Bärbar Intermodal Preferential ser (IPL): Undersökning språkförståelse i typiskt utvecklade småbarn och småbarn med autism

Summary

En pålitlig hembaserad sätt att bedöma språkförståelse av mycket unga typiskt utvecklade barn, liksom de med autism, beskrivs. Metoden analyserar barnens ögon blick medan du tittar sida vid sida bilder men höra ett ljud som matchar bara en bild. Stimuli är utformade med unga deltagare i åtanke.

Abstract

En av de definierande egenskaperna hos autism (ASD) är svårt med språk och kommunikation. ¹ Barn med ASD: s debut att tala vanligtvis är försenad, och många barn med ASD konsekvent producera språk mer sällan och med mindre lexikal och grammatisk komplexitet än deras normalt utveckla (TD) kamrater. ^6,8,12,23 Men barn med ASD uppvisar också en betydande social underskott och forskare och kliniker fortsätter att diskutera i vilken utsträckning underskotten i social interaktion står för eller bidra till brister i språket produktion. ^5,14,19,25

Standardiserade bedömningar av språket hos barn med ASD brukar inkludera en förståelse komponent, men många sådana förståelse uppgifter bedömer bara en aspekt av språket (t.ex. ordförråd), ⁵ eller innefattar en betydande motor komponent (t.ex. pekar, agera ut), och / ellerkräver barnen att medvetet välja mellan ett antal alternativ. Dessa sista två beteenden är kända för att också vara en utmaning att barn med ASD. ^7,12,13,16

Vi presenterar en metod som kan bedöma språkförståelse unga typiskt utvecklade barn (9-36 månader) och barn med autism. ^2,4,9,11,22 Denna metod, bärbara Intermodal Preferential Söker (P-IPL), projekt sida -vid-sida videobilder från en bärbar dator på en bärbar skärm. Videobilderna paras först med en "baseline" (nondirecting) ljud och sedan presenteras på nytt ihopkopplad med en "test" språklig ljud som matchar bara en av videobilder. Barnens ögonrörelser medan du tittar på videon filmas och senare kodade. Barn som förstår den språkliga ljud kommer att se mer snabbt, och längre på den video som matchar språkliga ljud. ^{2,4,11,18,22,26}

Detta paradigm innehåller ett antal components som nyligen har miniatyriserade (projektor, videokamera, digitizer) för att möjliggöra portabilitet och enkel installation på barnhem. Detta är en avgörande punkt för att bedöma barn med ASD, som ofta obekväm i nya (t.ex. laboratorium) inställningar. Videor kan skapas för att bedöma en rad specifika komponenter i språkkunskaper såsom subjekt-verb-objekt ordföljd, WH-frågor och spänd / aspekt suffix på verb, videor kan också bedöma principer för ord lärande som ett substantiv bias, en form bias, och syntaktisk bootstrapping. ^{10,14,17,21,24} Videos inkluderar tecken och tal som är visuellt och akustiskt framträdande och tolereras väl av barn med ASD.

Protocol

1. IPL video skapande

Vi designar videor att vara intressant och attraktiv, men även icke-obehaglig för små barn med autism i ett antal olika sätt: När levande tecken behövs, använder vi djur i stället för människor att göra scenerna mindre socialt / känslomässigt utmanande för barn med ASD. Vi använder dynamiska scener med färgglada objekt att fånga och hålla uppmärksamhet. En röd blinkande ljus under intertrial intervall (ITiS) håller barnens uppmärksamhet när videoskärmar är tomma. Vi producerar röst ljudet med tal som är överdriven i både tonfall och varaktighet att fånga och hålla barnens uppmärksamhet.

Figur 1. (Film) Ett kvarter från Substantiv Bias videon. Visar en block av Substantiv Bias video, som testar om barnen mappa en ny ord på ett föremål mot en åtgärd./ 4331movie1.mov "target =" _blank "> Klicka här för att se filmen.

Video stimuli skapas via kommersiella ickelinjära redigeringsprogram som FinalCut Pro eller Avid Media Composer, med 4-8 sek filmklipp.

De första 2 klippen arrangeras sekventiellt, alternerande vänster och höger, parat med samma förtrogenhet eller undervisning ljud.

Utgångsläget prövningar kommer nästa, dessa presenterar testet stimuli sida vid sida, men är ihopkopplade med nondirecting ljudet. Utgångsläget försök berätta för oss om barnen har någon inneboende eller visuell preferens för antingen stimulans när det inte finns språkliga eller styra ljud.

Testet försöken visas sist, parat med testet ljudet som skiljer de två visuella.

En 1kHz ton går på den andra ljudkanal, sammanfallande med varje försök, ger visuell beteckning för kodare för tillslag och hävning av prövningar.

1. Utför samtycke processen med moderbolaget. Beskriv studien formatet mer i detalj och be förälder att underteckna medgivande former. Betona att barnet bör titta med minimal interaktion med förälder och införa mp3-spelare för föräldern att använda, om barnet är att sitta på förälderns knä. Föräldern lyssnar på musik på mp3-spelare medan du tittar på IPL video, så att han / hon inte hör IPL testet ljud och så potentiellt påverkar vilken väg barnet ska se ut.
2. Ställ in IPL komponenter i den angivna rummet och anslut till strömkällor med förlängningssladdar. Det är bra att ta med en forskarassistent längs som kan spela med barnet under installationen. Ställ in den stora skärmen med ryggen mot den stora ljuskällan. Placera högtalaren centrerat bakom skärmen, justera båda volymen vreden till hälften nivåer. Placera kameran på stativet ovanpå tonen adaptern rutan centrerad framför skärmen. Laddabandet i kameran och plats DTE på golvet bredvid kameran. Ställ in projektorn stå 7-10 meter bort från skärmen, placera projektorn på toppen. Placera den bärbara datorn bredvid projektorn stå.

Figur 2. De bärbara IPL komponenter och arrangemanget av deras inställning i hemmet. Visar bärbara IPL komponenterna och den rumsliga arrangemanget av deras inställning i hemmet. Klicka här för att se större bild .

3. Anslut IPL komponenter: Anslut den bärbara datorn så att den skickar videosignal till projektorn. Den bärbara datorn skickar också ut två ljudsignaler (via en delare), med rösten ljudet går till högtalaren och tonen ljud gårtill kameran. Anslut kameran så att den skickar video-och ljudsignal till DTE. När du är ansluten effekt upp alla komponenter. DTE Skärmen ska visa "AVI typ 1" till vänster och "Counter" under.
4. Spela upp video (s) för barnet: Ladda den första videon på den bärbara datorn till Quicktime.
   1. Placera en stol från 2,5 till 3 meter från kameran, framför skärmen. Bjud barnet att sitta på stolen eller på förälderns knä. Om på förälderns knä, ge föräldern mp3-spelare och hörlurar, berätta för henne / honom att starta den. Om barn sitter ensam kan föräldern sitter bredvid. Barn som får rastlös under videon kan främjas i allmänna ordalag att "titta på filmen."
   2. Se till att barnets ansikte syns i kameran. Kontrollera igen när barnet rör sig. Justera belysningen i rummet efter behov.
   3. Skriv barnets information på en torr radera whiteboard (pseudonym, kön, besök, video, datum, födelsedatum, ålder). Slå på videokameran och tryck rekord. Tryck rekord på DTE. Film: ee whiteboard för 10 sek.
   4. På den bärbara datorn, spela den första videon genom att klicka på "Visa" följt av "Enter Helskärm."
   5. Efter att videon är klar trycker du på stopp-knappen på DTE. Om barnet är villig, kan en annan video presenteras. Alternativt kan detta vara ett bra tillfälle för en paus. Vissa barn med ASD kan behöva täta pauser, men andra kanske föredrar att visa alla videor i rad.
5. Belöna barnen med en gåva i slutet av besöket.

3. Kodning Tillbaka i labbet

1. Kontrollera att barnets ögonrörelser redan är digitaliserade på DTE.
   1. Importera filmen till en icke-linjär redigering program konvertera till formatet (. AVI) som används av våra egna kodning program och sedan exportera till en säker lagringsenhet.
2. Koda varje video efter det specifika layout (dvs. Arrangemang av bekanta / undervisning, baslinje och försök test).
   1. Tab rakt igenom h barnets filmen och hitta ramar där vågformen för 1kHz tonen är synlig, vilket indikerar att en visuell stimulus presenteras för barnet.
   2. Börja kodning under intertrial intervall (ITI) före varje mål studie (dvs. det finns ingen ton och centrering ljuset presenteras, ska barnet centrering eller tittar bort). Tab framåt ruta för ruta, registrerar varje förändring av blick som L (till vänster), R (till höger), C (till centrum) eller A (bort: uppåt, nedåt, längst till vänster, längst till höger, bak).

De kodande programmet utgångar kolumner av siffror som anger tidpunkt och typ av varje kod angetts. Så betyder TSC 33.499 som i början av rättegången, 3,3499 sekunder från början av videon, såg barnet till centrum.

De kodande arrayer analyseras av ett anpassat Matlab analys program som anropar specifika layout-vilken sida är matchen för varje försök, varje video.

ve_content "> De analysprogram sedan beräkna barnets längd och riktning titta under varje kodad rättegång, barnets latens att först titta på matchande stimulans, och antalet gånger barnet växlar uppmärksamheten under varje kodad försök.

Vi sedan jämföra barnens tittar under baslinjen vs prövningar testa på (a) längd blick till motsvarande bild, (b) latens av första utseende till matchande bild, (c) tidsförloppet att se till båda bilderna under hela rättegången, och (d) Antalet byten av uppmärksamhet.

Skälet är att barn som förstår den språkliga stimulansen kommer att se längre på den matchande bilden under testet rättegången än de hade under baslinjeförsöket, att de kommer att se snabbare (när rättegången inleds) på den matchande bilden än icke-matchande bild, och att de kommer att byta uppmärksamhet mindre under prov, än under de grundläggande studierna, eftersom den språkliga stimulansen ärvägledande deras söker.

Den enda skillnaden mellan baslinjen och försök Test är den språkliga ljud, de visuella stimuli är desamma men de grundläggande studierna har nondirecting ljud (t.ex. "! Se här") medan prov, har en rikta ljud (t.ex. "Var är toopen ? ") Därför jämförde prov, till utgångsvärdet försök så länge och växlar av uppmärksamhet åtgärder berättar hur mycket rikta ljudet styr barnens letar mönster. Även om barnen förstår rikta ljudet, bör de titta snabbare på den matchande bilden än vid icke-matchande bilden.

Representative Results

Ett exempel på mönster ser från barn testade med P-IPL presenteras i figur 3. Visning av NounBias video, såg TD barn 21 månaders ålder längre på matchande bild under test jämfört med baseline studier, vilket indikerar att de hade kartlagt de nya orden på föremål i stället för åtgärder. ²¹ barn med ASD i genomsnitt 33 månader uppträdde på samma sätt, med liknande effektstorlekar. ^21,24 Därför barn med ASD visar en liknande ord lär partiskhet som TD barn. Tittar på SVO video ordföljden, visade barnen i båda grupperna även längre vill matcha bilder under testet över baslinjen (dvs. betydande förståelse), visar förståelse för engelska ordföljden (t.ex. att "Flickan skjuter pojken" är en annan relation från "Pojken knuffar flickan"). ses med WH-frågan video ^3,14,21 skillnader i utveckling, eftersom TD barn visade signifikanta comprehensjon vid 28 månaders ålder, medan betydande förståelse först hos barn med ASD vid 54 månaders ålder. ¹⁰ Därför barn med ASD försenad av att lära hur man korrekt att tolka frågor som "Vad gjorde äpplet hit?"

Figur 3. Barnens procent ser tid till matchen (dvs. objekt snarare än handling), medan du tittar på videon Substantiv Bias. Visar barns procent ser tid till matchen (dvs. objekt snarare än handling), medan du tittar på videon Substantiv Bias.

Figur 4 visar den mer detaljerade tidsförloppet analyser av TD barn tittar på ShapeBias video i fyra på varandra följande besök, som spänner 20-32 månader. Blå linjerna visar ser till matchen (dvs. samma form objekt), märker att höjden på de blå linjerna under the prov, (höger sida av varje diagram) ökar med åldern, visar ökande form preferenser. Dessutom, eftersom barnen blir äldre, de blå linjerna upphov till matchen tidigare i rättegången, vilket indikerar att de förstå rikta ljudet snabbare med åldern. Röda linjer visar tittar bort, märker att bredden av de röda linjerna minskar med åldern som barn tillbringar mindre tid tittar bort. Rosa linjer indikerar ser till Center under ITI, vi använder dessa för att se till att barn inte partisk innan rättegången inleds. Dessa IPL data bekräftar de från andra metoder som Shape Bias är en allt starkare ord lär princip för TD barn. Har dock tre upprepningar som ännu inte lyckats visa ett betydande ord-baserad form partiskhet hos barnen med ASD. ^17,24

Figur 4. TD barns timeCourse att se medan du visar video Form Bias. Visar TD barns tidsförloppet att se till matchen, nonmatch, center, och bort, medan du tittar på videon Form Bias. Klicka här för att se större bild .

Figur 5 presenterar tidsförloppet data för samma barn med ASD, när de i genomsnitt 41 månader, medan du tittar på syntaktiska bootstrapping videon, när de ombeds att lära sig nya verb med omgivande meningen ramar (t.ex. för att fastställa att gorping i " Anka är gorping kaninen "en orsakande handling snarare än en noncausative åtgärder). Syntaktiska Bootstrapping är ett annat ord lärande princip replikeras i många studier av TD barn. Observera att barn med ASD titta längre på icke-matchande bild (gröna linjer) under de grundläggande studierna, men då de ser riktas mer påmatchande bilder (blå linjer) under andra halvan av prov, när de ombeds att hitta referent av den nya verb (t.ex. "Hitta gorping!"). Som grupp var dessa barn med ASD därmed kunna korrekt kartlägga verbet på den orsakande åtgärder. Cross-besök regressioner visar att barn med ASD som såg längre på matchen under den syntaktiska Bootstrapping videon hade kortare latenser till matchen när de såg videon ordföljden, 8 månader tidigare. ¹⁴

Figur 5. Barn med ASD: s tidsförloppet att se medan du visar den syntaktiska Bootstrapping videon. Visar barn med ASD: s tidsförloppet att se till matchen, nonmatch, center, och bort medan du tittar på Syntaktiskt Bootstrapping videon.

Discussion

Särskild uppmärksamhet krävs för att säkerställa att kodare vara "döv" till / omedvetna om de specifika stimuli som barnet upplever en viss rättegång, så att de inte vet vilken sida som är den matchande en och misstag partiskhet sina kodning. Vi ser till detta via införandet av 1kHz ton på 2: ^a ljudkanal på videon, som sedan kopieras på filmen av barnets ögonrörelser. Vågformen för denna ton ger visuell indikering av tillslag och hävning av varje försök, vilket avgränsar försöken utan kodaren veta deras video eller ljud innehåll.

Det är mycket viktigt att se till att analysen layouten tar hänsyn till den vänster-höger omkopplare som uppstår när barn kodas (dvs om matchningen scenen är på vänster sida medan barnet tittar, kommer det verkar vara på rätt sida för ögat-rörelse kodare, och vice versa).

Intercoder tillförlitlighet bedömnings avkastning korrelationer cirka 0,98 för par av erfarna kodare på slumpmässiga urval av 10% av uppgifterna, ³ med mindre erfarna kodare eller om det är hög omsättning på kodare som används över deltagarna i studien, vi rekommenderar att varje barns eye-rörelser kodas av minst 2 personer och kräver att deras koder (vanligtvis varaktighet att matcha) vara inom 0,3 sekunder från varandra för varje försök. Om de inte är, sedan en tredje, fjärde eller femte person bör koda barnet tills tillförlitlighet uppnås. ¹⁷

Med deltagare i barn ålder och / eller barn med försenad utveckling, är det oundvikligt att vissa inte kommer att titta på antingen plats för några andel av varje försök, och för vissa försök, aldrig. Följande konventioner tillämpas generellt för dessa bortfaller av uppmärksamhet: (a) Barn behöver se till åtminstone en scen för minst 0,3 sek för den rättegången ska räknas. Annars är det en saknad rättegång. (B) För en given videotejp, Barn behöver lämna uppgifter för mer än hälften av prov, för att ingå i den slutliga datamängden. (C) felande försök ersätts med medelvärdet över barn i denna åldersgrupp / villkor för det objektet.

IPL är en metod som kranar barnens tidigaste mappningar av språkliga former (dvs ord och meningar) på referentiell (dvs föremål och handlingar) eller propositionella (dvs. relationer och händelser) betydelser. Den kan användas för att bedöma de processer genom vilka barn i olika åldrar lära sig nya ord, liksom ålder där de förstår olika typer av grammatiska former. Genom att kräva enbart ögonrörelser som uppenbara indikatorer på att förstå (eller inte), kan IPL användas med småbarn vars beteende efterlevnad är i allmänhet låg, liksom med några särskilda patientgrupper såsom barn med ASD. Dessutom, eftersom denna teknik kan bringas till barnhem, kan den också användas med populationer som är svåraatt nå i konventionella laboratorier, t.ex. barn från låg samhällsekonomiska grupper, barn på landsbygden och tvåspråkiga barn enspråkiga annat modersmål föräldrar. Nyare sätt att analysera dessa ögonrörelser är avslöjande intressanta och viktiga effekter av att lära olika typer av språk och att lära ord i olika åldrar. Framtida planer inkluderar användning IPL samtidigt med neuroradiologiska metoder, så att barns hjärnaktivitet under språkförståelse kan jämföras med deras beteendemässiga indikatorer.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Screen	Draper	RoadWarrior Portable Projection Screen
Laptop	Apple	15 inch MacBook Pro
Projector	NEC	NP40 Projector	Digital Lens Projector
Projector stand	DA-LITE	Project-O-Stand
Speaker	YAMAHA	Monitor Speaker Model MS101II
Tripod	Velbon	QB-4W DF Mini
Camcorder	Canon	VIXIA HV30 HDV	High Definition Video
DTE	DTE Technology	FS-H200
Noise cancelling headphones	Sony	MDR-NC60