Изучение младенческой чувствительности к визуальному языку с помощью отслеживания глаз и предпочтительной парадигмы
Summary
Исследования слежения за глазами с использованием предпочтительной парадигмы могут быть использованы для изучения возникающих понимания младенцев, и внимание к их внешний визуальный мир.
Abstract
Мы обсуждаем использование предпочтительной парадигмы в исследованиях по слежению за глазами для изучения того, как младенцы развиваются, понимают и посещают окружающий мир. Отслеживание глаз является безопасным и неинвазивным способом сбора данных взгляда от младенцев, и предпочтительный вид парадигмы прост в разработке и требует только ребенка, чтобы присутствовать на экране. Одновременно показывая два визуальных стимула, которые отличаются в одном измерении, мы можем оценить, показывают ли младенцы различные перспективные поведение для любого стимула, тем самым демонстрируя чувствительность к этой разнице. Проблемы в таких экспериментальных подходов в том, что эксперименты должны быть краткими (не более 10 мин) и тщательно контролироваться таким образом, что два стимула отличаются только одним способом. Необходимо также тщательно рассмотреть вопрос о толковании нулевых результатов. В этой статье мы иллюстрируем успешный пример исследования отслеживания глаз младенца с предпочтительной парадигмой, чтобы обнаружить, что 6-месячные дети чувствительны к лингвистическим сигналам на подписанном языке, несмотря на отсутствие предварительного контакта с подписанным языком, предполагая, что младенцы обладают внутренней или врожденной чувствительностью к этим сигналам.
Introduction
Главной целью науки о развитии является изучение появления когнитивных функций, языка и социального познания у младенцев и детей. Движения глаз модулируются намерениями, пониманием, знанием, интересом и вниманием к внешнему миру. Сбор окуломоторных реакций у младенцев во время их ориентации и сканирования визуальных статических или динамических изображений может обеспечить информацию о формирующемся понимании и внимании к их внешним визуальным мирам и языковому входной информации, которую они получают.
В то время как технология слежения за глазами была вокруг на больше чем 100 лет, она только недавно выдвинула в эффективности и удобстве использования, позволяющ его быть использованным для того чтобы начать учить младенцев. В последнее десятилетие, отслеживание глаз показал многое о психическом мире младенцев. Например, мы теперь знаем много о кратковременной памяти, окклюзии объекта, и предвкушение предстоящих событий в 6-месячных от взгляда поведение1,2,3. Отслеживание глаз также может быть использовано для изучения изучения детского языка4. Как правило, изучение языка младенцев зависит от способности различать сенсорные сигналы, присутствующие в окружающей среде и определить сигналы, которые являются наиболее заметными для передачи языка5,6. Ученые-разработчики стремятся лучше понять, что это за сенсорные сигналы, почему они привлекают внимание младенцев, и как внимание к этим сигналам эшафот изучения языка у младенцев. В настоящем документе представлен протокол отслеживания глаз и преференциальная парадигма, которая может быть использована вместе для изучения чувствительности младенцев к таким сигналам на устных или подписанных языках.
В Камне, и др.7, слежение за глазами было использовано с преференциальной парадигмой, чтобы проверить, обладают ли наивные младенцы чувствительностью к набору фонологических контрастов в подписанном языке. Эти контрасты отличались звучностью (т.е. perceptual salience), структурной лингвистической собственностью, присутствуют как в устных, так и в подписанных языках7,8,9,10,11, 12,13. Соноity считается важным для фонологических ограничений в формировании слогов в разговорных и подписанных языках, так что слоги, которые подчиняются ограничениям, основанным на сноморе, считаются более «хорошо сформированными». Младенцы, слушая речь, были замечены, чтобы показать поведенческие предпочтения для хорошо сформированных слогов по сравнению с плохо сформированных слогов на нескольких языках, и даже на языках, которые они никогда не слышали до14,15. Мы предположили, что младенцы также будут показывать аналогичные предпочтения для хорошо сформировавшихся слогов на подписанном языке, даже если у них не было предварительного опыта работы с подписанным языком.
Мы далее предположили, что это предпочтение – или чувствительность – будет подвергаться сужению восприятия. Это явление приобретения языка, где, как младенец приближается к своему первому дню рождения, ранней, универсальной чувствительности ребенка ко многим особенностям языка смягчается до только функции в языке (ы) ребенок был подвержен16 ,17. Мы набрали молодых (шестимесячных) и старших (двенадцатимесячных) младенцев, выбрав эти возрасты, потому что они находятся на противоположных концах функции сужения восприятия для чувствительности к новым фонетическим контрастам17,18, 19. Мы предсказывали, что младшие дети будут отдавать предпочтение хорошо сформированным слогам на подписанном языке, но что старшие дети не будут. Младенцы смотрели видео, состоящие из хорошо сформировавшийся и плохо сформировавшийся написания пальцев, выбранный по двум причинам. Во-первых, слоги в беглых fingerspelling теоретизированы повиноваться звучности основе фонологических ограничений8, предоставляя возможность производить экспериментальные контрасты, которые непосредственно проверить ли младенцы чувствительны к звучности основе сигналов в начале изучение языка. Во-вторых, мы выбрали fingerspelling вместо полных знаков на теле и лице, потому что fingerspelling позволило нам более строго контролировать возможные восприятия confounds в том числе скорость и размер движений рук, по сравнению с полными знаками, которые сильно различаются в подписании пространства и скорости движения. В нашем исследовании использовались видео, показывающие только руки, но эта парадигма обобщается для видео, показывающих, как подписавшиеся и ораторы возглавляют головы или полные тела, или даже показывают животных или неодушевленные предметы, в зависимости от изученного научного вопроса и контрастов.
Значение, используюеееееееео парадигму преференциальных предпочтений для измерения чувствительности к языку или сенсорным контрастам, заключается в его относительной простоте и простоте управления. В таких парадигме младенцы представлены с двумя стимулами бок о бок, которые отличаются только одним измерением или одной особенностью, относящейся к исследовательскому вопросу. Младенцы получают возможность foveate на любом стимуле. Общее время поиска к каждому стимулу записано и проанализировано. Существенная разница в поиске поведения для двух стимулов указывает на то, что младенец может быть способен воспринимать измерение, с которым два стимула отличаются. Поскольку оба стимула показаны одновременно и в одинаковой продолжительности, общий эксперимент хорошо контролируется для особенностей поведения младенца (невнимательность, поиск в другом месте, суетливость, плач). То есть по сравнению с другими парадигмами, где стимулы показаны последовательно, и в этом случае, младенцы могут спонтанно показать различное количество внимания к различным стимулам по причинам, не связанным с стимулами (например, суетливый в период, когда есть было больше испытаний Stimuli A, чем Стимулы B). Кроме того, инструкции и понимание стимулов не требуется; младенцы просто должны смотреть на него. Наконец, эта парадигма не требует активного мониторинга поведения младенцев для критерия для того, чтобы изменить раздражителей презентации, как это часто бывает в младенческой контролируемых парадигм привыкания16,20. Смотря предпочтения парадигмы также подходит для тестирования гипотез о поиске предпочтений, а не различия. Другими словами, помимо младенцев, способных различать Стимулы А и Стимули B, исследователи могут также проверить, для чего стимулы вызвали увеличение или уменьшение поведения, которое может быть информативным о зарождающихся предубеждений младенцев и возникающих познания.
В более общем плане, преимущества современной, неинвазивной технологии слежения за глазами многочисленны. Отслеживание глаз опирается на измерение ближнего инфракрасного света, который излучается от устройства и отражается от глаз участника1,21. Этот инфракрасный свет невидим, незаметен и полностью безопасен. Эксперименты по слежению за глазами не требуют инструкций и зависят только от пассивного просмотра. Текущие модели генерируют большое количество данных взгляда за короткий промежуток времени с помощью простой настройки. Младенцы могут сидеть на коленях своих родителей и, по нашему опыту, они часто пользуются эксперимента. Большинство современных удаленных трекеров глаз не требуют подголовники или элементы, размещенные на младенца, и являются надежными для движения головы, быстро восстанавливается после мигает, плачет, двигаясь вне диапазона, или глядя в сторону. При желании, саккад ные образы, данные о положении головы, и зрачковая может быть записанв в дополнение к данным положения глаз.
Проблемы в проведении исследований отслеживания глаз младенца реальны, но не непреодолимы. Данные слежения за глазами могут быть шумными из-за движения младенцев, невнимательности, суетливости и сонливости. Эксперименты должны быть разработаны таким образом, чтобы они могли быть завершены примерно за 10 минут или меньше – что может быть преимуществом в том, что посещение лаборатории быстро, но и недостаток, если вам нужно получить больше данных или иметь несколько экспериментальных условий. Другим важным предостережением является то, что нулевая находка не означает, что младенцы не чувствительны к экспериментальным манипуляциям. Если младенцы не показывают существенной разницы между Stimuli A и Stimuli B, этот вывод может означать либо (1) нечувствительность к разнице между A и B, или (2) неспособность вызвать поведенческие предпочтения. Например, возможно, младенец был в равной степени очарован А и В, хотя младенец был чувствителен к разнице между ними. Эта проблема может быть решена путем добавления второго условия, в идеале с использованием тех же (или очень похожи) стимулы, но тестирование по другому измерению, для которого известно, что младенцы проявляют поведенческие предпочтения. Если младенцы не демонстрируют предпочтения в первом состоянии, но делают это во втором, то можно интерпретировать, что младенцы способны продемонстрировать перспективных предпочтений для стимулов, которые могут помочь прояснить интерпретацию любых нулевых результатов. Наконец, очень важно точно откалибровать глаз трекер. Калибровка должна быть точной, как с низкой пространственной, так и с временной ошибкой, так что данные глаза могут быть точно отображены на экспериментальных стимулах. Другими словами, “ваше исследование только так хорошо, как ваша калибровка”. Проверка калибровки до и после представления стимулов может обеспечить дополнительную меру уверенности. Подробные и отличные отзывы о калибровке глаз отслеживания с младенцами были опубликованы в другом месте1,21,22,23,24,25, 26,27.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы использовали преференциальную парадигму, чтобы обнаружить доказательства того, что младенцы могут быть чувствительны к определенному визуальному сигналу в языковом сигнале, несмотря на отсутствие предварительного опыта работы с подписанным языком. Кроме того, эта чувствительнос?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Сбор данных для исследования был проведен в UCSD Mind, Experience, и восприятие лаборатории (UCSD MEP Lab) в Университете Калифорнии, Сан-Диего. Финансирование было предоставлено NIH R01EY024623 (Босворт и Добкинс) и NSF SBE-1041725 (Петитто и Аллен; субваде в Босворт). Мы благодарны студенческой исследовательской группе MEPLab, а также младенцам и семьям в Сан-Диего, Штат Калифорния, которые приняли участие в этом исследовании.
Materials
| Eye Tracker | Tobii | Model X120 | |
| Experiment Presentation & Gaze Analysis Software | Tobii | Tobii Studio Pro | |
| Experimenter Monitor | Dell | Dell Professional P2210 22" Wide Monitor | |
| Stimulus Monitor | Dell | Generic 17" Monitor | |
| CPU | Dell | Dell Precision T5500 Advanced with 2.13 Ghz Quad Core Intel Xeon Processor and 4 GB DDR3 Memory) with 250 GB SSD hard disk and standard video output cards. | |
| Webcamera | Logitech | Logitech C150 HD Cam | |
| Video Capture Card | Osprey | Osprey 230 Video Capture Card (to capture stimulus that is output to Stimulus Monitor) |
References
- Aslin, R. N., McMurray, B. Automated corneal-reflection eye tracking in infancy: Methodological developments and applications to cognition. Infancy. 6 (2), 155-163 (2004).
- Gredebäck, G., Eriksson, M., Schmitow, C., Laeng, B., Stenberg, G. Individual differences in face processing: Infants’ scanning patterns and pupil dilations are influenced by the distribution of parental leave. Infancy. 17 (1), 79-101 (2012).
- Gredebäck, G., von Hofsten, C. Infants’ evolving representations of object motion during occlusion: A longitudinal study of 6-to 12-month-old infants. Infancy. 6 (2), 165-184 (2004).
- Byers-Heinlein, K., Werker, J. F. Monolingual, bilingual, trilingual: infants’ language experience influences the development of a word-learning heuristic. Developmental Science. 12 (5), 815-823 (2009).
- Jusczyk, P. W., Bertoncini, J. Viewing the development of speech perception as an innately guided learning process. Language and Speech. 31 (3), 217-238 (1988).
- Krentz, U. C., Corina, D. P. Preference for language in early infancy: the human language bias is not speech specific. Developmental Science. 11 (1), 1-9 (2008).
- Stone, A., Petitto, L. A., Bosworth, R. Visual sonority modulates infants’ attraction to sign language. Language Learning and Development. 14 (2), 130-148 (2017).
- Brentari, D. . A Prosodic Model of Sign Language Phonology. , (1998).
- Jantunen, T., Takkinen, R., Brentari, D. Syllable structure in sign language phonology. Sign Languages. , 312-331 (2010).
- MacNeilage, P. F., Krones, R., Hanson, R. Closed-loop control of the initiation of jaw movement for speech. The Journal of the Acoustical Society of America. 47 (1), 104 (1970).
- Ohala, J. J. The phonetics and phonology of aspects of assimilation. Papers in Laboratory Phonology. 1, 258-275 (1990).
- Perlmutter, D. M. Sonority and syllable structure in American Sign Language. Linguistic Inquiry. 23 (3), 407-442 (1992).
- Sandler, W. A sonority cycle in American Sign Language. Phonology. 10 (02), 243-279 (1993).
- Berent, I. . The Phonological Mind. , (2013).
- Gómez, D. M., Berent, I., Benavides-Varela, S., Bion, R. A., Cattarossi, L., Nespor, M., Mehler, J. Language universals at birth. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (16), 5837-5841 (2014).
- Baker, S. A., Golinkoff, R. M., Petitto, L. A. New insights into old puzzles from infants’ categorical discrimination of soundless phonetic units. Language Learning and Development. 2 (3), 147-162 (2006).
- Werker, J. F., Tees, R. C. Cross-language speech perception: Evidence for perceptual reorganization during the first year of life. Infant Behavior and Development. 7 (1), 49-63 (1984).
- Kuhl, P. K., Stevens, E., Hayashi, A., Deguchi, T., Kiritani, S., Iverson, P. Infants show a facilitation effect for native language phonetic perception between 6 and 12 months. Developmental Science. 9 (2), 13-21 (2006).
- Petitto, L. A., Berens, M. S., Kovelman, I., Dubins, M. H., Jasinska, K., Shalinsky, M. The “perceptual wedge hypothesis” as the basis for bilingual babies’ phonetic processing advantage: New insights from fNIRS brain imaging. Brain and Language. 121 (2), 130-143 (2012).
- Colombo, J., Mitchell, D. W. Infant visual habituation. Neurobiology of Learning and Memory. 92 (2), 225-234 (2009).
- Gredebäck, G., Johnson, S., von Hofsten, C. Eye tracking in infancy research. Developmental Neuropsychology. 35 (1), 1-19 (2010).
- Duchowski, A. T. . Eye tracking Methodology: Theory and practice. , (2007).
- Feng, G. Eye tracking: A brief guide for developmental researchers. Journal of Cognition and Development. 12, 1-11 (2011).
- Holmqvist, K., Nyström, M., Mulvey, F. Eye tracker data quality: what it is and how to measure it. Proceedings of the symposium on eye tracking research and applications. , 45-52 (2012).
- Morgante, J. D., Zolfaghari, R., Johnson, S. P. A critical test of temporal and spatial accuracy of the Tobii T60XL eye tracker. Infancy. 17 (1), 9-32 (2012).
- Oakes, L. M. Advances in eye tracking in infancy research. Infancy. 17 (1), 1-8 (2012).
- Wass, S. V., Smith, T. J., Johnson, M. H. Parsing eye-tracking data of variable quality to provide accurate fixation duration estimates in infants and adults. Behavior Research Methods. 45 (1), 229-250 (2013).
- Hall, W. What you don’t know can hurt you: The risk of language deprivation by impairing sign language development in deaf children. Maternal and Child Health Journal. 21 (5), 961-965 (2017).
- Petitto, L. A., Langdon, C., Stone, A., Andriola, D., Kartheiser, G., Cochran, C. Visual sign phonology: Insights into human reading and language from a natural soundless phonology. WIREs Cognitive Science. 7 (6), 366-381 (2016).
- Johnson, M. H., Posner, M. I., Rothbart, M. K. Facilitation of saccades toward a covertly attended location in early infancy. Psychological Science. 5 (2), 90-93 (1994).
- Norton, D., Stark, L. Scanpaths in eye movements during pattern perception. Science. 171 (3968), 308-311 (1971).
- Sirois, S., Jackson, I. R. Pupil dilation and object permanence in infants. Infancy. 17 (1), 61-78 (2012).
- Quinn, P. C., Uttley, L., Lee, K., Gibson, A., Smith, M., Slater, A. M., Pascalis, O. Infant preference for female faces occurs for same-but not other-race faces. Journal of Neuropsychology. 2 (1), 15-26 (2008).
- Rhodes, G., Geddes, K., Jeffery, L., Dziurawiec, S., Clark, A. Are average and symmetric faces attractive to infants? Discrimination and looking preferences. Perception. 31 (3), 315-321 (2002).
- Watanabe, K., Matsuda, T., Nishioka, T., Namatame, M. Eye gaze during observation of static faces in deaf people. PloS One. 6 (2), 16919 (2011).
