteler, R. (1995): Die Entwicklung des visuell-räumlichen Gedächtnisses. Göttingen diskutiert die Relevanz von eidetischen Anschauungsbildern im Rahmen von kindlichen visuell-räumlichen Gedächtnisleistungen. Sie kommt dabei zu zwei Ergebnissen, mit denen die in der Vergangenheit postulierte Aussagen der Eidetik nicht bestätigt werden können: Erstens gebe es keine Anhaltspunkte, dass eidetische Fähigkeiten besonders bei Kindern anzutreffen seien und zweitens handele es sich bei den sog. eidetischen Vorstellungen um keine spezifische Form der Informationsverarbeitung, sondern sie seien im gesamten Kontext von Gedächtnisleistungen und Vorstellungsprozessen zu sehen. Insgesamt konnte sich der Eidetikansatz u.a. aufgrund der methodische Schwierigkeit, „subjektive bildliche Vorstellungen“ für empirische Untersuchungen überprüfbar beschreiben (operationalisieren) zu können, nicht weiter durchsetzen, wird aber im Rahmen der sog. Imagery-Forschung indirekt und mit neuen Fragestellungen z.T. weiter verfolgt (vgl. z.B. Sheikh 1983 Sheikh, A.A. (Hrsg.) (1983): Imagery. Current theory, research and application. New York). Untersuchungsergebnisse von Schumann-Hengsteler:
– eidetische Fähigkeiten sind nicht nur speziell bei Kindern anzutreffen;
– eidetische Vorstellungen sind keine spezifische Form der Informationsverarbeitung;
Für die Kartographie kann sowohl die Loci-Technik als auch die Eidetik von Interesse sein, da bei ihnen dem eigenständigen Stellenwert von Bildmaterial in Vorstellungs- und Gedächtnisprozessen ein hoher Stellenwert zukommt und sowohl raumbezogene Aspekte bei gedanklichen Vorstellungen als auch gesteigerte Merkfähigkeit bei (graphischem) Bildmaterial thematisiert und z.T. untersucht wurden. Obwohl wissenschaftlichen Fragestellungen anscheinend nur schwer zugänglich, könnten die Beschreibungen von visuellen Vorstellungs- und Merkobjekten im Zusammenhang mit der Präsentation und Verarbeitung von Zeichen- und Bedeutungskonstrukten, wie z. B. bei der gedanklichen Repräsentation von konkreten georäumlichen Mustern, von erheblichen Interesse sein. Loci-Methode und eidetische Fähigkeiten haben Berührungspunkte mit Prozessen gedanklicher Repräsentation von georäumlichen Mustern

3.3.1 Untersuchungen zur visuellen Wahrnehmung

Die Untersuchung von Prozessen der visuellen Informationsverarbeitung orientiert sich im Wesentlichen an der Struktur der Ergebnisse, die aus diesen Prozessen resultieren, an den Einflussfaktoren, die den Ablauf der Prozesse bestimmen und letztendlich den Funktionen von gewonnenen Informationen für gedankliche Vorstellungen oder für das menschliche Handeln. Zum Beispiel werden bei Zimbardo et al. (2004)Zimbardo, Ph.G. u. Gerrig, R.J. (2004): Psychologie. München im Wesentlichen drei Prozessabschnitte der visuellen Wahrnehmung unterschieden, wobei von einer zunehmenden kognitiven Beeinflussung und bewussten Steuerung der Prozesse ausgegangen wird (vgl. Abb. 33.1, Kap. 1. 2 und z.B. Anderson (2007)Anderson, J.R. (2007): Kognitive Psychologie. Berlin, Heidelberg (Nachdruck 2012), Funke et al. (2006)Funke, J. u. Frensch, P.A. (Hrsg.) (2006): Handbuch der Allgemeinen Psychologie – Kognition. Göttingen, Goldstein (2007) Goldstein, E.B. (2007): Wahrnehmungspsychologie. Heidelberg, Marr (1982) Marr, D. (1982): Vision. A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. San Francisco: Prozesse der visuellen Informationsverarbeitung:
– Ergebnisse der Prozesse,
– Einflussfaktoren zum Ablauf der Prozesse,
– Informationen für Vorstellungen und Handlungen.

Abb. 33.1 Prozessmodell der Wahrnehmung
(verändert nach Zimbardo 1995Zimbardo, Ph.G. (1995): Psychologie. Berlin
und Heidmann 2001aHeidmann, F. (2001a): Blickbewegungsregistrierung. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik, 1, Heidelberg).

  • In einem ersten Abschnitt wird angenommen, dass optische Reize im visuellen Gesichtsfeld sensorisch vom Untergrund als Formen, Texturen und Größen, Farben und Helligkeiten sowie Positionen und ihren Veränderungen (Bewegungen) als fundamentale Merkmale bildlicher Elemente extrahiert und neuronal verarbeitet werden. Diese Vorgänge erfolgen überwiegend unbewusst (vorbewusst) und ohne Einfluss von Aufmerksamkeitsprozessen (sog. präattentive Verarbeitung). Die Operationen werden vorwiegend durch das vorliegende Reizmaterial ausgelöst (sog. Bottom-up-Prozess), erfolgen lokal und können daher parallel im ganzen Gesichtsfeld ablaufen. Die Informationen werden dabei in der Regel nur kurzzeitig gespeichert.
 1. Optische Reize werden als Formen, Texturen, Größen, Farben, Helligkeiten sowie Positionen und Bewegungen als fundamentale Merkmale extrahiert und neuronal verarbeitet.
  • In einem zweiten Abschnitt werden Bereiche mit ähnlichen graphischen Merkmalen identifiziert und abgegrenzt. Die Bildung von separaten Einheiten aufgrund ähnlicher optischer Reize, die Bestimmung von figurativen Umrissen und Formen und die Positionierung und Verteilung im visuellen Feld bzw. Gesichtsfeld erfordern zunehmend kognitive Fähigkeiten und gedanklich verfügbare geometrische und topologische Wissenskategorien. Die Operationen werden noch vorwiegend vom Reizmaterial bestimmt, sie verlaufen aber überwiegend seriell, das heißt durch aufmerksamkeitsgeleitete Blickbewegungen auf örtliche Kontrastdifferenzen, Kanten, Reizmaxima oder -anomalien sowie zur visuellen Umfassung von Mustereinheiten. Inwieweit Informationen längerfristig gespeichert werden, hängt dabei von der Ausrichtung der Aufmerksamkeit ab, die durch auf Muster bezogene Fragestellungen bestimmt wird. Fragen sind z.B., ob Mustervarianten häufiger auftreten oder in welcher optischen Umgebung ein bestimmtes Muster eingebunden ist. Insgesamt wechseln auf dieser Ebene parallele und serielle Wahrnehmungsoperationen, wobei eine langfristige Einprägung (Encodierung) von konkreten optischen Informationen der „Durchmusterung“ nicht im Vordergrund steht.
 2. Bildung von Einheiten aufgrund ähnlicher figurativer Umrisse und Formen sowie ihrer Positionierung;
erforderlich: zunehmend kognitive Fähigkeiten sowie geometrisches und topologisches Wissen;
  • Als dritter Abschnitt der visuellen Wahrnehmung wird die gezielte Selektion und Enkodierung von bestimmten Informationen aus einer graphischen Präsentation gesehen. Dabei steht im Zentrum des Wahrnehmungsprozesses eine Fragestellung oder ein gedankliches Konstrukt, mit dessen Hilfe in Form eines Zielreizes durch visuelle Vergleiche z.B. ein Objekt mit bestimmten Merkmalen in seiner Position in der Präsentation entdeckt werden soll (vgl. sog. Merkmals-Integrations-Theorie;
    Treisman et al. 1980 Treisman, A. u. Gelade, J. (1980): A feature-integration theory of attention. Cognitive Psychology, 12, 97–136). Dieser Prozess basiert auf seriellen Fokussierungen im Suchvorgang, bei dem das Zentrum der Aufmerksamkeit und gleichfalls der größte Teil der Verarbeitungsressourcen auf einen fixierten kleinen Bereich des visuellen Feldes ausgerichtet werden. Im Suchvorgang selbst sind vor allem der Verlauf und die Mechanismen der Blickbewegungen von Interesse, die zur Fokussierung der Vergleichsobjekte führen sowie die Bedingungen, unter denen das Zielobjekt gedanklich repräsentiert bzw. mit dem zu suchenden Objekt assoziativ verknüpft, also verglichen wird. Dies wird zum einen von der Merkmalstruktur des Zielobjektes und des zu vergleichenden Objektes in der Präsentation beeinflusst und zum anderen von dem optischen und inhaltlichen Kontext, in dem der Suchprozess stattfindet.
 3. Durch Aufmerksamkeit gesteuerte Selektion und Enkodierung von bestimmten Informationen;
Die drei skizzierten Abschnitte, deren angegebene Abfolge und Abgrenzungen sicherlich kein überzeugendes Kennzeichen visueller Wahrnehmungsprozesse sind, bilden gleichfalls die Basis für die Informationsgewinnung mit Hilfe kartographischer Medien. Generell stellt sich allerdings dabei die Frage, welche Funktionen den einzelnen Vorgängen im Rahmen unterschiedlicher Situationen der visuellen Wahrnehmung zu kommen. Die verschiedenen Prozesse der kartographischen Informationsverarbeitung werden in der Regel durch konkrete Ziele initiiert, wie z.B. bei der Lösung raumbezogener Aufgaben, der Gewinnung georäumlicher Erkenntnisse oder als Begleitung von Vorgängen der medialen Kommunikation. Insofern kommen den drei Wahrnehmungsabschnitten in der Regel konkrete Funktionen zu, wie etwa Initiierung kartographischer Prozesse durch
– Lösung raumbezogener Aufgaben,
– Gewinnung georäumlicher Erkenntnisse,
– Begleitung medialer Kommunikation.
  • Extraktion fundamentaler Merkmale (erster Abschnitt) als „Feststellung, wie Waldflächen in einem betrachtetem Raumabschnitt verteilt sind“;
  • Musterbildung aufgrund ähnlich wirkender visueller Reizstrukturen (zweiter Abschnitt) als „Schaffung eines landschaftlichen Überblicks mit Flächen verschiedener Nutzungskategorien“;
  • gezielte Selektion und Enkodierung von bestimmten Merkmalkonstrukten (dritter Abschnitt) als „Feststellung von Standorten bestimmter Übernachtungsmöglichkeiten mit einer jeweils attraktiven Umgebung“.
Bei diesen Beispielen werden die Prozesse und Operationen der drei Wahrnehmungsabschnitte eher als unabhängige Vorgangsbereiche unterschieden. In der Psychologie oder den Neurowissenschaften werden die genannten Prozessbereiche dagegen häufig als integrierte Phasen eines Prozessverlaufs verstanden, wie es zum Beispiel bei dem sog. „Stufenmodell“ von Marr (1982)Marr, D. (1982): Vision. A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. San Francisco vorgeschlagen wird. Bei den oben aufgeführten Beispielen wird ein verstärkter Einfluss von fokussierter Aufmerksamkeit auch auf der unteren Ebene der elementaren visuellen Wahrnehmung erwartet und damit eine bewusste Steuerung und kognitive Beeinflussung von Prozessen der Informationsverarbeitung vorausgesetzt. Im Folgenden wird für die Beantwortung relevanten Fragestellungen der Kartographie dieser skizzierte Ansatz weiter verfolgt und dazu der Bedingungs- und Prozessbereich der visuellen Wahrnehmung dargestellt und bewertet. Bei Prozessen in Karten:
– Einfluss fokussierter Aufmerksamkeit,
– bewusste kognitive Steuerung der Informationsverarbeitung.

3.3.2 Blickbewegungen

Durch die Nutzung großformatigen „Papierkarten“ oder Bildschirmkarten einerseits und „Displaykarten“ in elektronischen Handgeräten andererseits ist im kartographischen Wahrnehmungsprozess eine zunehmende Differenzierung der zweidimensionalen Größe des visuellen Gesichtsfeldes entstanden. Hinzu kommt, dass bei kleinflächigen Sichtgeräten der relativ begrenzt abgebildete regionale Bereiche durch unterschiedliche technische Verfahren (z.B. durch Scrollvorgänge) erweitert werden muss, was dazu führt, dass sowohl zusätzliche sensomotorische und perzeptive als auch kognitive Leistung für die visuelle Aufnahme von zusammengehörigen Bildsequenzen erforderlich sind. Zum näheren Verständnis dieser Situation werden im Folgenden einige optische, sensorische und kognitive Grundlagen zur menschlichen Augen- bzw. Blickbewegung dargestellt. Durch neue kartographische Präsentationsformen ist eine zunehmende Differenzierung des visuellen Gesichtsfeldes entstanden.

Abb. 33.2 Drehachsen der Augen

3.3.2.1 Foveale Blickbewegung
Um Reize eines außerhalb des Blicks (exzentrisch) liegenden Elementes mit den Augen aufzunehmen zu können, bedarf es einer Änderung der Blickrichtung, damit das Ziel in der Fovea zentralis neu fixiert wird. Diese foveale Blickbewegung überbrückt eine Differenz zwei aufeinander folgenden Blickrichtungen und wird durch den Winkel der visuellen Achse relativ zu einer konstanten räumlichen Umgebung definiert (vgl. Fuller 1992Fuller J.H. (1992): Head Movement propensity. Exp. Brain Res. 92, 152-164.). Dieser Winkel setzt sich aus der Position des Kopfes im Raum und der Position der Augen in der Augenhöhle zusammen. Eine Kopfbewegung in horizontaler Richtung ist erst bei Blickbewegungen notwendig, bei der der exzentrische Zielwinkel um etwa ±40° überschritten wird. Das bedeutet, dass bei einem Winkel unter 40° die Blickveränderung allein durch die Augenbewegung geleistet werden könnte. In einem normalen Wahrnehmungsvorgang werden allerdings die Augenbewegungen auch schon bei einem erforderlichen Blickrichtungswechsel mit geringerem Winkelbetrag automatisch durch entsprechende Kopfdrehungen begleitet (vgl.
Heidmann 2001a Heidmann, F. (2001a): Blickbewegungsregistrierung. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik, 1, Heidelberg).		 Um Reize eines außerhalb des Blicks liegenden Elementes mit den Augen aufzunehmen zu können, bedarf es einer Änderung der Blickrichtung.
Diese foveale Blickbewegung überbrückt eine Differenz zwei aufeinander folgenden Blickrichtungen
Der Augapfel kann sich innerhalb bestimmter Grenzen um beliebig viele Achsen drehen. Alle möglichen Drehachsen schneiden sich in einem Punkt, der sich in seiner Position in der Augenhöhle (Orbita) nicht verändert. Dieser Kreuzungspunkt aller Drehachsen ist der Drehpunkt des Auges und liegt ca.14 mm hinter dem Hornhautscheitel und auf der Sehachse des Auges. Die Augenbewegungen werden vor allem durch drei Drehachsen definiert (vgl. Abb. 33.2): die z-Achse verläuft senkrecht durch das Auge, die x-Achse hat einen waagerechten Verlauf und die y-Achse verläuft als Lotrechte im Drehpunkt auf dieser Ebene. Die monokulare Bewegungsfähigkeit (sog. Exkursionsfähigkeit) eines Auges in alle Blickrichtungen ergibt das monokulare Blickfeld. Das binokulare Blickfeld ist der Blickbereich, den beide Augen gemeinsam foveal fixieren können. Im täglichen Leben wird dieses Blickfeld nicht ausgenutzt, sondern es reduziert sich auf das so genannte Gebrauchsblickfeld, mit Blickbewegungen nach links und rechts von ca. 20°, einer Blickhebung von 10° und einer Senkung von 30° (vgl. Kaufmann et al. 2012Kaufmann, H. u. Steffen. H. (2012): Strabismus. Stuttgart). Die Augenbewegungen werden durch drei Drehachsen definiert:
– die z-Achse verläuft senkrecht durch das Auge,
– die x-Achse hat einen waagerechten Verlauf,
– die y-Achse verläuft als Lotrechte im Drehpunkt auf dieser Ebene.
3.3.2.2 Augen- oder Blickbewegungen
Augenbewegungen haben die Funktion, die Blickrichtung neu zu justieren. Sie steuern die visuelle Informationsaufnahme und lassen gegebenenfalls das Aktivierungsniveau der Augen im Wahrnehmungsprozess erkennen. Um die Veränderungen der Stellung von Augen durch Blickbewegungen einheitlich definieren zu können, wird von einer Nullstellung der Blickrichtung ausgegangen. Diese Nullstellung liegt bei gerader Kopf- und Körperhaltung und geradeaus gerichtetem Blick vor und wird als Primärstellung oder Primärposition bezeichnet. Diese Nullstellung der Blickrichtung liegt bei gerader Kopf- und Körperhaltung und geradeaus gerichtetem Blick.
In der Literatur wird zwischen Augenbewegungen und Blickbewegungen unterschieden ( Joos et al. 2008 Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin): Danach „sind Augenbewegungen alle Bewegungen des Auges, die allein durch Beobachtung des Auges selbst erfasst und interpretiert werden können. Im Gegensatz hierzu werden als Blickbewegungen solche Bewegungen des Auges bezeichnet, die in Verbindung mit den vom Auge aufgenommenen Informationen interpretiert werden. Bei der Erfassung von Blickbewegungen muss folglich, neben der Augenbewegung, definitionsgemäß immer auch „der Zielort“ der Augen mit erfasst oder anderweitig bestimmt werden“. Beispielsweise sollte bei der Interpretation der Dauer von Fixationen unterschieden werden, ob es sich um eine Reaktion des Auges auf motorische ausgleichende Sehbedingungen handelt (Augenbewegungskriterium) oder um die Ausrichtung des Auges auf die Aufnahme von Informationen eines fixierten Objektes (Blickbewegungskriterium). Da in der Literatur diese Differenzierung nur selten berücksichtigt wird und die obige Definition nicht immer eindeutig bzw. vom argumentativen Kontext abhängig ist, werden in den folgenden Ausführungen die Bezeichnungen im Wesentlichen in Anlehnung an verwendeter Literatur aufgeführt. Augenbewegungen werden durch die Bewegungen des Auges selbst erfasst.
Blickbewegungen sind Bewegungen des Auges, die in Verbindung mit den aufgenommenen Informationen erfasst werden.
3.3.2.3 Augenbewegungen
Es werden zwei Gruppen von Augenbewegungen unterschieden: einmal Bewegungen, die Fixierungssituation der Augen erhalten oder stabilisieren und zum anderen, die die Augen auf die Position eines bestimmten angebotenen optischen Ziels ausrichten (vgl. Bollmann et al. 1997 Bollmann, J.; Heidmann, F. u. Johann, M. (1997): Kartographische Bildschirmkommunikation – Methodische Ansätze zur empirischen Untersuchung raumbezogener Informationsprozesse. In: Trierer Geographische Studien. 16, 267 – 284, Universität Trier.; Heidmann 1999 Heidmann, F. (1999): Aufgaben- und nutzerorientierte Unterstützung kartographischer Kommunikationsprozesse durch Arbeitsgraphik. Konzeptionen, Modellbildung und experimentelle Untersuchungen. (Diss.) Herdecke).
Bei der ersten Gruppe der Augenbewegungen werden Kopf- und Körperbewegungen ausgeglichen und anhaltende Fixierungen durch die Augen unabhängig von visuellen Stimuli in ihrer Ausrichtung erhalten (vestibuläre Augenbewegungen), so dass bei Kopfdrehungen die Augen mit gleicher Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden. Dies wird durch eine Verschaltung der Bogengänge des Innenohrs (Gleichgewichtsorgan) mit den Augenmuskeln erreicht. Die Bewegungen unterteilen sich in zwei Phasen (biphasisch), so dass schnelle Rückstellbewegungen (Vestibulärer Nystagmus) mit langsamen Gleitbewegungen wechseln (vgl. Joos et al. 2008 Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin). Diese Bewegungen werden autonom (unwillkürlich) als Folgebewegungen gesteuert sowie von bewegten Blickobjekten ausgelöst und anhaltend geleitet. Sie ermöglichen das Festhalten (Fixieren) eines sich zu den Augen bewegenden Blickobjektes. 1. Ausgleich von Kopf- und Körperbewegungen unabhängig von visuellen Stimuli.
Bewegen sich neben dem Objekt auch noch Abschnitte der visuellen Umgebung, dient die so genannte Optokinese zur Aufrechterhaltung eines stabilen Netzhautbildes (vgl. Tab. 33.1). Der Optokinetischer Nystagmus ist ein natürlicher Bewegungsreflex der Augen und dient der Bildstabilisierung. Der Reflex besteht wieder aus zwei Phasen: Mit der langsamen Phase als Folgebewegung wird durch die Betrachtung der sich bewegenden Umwelt eine relative Stabilisierung der Bildposition im fovealen Bereich der Retina erreicht. Mit der schnellen Phase werden die Blicklinien dann entgegen der retinalen Bildverschiebung in die Ausgangslage zurückgebracht (vgl. Kaufmann et al. 2012 Kaufmann, H. u. Steffen. H. (2012): Strabismus. Stuttgart). 2. Ausgleich von Bewegungen der visuellen Umgebung
Die Informationsgewinnung im Blickfeld des Auges erfolgt mit einem Winkel von ca. 1° um den fixierten Blickort, besonders im Bereich des scharfen Sehens (fovea centralis; vgl. Kap. 1.2.2). Bereits bei einer Abweichung von 3° vom Fixationsort vermindert sich die Sehschärfe um die Hälfte. Die Ausrichtung des Auges auf ein Sehobjekt zielt also vor allem dahin, das „scharfe Sehen“ zu unterstützen. Es lassen sich drei Fälle unterscheiden, bei denen die Augen durch Bewegung auf ein Objekt gerichtet werden ( Joos et al. 2008Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin): Die Ausrichtung des Auges auf ein Sehobjekt zielt darauf, das „scharfe Sehen“ zu unterstützen.

Tab. 33.1 Arten der Augenbewegungen (nach Joos et al. 2008 Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin; Boff & Lincoln 1988 Boff, K.R. u. Lincoln, J.E. (1988): Engineering data compendium – Human perception and performance. Armstrong Aerospace Medical Research Laboratory, Wright-Patterson Airforce Base, Ohio.; Unema 1995 Unema, P.J.A. (1995): Eye movements and mental effort. Aachen)

  • Blickrichtungswechsel: Es soll von einem Fixationsort durch einen Blickwechsel ein neues Objekt erreicht werden, wozu die Augen durch eine oder mehrere Sakkaden bewegt werden.
  • Objektverfolgung: Ein Objekt, das fixiert wird, bewegt sich, so dass die Augen versuchen, dieser Bewegung zu folgen. Bei langsamer Bewegung kann das Auge mit Hilfe der Folgebewegungen das Objekt verfolgen; bei schneller Bewegung sind zur visuellen Verfolgung des Objektes Sakkaden erforderlich.
  • Ausgleich von Körperbewegungen: Der Körper und/oder der Kopf bewegen sich, so dass die Augen durch entsprechende gegenläufige Blickbewegungen den Zielort des Blickes zu erhalten versuchen.
Der Organismus versucht, aufgrund des permanenten Wechsels von Sakkaden und Fixationen im Wahrnehmungsverlauf visuelle Informationen aus der Umwelt zu extrahieren. Dabei sind Sakkaden sehr schnelle ballistische Bewegungen, das heißt, Bewegungen, die sich in ihrem Richtungsverlauf nicht verändern und durch die das Auge direkt auf ein Blickobjekt gerichtet wird. In einem Zeitraum von ca. 30-40 ms vor und bis zu 120 ms nach dem Start einer Sakkade ist das visuelle Wahrnehmungsvermögen drastisch eingeschränkt (vgl. Chekaluk et al. 1994 Chekaluk, E. u. Llewellyn, K.R. (1994): Masking effects in saccadic eye movements. In: Visual and oculomotor functions – Advances in eye movement research. Amsterdam). Zwischen zwei Sakkaden, d.h. während einer Fixation, in der das Auge sich in einem relativen Ruhezustand zu einem Sehobjekt befindet, werden Informationen visuell aufgenommen. Zwischen zwei Sakkaden (während einer Fixation) werden Informationen visuell aufgenommen.
Bei Sakkadenbewegungen werden beide Augen annährend parallel geführt. Dagegen werden bei Vergenzbewegungen die Augen in gegenläufiger Richtung zu einander bewegt. Diese Bewegungen haben die Funktion, Objekte bei einem Blickwechsel zwischen unterschiedlich entfernten Objekten auf der Fovea beider Augen abzubilden. In der Regel erfolgen die Vergenzbewegungen relativ langsam und sind beispielsweise bei Ermüdung häufig gestört. Durch Vergenzbewegungen werden Objekte, die bei einem Blickwechsel unterschiedlich entfernt sind, auf der Fovea abgebildet.
3.3.2.4 Mikrobewegungen der Augen
Neben den genannten Arten von Augenbewegungen führen die Augen noch zusätzlich kleinste Bewegungen aus, die mit der Situation des Augenstillstands verbunden sind bzw. die mit der Reizverarbeitung zum Zeitpunkt der Fixationen im Zusammenhang stehen. Diese Mikrobewegungen der Augen erfolgen unwillkürlich und haben wahrscheinlich keinen sichtbaren Einfluss auf die visuelle Informationsverarbeitung. Sie gewährleisten aber, als eine Art Fixationskontrolle, dass der Blick immer wieder auf das Fixationsobjekt zurückgeführt wird, da dieser aufgrund der Verhinderung des „Verblassens von stetigen visuellen Reizen“ (Lokaladaption) regelmäßig langsam und kontinuierlich von diesem abweicht. Das Ausmaß der Mikrobewegungen liegt zwischen Amplituden von unter 1 und bis zu 50 Winkelminuten und einer Geschwindigkeit – in Abhängigkeit von der Länge der Amplitude – zwischen wenigen Winkelminuten/Sek. und mehreren Grad/Sek. Ein mittlerer Wert der genannten Bogenmaße entspricht ca. 80 µm (0,008 mm) und führt zu einer Verschiebung des fixierten Punktes auf der Netzhaut von bis zu 40 Sehzellen. Mikrobewegungen gewährleisten, dass der Blick immer wieder auf das Fixationsobjekt zurückgeführt wird.
Zusammengefasst lassen sich drei Formen von Mikrobewegungen unterscheiden, von denen unterschiedliche Funktionen beschrieben werden
(vgl. z.B. Martinez-Conde et al. 2004Martinez-Conde, S.; Macknik, S.L. u. Hubel, D.H. (2004): The Role of Fixational Eye Movements in Visual Perception. In: Natur Reviews, Neuroscience 5, März, 229-240; Joos et al. 2008 Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin, Nagel 2011 Nagel, J. (2011): Neues Konzept für die bedarfsgerechte Energieversorgung des künstlichen Akkommodationssystems. Schriftenreihe des Instituts für Angewandte Informatik /Automatisierungstechnik, Karlsruher Institut für Technologie, 42):
  • Tremor weist eine Amplitude von weniger als eine Winkelminute bei einer Geschwindigkeit von ca. 10 Winkelminuten/Sek auf. Werden Sinneszellen ständig mit einem konstanten Reiz beaufschlagt, geht ihre Empfindlichkeit verloren. Durch die zitterartige Bewegung des Tremors mit einer Verschiebung zur Netzhaut um einen Bereich von 5 bis 10 Sehzellen werden abwechselnd benachbarte Sinneszellen erregt, was die Überreizung der fixierten Sinneszellen und das verblassen des aufgenommenen Sinneseindrucks verhindert.
  • Drift mit einer Amplitude von ca. 2,5 Winkelminuten und einer Geschwindigkeit von 2-8 Winkelminuten/Sek. Sie entstehen wahrscheinlich durch die Bewegungen des Tremors, bei der langsame Abweichungen von der eigentlichen Fixationsposition erfolgen.
  • Mikrosakkaden weisen eine Amplitude zwischen 3 und 50 Winkelminuten auf und eine Maximalgeschwindigkeit von 8°/Sek. bis 80°/Sek. jeweils in linearer Abhängigkeit von der Amplitude. Es wird vermutet, dass sie die durch Drift verursachte Verschiebung korrigieren und so zu einer Refixierung des intendierten Objektes beitragen.
 Durch den Tremor werden die Überreizung der fixierten Sinneszellen und das Verblassen des aufgenommenen Sinneseindrucks verhindert.

 

 

Drift entsteht als Folge der durch den Tremor verursachten Bewegungen eines Objektbildes auf der Netzhaut.

Mikrosakkaden korrigieren die durch Drift verursachte Verschiebung eines Objektes.
Insgesamt gesehen ist noch nicht abschließend geklärt, welche verschiedenen Funktionen den Mikrosakkaden noch zusätzlich zukommen. Besonders wird untersucht, ob bestimmte Aktivitäten von Mikrosakkaden anzeigen, dass z.B. in der Wahrnehmungsperipherie auftretende, nicht fixierte Signale zu einer erhöhten Aufmerksamkeit führen. Mikrosakkaden können anzeigen, dass peripher auftretende Signale zu einer erhöhten Aufmerksamkeit führen.
3.3.2.5 Sakkaden- und Fixationsaktivitäten
Aufgrund des Interesses an Ergebnissen zur Blickbewegungsregistrierung und aufgrund zunehmend feinerer Messmethoden sind in den letzten Jahrzehnten eine große Anzahl von Untersuchungsergebnissen vor allem zum methodischen Bereich der Fixationsinterpretation publiziert worden. Zum einen werden darin die gewonnen messtechnischen und inhaltlichen Daten abgegrenzt, um daraus Parameter für Analysen und Ergebnisinterpretationen abzuleiten. Zum anderen werden Ergebnisse beschrieben, die sich auf die verschiedenen Funktionsbereiche der Augenbewegungen, wie Leseprozesse, Bildwahrnehmung, Kunstbetrachtung, Lernvorgänge, Vorgänge des Autofahrens, Arbeitstätigkeiten und andere Bereiche der visuellen Wahrnehmung, u.a. den der Kartographie, beziehen. Aus dieser Situation heraus ergibt sich die Schwierigkeit, allgemeine Aussagen zu finden und diese in den Zusammenhang spezieller oder allgemeiner fachlicher Fragen zu stellen. Blickbewegungen sind Forschungsgegenstand in verschiedenen Wahrnehmungsbereichen wie zu Leseprozessen, zur Bildwahrnehmung und Kunstbetrachtung, zu medialen Lernvorgängen, zu Vorgängen des Autofahrens und bei diversen Arbeitstätigkeiten.
In den weiteren Ausführungen zu Vorgängen der Augen- und Blickbewegungen wird vor allem auf die hier schon häufiger zitierte Arbeit von Markus Joos, Matthias Rötting, Boris M. Velichkovsky (2008) Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin: „Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen“ zurückgegriffen, ohne dass die dort zahlreich genannten Publikationen im Regelfall zitiert werden.
Der Wahrnehmungsprozess mit Karten ist in den meisten Fällen durch umfangreiche und lang anhaltende Objekt- oder Musterverfolgungen geprägt. Nicht selten werden große Areale im Gesichtsfeld abgesucht, um durch visuelle Vergleiche „relevante und valide“ Informationen zu extrahieren
(vgl. Marr 1982 Marr, D. (1982): Vision. A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. San Francisco). Wie im Abschnitt B der Arbeit noch dargestellt wird, zeichnet sich dieser Wahrnehmungsvorgang durch verschiedene Formen zielorientierter Einstiegs-, Such-, Verknüpfungs- und Behaltensoperationen aus und ist durch einen permanenten Wechsel der Blickausrichtung mit hoher Aufmerksamkeitskonzentration auf relevante Reizkonstrukte gekennzeichnet. Unterbrochen wird der Prozess durch kognitive Vergleichs- und Verknüpfungsoperationen, die zwischenzeitlich unabhängig vom externen Informationsangebot erfolgen.		 Die Kartenwahrnehmung besteht aus lang anhaltenden Objekt- oder Musterverfolgungen sowie dem Absuchen großer Areale, um durch visuelle Vergleiche relevante und valide Informationen zu extrahieren.
Um diese komplexe Situation nachvollziehen zu können und ggf. durch ein sinnvoll strukturiertes optisches Informationsangebot im kartographischen Kommunikationsprozess zu unterstützen, ist es sinnvoll, die damit verbundenen visuellen, sensorischen und kognitiven Phasen der Reiz- und Informationsverarbeitung zu untersuchen. Eine inzwischen weit verbreitete Methode, dieses Wahrnehmungsgeschehen zu erfassen, ist die Analyse von Sakkaden- und Fixationsstrukturen als „Blickpfade“ durch Blickbewegungsregistrierung bzw. Eye movment recording (vgl. Bollmann et al. 1997Bollmann, J.; Heidmann, F. u. Johann, M. (1997): Kartographische Bildschirmkommunikation – Methodische Ansätze zur empirischen Untersuchung raumbezogener Informationsprozesse. In: Trierer Geographische Studien. 16, 267 – 284, Universität Trier.,
Servatius 2009 Servatius, K. (2009): Dynamische Unterstützungsformen in Kartographischen Medien. In: Beiträge zur kartographischen Informationsverarbeitung, 15, Universität Trier und Reinermann-Matatko 2008 Reinermann-Matatko, A. (2008): Kartographische Medien zur Entscheidungsunterstützung: Empirische Untersuchungen georäumlicher Visualisierungen im Rahmen des Trierer Kommunalhaushalts. Diss., Universität Trier, Dickmann et al. 2015 Dickmann, F.; Edler, D.; Bestgen, A.-K. u. Kuchinke, L. (2015): Auswertung von Heatmaps in der Blickbewegungsmessung am Beispiel einer Untersuchung zum Positionsgedächtnis. K.N. 65, 5, 272-280.) Dazu werden im Folgenden, als Konkretisierung der oben dargestellten Ausführungen, einige weitere Bedingungen und Funktionen des Sakkaden- und Fixationsverhalten diskutiert, ohne dass auf die Verfahren der Blickbewegungsregistrierung selbst weiter eingegangen wird (vgl. dazu die Zusammenfassung von
Heidmann 2001a Heidmann, F. (2001a): Blickbewegungsregistrierung. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik, 1, Heidelberg).		 Sakkaden- und Fixationsstrukturen werden als Blickpfade durch Methoden der Blickbewegungsregistrierung bzw. Eye movment re cording erfasst und analysiert.
3.3.2.5.1 Blickbewegungen – Aufmerksamkeit
n der Blickbewegungsforschung wird angenommen, dass eine Übereinstimmung zwischen einem Fixationsort und dem Fokus der visuellen Aufmerksamkeit besteht, da das Auge durch Aufmerksamkeit in Verbund mit Sakkaden zu seinem Ziel geführt wird (vgl. Just et al. 1976Just M.A. u. Carpenter P. (1976): Eye fixations and cognitive processes. Cognitive Psychology , 8, 441-480).
Nach Posner (1995)Posner, M.I. (1995): Attention in cognitive neuroscience. In: The cognitive neurosciences. Cambridge bindet sich der Betrachter bei einer Fixation an ein Objekt, so dass sich die Initiierung einer Sakkade („Sakkadensprung“) erst durch Lösung der Aufmerksamkeit von seinem Fixationsort ergibt. Dies kann sogar dazu führen, dass die „Bindung“ der Aufmerksamkeit die Hemmung von Sakkaden als Verzögerung des Loslösungsprozesses verursacht. Diese Verzögerung kann auch verwendet werden, um aus dem Augenwinkel (Blickfeldperipherie) die bewusste Entscheidung zu treffen, wohin als nächstes geblickt werden soll. Die Tatsache, dass etwas aus den Augenwinkeln beobachten werden kann, ist besonders für „Suchvorgänge“ in kartographischen Medien von Interesse, da dies eine gezielte Steuerung dieser Vorgänge unterstützen würde. Es ist also mit relativer Sicherheit davon aus zugehen, dass die Aufmerksamkeit ohne jegliche Augenbewegungen verlagert werden kann und umgekehrt, ohne parallele Aufmerksamkeitsverlagerung aber eher keine neue Ausrichtung auf ein Wahrnehmungsziel stattfindet.		 Ein Betrachter bindet sich bei einer Fixation an ein Objekt, so dass sich die Initiierung einer Sakkade erst durch Lösung der Aufmerksamkeit von seinem Fixationsort ergibt.
3.3.2.5.2 Sakkadenbewegungen
Die Geschwindigkeit einer Sakkade ist von ihrer Sprungweite abhängig und wird mit bis zu 1000°/S angegeben (vgl. Boff et al. 1988 Boff, K.R. u. Lincoln, J.E. (1988): Engineering data compendium – Human perception and performance. Armstrong Aerospace Medical Research Laboratory, Wright-Patterson Airforce Base, Ohio.). Allerdings werden sowohl die Sakkadengeschwindigkeit als auch die Sakkadenbeschleunigung nur selten als Untersuchungsparameter für Blickbewegungsanalysen eingesetzt. Für Arbeiten am Bildschirm wird ein Maß aus den beiden genannten Größen sowie der Sakkadenamplitude und der Sakkadenhäufigkeit genannt, nach dem die Werte bei Arbeiten am Bildschirm mit 23°/S um das 2,5 fache höher sind als bei Tätigkeiten ohne Bildschirm. Als maximalen physiologisch möglichen Wert dieser Größe werden 48°/S angegeben. Die Geschwindigkeit einer Sakkade wird mit bis zu 1000°/S angegeben, sie wird aber nur selten als Untersuchungsparameter für Blickbewegungsanalysen eingesetzt.
Eine weitere Größe ist die Sakkadenlatenz, als Zeit zwischen Erscheinen eines Ziels und dem Start der Sakkade. Latenzzeiten von Sakkaden werden in Abhängigkeit vom Verlauf ihrer Aktivierungs-Mechanismen unterschieden, also von der Lösung der Fixationen bis zur Ausführung des „motorischen Programms“ der Sakkade. Dabei lassen sich bei der Sakkadenlatenz Verteilungsgipfel differenzieren, zu der in der Literatur die so genannte Expresssakkaden herausgestellt werden, bei denen zum Start die wichtigsten gedanklichen Vorbereitungsprozesse schon abgeschlossen sind. Latenzzeiten von Sakkaden werden in Abhängigkeit von der Lösung der Fixationen bis zur Ausführung des „motorischen Programms“ der Sakkade unterschieden.
Sakkaden werden in Untersuchungen am häufigsten durch die Größe der Sakkadenamplitude (Sakkadenlänge oder -höhe) beschrieben. Die Höhe dieser Amplitude wird dabei offensichtlich durch mehrere Parameter beeinflusst. Unterscheiden lassen sich (vgl. z.B. May et al. 1990 May, J.G., Kennedy, R.S., Williams, M.C., Dunlap, W.P. u. Brannan, J.R. (1990): Eye movement indices of mental workload. Acta Psychologica, 75, 75-89; Zenhausern et al. 1991Zenhausern, R. u. Kraemer, M. (1991): The dual nature of lateral eye movements.International Journal of Neuroscience, 56, 169-175):
  • das optisch Material, das betrachtet wird,
  • die Größe des Sichtfeldes,
  • der Grad der Aufgabenschwierigkeit,
  • die Stimuluskomplexität und
  • die Länge der Aufgabenzeit.
Dies sind Faktoren, die beispielsweise zusammen mit Stressfaktoren verwendet werden, um das Sakkadengeschehen als Kriterium des Blickverhaltens zu interpretieren. Insgesamt scheinen die genannten Parameter aber in ihrer Interpretationsaussage gegenüber Fixationen noch relativ vage und nicht abgesichert zu sein. Die genannten Parameter sind aber in ihrer Interpretationsaussage gegenüber Fixationen noch relativ vage.
3.3.2.5.3 Fixationen
Fixationen, als Kriterium der Augenbewegung, ist der wohl am häufigsten benutzte Parameter im Bereich von Blickbewegungsuntersuchungen. Nach Joos et al. (2008) Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin wird eine Fixation „definiert als der Zustand, bei dem das Auge sich bezüglich eines Sehobjektes in „relativem“ Stillstand befindet“. Damit sind die Fixationen von den Sakkaden abgegrenzt, außerdem erfolgt eine Abgrenzung zu den Mikrobewegungen und es werden Folgebewegungen mit eingeschlossen (vgl. Kap. 3.3.2.4). Wird bei dieser Definition zu dem örtlichen noch ein zeitlich-funktionales Kriterium der Abgrenzung gewählt, ließe sich erweitern, dass die Fixationsdauer als die Zeit definiert wird, die zwischen dem Ende einer Sakkade und dem Start der folgenden liegt (vgl. Unema et al. 1990Unema, P.J.A. u. Rötting, M. (1990): Differences in eye movements and mental workload between experienced and inexperienced m otor-vehicle rivers. In: Visual search. London.). Die Fixationsdauer ist die Zeit, die zwischen dem Ende einer Sakkade und dem Start der folgenden liegt.
Für die Dauer von Fixationen als Faktor der Reiz- und Informationsverarbeitung werden in Abhängigkeit vom wissenschaftlichen Kontext unterschiedliche Angaben gemacht. Registriert wird eine Zeitspanne zwischen 50 – 2000 ms mit einer Konzentration im Bereich von 200-600 ms, wobei 50 ms als Minima plausibel erscheinen, weil bei kürzeren Fixationen keine Informationen mehr wahrgenommen werden können. Die durchschnittliche Fixationsdauer ist anscheinend mit der Aufgabenstellung verbunden und wird angegeben mit etwa 225 ms beim Lesen, 275 ms bei visuellen Suchaufgaben und 330 ms bei der Bildwahrnehmung. Die Fixationsdauer wird häufig als Maß für die Dauer der Bearbeitung wahrgenommener Information gesehen, da während der Sakkaden das Sehvermögen weitgehend reduziert ist. Außerdem wird vermutet, dass die Information, die gerade fixiert wird, auch verarbeitet wird und damit die Fixationsdauer identisch ist mit der Dauer der Informationsverarbeitung. Die Fixationsdauer wird als Maß für die Dauer der Bearbeitung wahrgenommener Information gesehen, da während der Sakkaden das Sehvermögen weitgehend reduziert ist.
Für das Lesen gibt es allerdings auch Untersuchungen, bei denen sich gezeigt hat, dass sowohl bei den hinführenden als auch bei den fortführenden Sakkaden zeitliche Puffer für die Informationsverarbeitung benötigt werden. Des Weiteren wird mit dem Modell der Prozessüberwachung oder mit generellen Theorien der Steuerung von Blickbewegungen (vgl. Findlay et al. 1999 Findlay, J. M. u. Walker, R. (1999): A model of saccade generation based on parallel processing and competitive inhibition. Behavioral and Brain Sciences, 22, 661-721.) vorgeschlagen, die Fixationsdauer in den Zusammenhang der Verarbeitungsschwierigkeit in den jeweiligen kognitiven Prozess zu stellen, so dass sich der Grad der Schwierigkeit in der Fixationsdauer niederschlagen würde. Insgesamt wird vermutet, dass die Fixationsdauer kein Parameter ist, der sich als einheitliche Größe ohne Berücksichtigung der jeweiligen Wahrnehmungssituationen übertragen lässt. Hinzu kommt, dass, wie etwa beim Autofahren, nicht nur die foveale Wahrnehmung mit einem Bereich von ca. 1,5° im zentralen Gesichtsfeld eine entscheidende Rolle spielt, sondern dass auch peripher auftretenden, z.B. sich bewegenden oder durch ihren Kontrast zum Hintergrund auffälligen Stimuli, wie sie in kartographischen Präsentationen häufig auftreten, im Wahrnehmungsprozess eine Wirkung zu kommt. Die Fixationsdauer lässt sich nur durch Berücksichtigung der jeweiligen Wahrnehmungssituation analysieren.
3.3.2.5.4 Blickbewegungen und Objektsuche
Für die Wahrnehmung in kartographischen Medien, besonders in thematischen Karten, steht die visuelle Identifizierung oder der Vergleich von optisch oder gedanklich vorgegebenen Zeichen, Objekten oder räumlichen Arealen als so genannte „Zielreize“ im Zentrum der Informationsverarbeitung. Hinsichtlich der Analyse von Blickbewegungen kann diese „Zielreizsuche“ einerseits vorbereitet werden durch die visuelle Strukturierung des gesamten oder eines abgegrenzten Bereichs der angebotenen Präsentationsfläche mit Musterbildung und Speicherung regionaler Konstrukte. Andererseits kann sie ergänzt werden durch die Konkretisierung geometrischer und substantieller Merkmale der identifizierten graphischen Figurationen (Zeichen) in Form von Blickpfaden oder durch die visuelle Abgrenzung von Blickarealen. Für die Wahrnehmung in kartographischen Medien, steht die visuelle Identifizierung oder der Vergleich von optisch oder gedanklich vorgegebenen Zeichen, Objekten oder räumlichen Arealen als so genannte „Zielreize“ im Zentrum der Informationsverarbeitung.
Die fragestellungsorientierte Fixierung und Identifizierung von Objekten oder Objektmengen in einer Karte bildet in der Regel eine wichtige Bedingung für die Erfüllung von vorausgesetzten Handlungszielen, so dass für die Kartographie mit diesem Hintergrund Vorgängen der Blickbewegung ein hoher Stellenwert zukommt. Es ist bei diesem Objekt bezogenen Fragenkomplex wichtig zu wissen, auf welche Elemente sich die Augen eigentlich ausrichten bzw. was sie regional fixieren sollen und was danach interpretiert wird. Folgende Unterschiede lassen sich nach Joos et al. (2008) Joos, M.; Rötting, M. u. Velichkovsky, B.M.(2008): Bewegungen des menschlichen Auges: Fakten, Methoden und innovative Anwendungen. In: Psycholinguistik.: Ein internationales Handbuch. 142ff, Berlin, in Abhängigkeit vom wissenschaftlichen Kontext und von den technischen Verfahren der Aufnahmegeräte feststellen: Für die fragestellungsorientierte Identifizierung von Objekten ist es wichtig zu wissen, auf welche Elemente sich die Augen ausrichten, was sie regional fixieren und was danach interpretiert wird.
  • Fixationen als Punkte über die Oberfläche des Bildes verteilt;
  • Fixationen bei Mengen von Objekten als sogenannte areas of interest (AOI);
  • Berechnung der AOI nach „räumlichen Ballungen“ bestimmter Fixationsmerkmale (Clusteranalyse);
  • graduelle Funktion als statistisch erstellte „Aufmerksamkeitslandschaft “;
  • Trennung von Landschaften für präattentive und attentive Fixationen.
Diese sehr technisch oder methodisch beeinflusste Differenzierung ist darauf ausgerichtet, einmal die räumlichen Verteilungsstrukturen der erfolgten Fixationen abzubilden und zum anderen verschiedene Fixationsparametern wie Fixationsdauer, Fixationshäufigkeit, Fixationswerte pro Untersuchungsabschnitten u.ä. mit einer bestimmten räumlichen Verteilungsstruktur zu verknüpfen. Das Ziel ist aber generell, Fixationsparameter als Maße für die Objekterkennung zu sehen und damit den semantischen Gehalt des Objektes zu reflektieren bzw. die Verteilung der Aufmerksamkeit abzuleiten
( Henderson 1997Henderson, J.M. (1997): Transsaccadic memory and integration during real-world object perception. Psychological Science, 8(1), 51-55.).		 Es werden Fixationsdauer, Fixationshäufigkeit, Fixationswerte pro Untersuchungsabschnitten u.ä. mit einer bestimmten räumlichen Verteilungsstruktur verknüpft.
3.3.2.5.5 Fixationen und Sakkaden als Analysegrößen
Durch die statistische Verbindung von Untersuchungsergebnissen zu Sakkaden- und Fixationsvorgängen kann die Suchzeit als Parameter eines Blickpfades interpretiert werden. Gemessen wird sie vom Erscheinen eines Stimulus bis zur ersten Fixation des Zielobjektes. Ihre Ausprägung lässt Aussagen zu einer spezifischen Aufgabenstellung und der optischen Struktur des Stimulusmaterials zu. So wirken besonders Objektverteilungen verbunden mit „Kontrastbarrieren“, wie sie besonders in kartographischen Präsentationen anzutreffen sind. Für anhaltende Blickbewegungen in größerem Gesichtsfeldrahmen kann die Blickpfaddauer genutzt werden, die definiert ist als eine Folge von Fixationen und Sakkaden bis zur Lösung einer bestimmten Aufgabe. Die Suchzeit reicht vom Erscheinen eines Stimulus bis zur ersten Fixation des Zielobjektes. Sie lässt Aussagen zu einer spezifischen Aufgabenstellung und der optischen Struktur des Stimulusmaterials zu.
Weitere Größen sind das Verhältnis zwischen Sakkaden und Fixationen sowie die daraus berechnete Blickpfadlänge, die zusammen Aufschluss über die optische Effektivität oder auch Attraktivität des angebotenen Stimulusmaterials geben können (vgl. Voßkühler 2010 Voßkühler, A. (2010): Blickbewegungsmessung an Versuchsaufbauten. Studien zur Wahrnehmung, Verarbeitung und Usability von physikbezogenen Experimenten am Bildschirm und in der Realität. Diss., FB Physik, FU Berlin). Durch statistische Voraussagen, nach der von einem Blickgebiet in eine anderes visuell gewechselt wird, sollen verschiedene Arten des Blickverhaltens wie etwa, ob dem Blickvorgängen eine Strategie zugrunde liegen, ermittelt werden. In der Tendenz geht es bei diesen verschiedenen Interpretation häufig um das Lösen von Aufgaben, ob aus dem Blickverhalten beispielsweise geschlossen werden kann, auf welche kognitiven Modelle der Wahrnehmende oder Handelnde zurückgegriffen hat und insbesondere, auf welche beabsichtigten (intendierten) Handlungen bei Interpretation der Blickbewegungsdaten zu schließen ist (vgl. Salvucci 1999 Salvucci, D.D. (1999): Mapping eye movements to cognitive processes. Doctoral Diss., Department of Computer Science, Carnegie Mellon University). Die Blickpfadlänge wird aus dem Verhältnis zwischen Sakkaden und Fixationen berechnet, sie gibt Aufschluss über die optische Effektivität oder Attraktivität des angebotenen Stimulusmaterials.
3.3.2.5.6 Kognitive Beeinflussung
Bei Blickbewegungen und ihrer Registrierung wird generell vorausgesetzt, dass die Vorgänge grundsätzlich einer kognitiven Beeinflussung unterliegen. Heidmann Heidmann, F. (2001a): Blickbewegungsregistrierung. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik, 1, Heidelberg hat dazu für die Kartographie ausgeführt ( 2001a Heidmann, F. (2001a): Blickbewegungsregistrierung. In: Lexikon der Kartographie und Geomatik, 1, Heidelberg): Die Blickbewegungsregistrierung „…beruht auf der Annahme, dass zentrale Vorgänge der Informationsverarbeitung bei visuell dargebotenen Medien an unmittelbar extern verfügbare Informationen gebunden sind, d. h. die Aufeinanderfolge von Augenbewegungen kein willkürlicher Prozess ist. Die Auswahl der Fixationsorte innerhalb einer Karte steht in direktem Zusammenhang mit der Aufmerksamkeitsverteilung. An jedem Fixationsort werden Reize aus der Gesichtsfeldperipherie vorverarbeitet, die dann gezielte sakkadische Sprünge zu solchen Objekten in der Reizvorlage ermöglichen, die den höchsten Informationsgehalt haben und deshalb als bedeutend eingestuft werden. Daraus folgt, dass jedes Mal, wenn im Denkprozess mit der Karte eine visuelle Information benötigt wird, sich der Blick auf diese Information richtet, und dass anschließend die gefundene Information im Denkprozess verarbeitet wird“. Bei Blickbewegungen und ihrer Registrierung wird generell vorausgesetzt, dass die Vorgänge grundsätzlich einer kognitiven Beeinflussung unterliegen.
Mit dieser Definition wird die Blickbewegung vor allem als visuell-kognitiver Prozess zwischen optischer Szenerie und aufnehmenden und steuerndem Organismus beschrieben. Darüber hinaus wird dieser Ansatz aber heute erweitert durch Erkenntnisse, die eine weitergehende kognitive Beeinflussung durch internen Gedächtnisbesitz wahrscheinlich machen, so dass zwei Prämissen zum Tragen kommen:
  • Blickbewegungen werden durch die Ausrichtung der Aufmerksamkeit auf die physikalischen Eigenschaften wahrgenommener optischer Elemente, ihrem Informationsgehalt sowie visuelle Reize und Informationen in der Gesichtsfeldperipherie geleitet. Dabei beeinflussen sich das Sehen und die kognitive Verarbeitung des Gesehenen gegenseitig (sog. Eye-Mind-Hypothese; vgl.
    Just et al. 1987 Just, M.A. u. Carpenter, P.A. (1987): The psychology of reading and language comprehension. Newton (Mess.))
  • Blickbewegungen werden durch Fragestellungen, Vorwissen über präsentierte Objekte, motivationale Einstellungen sowie vorherige Erfahrungen mit den Stimuli das Blickbewegungsverhalten beeinflusst.
Diskutiert wird dazu u.a. die Bedeutung des impliziten Gedächtnissystems (vgl. Buchner et al. 2006Buchner, A. u. Jansen-Osmann, P. (2006): Implizites Gedächtnis. Universität Düsseldorf) für das Blickbewegungsverhalten, also ob Wissen, Erfahrungen und Fertigkeiten, die zurückliegend aufgenommenen worden sind und zu denen keine bewusste Beziehung mehr bestehen, beim Sehen und Auslösen von Augenbewegungen eine Rolle spielen (vgl. Reichelt 2014 Reichelt, B. (2014): Gedächtnisbasierte Blickbewegungen: der Einfluss des Gedächtnisses auf das Blickverhalten bei komplexen visuellen Stimuli. Diss., Univ. Bielefeld). Spielen also Wissen, Erfahrungen und Fertigkeiten, zu denen keine bewusste Beziehung mehr bestehen, beim Sehen und Auslösen von Augenbewegungen eine Rolle?
Es wird damit zusammenfassend deutlich, dass mit zunehmender Anzahl von Einflussfaktoren die Rolle der Blickbewegungsregistrierung als Erkenntnismethode für die Analyse von Vorgängen der visuellen Wahrnehmung nur bei genauer Kenntnis dieser Faktoren Wirkung zeigen kann. Das heißt aber, dass diese Faktoren als Untersuchungsparameter in der praktischen Anwendung häufig nur schwer identifiziert bzw. neutralisiert werden können und daher häufig den gewonnenen Erkenntnissen keine gezielt angewandte Gültigkeit zukommt. Mit zunehmender Anzahl von Einflussfaktoren kann die Blickbewegungsregistrierung für die Analyse von Prozessen der visuellen Wahrnehmung nur bei Kenntnis dieser Faktoren Wirkung zeigen.