读和说的速度有什么关系？每秒5个词是不是普遍的极限？Nature human behaviour的眼动研究告诉你答案

陕西师范大学心理学院 朱遥

1.引言

每天我们都在看大量的消息、文章、书籍……在大脑加工这些信息时，你是否会觉得目光略过的速度和平时说话的速度一样快？或许现在，你在读这个句子的时候也开始好奇这个问题的答案。

2.研究问题及假设

以往研究发现，我们说话和感知时存在一个具有固定节律的信息处理周期，在和他人进行口头交流时，大脑会被语音信号的节律所吸引。在说不同的语言时，语音的振动几乎都在4.3到5.5 Hz的频率范围内，经过转换可以得到，大脑每200毫秒处理一次信息信号。

有趣的是，这可能不是偶然的，在阅读过程中，每次眼睛注视的持续时间都非常接近:对于正字法透明度较低（较容易理解）的语言，如德语或芬兰语，持续时间大约在200毫秒;对于由字符组成的语言，如汉语，大约在250毫秒。

那么，在阅读时，眼睛的运动就可能和说话保持相同的节律，使“说”和“看”一样快。

3.研究方法

本杰明·加格尔等人通过3个眼动实验和142项研究的元分析，对熟练阅读的母语、不熟练阅读的母语和第二语言进行研究，并针对不同类型和特征的语言进行了探索。

3.1实验一

3.1.1被试

50名以德语为母语的萨尔茨堡大学的学生参与了研究。其中男性13名，年龄范围为18-47岁，平均年龄为24岁。

3.1.2仪器、材料和指标

设备：使用EyeLink 1000眼动仪，采用1000hz的采样率跟踪眼睛的运动，距离21英寸CRT屏幕60厘米。

材料：使用波茨坦句子语料库，该语料库由144个句子和1138个单词组成。

眼动指标：总注视时间，眼跳持续时间，平均注视时间。

3.1.3实验程序

1）眼动采样频率

眼动采样是反映眼睛移动速率的指标。采样率的计算需要用到眼睛扫视句子的时长。因此实验一中，在9点校准之后，控制组被试需要扫视用字母Z替代句子中所有字母的“Z字串”（保留大小写，空格和标点）并记录扫描时间。而实验组需要阅读并理解句子的信息，记录阅读时间和眼动指标。

图1 实验流程图

2）语音采样频率

研究者对被试进行了一次简短的采访，涉及22个问题，期间对语音进行录制，之后从语音样本中删除所有非参与者的音频信号（即面试官的问题和回答前的停顿），再将每个参与者的录音裁剪成10秒或20秒的语音片段以获得语音振幅调制频谱，得到每个被试“说话”的速度。

3.2实验二

为了探究眼动采样率和语音速率在不同语言中的情况，实验二招募了49名非德语母语者（13名男性;18-74岁;平均年龄= 24岁）完成阅读和语音收集实验，与实验一不同的是被试不需要完成Z字串阅读任务且使用三点校准。

3.3实验三

由于分析发现研究一的被试量不足，因此再次招募了86名德语母语者（36名男性;18-53岁;平均年龄= 25岁）完成实验三。与实验一和实验二不同的是，实验三测量了双眼的眼动采样率，另外两个只测了右眼的采样率，其他部分保持一致。对三个实验进行整理，实验情况如图2所示。

图2 三个实验的比较

3.4元分析

3.4.1方法介绍

元分析（meta-analysis)是对众多现有实证文献的再次统计，通过对相关文献中的统计指标利用相应的统计公式，进行再一次的统计分析，从而可以根据获得的统计显著性等来分析变量间真实的相关关系的一种研究方法。

3.4.2操作流程

元分析可以增加结果的说服力，因此该研究纳入了2006年至2016年间发表的包含自然阅读任务的眼球追踪结果的实证研究。这些研究涵盖了14种语言，涉及的眼动指标包括平均固定时间、首次注视持续时间和单次注视持续时间。对这142项研究进行采样频率估计、用平均注视时间预测采样模式，并对不同特征语言（正字法透明度、语言系统类别等）进行分析，来验证眼动速率和语音速率的关系。

4.实验结果

眼动实验和元分析结果表明:

1）阅读的眼动采样率和语音生成速率一致，但仅在阅读技能水平较低的人群中存在；

2）对不同正字法透明度语言分析发现，眼动采样率的上限是5Hz;

3）采样率的上限可以根据语言系统的复杂程度进行调节，例如，阅读基于字符的语言会感知到的更高复杂性，可能会调节阅读文本的采样率，因此阅读速度会比较慢（如图3）。

5.讨论

研究发现，只有语言学习者和低技能的母语读者在眼动速率和语音速率之间表现出正相关。

这可能是因为阅读专业知识的增加使得大脑中语言处理器对阅读的控制失效了，未来可以通过探究阅读专业知识在语音处理和阅读速率之间的中介作用加以验证。

另外，这一结果也可能与阅读中跳字、副中央凹预处理和重新固定有关。低技能阅读者表现出较低的跳过率(反映出中央凹旁预处理的减少)和对同一个单词的更多重复注视，他们更关注固定的单词及其组成部分(字母和音节)。而流利阅读者可以更好地通过副中央凹处理注视的单词和后面的单词，表现出更快的阅读速度。

6.感悟

研究通过眼动和元分析，探究阅读时眼动和语音生成速率的一致性。作为一篇发表在Nature子刊的文章，不难发现它的优点：研究问题取自对生活日常现象的思考；研究视角独特，从采样频率角度出发，将眼动与语音生成结合；实验设计严谨，考虑了语言的熟练度并通过元分析检验了结论的可靠性。同时，我们也应该带着批判性思维阅读文献。未来可以对实验进行优化，使语音生成速率与眼动速率测量的情境保持一致。

7.参考文献

Gagl, B., Gregorova, K., Golch, J., Hawelka, S., Sassenhagen, J., Tavano, A., ... & Fiebach, C. J. (2022). Eye movements during text reading align with the rate of speech production. Nature human behaviour, 6(3), 429-442. https://doi.org/10.1038/s41562-021-01215-4