Erforschen der Sensibilität für visuelle Sprache durch Eye Tracking und das Preferential Looking Paradigm

Summary

Eye-Tracking-Studien mit einem bevorzugt aussehenden Paradigma können verwendet werden, um das aufkommende Verständnis und die Aufmerksamkeit von Säuglingen über ihre äußere visuelle Welt zu untersuchen.

Abstract

Wir diskutieren die Verwendung des bevorzugt aussehenden Paradigmas in Eye-Tracking-Studien, um zu untersuchen, wie Säuglinge sich entwickeln, verstehen und sich um die Welt um sie herum kümmern. Eye Tracking ist eine sichere und nicht-invasive Möglichkeit, Blickdaten von Säuglingen zu sammeln, und das bevorzugt aussehende Paradigma ist einfach zu entwerfen und erfordert nur, dass das Kind sich um den Bildschirm kümmert. Indem wir gleichzeitig zwei visuelle Reize zeigen, die sich in einer Dimension unterscheiden, können wir beurteilen, ob Säuglinge unterschiedliches Aussehen für beide Reize zeigen, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber diesem Unterschied demonstriert wird. Die Herausforderungen bei solchen experimentellen Ansätzen bestehen darin, dass Experimente kurz gehalten werden müssen (nicht mehr als 10 min) und sorgfältig kontrolliert werden müssen, so dass sich die beiden Reize nur in einer Weise unterscheiden. Auch die Interpretation von Nullergebnissen ist sorgfältig zu prüfen. In diesem Beitrag zeigen wir ein erfolgreiches Beispiel für eine Säuglings-Eye-Tracking-Studie mit einem bevorzugt aussehenden Paradigma, um zu entdecken, dass 6-Monats-Jährige empfindlich auf sprachliche Hinweise in einer signierten Sprache reagieren, obwohl sie keine vorherige Exposition gegenüber signierter Sprache haben. darauf hin, dass Säuglinge intrinsische oder angeborene Befindlichkeiten gegenüber diesen Hinweisen besitzen.

Introduction

Das vorrangige Ziel der Entwicklungswissenschaft ist es, die Entstehung kognitiver Funktionen, Sprache und sozialer Kognition bei Säuglingen und Kindern zu untersuchen. Die Augenbewegungen werden durch die Absichten, das Verständnis, das Wissen, das Interesse und die Aufmerksamkeit der Teilnehmer auf die Außenwelt moduliert. Das Sammeln von okulomotorischen Reaktionen bei Säuglingen während der Orientierung und dem Scannen visueller statischer oder dynamischer Bilder kann Informationen über das aufkommende Verständnis und die Aufmerksamkeit von Säuglingen über ihre äußeren visuellen Welten und die Spracheingabe, die sie erhalten, liefern.

Während Eye-Tracking-Technologie gibt es seit mehr als hundert Jahren, es hat erst vor kurzem in der Effizienz und Benutzerfreundlichkeit fortgeschritten, so dass es verwendet werden, um Säuglinge zu studieren. In den letzten zehn Jahren hat Eye Tracking viel über die geistige Welt von Säuglingen offenbart. Zum Beispiel wissen wir jetzt viel über Kurzzeitgedächtnis, Objektokklusion und die Vorfreude auf bevorstehende Ereignisse bei 6-Monats-Alten aus Blickverhalten^1,2,3. Eye-Tracking kann auch verwendet werden, um Säuglingssprache lernen⁴zu lernen. Im Allgemeinen hängt das Erlernen von Säuglingssprachen von der Fähigkeit ab, sensorische Hinweise in der Umgebung zu unterscheiden und die Hinweise zu identifizieren, die für die Sprachübertragung^5,6am wichtigsten sind. Entwicklungswissenschaftler versuchen besser zu verstehen, was diese sensorischen Hinweise sind, warum sie die Aufmerksamkeit von Säuglingen auf sich ziehen und wie die Aufmerksamkeit auf diese Hinweise gerüste Sprache lernen bei Säuglingen. Das vorliegende Papier präsentiert ein Eye-Tracking-Protokoll und ein bevorzugt aussehendes Paradigma, das zusammen verwendet werden kann, um die Empfindlichkeiten von Säuglingen gegenüber solchen Hinweisen in gesprochenen oder signierten Sprachen zu untersuchen.

In Stone, et al.⁷wurde Eye Tracking mit einem bevorzugt aussehenden Paradigma verwendet, um zu testen, ob zeichennaive Säuglinge eine Empfindlichkeit gegenüber einer Reihe von phonologischen Kontrasten in signierter Sprache besaßen. Diese Kontraste unterschieden sich durch die Sonorität (d.h. Wahrnehmungseigenschaft), eine strukturelle sprachliche Eigenschaft, die sowohl in gesprochenen als auch in den signierten Sprachen^7,8,^9,10,11, ^12,13. Sonorität wird als wichtig für phonologische Einschränkungen in der Silbenbildung in gesprochenen und signierten Sprachen angesehen, so dass Silben, die auf Sonoritäten beruhen, als “wohlgeformter” angesehen werden. Säuglinge, beim Hören von Sprache, wurden beobachtet, um Verhaltenspräferenzen für wohlgeformte Silbe gegenüber schlecht geformten Silbe über mehrere Sprachen zu zeigen, und sogar in Sprachen, die sie noch nie vor^14,15gehört hatten. Wir vermuteten, dass Säuglinge ähnliche Vorlieben für wohlgeformte Silbe in signierter Sprache zeigen würden, auch wenn sie keine Vorerfahrung mit signierter Sprache hatten.

Wir vermuteten ferner, dass diese Präferenz – oder Sensibilität – einer Wahrnehmungsverengung unterliegen würde. Dies ist das Phänomen des Spracherwerbs, bei dem die frühe, universelle Sensibilität des Säuglings für viele Sprachmerkmale, während sich das Kind seinem ersten Geburtstag nähert, nur auf die Merkmale innerhalb der Sprache(en) abgeschwächt wird, die das Kind 16 ausgesetzt hat. ^,17. Wir rekrutierten jüngere (sechs Monate alte) und ältere (zwölf Monate alte) Säuglinge, die diese Altersgruppen auswählten, weil sie sich an entgegengesetzten Enden der Wahrnehmungsverengungsfunktion für die Empfindlichkeit gegenüber neuartigen phonetischen Kontrasten^{befinden 17,18, 19}. Wir sagten voraus, dass jüngere Säuglinge eine Vorliebe für wohlgeformte Silbe in signierter Sprache zeigen würden, ältere Säuglinge jedoch nicht. Die Säuglinge sahen sich Videos an, die aus wohlgeformten und schlecht geformten Fingerhandschreibfehlern bestehen, die aus zwei Gründen ausgewählt wurden.  Erstens werden Silbe in fließender Fingerrechtschreibung theoretisiert, um sonority-basierte phonologische Einschränkungen zu gehorchen⁸, was die Möglichkeit bietet, experimentelle Kontraste zu erzeugen, die direkt testen, ob Säuglinge in frühen Fällen empfindlich auf sonority-basierte Hinweise reagieren. sprachenlernen. Zweitens wählten wir Fingerspelling anstelle von vollen Zeichen auf dem Körper und Gesicht, weil Fingerrecht ermöglicht uns, mögliche Wahrnehmungskonfunde, einschließlich der Geschwindigkeit und Größe der Handbewegungen, im Vergleich zu vollen Zeichen, die stark in der Unterzeichnung variieren Raum- und Bewegungsgeschwindigkeit. Unsere Studie verwendete Videos, die nur die Hände zeigten, aber dieses Paradigma ist verallgemeinerbar für Videos, die Unterzeichner und Sprecherköpfe oder volle Körper zeigen oder sogar Tiere oder unbelebte Objekte zeigen, je nachdem, welche wissenschaftliche Frage und kontrastreiche sie untersucht.

Der Wert, der ein bevorzugt aussehendes Präferenzparadigma verwendet, um die Empfindlichkeit gegenüber Sprache oder sinnesmäßigen Kontrasten zu messen, liegt in seiner relativen Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit. In solchen Paradigmen werden Säuglinge mit zwei Reizen nebeneinander dargestellt, die sich nur durch eine Dimension oder ein Für die Forschungsfrage relevantes Merkmal unterscheiden. Kleinkinder erhalten die Möglichkeit, sich auf einen der beiden Reize einlassen zu können. Die Gesamt-Betrachtungszeiten für jeden Stimulus werden aufgezeichnet und analysiert. Ein signifikanter Unterschied im Suchverhalten der beiden Reize deutet darauf hin, dass das Kind in der Lage sein könnte, die Dimension zu erkennen, mit der sich die beiden Reize unterscheiden. Da beide Reize gleichzeitig und zu gleichen Dauern gezeigt werden, ist das Gesamtexperiment gut kontrolliert für die Eigenheiten des Verhaltens von Säuglingen (Unaufmerksamkeit, Woanders hinschauen, Unruhigkeit, Weinen). Das ist im Vergleich zu anderen Paradigmen, bei denen Reize nacheinander gezeigt werden, in diesem Fall können Säuglinge spontan unterschiedliche Aufmerksamkeit enden auf verschiedene Reize aus Gründen, die nichts mit den Reizen zu tun haben (z. B. fussier während einer Zeit, in der es waren mehr Versuche von Stimuli A als Stimuli B). Auch sind keine Anweisungen und das Verständnis der Reize erforderlich; Säuglinge müssen sich das nur anschauen. Schließlich erfordert dieses Paradigma keine aktive Überwachung des Verhaltens von Säuglingen als Kriterium, um die Reizdarstellung zu ändern, wie es in den kindgesteuerten Gewöhnungsparadigmen^16,20üblich ist. Das Paradigma der aussehenden Präferenz eignet sich auch zum Testen von Hypothesen über aussehende Vorlieben anstelle von Unterschieden. Mit anderen Worten, abgesehen davon, dass Säuglinge in der Lage sind, zwischen Stimuli A und Stimuli B zu unterscheiden, können Forscher auch testen, für welche Reize ein erhöhtes oder vermindertes Aussehen hervorgerufen werden, was über die aufkeimenden Vorurteile von Säuglingen informativ sein kann. und aufkommende Kognition.

Generell sind die Vorteile moderner, nicht-invasiver Eyetracking-Technologie zahlreich. Eye Tracking beruht auf der Messung von Nahinfrarotlicht, das vom Gerät emittiert und von den Augen des Teilnehmers reflektiert wird^1,21. Dieses Infrarotlicht ist unsichtbar, unmerklich und absolut sicher. Eye-Tracking-Experimente erfordern keine Anweisungen und hängen nur von passiver Betrachtung ab. Aktuelle Modelle generieren eine Fülle von Blickdaten in kurzer Zeit mit einem einfachen Setup. Kleinkinder können auf dem Schoß ihrer Eltern sitzen und genießen nach unserer Erfahrung oft das Experiment. Die meisten modernen Fern-Eye-Tracker erfordern keine Kopfstützen oder Gegenstände, die auf das Kind gelegt werden, und sind robust für Kopfbewegungen, erholen sich schnell nach blinken, weinen, sich aus der Reichweite bewegen oder wegschauen. Auf Wunsch können neben den Augenpositionsdaten auch Sakkademuster, Kopfpositionsdaten und Pupillometrie aufgezeichnet werden.

Die Herausforderungen bei der Durchführung von Baby-Eye-Tracking-Forschung sind real, aber nicht unüberwindbar. Eye-Tracking-Daten können laut sein, aufgrund der Bewegung, Unaufmerksamkeit, Unaufmerksamkeit und Schläfrigkeit von Säuglingen. Die Experimente müssen so konzipiert sein, dass sie in etwa 10 minuten oder weniger abgeschlossen werden können – was ein Vorteil sein kann, da Laborbesuche schnell sind, aber auch ein Nachteil, wenn Sie mehr Daten erhalten oder mehrere experimentelle Bedingungen haben müssen. Ein weiterer wichtiger Vorbehalt ist, dass ein Null-Befund nicht bedeutet, dass Säuglinge nicht empfindlich auf die experimentelle Manipulation reagieren. Wenn Säuglinge keinen signifikanten Unterschied zwischen Stimuli A und Stimuli B aufweisen, könnte dieser Befund entweder (1) eine Unempfindlichkeit gegenüber dem Unterschied zwischen A und B oder (2) ein Versäumnis bedeuten, Verhaltenspräferenzen hervorzurufen. Zum Beispiel war das Kind vielleicht genauso fasziniert von A und B, obwohl das Kind empfindlich auf den Unterschied zwischen ihnen reagierte. Dieses Problem kann durch das Hinzufügen einer zweiten Bedingung behoben werden, idealerweise mit den gleichen (oder sehr ähnlichen) Reizen, aber Tests entlang einer anderen Dimension, für die es bekannt ist, dass Säuglinge Verhaltenspräferenzen aufweisen. Wenn Säuglinge in der ersten Bedingung keine Präferenz nachweisen, sondern im zweiten Fall, kann interpretiert werden, dass die Säuglinge in der Lage sind, aussehende Vorlieben für die Reize nachzuweisen, was dazu beitragen kann, die Interpretation von Nullergebnissen zu klären. Schließlich ist es wichtig, den Eyetracker präzise zu kalibrieren. Die Kalibrierung muss genau sein, sowohl mit geringem räumlichen als auch zeitlichen Fehler, damit die Augenblickdaten den experimentellen Reizen präzise zugeordnet werden können. Mit anderen Worten: “Ihre Studie ist nur so gut wie Ihre Kalibrierung.” Kalibrierungsprüfungen vor und nach der Reizdarstellung können ein zusätzliches Maß an Vertrauen bieten. Detaillierte und ausgezeichnete Bewertungen zur Kalibrierung von Augentracking mit Säuglingen wurden an anderer Stelle veröffentlicht^{1,21,22,23,24,25, 26,27}.

Protocol

Das folgende Verfahren, an dem menschliche Teilnehmer beteiligt sind, wurde vom Human Research Protections Program der University of California, San Diego, genehmigt. 1. Teilnehmer-Screening und Vorbereitung Rekrutierung von Säuglingen im definierten Altersgruppen (z. B. 5 bis 14 Monate alt). Verwenden Sie mehrere Methoden, einschließlich Social Media, Flyer, Post. Erwägen Sie, Vereinbarungen mit lokalen Krankenhäusern oder Regierungsstellen zu treffen, um Aufzeichnungen abzurufe…

Representative Results

Die Stichprobe in Stone, et al.7 bestand aus 16 jüngeren Säuglingen (mittleres Alter = 5,6 – 0,6 Monate; Bereich = 4,4-6,7 Monate; 8 weiblich) und 13 älteren Säuglingen (mittleres Alter = 11,8 x 0,9 Monate; Bereich = 10,6-12,8 Monate; 7 Frauen). Keiner dieser Säuglinge hatte zuvor Gebärdensprache gesehen. Zunächst haben wir unterschiede in der Gesamtzeit zwischen den Altersgruppen bewertet und keinen signifikanten Unterschied festgestellt (Mittelwerte: 48,8 s vs. 36,7 s; t(27) = 1,…

Discussion

Wir nutzten das bevorzugt aussehende Paradigma, um Beweise dafür zu finden, dass Säuglinge für einen bestimmten visuellen Hinweis im Sprachsignal empfindlich sein können, obwohl sie keine Vorkenntnisse mit signierter Sprache hatten. Darüber hinaus wurde diese Empfindlichkeit nur bei jüngeren Säuglingen beobachtet, und nicht bei älteren Säuglingen, eine Manifestation der klassischen Wahrnehmungsverengungsfunktion. Der Nachweis einer altersbasierten Vorliebe für wohlgeformte Silben auf der Grundlage von Sonoritä…

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)