How precise is gaze following in humans?

Abstract

Gaze following is the basis of joint visual attention. We investigated the capability of human ‘receivers’ to single out one of many objects, defined by the gaze of a human or computer ‘sender’. Deviations from the sender’s target were normally distributed and judgements were highly accurate. Accuracy of gaze following under binocular and monocular vision of the receiver did not differ, but performance was poorer when only one of the sender’s eyes was visible. Two types of systematic bias could be identified: upward bias and cardinal-axis bias. In summary, human gaze following is not only very precise but also surprisingly robust to manipulations of the sender cues available for guiding the receiver’s eyes.

„Gaze following” (das Erkennen des Blickziels seines Gegenübers an dessen Blick) ist die Basis von gemeinsamer visueller Aufmerksamkeit („joint visual attention“). Gemeinsame Aufmerksamkeit kann als Grundlage der Erkenntnis eines anderen Individuums als sich seiner selbst bewußt angesehen werden. Bisher ist die Kenntnis um die Präzision von „gaze following“ sehr beschränkt. Wir haben die Fähigkeit menschlicher ‚Empfänger’ untersucht, ein Objekt aus einer Anzahl gleichartiger Objekte auszuwählen, das durch den Blick eines menschlichen oder durch den Computer dargestellten ‚Senders’ definiert wurde. Sender und Empfänger saßen einander in 1 Meter Abstand gegenüber und schauten sich durch einen Ring von 90 Stecknadelkopf-Objekten in ihrer Mitte an. Der Empfänger identifizierte das vom Sender gewählte Objekt anhand dessen Blickrichtung. Mit dieser Versuchsanordnung war es erstmals möglich, nicht nur horizontale und vertikale, sondern Abweichungen des Empfängerblicks in alle Raumrichtungen zu bestimmen. Die Abweichungen des Empfängers vom Blickziel des Senders waren normalverteilt und die Treffgenauigkeit war sehr hoch. Die Präzision von „gaze following“ unterschied sich nicht für monokular oder binokular sehende Empfänger, jedoch war die Erkennungsleistung schlechter wenn nur ein Auge des Senders sichtbar war. Zwei Arten systematischer Abweichung konnten identifiziert werden: ein „upward bias“ (eine Tendenz der Blickrichtung nach oben) und ein „cardinal-axis bias“ (eine Tendenz der Blickrichtung zu den Hauptachsen). Anhand der identifizierten Abweichungen kann in weiteren Versuchen das Referenzsystem (Sender-, Welt- oder Empfängerkoordinaten) bestimmt werden, das beim Verfolgen des Blicks eines Gegenübers benutzt wird, was letztlich die Suche nach einem neuralen Korrelat von “gaze following” erleichtern könnte. Zusammenfassend ist „gaze following“ beim Menschen nicht nur sehr genau, sondern auch überraschend robust gegenüber Manipulationen der Sender-Signale, welche die Augen des Empfängers leiten.