Bærbar Intermodal Preferential Looking (IPL): Undersøgelse sprogforståelsen i Typisk Udvikling Småbørn og småbørn med autisme

Naigles, L. R., Tovar, A. T. Portable Intermodal Preferential Looking (IPL): Investigating Language Comprehension in Typically Developing Toddlers and Young Children with Autism. J. Vis. Exp. (70), e4331, doi:10.3791/4331 (2012).

Et af de vigtigste kendetegn ved autisme spektrum forstyrrelse (ASF) er vanskeligheder med sprog og kommunikation. ¹ Børn med ASF har debut af talende er normalt forsinket, og mange børn med ASF konsekvent producere sprog mindre hyppigt og med lavere leksikalsk og grammatisk kompleksitet end deres typisk udviklingslande (TD) jævnaldrende. ^6,8,12,23 Men børn med ASF også udviser en betydelig social underskud, og forskere og klinikere fortsætter med at debattere i hvilket omfang underskuddene i social interaktion udgør eller bidrager til underskud i sprog produktion. ^5,14,19,25

Standardiserede vurderinger af sprog hos børn med ASF normalt gør omfatte en forståelse komponent, men mange af den slags forståelse opgaver vurderer blot ét aspekt af sprog (f.eks ordforråd), ⁵ eller inkludere en betydelig motor komponent (f.eks peger, handle-out), og / ellerkræver, at børn bevidst at vælge mellem en række alternativer. De to sidstnævnte adfærd er kendt for også være en udfordring at børn med ASF. ^7,12,13,16

Vi præsenterer en metode, som kan vurdere sprogforståelse af unge typisk udvikle børn (9-36 måneder) og børn med autisme. ^2,4,9,11,22 Denne metode, Bærbar Intermodal Preferential Looking (P-IPL), projekter side ved side videobilleder fra en bærbar computer på en bærbar skærm. Videobillederne er parret først med en 'baseline' (nondirecting) lyd, og derefter præsenteres igen parret med en "test" sproglige lyd, der matcher kun én af videobilleder. Børns øjenbevægelser, mens du ser videoen er filmet og senere kodet. Børn, der forstår den sproglige lyd vil se hurtigere til, og længere på den video, der matcher den sproglige lyd. ^{2,4,11,18,22,26}

Dette paradigme indeholder en række components der for nylig er blevet miniaturiserede (projektor, et videokamera, digitizer) til at aktivere bærbarhed og nem opsætning i børnenes hjem. Dette er et afgørende punkt for vurderingen af små børn med ASF, som ofte er ubehageligt i nye (f.eks laboratorium) indstillinger. Videoer kan oprettes til at vurdere en bred vifte af specifikke komponenter af sproglig viden, såsom Om-Udsagnsord-objekt ordstilling, hv-spørgsmål, og anspændt / aspekt suffikser på verber, videoer kan også vurdere principper for ord læring såsom et navneord partiskhed, en figur bias, og syntaktisk bootstrapping. ^{10,14,17,21,24} Videoer omfatter tegn og tale, der er visuelt og akustisk fremtrædende og godt tolereret af børn med ASF.

1. IPL Video Creation

Vi designer videoerne at være interessant og attraktiv, men også ikke-afskrækningsmiddel til unge børn med autisme, i en række forskellige måder: Når animere figurer er behov for, at vi bruger dyr frem for mennesker til at gøre scenerne mindre socialt / følelsesmæssigt udfordrende for børn med ASF. Vi bruger dynamiske scener med farvestrålende objekter til fange og holde opmærksomheden. Et rødt blinkende lys under intertrial intervaller (itis) holder børnenes opmærksomhed, når videoskærme er blanke. Vi producerer stemme lyd ved hjælp af tale, der er overdrevet i både intonation og varighed til at indfange og holde børnenes opmærksomhed.

Figur 1. (Film) En blok af Noun Bias video. Viser en blok af Noun Bias video, som undersøger om børn kortlægge et nyt ord på et objekt vs en handling./ 4331movie1.mov "target =" _blank "> Klik her for at se film.

Video stimuli er skabt via kommercielle ulineære redigering programmer såsom FinalCut Pro eller Avid Media Composer, ved hjælp af 4-8 sek filmklip.

De første 2 klip er arrangeret i rækkefølge, skiftevis venstre og højre, parret med den samme kendskab eller undervisning lyd.

Baseline studier kommer næste, og disse præsentere teststimulus side-by-side, men er parret med nondirecting lydbånd. Baseline studier fortælle os, om børnene har nogen iboende eller visuel præference for enten stimulus når der ikke er nogen sproglig eller ledelse lyd.

Testen forsøg vises sidst, parret med test lydbånd, der adskiller de to visuals.

En 1kHz tone går på den anden lydkanal, sammenfaldende med hvert forsøg, der giver visuel udpegning til kodere efter indtræden og offset af forsøg.

1. Udfør samtykke proces med moderselskabet. Beskriv undersøgelsen format nærmere og bede forældre til at underskrive samtykke formularer. Understreg, at barnet skal se med minimal interaktion med den forælder, og indføre den mp3-afspiller for moderselskabet til at bruge, hvis barnet er at sidde på forældrenes skød. Moderselskabet lytter til musik på mp3-afspiller, mens du ser IPL video, så at han / hun ikke hører IPL test lyd og så potentielt påvirke, hvilken vej barnet skal se ud.
2. Opsætning af IPL komponenter i de udpegede rum, og forbinde til strømkilder med forlængerledninger. Det er nyttigt at bringe et forsknings-assistent langs hvem kan spille med barnet under opsætningen. Indstil den store skærm med ryggen til den store lyskilde. Placer højttaleren centreret bag skærmen, justere både i volumen knapper til halvvejs niveauer. Sæt kameraet på stativet oven tonen adapter boksen centreret foran skærmen. Indlæsbåndet i kameraet og sted DTE på gulvet ved siden af ​​kameraet. Opstil projektoren stå 7-10 meter væk fra skærmen, plads projektoren på toppen. Placer den bærbare computer ved siden af ​​projektoren stand.

Figur 2. De bærbare IPL komponenter og indretning af deres setup i hjemmet. Viser de bærbare IPL komponenter og den rumlige arrangement af deres setup i hjemmet. Klik her for at se større figur .

3. Tilslut IPL komponenter: Slut den bærbare computer, så den sender video signal til projektoren. Den bærbare computer sender også ud to lydsignaler (via en splitter), med stemme lyd går til taleren og tone lyden gårtil kameraet. Slut kameraet, så den sender video-og audio-signal til DTE. Når tilsluttet, tænd alle komponenterne. DTE skærm skal vise "AVI Type 1" på venstre og "tæller" nedenunder.
4. Afspil video (er) for barnet: Læg den første video på den bærbare computer i Quicktime.
   1. Placer en stol fra 2,5 til 3 meter fra kameraet, foran skærmen. Inviter barnet til at sidde på stolen, eller på moderselskabets skød. Hvis den forælder skød, giver den forælder, mp3-afspiller og øretelefoner, så fortæl ham / hende til at starte den. Hvis barnet sidder alene, kan forælder sidde ved siden af. Børn, der får urolig under videoen kan fremmes i generelle vendinger at "se filmen."
   2. Sørg for, at barnets ansigt er synligt i camcorderen. Re-check, når barnet bevæger sig rundt. Juster belysning i rum efter behov.
   3. Skriv barns oplysninger om en tør slette whiteboard (pseudonym, køn, besøg, video, dato, fødselsdato, alder). Tænd videokameraet, og tryk på rekord. Tryk rekord på DTE. Film the whiteboard i 10 sek.
   4. På den bærbare computer, spille den første video ved at klikke på "View" efterfulgt af "Enter Full Screen."
   5. Når videoen er færdig, skal du trykke på stop-knappen på DTE. Hvis barnet er villig, kan en anden video blive præsenteret. Alternativt kan det være et godt tidspunkt for en pause. Nogle børn med ASF kan have behov for hyppige pauser, men andre kan foretrækker at se alle de videoer i træk.
5. Beløn ​​børn med en gave i slutningen af ​​besøget.

3. Kodning Tilbage i Lab

1. Kontroller, at barnets øjenbevægelser allerede er digitaliseret på DTE.
   1. Importere denne film ind i en ikke-lineær redigering program, konvertere til formatet (. Avi), der anvendes af vores brugerdefinerede kodning program, og derefter eksportere til en sikker lagerenhed.
2. Koden, hver video efter dets specifikke layout (dvs.. Arrangement indlevelse / undervisning, baseline, og test forsøg).
   1. Tab throug h barnets film og finde de rammer, hvor bølgeformen af ​​1kHz tonen er synlig, hvilket indikerer, at en visuel stimulus bliver præsenteret for barnet.
   2. Begynd kodning under intertrial interval (ITI) før hver target forsøg (dvs. der er ingen tone og den centrerende lys præsenteres, bør barnet centrering eller kigge væk). Tab forude frame for frame, registrering hver ændring af blik som L (til venstre), R (til højre), C (til midten) eller A (væk: op, ned, yderst til venstre, højre, tilbage).

De kodende program udgange kolonner med tal, der angiver timingen og typen af ​​hver kode indtastes. Således, TSC 33499 betyder, at ved begyndelsen af ​​forsøget, 3,3499 sec fra starten af ​​videoen, at barnet så til centret.

De kodende arrays er analyseret af en brugerdefineret matlab analyse program, som har adgang til den særlige layout-hvilken side er kampen for hvert forsøg-af hver video.

Vi derefter sammenligne børns kigge under baseline vs testforsøg på (a) varigheden af ​​blik til det tilsvarende billede, (b) latens af første kig til det tilsvarende billede, (c) tidsforløbet for søger at begge billeder under hele retssagen, og (d) antal kontakter af opmærksomhed.

Rationalet er, at børn, der forstår den sproglige stimulus vil se længere på den matchende billedet under testen forsøg, end de havde under basislinieforsøget, at de vil se hurtigere (når retssagen begynder) på den matchende billede end det nonmatching image, og at de vil skifte opmærksomhed mindre under testforsøg end i de grundlæggende forsøg, fordi den sproglige stimulus ervejlede deres leder.

Den eneste forskel mellem baseline og testforsøg er det sproglige lyd, de visuelle stimuli er de samme, men de grundlæggende forsøg har en nondirecting lyd (fx "! Se her"), mens de testforsøg har en dirigere lyd (fx "Hvor er toopen ? ") Derfor sammenligner testforsøg til baseline forsøg for varigheden og skifter til opmærksomhed foranstaltninger fortæller os hvor meget dirigere lyden er vejledende børnenes søger mønstre. Også, hvis børnene forstår dirigere lyd, bør de kigge hurtigere på den matchende billede end ved nonmatching billedet.

Et eksempel på leder mønstre fra børn testede hjælp af P-IPL er vist i figur 3. Visning af NounBias video, TD børn 21 måneder gamle kiggede længere på den matchende billede under test sammenlignet med baseline forsøg angiver, at de havde kortlagt de nye ord på genstande snarere end handlinger. ²¹ børn med ASF i gennemsnit 33 måneder gamle opførte sig på samme måde, med lignende effekt størrelser. ^21,24 Derfor, børn med ASF viser en tilsvarende ord lære bias som TD børn. Visning af SVO ordstilling video, børn i begge grupper viste også længere søger at matche billeder under test i forhold til baseline (dvs. betydelig forståelse), hvilket viser forståelse af engelsk ordstilling (fx, at "Pigen skubber dreng" er et andet forhold fra "Drengen skubber pigen"). ^3,14,21 Developmental forskelle ses med wh-spørgsmål video, som TD børn viste signifikante comprehension ved 28 måneders alderen, hvorimod større forståelse blev først fundet i børn med ASF ved 54 måneders alderen. ¹⁰ Derfor er børn med ASF forsinket i at lære, hvordan man korrekt fortolke spørgsmål som "Hvad gjorde æble hit?"

Figur 3. Børns procent af leder tid til kampen (dvs. objekt snarere end handling), mens du ser på Noun Bias video. Viser børns procent af leder tid til kampen (dvs. objekt snarere end handling), mens du ser på Noun Bias video.

Figur 4 viser de mere detaljerede Tidsforløbet analyser af TD børn har set det ShapeBias video på fire på hinanden følgende besøg, der spænder over 20-32 måneder. Blå linjer angiver søger at kampen (dvs. samme form objekt), meddelelse om, at højden af de blå linjer under the testforsøg (højre side af hver graf) stiger med alderen, viser stigende form præferencer. Hertil kommer, som børnene bliver ældre, de blå linjer stiger til kampen tidligere i retssagen, hvilket indikerer, at de forstå dirigere lyd hurtigere med alderen. Røde linjer angiver kigger væk, meddelelse om, at omfanget af de røde linjer falder med alderen som børn bruger mindre tid på at søge væk. Pink linier indikerer søger til Center under ITI, vi bruger dem til at sørge for, at børn ikke er forspændt før retssagen starter. Disse IPL data bekræfter dem fra andre metoder at Shape Bias er en stadig stærkere ord learning princip for TD børn. Dog har tre gentagelser endnu ikke lykkedes at påvise en signifikant ord-baseret form skævhed i børn med ASF. ^17,24

Figur 4. TD børn timecourse af at kigge mens du ser på Shape Bias video. Viser TD børns tidsforløbet for at se til kampen, nonmatch, center, og væk, mens du ser Shape Bias video. Klik her for at se større figur .

Figur 5 viser tidsforløbet data for de samme børn med ASF, da de i gennemsnit 41 måneder gamle, mens du ser det syntaktiske bootstrapping video, når de bliver bedt om at lære nye verber med omgivende punktum frames (f.eks at fastslå, at gorping i "The duck er gorping bunny "henviser til en sygdomsfremkaldende handling, snarere end til en noncausative handling). Syntaktisk Bootstrapping er et andet ord learning princip gentaget i mange studier af TD børn. Bemærk, at børn med ASF se længere på nonmatching billede (grønne linjer) i de grundlæggende forsøg, men derefter deres leder er rettet mere påmatchende billeder (blå linjer) i andet halvår af test forsøg, når de bliver bedt om at finde referent for romanen udsagnsord (fx "Find gorping!"). Som en gruppe, var disse børn med ASF således i stand til korrekt at kortlægge verbet på den forårsagende handling. Cross-besøg regressioner viser, at børn med ASF, som har set længere i kamp i løbet af Syntaktisk bootstrapping video havde kortere latenstider til kampen, da de anså ordstilling video, 8 måneder tidligere. ¹⁴

Figur 5. Børn med ASF har tidsforløbet for kigge mens du ser på Syntaktisk bootstrapping video. Viser børn med ASF har tidsforløbet for at se til kampen, nonmatch, center, og væk mens du ser Syntaktisk bootstrapping video.

Særlig opmærksomhed er nødvendig for at sikre, at kodere være 'døve' til / uvidende om konkrete stimuli, som barnet oplever på en given retssag, så de ikke ved, hvilken side der er den matchende én og uforvarende partiskhed deres kodning. Vi sikrer dette via inddragelsen af 1kHz tone på de 2 ^nd lydkanalen på den video, som derefter kopieret over filmen af barnets øjenbevægelser. Bølgeformen af ​​denne tone tilvejebringer visuel indikation af indtræden og forskydning af hvert forsøg, hvorved der afgrænser forsøgene uden koderen kende deres video-eller audioindhold.

Det er meget vigtigt at sikre, at analysen layout tager hensyn til den venstre-højre switch, der opstår, når børn er kodet (dvs. hvis den matchende scene er på venstre side, mens barnet kigger, vil det synes at være på rette side for øjet-bevægelsen koderen, og omvendt).

Intercoder pålidelighed vurderings afkastkorrelationer på ca 0,98 for par af erfarne kodere på tilfældige valg af 10% af de data, ³ med mindre erfarne kodere eller hvis der er stor turn-over i de kodere anvendes på tværs af deltagerne i undersøgelsen, anbefaler vi have hver barns eye-bevægelser kodes af mindst 2 personer, og som kræver, at deres koder (sædvanligvis varighed til at matche) være inden 0,3 sek af hinanden for hvert forsøg. Hvis de ikke er, så en tredje, fjerde eller femte person bør kode barnet indtil driftssikkerhed er opnået. ¹⁷

Med deltagere buksetrold alder og / eller børn med udviklingsmæssige forsinkelser, er det uundgåeligt, at nogle ikke vil se på enten scene for nogle andel af hvert forsøg, og for nogle forsøg, aldrig. Følgende konventioner anvendes generelt for disse bortfalder af opmærksomhed: (a) Børn har brug for at se til i det mindste en scene for et minimum på 0,3 sek for at retssagen skal tælles. Ellers er det en manglende forsøg. (B) For en given video, Børn har brug for at levere data for mere end halvdelen af ​​de test forsøg med henblik på at indgå i den endelige datasæt. (C) at tabte forsøg erstattes med den gennemsnitlige tværs børn i denne aldersgruppe / betingelse for dette punkt.

IPL er en metode, der tapper børns tidligste kortlægninger af sproglige former (dvs. ord og sætninger) på referentielle (dvs. objekter og handlinger) eller propositionelle (dvs. relationer og begivenheder) betydninger. Det kan bruges til at vurdere de processer, hvorved børn i forskellige aldre lære nye ord, såvel som tiderne, hvor de forstår forskellige typer af grammatiske former. Ved kun at kræve øjenbevægelser som åbenlyse indikatorer for forståelse (eller ikke), kan IPL anvendes med småbørn, hvis adfærdsmæssige overholdelse er generelt lav, såvel som med nogle særlige befolkningsgrupper, såsom børn med ASF. Endvidere, fordi denne teknologi kan bringes til børnehjem, kan den også anvendes med populationer, der er vanskeligeat nå i konventionelle laboratorier, såsom børn fra lave sociale økonomiske grupper, børn i landdistrikter, og tosprogede børn af ensprogede ikke-indfødte forældre. Nyere metoder til at analyse disse øjenbevægelser er afslørende interessante og vigtige virkninger af at lære forskellige typer af sprog, og at lære ord på forskellige alderstrin. Fremtidige planer omfatter brug af IPL samtidig med Neuroimaging metoder, således at børns hjerne aktivitet under sprogforståelsen kan sammenlignes med deres adfærdsmæssige indikatorer.

Ingen interessekonflikter erklæret.

Denne forskning er finansieret af National Institutes of Health-døvhed og Kommunikation Disorders (R01 2DC007428).

1. American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders. Volume IV-TR. Washington, DC, American Psychological Association, (2000).
2. Brandone, A., et al. Speaking for the wordless: Methods for studying the foundations of cognitive linguistics in infants. In: Methods in Cognitive Linguistics, Amsterdam, Netherlands., Gonzalez-Marquez, M., et al., eds., John Benjamins Publishing Company, 345-366 (2007).
3. Candan, A., et al. Language and age effects in children's processing of word order. Cognitive Development. 27, 205-221, doi:10.1016/j.cogdev.2011.12.001 (2012).
4. Cauley, K., et al. Revealing Hidden Competencies: A New Method for Studying Language Comprehension in Children with Motor Impairments. American Journal of Mental Retardation. 94, 1, 53-63 (2009).
5. Charman, T., et al. Predicting language outcome in infants with autism and pervasive development disorder. International Journal of Language & Communication Disorders. 38, 265-285 (2003).
6. Eigsti, I.M., et al. Beyond pragmatics: Morphosyntactic development in autism. Journal of Autism and Developmental Disorders. 37, 1007-1023 (2007).
7. Ellis Weismer, S., et al. Early Language Patterns of Toddlers on the Autism Spectrum Compared to Toddlers with Developmental Delay. Journal of Autism and Developmental Disorders. 40, 1259-1273 (2010).
8. Fein, D., et al. Preschool Children with Inadequate Communication. In: Language and neuropsychological findings. Rapin, I., ed., London, UK, MacKeith Press, 123-154 (1996).
9. Fernald, A., et al. Looking while listening: Using eye movements to monitor spoken language comprehension by infants and young children. In: Developmental Psycholinguistics: On-line methods in children's language processing., Sekerina, I., et al., eds., Amsterdam, Benjamins, 97-135 (2008).
10. Goodwin, A., et al. Comprehension of wh-questions precedes their production in typical development and autism spectrum disorders. Autism Research. 5, 109-123 (2012).
11. Hirsh-Pasek, K. & Golinkoff, R.M. In: The origins of grammar: Evidence from early language comprehension., Cambridge, MA, MIT Press, (1996).
12. Kjelgaard, M.M., & Tager-Flusberg, H. An investigation of language impairment in autism: Implications for genetic subgroups. Language and Cognitive Processes. 16, 287-308 (2001).
13. Luyster, R., et al. Characterizing communicative development in children referred for autism Spectrum disorders using the MacArthur-Bates Communicative Development Inventory (CDI). Journal of Child Language. 34, 623-654 (2007).
14. Naigles, L., et al. Abstractness and continuity in the syntactic development of young children with autism. Autism Research. 4, 422-437 (2011).
15. Paul, R., et al. Dissociations in the development of early communication in autism spectrum disorders. In: Language Disorders from a Developmental Perspective., Paul, R., ed., Hillsdale, NJ, Erlbaum, 163-194 (2007).
16. Pennington, B.F. & Ozonoff, S. Executive functions and developmental psychopathology. Journal of Child Psychology and Psychiatry. 37 (1), 51-87 (1996).
17. Piotroski, J. & Naigles, L. Preferential Looking Guide to Research Methods in Child Language. In: Guide to Research Methods in Child Language., Hoff, E., ed., Wiley-Blackwell, 17-28 (2012).
18. Seidl, A., et al. Early understanding of subject and object wh-questions. Infancy. 4, 423-436 (2003).
19. Sigman, M., & Ruskin, E. Continuity and change in the social competence of children with autism, Down syndrome, and developmental delays. Monographs of the Society for Research in Child Development. 64 (1), (1999).
20. Stone, W.L., & Yoder, P.J. Predicting spoken language level in children with autism spectrum disorders. Autism [Special issue: Early interventions]. 5, 341-361 (2001).
21. Swensen, L., et al. Children with autism display typical language learning characteristics: Evidence from preferential looking. Child Development. 78, 542-557 (2007).
22. Swingley, D. Looking while listening. In: Guide to Research Methods in Child Language., Hoff, E., ed., Wiley-Blackwell, 29-40 (2012).
23. Tager-Flusberg, H., et al. A longitudinal study of language acquisition in autistic and Down syndrome children. Journal of Autism and Developmental Disorders. 20, 1-21 (1990).
24. Tek, S., et al. Do children with autism show a shape bias in word learning? Autism Research. 1, 202-215 (2008).
25. Volkmar, F., et al. Social deficits in autism: An operational approach using the Vineland adaptive behavior scales. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry. 26 (2), 156-161 (1987).
26. Wagner, L., et al. Children's Early Productivity with Verbal Morphology. Cognitive Development. 24, 223-239 (2009).

0 Comments

You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.