The Role of Fixation in Visual Attention Performance

Abstract

Background Attending information presented in the peripheral visual field is crucial for many tasks, such as car driving and playing sports. A substantial body of research addresses the performance in detecting visual information across the visual field. However, there is a lack of studies presenting targets in a naturalistic visual environment and controlling the location of fixation by recording gaze objectively. The present study aims to close this gap and contribute to the knowledge on role of retinal periphery in information processing.

Method Central and peripheral targets were presented on a dynamic background consisting of car driving, as seen from the position of the driver. Targets consisted of six-digit numbers presented for 200 ms, either in the central visual field or at a ± 15.3° periphery on the horizontal meridian. The acuity demand of the target was 0.1, exceeding peripheral acuity. In 50% of cases, the target included the digit “3”. Participants were instructed to report as quickly and accurately as possible, whether or not the presented number included the digit “3”. While performing the test, the gaze of participants was recorded with a commercial device. Correct and incorrect responses were analysed separately for responses occurring while the target was fixated and responses given without fixation of the target.

Results Participants were 53% female with a mean (SD) age of 29.7 (1.6) years. Number of correctly detected targets was found to be significantly higher (p < 0.0001, binomial test, two-tailed) than the number of targets reported incorrectly, no matter whether the target was fixated or not.

Conclusions Findings from this study suggest that target recognition in a naturalistic environment operates in the central and in the peripheral visual field as well, provided the acuity demand of the target exceeds the acuity of the peripheral visual field. Fixation of the target is beneficial for performance but not required. Further studies will explore whether patients with central vision loss improve their peripheral visual processing as a compensatory mechanism.

Zusammenfassung

Hintergrund Bei alltäglichen Aktivitäten, wie Autofahren oder Sport, ist die periphere visuelle Information von zentraler Bedeutung. In wissenschaftlichen Publikationen wird zwar der Verlauf der visuellen Leistung im peripheren Gesichtsfeld beschrieben. Jedoch ist die Sehleistung im peripheren Gesichtsfeld unter natürlichen Sehbedingungen und bei kontrollierter Fixation unzureichend untersucht worden. Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zum Verständnis über die Verarbeitung der Information im peripheren Gesichtsfeld als auch über die Rolle der Fixation bei natürlichen Sehbedingungen.

Methode Einer auf einem Bildschirm dargebotenen Autofahrt, wie sie vom Standpunkt des Autofahrers erscheint, wurden im peripheren (± 15.3°) und im zentralen Gesichtsfeld sechsstellige Zahlen für die Dauer von 200 ms überlagert. Die Grösse der Zahlen entsprach einer Sehschärfeanforderung von 0.1. In 50% der Darbietungen enthielt die Zahl die Ziffer „3“. Die Versuchspersonen wurden aufgefordert so genau und rasch wie möglich eine Rückmeldung darüber zu geben, ob die Ziffer „3“ in der Zahl dargeboten wurde. Währen des Versuches wurde der Fixationsort kontinuierlich erfasst. Richtige und falsche Antworten wurden für peripher und zentral fixierte Zahlen getrennt ausgewertet.

Ergebnisse Das Alter der Versuchspersonen betrug im Mittel 29.7 Jahren mit einer Standardabweichung von 1.6 Jahren. Es wurden signifikant mehr richtige als falsche Antworten registriert (p < 0.0001, zweiseitiger Binomialtest), unabhängig davon, ob die Zahlen fixiert wurden oder nicht.

Schlussfolgerungen Aus den Ergebnissen lässt sich Ableiten, dass das Erkennen von Sehzielen in einer natürlichen Umgebung sowohl im zentralen als auch im peripheren Gesichtsfeld möglich ist, vorausgesetzt die Grösse der dargebotenen Objekte entspricht mindestens der Sehschärfe für das periphere Sehen. Die Fixation des Sehzieles wirkt sich vorteilhaft auf die Sehleistung aus, ist aber nicht zwingend erforderlich. In Zukunft soll untersucht werden, ob Patienten mit zentralen Gesichtsfeldstörungen Kompensationsmechanismen entwickeln und so ihre visuelle Leistung im peripheren Gesichtsfeld verbessern.

Keywords

attention - fixation - peripheral vision - central vision

Schlüsselwörter

Aufmerksamkeit - Fixierung - peripheres Sehen - zentrales Sehen

Publikationsverlauf

Eingereicht: 03. Oktober 2025

Angenommen: 23. Dezember 2025

Artikel online veröffentlicht:
17. Februar 2026

• References

• 1 Owsley C, McGwin jr. G. Vision and driving. Vision Res 2010; 50: 2348-2361
• 2 Williams AM, Davids K. Visual search strategy, selective attention, and expertise in soccer. Res Q Exerc Sport 1998; 69: 111-128
• 3 Rayner K. Eye movements and attention in reading, scene perception, and visual search. Q J Exp Psychol (Hove) 2009; 62: 1457-1506
• 4 Menozzi M, Baumer-Bergande E, Seiffert B. Working towards a test for screening visual skills in complex visual environments. Ergonomics 2012; 55: 1331-1339
• 5 Egeth HE, Yantis S. Visual attention: Control, Representation, and Time Course. Annu Rev Psychol 1997; 48: 269-297
• 6 Robinson OC. Sampling in interview-based qualitative research: A theoretical and practical guide. Qual Res Psychol 2014; 11: 25-41
• 7 Wertheim TH. Über die indirekte Sehschärfe. Zeitschrift für Psychologie und Physiologie der Sinnesorgane 1894; 7: 172-187
• 8 Belokopytov AV, Rozhkova GI, Gracheva MA. Assessment of peripheral visual acuity in different test conditions. Neurosci Behav Physiol 2022; 52: 747-756
• 9 Bavelier D, Thomann A, Hutton C. et al. Visual attention to the periphery is enhanced in congenitally deaf individuals. Neuroscience 2000; 20: RC2