Definitionen af sprog i spædbørns objekt kategorisering med Eye-tracking paradigmer
Summary
Her præsenterer vi en protokol for fortrolighed-test paradigmer, som giver en direkte test af spædbarn kategorisering og hjælpe med at definere rollen, som sproget i tidlige kategori læring.
Abstract
Vurdering af spædbarn kategori læring er en udfordrende, men afgørende aspekt af at studere spædbarn kognition. Ved at ansætte en fortrolighed-test paradigme, måler vi ligefrem spædbørn succes i at lære en ny kategori mens kun påberåbe sig deres søger adfærd. Derudover kan paradigmet direkte måle virkningen af forskellige auditive signaler på spædbarn kategorisering på tværs af en vifte af aldre. For eksempel, vi vurderet, hvordan 2-årige lære kategorier i en bred vifte af mærkning miljøer: i vores opgave, 2-årige held lært kategorier når alle eksemplarer var mærket eller de første to eksemplarer blev mærket, men de undlod at kategorisere når ingen eksemplarer var mærket eller kun de sidste to eksemplarer var mærket. For at finde ud af spædbørns succes i sådanne opgaver, kan forskere undersøge begge de overordnede præference vises af spædbørn i hver tilstand og spædbørn mønster af leder i løbet af testfasen, ved hjælp af en eye-tracker for at give finkornet tidsforløb data . Således, vi præsenterer en kraftfuld paradigme for at identificere sprog, eller enhver auditive signal i spædbørns objektkategori betydning for læring.
Introduction
Kategorisering er en grundlæggende byggesten i den menneskelige erkendelsesevne: spædbørns kategorisering evner opstår tidligt i vorden og bliver stadig mere sofistikerede med alderen. 1 , 2 , 3 forskning har også vist en stærk rolle for sprog i spædbarn kategorisering: fra 3 måneders alder, spædbørn lære kategorier mere held når kategori eksemplarer er parret med sprog. 4 , 5 , 6 Derudover ved udgangen af det første år, spædbørn er afstemt efter rollen som grev navneord etiketter i kategorisering. Parring kategori eksemplarer med et ensartet udtryk, mærkning (“Dette er en vep!”) letter spædbørn kategori læring i forhold til at levere enten en særskilt etiket for hvert exemplar (“Dette er en vep” “Dette er en dax,” osv.) eller en ikke-mærkning sætning (“Se på dette.”). 7 , 8 , 9
I spædbørns dagligdags erfaringer, dog forbliver størstedelen af de objekter de støder sandsynligvis uden etiket. Ingen pårørende kunne mærke hvert objekt et spædbarn ser meget mindre give de etiketter, der gælder for hvert objekt (f.eks., “malamute,” “hund,” “,””selskabsdyr”). Dette præsenterer et paradoks: Hvordan kan vi forene magt af etiketter i spædbarn kategorisering med deres relative knaphed i spædbørns dagligdag?
For at besvare dette spørgsmål, udviklede vi en protokol for at vurdere, hvordan spædbørn lære kategorier i en række forskellige læringsmiljøer, herunder når de modtager en blanding af mærket og umærket eksemplarer. Konkret foreslår vi, at modtage endnu et par mærket eksemplarer i begyndelsen af læring kan lette kategorisering — ved at forbedre spædbørns evne til at lære fra efterfølgende, umærket eksemplarer samt. Denne strategi ved hjælp af et lille antal af mærket eksemplarer som et fundament for læring fra et større antal umærkede eksemplarer er blevet implementeret i maskinen læring, gydende en familie af delvis overvåget læring (SSL) algoritmer10,11,12. Læringsstrategier for er naturligvis ikke identiske på tværs af forskellige former for elever: i machine learning algoritmer typisk er udsat for mange flere eksemplarer, gøre eksplicit gæt om hvert exemplar og lære flere kategorier samtidigt. Ikke desto mindre, både maskine og spædbarn elever kan drage fordel af vellykket integration af både mærkede og umærkede eksemplarer for at lære nye kategorier i sparsomme mærkning miljøer.
Vores design fokuserer på om 2-årige børn, ved at erhverve ord for mange nye kategorier, er i stand til at denne form for semi-overvåget læring. Vi anvender en standard spædbarn kategorisering foranstaltning: en fortrolighed-test opgave. I dette paradigme, blev 2-årige udsat for en række eksemplarer fra en roman kategori i fortrolighed fase. Hvert exemplar blev parret med en forskellige auditive stimulus, afhængigt af tilstand (dvs. enten en mærkning eller en ikke-mærkning sætning). Så, på testen, alle 2-årige så to nye objekter præsenteret i tavshed: ét objekt fra den nu velkendte kategori og en fra en roman kategori.
Hvis 2-årige held danne kategorien i den fortrolige fase, bør så de skelne mellem de to eksemplarer præsenteret på testen. Vigtigere, fordi en systematisk præference for enten roman eller velkendte test billede afspejler en evne til at skelne mellem dem, er både fortrolighed og nyhed præferencer fortolkes som bevis for vellykket kategorisering. Bemærk, at på en given opgave, arten af denne præference er en funktion af spædbørn forarbejdningen effektivitet for stimulus-materialer med fortrolighed præferencer forbundet med mindre effektiv stimulus behandling 4,13, 14 , 15 , 16 , 17. præsenterer testfasen i tavshed gør det muligt at direkte vurdere spædbørn succes i objektet kategorisering og hvordan denne succes varierer ifølge de oplysninger, der ledsagede eksemplarer i fortrolighed. Således giver dette paradigme et overbevisende test af hvordan forskellige typer af sproglige miljøer påvirker kategori læring. Hvis mærkning øger kategori læring i både semi-overvåget og fuldt kontrollerede miljøer, bør derefter 2-årige i disse betingelser vise stærkere test præferencer end spædbørn i andre miljøer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her præsenterer vi en procedure til evaluering af mærkning i kategorisering rolle. Ved at præsentere 2-årige med en realistisk blanding af mærket og umærket eksemplarer, viser vi, at meget små børn er i stand til at lære i semi-kontrollerede miljøer, udvidelse arbejde med voksne og ældre børn24,25 . Således, denne metode giver en løsning på det paradoks, at stillet over: Hvis endnu et par mærket eksemplarer kan udløse kategori læring, så etiket…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forskningen rapporteret her blev støttet af National Institute of Child Health og menneskelige udvikling af National Institutes of Health under award nummer R01HD083310 og en National Science Foundation Graduate Research Fellowship under tildele nr. DGE‐1324585. Indholdet er udelukkende ansvarlig for forfattere og repræsenterer ikke nødvendigvis de officielle synspunkter af National Institutes of Health eller National Science Foundation.
Materials
| Final Cut Pro X | Apple | N/A | Video editing, composition software |
| MorphX | Norrkross | N/A | Image-morphing software |
| PhotoShop | Adobe | N/A | Image-editing software |
| R | R Core Team | N/A | Statistical analysis software |
| T60XL Eyetracker | Tobii Pro | Discontinued | Large, arm-mounted eyetracker suitable for work with infants and children |
| Tobii Pro Studio | Tobii Pro | N/A | Software directing eyetracker display, data collection |
References
- Eimas, P. D., Quinn, P. C. Studies on the Formation of Perceptually Based Basic-Level Categories in Young Infants. Child Development. 65 (3), 903-917 (1994).
- Madole, K. L., Oakes, L. M. Making sense of infant categorization: Stable processes and changing representations. Developmental Review. 19 (2), 263-296 (1999).
- Gelman, S. A., Markman, E. M. Categories and induction in young children. Cognition. 23 (3), 183-209 (1986).
- Ferry, A. L., Hespos, S. J., Waxman, S. R. Categorization in 3- and 4-month-old infants: An advantage of words over tones. Child development. 81 (2), 472-479 (2010).
- Fulkerson, A. L., Waxman, S. R. Words (but not Tones) Facilitate Object Categorization: Evidence From 6- and 12-Month-Olds. Cognition. 105 (1), 218-228 (2007).
- Balaban, M. T., Waxman, S. R. Do words facilitate object categorization in 9-month-old infants?. Journal of Experimental Child Psychology. 64 (1), 3-26 (1997).
- Waxman, S. R., Braun, I. Consistent (but not variable) names as invitations to form object categories: New evidence from 12-month-old infants. Cognition. 95 (3), B59-B68 (2005).
- Balaban, M. T., Waxman, S. R. An examination of the factors underlying the facilitative effect of word phrases on object categorization in 9-month-old infants. Proceedings of the 20th Boston University Conference on Language Development. 1, 483-493 (1996).
- Waxman, S. R., Markow, D. B. Words as invitations to form categories: evidence from 12- to 13-month-old infants. Cognitive Psychology. 29 (3), 257-302 (1995).
- Zhu, X. . Semi-supervised learning literature survey. , (2005).
- Chapelle, O., Scholkopf, B., Zien, A. . Semi-supervised learning: Adaptive computation and machine learning. , (2006).
- Zhu, X., Goldberg, A. B. Introduction to semi-supervised learning. Synthesis lectures on artificial intelligence and machine learning. 3 (1), 1-130 (2009).
- Ferry, A. L., Hespos, S. J., Waxman, S. R. Nonhuman primate vocalizations support categorization in very young human infants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (38), 15231-15235 (2013).
- Hunter, M. A., Ames, E. W. A multifactor model of infant preferences for novel and familiar stimuli. Advances in infancy research. , (1988).
- Rose, S. A., Feldman, J. F., Jankowski, J. J. Infant visual recognition memory. Developmental Review. 24 (1), 74-100 (2004).
- Wetherford, M. J., Cohen, L. B. Developmental changes in infant visual preferences for novelty and familiarity. Child Development. , 416-424 (1973).
- Perone, S., Spencer, J. P. Autonomous visual exploration creates developmental change in familiarity and novelty seeking behaviors. Frontiers in psychology. 4, 648 (2013).
- Havy, M., Waxman, S. R. Naming influences 9-month-olds’ identification of discrete categories along a perceptual continuum. Cognition. 156, 41-51 (2016).
- Althaus, N., Plunkett, K. Timing matters: The impact of label synchrony on infant categorisation. Cognition. 139, 1-9 (2015).
- Maris, E., Oostenveld, R. Nonparametric statistical testing of EEG- and MEG-data. Journal of Neuroscience Methods. 164 (1), 177-190 (2007).
- Raudenbush, S. W., Bryk, A. S. Hierarchical Linear Models: Applications and Data Analysis Methods. SAGE. , (2002).
- LaTourrette, A., Waxman, S. R. A little labeling goes a long way: Semi-supervised learning in infancy. Developmental Science. , e12736 (2018).
- Dink, J., Ferguson, B. . eyetrackingR: An R library for eyetracking data analysis. , (2015).
- Kalish, C. W., Zhu, X., Rogers, T. T. Drift in children’s categories: When experienced distributions conflict with prior learning. Developmental Science. 18 (6), 940-956 (2015).
- Gibson, B. R., Rogers, T. T., Zhu, X. Human semi-supervised learning. Topics in Cognitive Science. 5 (1), 132-172 (2013).
- Keates, J., Graham, S. A. Category Markers or Attributes Why Do Labels Guide Infants’ Inductive Inferences?. Psychological Science. 19 (12), 1287-1293 (2008).
- Booth, A. E., Waxman, S. R. A horse of a different color: Specifying with precision infants’ mappings of novel nouns and adjectives. Child development. 80 (1), 15-22 (2009).
- Perszyk, D. R., Waxman, S. R. Listening to the calls of the wild: The role of experience in linking language and cognition in young infants. Cognition. 153, 175-181 (2016).
- Althaus, N., Mareschal, D. Labels direct infants’ attention to commonalities during novel category learning. PLoS ONE. 9 (7), e99670 (2014).
- Fulkerson, A. L., Haaf, R. A. The influence of labels, non-labeling sounds, and source of auditory input on 9- and 15-month-olds’ object categorization. Infancy. 4 (3), 349-369 (2003).
