Esplorare la sensibilità del bambino al linguaggio visivo utilizzando eye tracking e il paradigma dall'aspetto preferenziale

Summary

Gli studi di tracciamento oculare che utilizzano un paradigma dall’aspetto preferenziale possono essere utilizzati per studiare la comprensione emergente dei bambini e l’attenzione al loro mondo visivo esterno.

Abstract

Discutiamo dell’uso del paradigma dall’aspetto preferenziale negli studi di tracciamento oculare al fine di studiare come i bambini si sviluppano, capiscono e si occupano del mondo che li circonda. Il tracciamento oculare è un modo sicuro e non invasivo per raccogliere i dati del gazeo dai neonati, e il paradigma dall’aspetto preferenziale è semplice da progettare e richiede solo che il bambino si assista allo schermo. Mostrando contemporaneamente due stimoli visivi che differiscono in una dimensione, possiamo valutare se i neonati mostrano un comportamento di ricerca diverso per uno stimolo, dimostrando così la sensibilità a tale differenza. Le sfide in tali approcci sperimentali sono che gli esperimenti devono essere tenuti brevi (non più di 10 min) ed essere attentamente controllati in modo che i due stimoli differiscano in un solo modo. Anche l’interpretazione dei risultati nulli deve essere attentamente considerata. In questo articolo, illustreremo un esempio di successo di uno studio di tracciamento oculare infantile con un paradigma dall’aspetto preferenziale per scoprire che i bambini di 6 mesi sono sensibili ai segnali linguistici in una lingua firmata nonostante non abbiano alcuna esposizione preventiva alla lingua firmata, suggerendo che i neonati possiedono sensibilità intrinseca o innata a questi segnali.

Introduction

L’obiettivo principale della scienza dello sviluppo è quello di studiare l’emergere di funzioni cognitive, linguaggio, e cognizione sociale nei neonati e bambini. I movimenti oculari sono modulati dalle intenzioni dei partecipanti, dalla comprensione, dalla conoscenza, dall’interesse e dall’attenzione al mondo esterno. La raccolta di risposte oculomotorie nei neonati mentre si orientano e scansionano immagini visive statiche o dinamiche può fornire informazioni sulla comprensione emergente e sull’attenzione dei bambini e sull’input linguistico che ricevono.

Mentre la tecnologia di tracciamento oculare è stata intorno per più di un centinaio di anni, solo di recente ha avanzato in efficienza e usabilità, permettendo di essere utilizzato per studiare i neonati. Nell’ultimo decennio, il monitoraggio degli occhi ha rivelato molto sul mondo mentale dei bambini. Ad esempio, ora sappiamo molto sulla memoria a breve termine, sull’occlusione degli oggetti e sull’anticipazione dei prossimi eventi nei vecchi di 6 mesi dal comportamento dello sguardo^1,2,3. Il tracciamento oculare può essere utilizzato anche per studiare l’apprendimento delle lingue infantili⁴. In generale, l’apprendimento delle lingue infantili dipende dalla capacità di discriminare i segnali sensoriali presenti nell’ambiente e di identificare i segnali più importanti per la trasmissione linguistica^5,6. Gli scienziati dello sviluppo cercano di capire meglio cosa sono questi segnali sensoriali, perché attirano l’attenzione dei bambini e come l’attenzione a questi segnali scaffold apprendimento delle lingue nei neonati. Il presente documento presenta un protocollo di tracciamento oculare e un paradigma dall’aspetto preferenziale che può essere utilizzato insieme per studiare la sensibilità dei bambini a tali segnali nelle lingue parlate o firmate.

In Stone, et al.⁷, il tracciamento degli occhi è stato utilizzato con un paradigma dall’aspetto preferenziale per verificare se i neonati ingenui consegni possedevano una sensibilità a una serie di contrasti fonologici nel linguaggio firmato. Questi contrasti differivano per sonorità (cioè, salienza percettiva), una proprietà linguistica strutturale presente sia nelle lingue parlate che in quelle firmate^{7,8,9,10,11, 12,13}. Si ritiene che Sonority sia importante per le restrizioni fonologiche nella formazione delle sillabe nelle lingue parlate e firmate in modo tale che le sillabe che obbediscono alle restrizioni basate sulla sonorità siano considerate più “ben formate”. I neonati, durante l’ascolto del parlato, sono stati osservati per mostrare preferenze comportamentali per sillabi ben formate su sillabi e sillabi non formate in più lingue, e anche in lingue che non avevano mai sentito prima del^14,15. Abbiamo ipotizzato che i neonati avrebbero anche mostrato preferenze simili per le sillaba ben formate nella lingua firmata, anche se non avevano alcuna esperienza precedente con la lingua firmata.

Abbiamo inoltre ipotizzato che questa preferenza – o sensibilità – sarebbe soggetta a restringimento percettivo. Questo è il fenomeno dell’acquisizione linguistica in cui, quando il neonato si avvicina al suo primo compleanno, la sensibilità precoce e universale del neonato a molte caratteristiche linguistiche si attenua solo alle caratteristiche all’interno della lingua o alle^{16 ,17}. Abbiamo reclutato neonati più giovani (di sei mesi) e più grandi (dodici mesi), selezionando queste età perché si trovano alle estremità opposte della funzione di restringimento percettivo per la sensibilità ai nuovi contrasti fonetici^{17,18, 19}. Avevamo previsto che i neonati più piccoli avrebbero dimostrato una preferenza per le sillaba ben formate nella lingua firmata, ma che i neonati più grandi non lo farebbero. I bambini guardavano video composti da ditoortografia ben formato e mal formato, selezionati per due motivi.  In primo luogo, le sillaba nell’ortografia fluente delle dita sonoteorizzate per rispettare le restrizioni fonologiche basate sulle sonorità 8, offrendo l’opportunità di produrre contrasti sperimentali che testano direttamente se i neonati sono sensibili ai segnali basati sulle sonorità nei primi l’apprendimento delle lingue. In secondo luogo, abbiamo scelto l’ortografia delle dita invece dei segni pieni sul corpo e sul viso perché l’ortografia ci ha permesso di controllare più rigorosamente possibili confondazioni percettive, tra cui la velocità e le dimensioni dei movimenti della mano, rispetto ai segni completi che variano notevolmente nella firma spazio e velocità di movimento. Il nostro studio ha usato video che mostrano solo le mani, ma questo paradigma è generalizzabile per i video che mostrano la testa di firmatari e parlanti o corpi completi, o anche mostrando animali o oggetti inanimati, a seconda della questione scientifica e dei contrasti studiati.

Il valore che utilizza un paradigma di preferenza per misurare la sensibilità ai contrasti sensoriali o linguistici è nella sua relativa semplicità e facilità di controllo. In tali paradigmi, ai neonati vengono presentati due stimoli affiancati che differiscono per una sola dimensione o una caratteristica rilevante per la domanda di ricerca. Ai neonati viene data la possibilità di foveatamente su entrambi gli stimoli. I tempi di ricerca totali verso ogni stimolo vengono registrati e analizzati. Una differenza significativa nell’aspetto del comportamento per i due stimoli indica che il bambino può essere in grado di percepire la dimensione con cui i due stimoli differiscono. Poiché entrambi gli stimoli sono mostrati allo stesso tempo e a uguale durata, l’esperimento complessivo è ben controllato per le idiosincrasie del comportamento del bambino (disattenzione, guardando altrove, pignoleria, pianto). Cioè rispetto ad altri paradigmi in cui gli stimoli sono mostrati in sequenza, nel qual caso, i neonati possono mostrare spontaneamente diverse quantità di attenzione verso stimoli diversi per motivi non correlati agli stimoli (ad esempio, fussier durante un periodo in cui sono state più sperimentazioni di Stimoli A che di Stimuli B). Inoltre, le istruzioni e la comprensione degli stimoli non sono necessarie; i bambini hanno solo bisogno di guardarlo. Infine, questo paradigma non richiede un monitoraggio attivo del comportamento infantile per il criterio al fine di modificare la presentazione degli stimoli, come è comune nei paradigmi di abitudine controllati dal bambino^16,20. Il paradigma delle preferenze alla ricerca è adatto anche per testare ipotesi sull’aspetto delle preferenze piuttosto che sulle differenze. In altre parole, a parte i neonati in grado di discriminare tra Stimoli A e Stimoli B, i ricercatori possono anche testare per quali stimoli hanno suscitato un comportamento dall’aspetto aumentato o diminuito, che può essere informativo sulle crescenti pregiudizi dei bambini e cognizione emergente.

Più in generale, i vantaggi della moderna tecnologia di eyetracking non invasiva sono numerosi. Il tracciamento oculare si basa sulla misurazione della luce vicino all’infrarosso che viene emessa dal dispositivo e riflessa dagli occhi del partecipante^1,21. Questa luce infrarossa è invisibile, impercettibile e completamente sicura. Gli esperimenti di tracciamento oculare non richiedono istruzioni e dipendono solo dalla visualizzazione passiva. I modelli attuali generano una grande quantità di dati sul gazeo in un breve lasso di tempo con una semplice configurazione. I neonati possono sedersi sulle mani dei loro genitori e, nella nostra esperienza, spesso godono dell’esperimento. La maggior parte dei moderni rilevatori di occhi a distanza non richiede ritocchi alla testa o oggetti posizionati sul neonato, e sono robusti ai movimenti della testa, recuperando rapidamente dopo lampeggiante, piangendo, muovendosi fuori dalla portata o distogliendo lo sguardo. Se lo si desidera, è possibile registrare i modelli di saccade, i dati sulla posizione della testa e la pupillometria oltre ai dati sulla posizione dell’occhio.

Le sfide nel condurre ricerche di monitoraggio oculare infantile sono reali, ma non insormontabili. I dati di tracciamento oculare possono essere rumorosi a causa del movimento dei neonati, della disattenzione, della leggerezza e della sonnolenza. Gli esperimenti devono essere progettati in modo che possano essere completati in circa 10 minuti o meno – il che può essere un vantaggio in quanto le visite di laboratorio sono rapide, ma anche uno svantaggio se è necessario ottenere più dati o avere diverse condizioni sperimentali. Un altro importante avvertimento è che una scoperta nulla non significa che i neonati non siano sensibili alla manipolazione sperimentale. Se i neonati non mostrano alcuna differenza significativa tra Stimuli A e Stimuli B, questa scoperta potrebbe significare (1) un’insensibilità alla differenza tra A e B, o (2) un fallimento nell’eligione delle preferenze comportamentali. Per esempio, forse il bambino era ugualmente affascinato da A e B, anche se il bambino era sensibile alla differenza tra loro. Questo problema può essere affrontato con l’aggiunta di una seconda condizione, idealmente utilizzando gli stessi (o molto simili) stimoli, ma test lungo una dimensione diversa per cui è noto che i neonati presentano preferenze comportamentali. Se i neonati non dimostrano una preferenza nella prima condizione, ma lo fanno nella seconda, allora si può interpretare che i neonati sono in grado di dimostrare le preferenze di ricerca per gli stimoli, che possono aiutare a chiarire l’interpretazione di eventuali risultati nulli. Infine, è fondamentale calibrare con precisione l’eye tracker. La calibrazione deve essere accurata, con un basso errore spaziale e temporale, in modo che i dati dello sguardo possano essere mappati con precisione sugli stimoli sperimentali. In altre parole, “il tuo studio è buono solo quanto la tua calibrazione.” I controlli di calibrazione prima e dopo la presentazione degli stimoli possono fornire un’ulteriore misura di fiducia. Recensioni dettagliate ed eccellenti sulla calibrazione dell’eye tracking con neonati sono state pubblicate altrove^{1,21,22,23,24,25, 26,27}.

Protocol

La seguente procedura, che coinvolge i partecipanti umani, è stata approvata dal programma Human Research Protections presso l’Università della California, San Diego. 1. Screening e preparazione dei partecipanti Reclutai neonati nella fascia di età definita di interesse (ad es. dai 5 ai 14 mesi). Utilizza diversi metodi, tra cui social media, volantini, posta. Prendi in considerazione la possibilità di stipulare accordi con ospedali locali o uffici governativi per recuperare i do…

Representative Results

Il campione in Stone, et al.7 era composto da 16 neonati più giovani (età media : 5,6 x 0,6 mesi; gamma di 4,4-6,7 mesi; 8 femmine) e 13 neonati più grandi (età media : 11,8 x 0,9 mesi; gamma – 10,6-12,8 mesi; 7 femmine). Nessuno di questi bambini aveva mai visto la lingua dei segni. In primo luogo, abbiamo valutato le differenze nel tempo totale di visualizzazione tra le fasce di età e non abbiamo trovato alcuna differenza significativa (Mezzi: 48,8 s vs. 36,7 s; t(27) – 1,71; p – 0…

Discussion

Abbiamo usato il paradigma dall’aspetto preferenziale per scoprire che i bambini possono essere sensibili a un particolare segnale visivo nel segnale linguistico, pur non avendo alcuna esperienza precedente con il linguaggio firmato. Inoltre, questa sensibilità è stata osservata solo nei neonati più giovani, e non nei neonati più grandi, una manifestazione della classica funzione di restringimento percettivo. La prova di una preferenza basata sull’età per le sillabe ben formate sulla base di restrizioni di sonorità…

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)