Thèse Année : 2025

Adapting to eccentric reading: visual and psycholinguistic constraints under simulated and pathological central visual field loss

Adaptation à la lecture en vision excentrée : contraintes visuelles et psycholinguistiques en cas de perte de vision centrale simulée et pathologique

Résumé

In developed countries, central visual field loss (CVL) is the leading cause of visual impairment among people over 50, gradually causing them to lose the ability to read and recognize faces. CVL is caused by incurable retinal diseases such as diabetic maculopathy, myopic maculopathy, or age-related macular degeneration (AMD). Patients with these conditions develop a blind spot called a scotoma, located in the center of their visual field, up to 20°. Forced to rely on their peripheral vision, most affected individuals eventually develop one (or more) peri-foveal regions outside the damaged area that they preferentially use to focus, known as the Preferred Retinal Locus (PRL). Despite these adaptive strategies, reading – a complex task involving both visual and cognitive processes – becomes the primary complaint of patients. Over 30% of them eventually give up daily reading activities altogether, and the underlying causes of this deficit remain poorly understood. Due to the aging population and its strong correlation with the prevalence of eye diseases, the number of patients affected by CVL is expected to increase in the coming years (60 million in Europe / 288 million worldwide by 2030). Given its significant importance for quality of life and independence, the ability to read must be preserved at all costs for these individuals. Therefore, there is a real societal need to overcome their difficulties and restore their (fluent) reading abilities. This dissertation proposes an innovative and multidisciplinary approach aimed at better understanding the underlying causes of poor reading performance in individuals affected by CVL, combining psycholinguistic and visual approaches. By investigating the influence of lexical, semantic and visual factors, the aim of this work was twofold: 1) to identify the psycholinguistic factors that significantly influence reading performance in the presence of a central scotoma, and 2) to highlight their impact on the oculomotor and visuo-attentional strategies that affected individuals use during reading to compensate for their impairment. Using a psychophysical approach, we conducted a series of experiments to examine sentence reading performance and eye-movement behavior in both patients with CVL and normally sighted adults reading with a gaze-contingent simulated scotoma. The results showed that the key psycholinguistic variables known to most influence normal reading also strongly modulate reading under central vision loss. In addition, we developed and validated novel metrics of visual ambiguity based on letter-shape similarity, revealing that the visual confusability of letters and words contributes to reading difficulty independently of classical lexical properties. These psycholinguistic and visual effects were observed across both young and older readers; however, older adults – particularly those with pathological CVL who had reduced reading practice – showed slower adaptation and relied more on word-by-word (length-based) strategies. Analysis of eye movements further characterized the adaptive oculomotor responses enabling eccentric reading, notably the development of pseudo-PRLs and specific fixation patterns allowing eccentric reading. As this is the first work to comprehensively characterize psycholinguistic influences on reading in a low-vision population, it provides novel insights into the interplay of high-level linguistic cues and low-level visual constraints in reading, and highlights the plasticity of oculomotor strategies that support fluent reading despite central visual field loss.

Dans les pays développés, la perte de vision centrale représente la première cause de handicap visuel chez les plus de 50 ans, entraînant peu à peu la perte de la capacité à lire et à reconnaître les visages. Elle résulte de pathologies rétiniennes incurables telles que la maculopathie diabétique, la maculopathie myopique ou la Dégénérescence Maculaire Liée à l’Âge (DMLA). Ces pathologies provoquent l’apparition d’une tache aveugle appelée scotome, située au centre du champ visuel et s’étendant jusqu’à 20°. Forcés d’utiliser leur vision périphérique, la plupart des individus atteints développent une (ou plusieurs) région péri-fovéale en dehors de la lésion, utilisée préférentiellement pour fixer appelée PRL (Preferred Retinal Locus). Malgré ces stratégies d’adaptation, la lecture – tâche complexe mobilisant à la fois les processus visuels et cognitifs – demeure la plainte principale des patients. Plus de 30 % abandonnent même toute activité quotidienne de lecture, et les causes précises de ce déficit restent mal identifiées. En raison du vieillissement de la population et de sa forte corrélation avec la prévalence des maladies oculaires, le nombre de patients atteints de perte de vision centrale continuera d’augmenter dans les années à venir (60 millions en Europe, 288 millions dans le monde d’ici 2030). Compte tenu de son rôle essentiel pour la qualité de vie et l’autonomie, le maintien des capacités de lecture chez ces personnes constitue un enjeu sociétal majeur. Ce travail de thèse adopte une approche novatrice et multidisciplinaire pour mieux comprendre les causes des faibles performances de lecture liées à la perte de vision centrale, en combinant analyses psycholinguistiques et visuelles. En étudiant l’impact de facteurs lexicaux, sémantiques et visuels, cette recherche visait : 1) à identifier les facteurs psycholinguistiques influençant significativement la lecture en présence d’un scotome central ; 2) à préciser leur effet sur les stratégies oculomotrices et visuo-attentionnelles mises en place pour compenser la perte fovéale. À l’aide d’une approche psychophysique, plusieurs expériences ont examiné la lecture de phrases et les mouvements oculaires chez des patients atteints de perte de vision central et chez des adultes à vision normale lisant avec un scotome central simulé. Les résultats montrent que des variables psycholinguistiques clés modulent fortement la lecture en cas de perte de vision centrale. Nous avons également développé de nouveaux indices d’ambiguïté visuelle basés sur la similitude des lettres, révélant que la confusion visuelle contribue aux difficultés de lecture indépendamment des propriétés lexicales classiques. Ces effets ont été observés chez les lecteurs jeunes et âgés ; toutefois, les plus âgés, en particulier les patients ne lisant plus quotidiennement, ont montré une adaptation plus lente et davantage basé sur un déchiffrage mot à mot. L’analyse des mouvements oculaires a permis de caractériser les ajustements oculomoteurs favorisant la lecture excentrique, notamment le développement de pseudo-PRL et de patterns oculomoteurs adaptés à la lecture excentrée. Ce travail, premier à décrire de manière exhaustive les influences psycholinguistiques sur la lecture en population malvoyante, met en lumière l’interaction entre contraintes linguistiques et visuelles, ainsi que la plasticité des stratégies oculomotrices qui permettent de maintenir une lecture fonctionnelle en vision excentrée.

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tel-05570026 , version 1 (27-03-2026)

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  • HAL Id : tel-05570026 , version 1

Citer

Eole Lapeyre. Adapting to eccentric reading: visual and psycholinguistic constraints under simulated and pathological central visual field loss. Cognitive science. Aix Marseille University, 2025. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-05570026⟩
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