Hirnforschung meets Webdesign: Mit EyeQuant-Technologie Blickbewegungen über Webseiten wie beim Eyetracking vorhersagen

Ihre Blicke sind vorhersagbar. Sie glauben mir nicht? Dann möchte ich Sie mit einem kleinen „Experiment“ überzeugen. Schauen Sie sich folgende Grafik für einen kurzen Augenblick an:

Jede Wette, dass Ihr Blick immer wieder und geradezu „magisch“ vom Stoppschild angezogen wurde? Zugegeben, das Beispiel wirkt etwas trivial. Die Vorhersage hätte wohl tatsächlich jeder treffen können. Immerhin sollen uns Stoppschilder unmittelbar auffallen und sind deswegen auch nicht zufällig in einem satten Rot gehalten. Trotzdem zeigt das Beispiel, dass die Vorhersage von Aufmerksamkeitsprozessen grundsätzlich möglich ist – und dazu auch noch sinnvoll eingesetzt werden kann: Die „Vorhersage“ ist hier Bestandteil eines Designs, das unwillkürliche – also automatische – Aufmerksamkeitsprozesse der Verkehrsteilnehmer auf sich lenken soll. Mit gutem Grund: Immerhin können Warnhinweise und Schilder im Straßenverkehr Leben retten.

Doch was genau macht rote Stoppschilder – und bestimmte visuelle Elemente überhaupt – aufmerksamkeitsstärker als andere? Und könnten ähnliche Aufmerksamkeits-Vorhersagen nicht auch auf einer komplexeren Ebene möglich und nützlich sein – zum Beispiel für die optimale Gestaltung von Webseiten? Immerhin ist die unmittelbare Aufmerksamkeitswirkung einer Webseite mittlerweile ein entscheidender Erfolgsfaktor.

Im Fall des Stoppschilds scheint die Antwort einigermaßen klar: Wir wissen, dass die Farbe Rot vor dem Hintergrund urbaner und natürlicher Szenerien meist relativ kontraststark ist. Sie „sticht“ ganz einfach aus dem grünen oder grauen Einerlei in den meisten Fällen farblich hervor. Ähnliche Intuitionen machen sich auch Webdesigner und Werber zu Nutze. So basiert das Prinzip des „Eye-Catchers“ eben genau darauf, wichtige Elemente so aufmerksamkeitsstark zu gestalten, dass die Blicke der Nutzer sofort auf diese fallen.

Der Komplexität des menschlichen Hirns durch Studien begegnen?

Die Sache hat allerdings einen Haken: der menschliche Wahrnehmungsapparat ist zu kompliziert, um entsprechende Design-Richtlinien auf einige simple Daumenregeln herunterzubrechen. Während der rote „Störer“ auf einer grünen Seite noch seinen Zweck erfüllt, geht er in einem rötlichen Design eher unter. Sollte hier alternativ also wiederum „grün“ gewählt werden? Und an welcher Position entfalten Störer – aber eben auch andere Elemente – eine optimale Wirkung? Subjektive Einzelmeinungen sorgen hier nicht selten für langwierige Diskussionsprozesse. Objektive Eye-Tracking Studien, welche die Blickverläufe von Probanden mittels einer Augenkamera messen, kommen aus Kostengründen hingegen jedoch nur für wenige Firmen in Frage.

Eine alternative Lösung für dieses Problem wurde nun von Hirnforschern an der Universität Osnabrück entwickelt. Das Team um den Neurowissenschaftler Prof. Dr. Peter König hat sich in den letzten Jahren eingehend mit der Frage beschäftigt, welche visuellen Eigenschaften von Webseiten für die Aufmerksamkeit der Betrachter besonders attraktiv sind. Das Ergebnis ihrer Forschung ist kein einfaches Regelwerk, sondern eine Technologie: EyeQuant.

EyeQuant fasst die aktuellen Erkenntnisse der neurowissenschaftlichen Aufmerksamkeitsforschung in statistischen Modellen zusammen. Diese Modelle berechnen nun innerhalb von Sekunden, welche Bereiche eines Designs am aufmerksamkeitsstärksten, bzw. -schwächsten sind. Die Ergebnisse entsprechen dabei in Umfang und Genauigkeit denjenigen einer echten Eye-Tracking Studie – und sind vor allem für die ersten Sekunden Betrachtungszeit repräsentativ.

Während die Berechnungen der Technologie also ohne Probanden auskommen, spielen diese in der Entwicklung eine ganz erhebliche Rolle: In den Modellen stecken die Erkenntnisse aus Aufmerksamkeitsmessungen mit über 300 Probanden. Bevor wir uns jedoch genauer damit befassen, wie die Technologie funktioniert, werfen wir zunächst einen Blick auf einige exemplarische EyeQuant-Analysen. Wie steht es beispielsweise um die Aufmerksamkeitsstärke der auf Gründerszene.de angezeigten Sponsoren?

Die Aufmerksamkeitskarte liefert hier Aufschluss: Rot eingefärbte Bereiche erzeugen besonders viel Aufmerksamkeit. Damit ist zum  Beispiel klar, dass das Gründerszene-Logo, die Ressorts sowie die erste Überschrift und die Sponsoren vor dem Hintergrund des gesamten Designs sehr auffällig gestaltet sind – und damit sicherlich auch die Blicke der Nutzer anziehen.

Eine weitere Visualisierung der EyeQuant-Analysen ist die Wahrnehmungskarte. Diese zeigt, welche Bereiche einer Webseite in den ersten Sekunden Betrachtungszeit am wahrscheinlichsten wahrgenommen werden: Logo, Überschriften, Suchfunktion und Sponsoren liegen im unmittelbaren Wahrnehmungsbereich: Dank des aufgeräumten Designs nehmen Nutzer also entscheidende Elemente sehr schnell wahr.

EyeQuant hat für diese Berechnungen weniger als 20 Sekunden gebraucht, während eine klassische Eye-Tracking Studie Wochen in Anspruch genommen hätte. Um die Technologie hinter EyeQuant zu verstehen, ist es notwendig, sich mit einigen Prinzipien der neurowissenschaftlichen Aufmerksamkeitsforschung vertraut zu machen: Was genau verstehen Wissenschaftler unter visueller Aufmerksamkeit? Und welche Gehirnprozesse sind für sie verantwortlich?

Von neuronalen Wahrnehmungsfiltern zur Aufmerksamkeitsvorhersage

Farben, Formen, Konturen und Kontraste – Flächen, Texturen, Gegenstände und Gesichter: Die wahrnehmbare Welt setzt sich aus einer Vielfalt visueller Reize zusammen. Ohne den Filter neuronaler Aufmerksamkeitsprozesse wären wir diesen Informationsmassen hilflos ausgeliefert. Dabei bedeutet Aufmerksamkeit weit mehr, als man gemeinhin vermuten möchte. So versteht die moderne Hirnforschung Aufmerksamkeit nicht einfach nur als die Fähigkeit, sich auf eine Sache zu konzentrieren. Vielmehr sind ein Großteil unserer Aufmerksamkeitsmechanismen bereits in direkter Weise für die Struktur und Form unserer Wahrnehmung verantwortlich.

Mit geöffneten Augen gelangen jede Sekunde zirka eine Million Bits (vergleichbar mit einer DSL-Leitung) über unseren Sehnerv in den visuellen Kortex – so zu sagen das „Rechenzentrum“ des menschlichen Sehsinns. In diesem Gehirnareal werden die eingehenden Informationen innerhalb von Millisekunden zu dem Bild der Außenwelt zusammengesetzt, welches wir letztlich bewusst wahrnehmen.

Verantwortlich hierfür sind hochspezialisierte Nervenzellen, die an unterschiedlichen Stationen der Sehbahn auf verschiedene Eigenschaften der Umwelt „getrimmt“ sind – also nur dann Aktionspotentiale aussenden, wenn sich die Eigenschaften innerhalb einer für das Neuron vordefinierten Stelle unseres Blickfelds befinden.

So reagieren zum Beispiel Neuronen im Lateral Geniculate Nucleus (1) bevorzugt auf Kontraste im Farb- und Luminanzbereich. Neuronen in der Gehirnregion V1 (2) sind auf Kanten in verschiedenen Orientierungen spezialisiert. Das Areal V2 (3) reagiert bereits auf komplexere geometrische Strukturen. In elektrophysiologischen Direktableitungen an menschlichen Neuronen konnte sogar gezeigt werden, dass Nervenzellen im Inferotemporalen Cortex (4) gezielt auf Gesichter einzelner Personen eingestellt sind.

Dies sind nur einige wenige Beispiele für Response-Spezialisierungen im visuellen Kortex – letztendlich spiegelt sich in unserem Gehirn die gesamte Vielfalt an Umweltreizen in neuronalen Strukturen wider. Doch welche Rolle spielen diese hochspezialisierten Neuronenverbände im Kontext menschlicher Aufmerksamkeitsprozesse?

Entscheidend ist, dass unser Gehirn bereits mit dieser ersten, vorbewußten Strukturierung eines wahrgenommenen Reizes einzelnen Strukturen bestimmte „Aufmerksamkeitswerte“ zuteilt. Diese wirken als ein erster und entscheidender Wahrnehmungsfilter – und werden direkt an Gehirnareale weitergeleitet, die unsere Augenbewegungen koordinieren.

EyeQuants Trick besteht nun darin, einige der wichtigsten Filter in einem Modell zu simulieren. Welche Filter hier in welcher Kombination und Gewichtung zu den besten Ergebnissen führen wird im ersten Schritt mittels umfangreicher Eye-Tracking Studien erhoben. Dazu zeigt das Team um Hirnforscher König den Probanden zunächst Bilder (vor allem Webseiten und natürliche Stimuli), während Präzisions-Eye-Tracker die Blickbewegungen über den Bildern pixelgenau aufzeichnen. Die entscheidende Frage ist nun, welche Bildeigenschaften die Aufmerksamkeit einzelner Probanden in welchem Ausmaß angezogen haben.

Hierfür gewinnen die Forscher aus den Daten eines jeden Probanden eine so genannte Aufmerksamkeitssignatur, welche die individuelle Gewichtung der Filterkanäle – und damit einen entscheidenden Teil des Blickverhaltens einer Person widerspiegeln. In der Forschung konnten so zirka 40 Eigenschaftsfilter identifiziert werden, die einen besonders starken Einfluss auf die Aufmerksamkeitssteuerung haben. Im letzten Schritt werden die Signaturen zu einem Modell zusammengeführt. Dieses ist nun in der Lage, die Aufmerksamkeitswirkung einer neuen, nie zuvor getrackten Bilddatei zuverlässig und sekundenschnell vorherzusagen.

Über den Autor:

Fabian Stelzer ist Gründer und Marketingleiter der WhiteMatter Labs GmbH, einem Spin Off des Labors für Neurobiopsychologie der Universität Osnabrück. WhiteMatter Labs erforscht, entwickelt und kommerzialisiert Technologien aus der Hirnforschung für Anwendungen in Marketing und Werbung.

Vor Gründung der WhiteMatter Labs verantwortete der studierte Kognitions-wissenschaftler (Schwerpunkte: Philosophie des Geistes und visuelle Neurowissenschaften) das Business Development für Lijit Networks, Inc. ein Web-Startup aus Boulder, Colorado.