Feasibility of Eye Movement Recordings with the SMI Tracking Bar in 10- to 11-Year-Old Children Performing a Reading Task

Abstract

Introduction Eye movements during reading can be impaired in amblyopia, developmental dyslexia, reduced visual acuity, or visual field defects. To detect pathology, normative values are important for comparison. In healthy children, there is sparse data on eye movements during reading. Therefore, the aim of this study was to, in a first step, explore the feasibility of applying the SMI RED eye tracker bar to record eye movements in 10- and 11-year-old children while reading a text.

Materials and Methods Thirty-three (19 aged 10 years, 14 aged 11 years) normally sighted children attending a primary school in Switzerland participated in our study. Visual acuity, the Lang test, and the cover test were performed as a screening for ophthalmologic pathology that might influence the results. Eye movements were recorded with the SMI RED eye tracker bar while the child read aloud two texts from the International Reading Speed Test (IReST), presented on a laptop. Both texts were in German with an equal level of difficulty and were presented in a randomized order. Reading speed (words/minute), number of saccades, number of fixations, and reading errors (mistakes in the reading) were evaluated.

Results Screening did not reveal pathology other than refractive errors and children had full corrected visual acuity. Eye movements could be obtained in all but six children where the reflection of the glasses worn prevented a good pupil recording with the tracker. Younger children performed more saccades per word with a mean of 1.41 (SD 0.39) at 10 years of age versus 1.10 (SD 0.21) at 11 years of age. The number of fixations per word was also higher in younger children (mean: 1.63 [SD 0.37]) than in 11-year-old children (mean: 1.32 [SD 0.33]). Ten-year-old children seem to analyze a text in smaller units than 11-year-olds. Thus, 10-year-old children took more time to complete the reading task than the 11-year-olds (mean: 88.8 s [SD 24.1] versus 84.4 s [SD 15.1]). In addition, 10-year-old children made more reading errors compared to 11-year-olds (mean: 4.47 [SD 2.95] versus 2.28 [SD 1.72]).

Conclusion It is feasible to record eye movements in children aged 10 – 11, albeit this is more difficult when glasses are worn. As parameters change with age, further data is needed for a representative evaluation regarding eye movements during reading in children of different age groups. The information gained may offer help in recognizing reading difficulties and monitoring of treatment effects.

Zusammenfassung

Hintergrund Erkrankungen wie z. B. Amblyopie oder Dyslexie können beeinträchtigte Augenbewegungen während des Lesens zur Folge haben. Um ein Abweichungen erkennen zu können, sind Normwerte zum Vergleich wichtig. Bisher gibt es jedoch wenige Daten über die Augenbewegungen während des Lesens bei deutschsprachigen Kindern. Ziel dieser Studie ist es daher, in einem ersten Schritt zu schauen, ob der SMI RED Eye Tracker geeignet ist, Augenbewegungen von 10- und 11-jährigen Kindern beim Lesen eines deutschen Textes aufzuzeichnen.

Material 33 normalsichtige Kinder im Alter von 10 (n = 19) und 11 (n = 14) Jahren lasen 2 auf einem Laptop präsentierte deutschsprachige Texte des International Reading Speed Test (IReST) laut vor. Die Augenbewegungen wurden mithilfe eines SMI RED Eye Tracker aufgezeichnet. Zudem wurde eine Visusprüfung, ein Lang-Test und Abdecktest durchgeführt, um ophthalmologische Pathologien zu erkennen, welche das Ergebnis beeinflussen könnten. Untersuchte Parameter: Lesegeschwindigkeit (Wörter/Minute), Anzahl Sakkaden und Fixationen, Anzahl Lesefehler.

Ergebnis Das Screening ergab keine andere Pathologie als Refraktionsfehler und Kinder hatten eine volle korrigierte Sehschärfe. Augenbewegungen konnten bei allen bis auf 6 Kindern erzielt werden, bei denen die Reflexion der getragenen Brille eine gute Pupillenaufnahme mit dem Tracker verhinderte. Jüngere Kinder führten im Alter von 10 Jahren mehr Sakkaden pro Wort mit einem Mittelwert von 1,41 (SD 0,39) gegenüber 1,10 (SD 0,21) im Alter von 11 Jahren durch. Die Anzahl der Fixationen pro Wort war bei jüngeren Kindern ebenfalls höher (Mittelwert: 1,63 [SD 0,37]) als bei 11-jährigen Kindern (Mittelwert: 1,32 [SD 0,33]). Zehnjährige Kinder scheinen einen Text in kleineren Einheiten als 11-jährige zu analysieren. Daher brauchten 10-jährige Kinder mehr Zeit, um die Leseaufgabe zu erledigen, als die 11-jährigen (Mittelwert: 88,8 s [SD 24,1] gegenüber 84,4 s [SD 15,1]). Darüber hinaus machten 10-jährige Kinder im Vergleich zu 11-jährigen mehr Lesefehler (Mittelwert: 4,47 [SD 2,95] gegenüber 2,28 [SD 1,72]).

Diskussion Messung von Augenbewegungen während des Lesens sind bei 10- und 11-jährigen Kindern mittels Eye Tracker durchführbar, wenn auch Brillengläser ein Problem darstellen können. Da sich die Parameter mit dem Alter ändern, werden weitere Daten für eine repräsentative Bewertung der Augenbewegungen während des Lesens bei Kindern verschiedener Altersgruppen benötigt. Die gewonnenen Informationen können dazu beitragen, Leseschwierigkeiten zu erkennen und die Behandlungseffekte zu überwachen.

Key words

eye tracker - eye movement - International reading speed test - reading - IReST

Schlüsselwörter

Eye Tracker - Augenbewegung - Augenbewegungen bei Kindern - Lesen - IReST

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