Udforskning af spædbørns følsomhed over for visuelt sprog ved hjælp af Eye tracking og den præference udseende paradigme

Summary

Eye tracking undersøgelser ved hjælp af en præference udseende paradigme kan bruges til at studere spædbørns nye forståelse af, og opmærksomhed på, deres eksterne visuelle verden.

Abstract

Vi diskuterer brugen af den præference udseende paradigme i Eye tracking undersøgelser for at studere, hvordan spædbørn udvikle, forstå, og deltage i verden omkring dem. Eye tracking er en sikker og ikke-invasiv måde at indsamle blik data fra spædbørn, og den præference udseende paradigme er enkel at designe og kræver kun spædbarnet til at deltage på skærmen. Ved samtidig at vise to visuelle stimuli, der afviger i én dimension, kan vi vurdere, om spædbørn udviser forskellige udseende adfærd for enten stimulus, og dermed demonstrere følsomhed over for denne forskel. Udfordringerne i sådanne eksperimentelle tilgange er, at eksperimenter skal holdes korte (ikke mere end 10 min) og kontrolleres omhyggeligt, således at de to stimuli afviger på kun én måde. Fortolkningen af null-resultater skal også overvejes nøje. I dette papir illustrerer vi et vellykket eksempel på et spædbarns øjen sporings studie med et præference paradigme for at opdage, at 6-måneders-årige er følsomme over for sproglige signaler i et signeret sprog, selv om de ikke har nogen forudgående udsættelse for signeret sprog, tyder på, at spædbørn besidder iboende eller medfødte følsomheder til disse signaler.

Introduction

Det altafgørende mål for udviklings videnskab er at studere fremkomsten af kognitive funktioner, sprog, og social kognition hos spædbørn og børn. Øjenbevægelser er moduleret af deltagernes hensigter, forståelse, viden, interesse og opmærksomhed på den ydre verden. Indsamling oculomotoriske svar hos spædbørn, mens de orientere til og scanne visuelle statiske eller dynamiske billeder kan give oplysninger om spædbørn ‘ spirende forståelse af, og opmærksomhed på, deres eksterne visuelle verdener og sprog input, de modtager.

Mens Eye tracking teknologi har eksisteret i mere end hundrede år, det har kun for nylig fremskreden i effektivitet og anvendelighed, tillader det at blive brugt til at studere spædbørn. I det sidste årti, har Eye tracking afsløret meget om den mentale verden af spædbørn. For eksempel ved vi nu meget om korttidshukommelse, objekt okklusion og foregribelse af kommende begivenheder i 6-måneders-årige fra gaze Behavior^1,2,3. Eye tracking kan også bruges til at studere spædbarn sprogindlæring⁴. Generelt afhænger børne sproglæring af evnen til at diskriminere sensoriske signaler i miljøet og identificere de signaler, der er mest iøjnefaldende for sprog transmission^5,6. Udviklings forskere søger bedre at forstå, hvad disse sensoriske signaler er, hvorfor de tiltrækker spædbørns opmærksomhed, og hvordan opmærksomheden på disse signaler stilladser sprogindlæring hos spædbørn. Det foreliggende papir præsenterer en Eye tracking protokol og en præference udseende paradigme, der kan bruges sammen til at studere spædbørns følsomhed over for sådanne signaler i talte eller underskrevne sprog.

I Stone, et al.⁷, blev Eye tracking brugt med en privilegeret udseende paradigme til at teste, om tegn naive spædbørn besad en følsomhed over for et sæt af fonologiske kontraster i signeret sprog. Disse kontraster adskilte sig fra klang (dvs. perceptuelle salience), en strukturel sproglig egenskab til stede på både talte og underskrevne sprog^{7,8,9,10,11, 12,13}. Sonority menes at være vigtig for fonologiske begrænsninger i stavelig dannelse i talte og underskrevne sprog, således at stavelser, der adlyder sonority-baserede begrænsninger, anses for at være mere “velformede”. Spædbørn, når de lytter til tale, er blevet observeret for at vise adfærdsmæssige præferencer for velformede stavelser over dårligt dannede stavelser på tværs af flere sprog, og selv i sprog, de aldrig havde hørt før^14,15. Vi hypotese, at spædbørn også ville vise lignende præferencer for velformede stavelser i signeret sprog, selv om de ikke havde nogen forudgående erfaring med signeret sprog.

Vi har yderligere en hypotese, at denne præference-eller følsomhed-ville være genstand for perceptuelle indsnævring. Dette er det sprog erhvervelse fænomen, hvor, som spædbarnet nærmer sin første fødselsdag, spædbarnets tidlige, universelle følsomhed over for mange sprogfunktioner dæmper ned til kun de funktioner inden for det sprog, som spædbarnet har været udsat for^{16 ,17}. Vi rekrutterede yngre (seks måneders-årige) og ældre (12-måneders-årige) spædbørn og valgte disse aldre, fordi de er på modsatte ender af den perceptuelle indsnævring funktion for følsomhed over for nye fonetiske kontraster^{17,18, 19}. Vi forudsagde, at yngre spædbørn ville demonstrere en præference for velformede stavelser i underskrevet sprog, men at ældre spædbørn ikke ville. Spædbørnene kiggede videoer bestående af velformede og dårligt dannet finger stavning, valgt af to grunde.  For det første er stavelser i flydende fingeraftryk teoretiserede for at adlyde sonority-baserede phonologiske restriktioner⁸, hvilket giver mulighed for at producere eksperimentelle kontraster, der direkte tester, om spædbørn er følsomme over for sonority-baserede signaler i tidlig Sprogindlæring. For det andet valgte vi finger stavning i stedet for fulde tegn på kroppen og ansigtet, fordi fingerspelling tillod os at mere stringent kontrol mulige perceptuelle konfunderer, herunder hastigheden og størrelsen af håndbevægelser, sammenlignet med fuld tegn, der varierer meget i underskrivelsen plads og bevægelseshastighed. Vores undersøgelse brugte videoer viser kun hænderne, men dette paradigme er generaliserbart til videoer, der viser underskrivere og højttalernes hoveder eller fulde organer, eller endda viser dyr eller levende genstande, afhængigt af det videnskabelige spørgsmål og kontraster undersøgt.

Den værdi ved hjælp af en præference udseende præference paradigme til at målefølsomhed over for sprog eller sensoriske kontraster er i sin relative enkelhed og nem kontrol. I sådanne paradigmer, spædbørn er præsenteret med to stimuli side-by-side, som afviger med kun én dimension eller en funktion, der er relevante for forskningen spørgsmål. Spædbørn får mulighed for at foveate på enten stimulus. Samlede udseende gange mod hver stimulus registreres og analyseres. En væsentlig forskel i udseende adfærd for de to stimuli indikerer, at spædbarnet kan være i stand til at opfatte den dimension, hvormed de to stimuli afviger. Fordi begge stimuli er vist på samme tid og på samme varighed, det samlede eksperiment er velkontrolleret for idiosynkrasier af spædbørns adfærd (uopmærksomhed, ser andre steder, fussiness, gråd). Det er i sammenligning med andre paradigmer, hvor stimuli vises sekventielt, i hvilket tilfælde, spædbørn kan spontant vise forskellige mængder af opmærksomhed mod forskellige stimuli af årsager, der ikke er relateret til stimuli (f. eks. fussier i en periode, hvor var flere forsøg med stimuli A end stimuli B). Også, instruktioner og forståelse af stimuli er ikke påkrævet; spædbørn behøver blot at se på det. Sidste, dette paradigme kræver ikke aktivt at overvåge spædbarns adfærd for kriterium for at ændre stimuli præsentationen, som er almindelig i spædbarn-kontrollerede tilvænning paradigmer^16,20. Den udseende præference paradigme er også velegnet til at teste hypoteser om udseende præferencer snarere end forskelle. Med andre ord, bortset fra spædbørn er i stand til at diskriminere mellem stimuli A og stimuli B, forskere kan også teste for hvilke stimuli fremkaldt øget eller nedsat udseende adfærd, som kan være informativ om spædbørn ‘ spirende bias og nye kognition.

Mere generelt er fordelene ved moderne, ikke-invasiv eyetracking-teknologi talrige. Eye tracking er afhængig af at måle nær infrarødt lys, der udsendes fra enheden og reflekteres fra deltagerens øjne^1,21. Dette infrarøde lys er usynligt, umærkelig og helt sikkert. Eksperimenter med øjensporing kræver ingen instruktioner og afhænger kun af passiv visning. Nuværende modeller genererer en rigelig mængde gaze data i en kort tid med en simpel opsætning. Spædbørn kan sidde på deres forældres skød og, i vores erfaring, de ofte nyder eksperimentet. De fleste moderne fjernbetjening Eye trackers kræver ikke nakkestøtter eller genstande placeret på spædbarnet, og er robuste til hoved bevægelser, inddrive hurtigt efter blinkende, gråd, bevæger sig ud af rækkevidde, eller kigger væk. Hvis det ønskes, kan saccade mønstre, hoved positionsdata og pupillometri optages ud over øjen positionsdata.

Udfordringerne i at gennemføre spædbarn øjensporing forskning er reelle, men ikke uovervindelige. Eye tracking data kan være støjende på grund af spædbørns bevægelse, uopmærksomhed, fussiness, og søvnighed. Eksperimenter skal udformes, så de kan gennemføres i ca. 10 minutter eller mindre-hvilket kan være en fordel i, at laboratoriebesøg er hurtige, men også en ulempe, hvis du har brug for at få flere data eller har flere eksperimentelle betingelser. En anden vigtig advarsel er, at en null konstatering ikke betyder, at spædbørn er ikke-følsomme over for eksperimentel manipulation. Hvis spædbørn ikke udviser nogen signifikant forskel mellem stimuli A og stimuli B, kan dette resultat betyde enten (1) en ufølsomhed over for forskellen mellem A og B, eller (2) en undladelse af at fremkalde adfærdsmæssige præferencer. For eksempel, måske spædbarnet var lige så fascineret af A og B, selv om spædbarnet var følsom over for forskellen mellem dem. Dette problem kan løses ved tilsætning af en anden betingelse, ideelt set ved hjælp af den samme (eller meget lignende) stimuli, men afprøvning langs en anden dimension, som det er kendt , at spædbørn ikke udviser adfærdsmæssige præferencer. Hvis spædbørn ikke udviser en præference i den første betingelse, men gør det i den anden, så kan det tolkes, at spædbørn er i stand til at demonstrere udseende præferencer for stimuli, som kan bidrage til at præcisere fortolkningen af eventuelle null resultater. Endelig er det vigtigt at kalibrere øjetrackeren præcist. Kalibrering skal være nøjagtig, med både lav rumlig og tidsmæssig fejl, således at Eye gaze data kan præcist kortlægges på de eksperimentelle stimuli. Med andre ord, “din undersøgelse er kun så god som din kalibrering.” Kalibreringskontrol før og efter stimuli præsentationen kan give et ekstra mål af tillid. Detaljerede og fremragende anmeldelser om kalibrering af øjensporing med spædbørn er blevet offentliggjort andetsteds^{1,21,22,23,24,25, 26,27}.

Protocol

Følgende procedure, som involverer menneskelige deltagere, blev godkendt af human Research beskyttelse program på University of California, San Diego. 1. deltagerens screening og forberedelse Rekrutter spædbørn i det definerede aldersområde af interesse (f. eks. 5 til 14 måneder gamle). Brug flere metoder, herunder sociale medier, flyers, post. Overvej at indgå aftaler med lokale hospitaler eller statslige kontorer for at hente optegnelser over nyfødte, deres forældre og der…

Representative Results

Prøven i sten, et al.7 bestod af 16 yngre spædbørn (gennemsnitsalder = 5,6 ± 0,6 måneder; interval = 4,4-6,7 måneder; 8 kvindelige) og 13 ældre spædbørn (gennemsnitsalder = 11,8 ± 0,9 måneder; interval = 10,6-12,8 måneder; 7 kvinder). Ingen af disse spædbørn havde set tegnsprog før. For det første vurderede vi for forskelle i samlet ser tid mellem aldersgrupper, og fandt ingen signifikant forskel (betyder: 48,8 s vs. 36,7 s; t (27) = 1,71; p = 0,10). Dette giver mulighed f…

Discussion

Vi brugte den præference udseende paradigme til at opdage beviser for, at spædbørn kan være følsomme over for en bestemt visuel cue i sprog signalet, på trods af at have nogen forudgående erfaring med signeret sprog. Desuden, denne følsomhed blev observeret kun hos yngre spædbørn, og ikke ældre spædbørn, en manifestation af den klassiske perceptuelle indsnævring funktion. Bevis for en aldersbaseret præference for velformede stavelser baseret på klang restriktioner tillod os at yderligere hypotese størrel…

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)