2019年2月8日
本文介绍了一种用于熟悉-测试范式的实验方案,该范式可直接检验婴儿的范畴化能力,并有助于明确语言在早期范畴学习中的作用。
这种熟悉化测试方法揭示了婴儿如何形成视觉物体类别,以及哪些条件最有力地支持他们的学习。仅通过测量婴儿的眼球运动,我们就能评估他们学习某一类别的成功程度,进而直接比较他们在大量不同学习条件下的学习效果。
首先为实验创建视觉刺激材料。要创建一个新的连续类别,需先设计一对新的数字图像,然后将这对图像进行融合,形成介于两个原始图像之间的连续范例序列。
以这种方式创建至少两个类别,其中一个作为待学习的类别,另一个则为测试试验提供新的类别样例。接下来,从每个已学习类别的连续体中均匀间隔地选择熟悉化样例。根据类别的难度和参与者的年龄,选择适当数量的样例,且数量应与之相称。
为了创建测试阶段的范例,选择熟悉类别连续体和新类别连续体的中点。然后使用图像处理程序将新范例的颜色与熟悉范例的颜色相匹配。在标记和非标记阶段,均使用先前在隔音室中由一名以英语为母语的女性说话者录制的听觉刺激材料。
为了收集足够的数据以进行熟悉度测试评估,大多数广泛使用的眼动仪均可满足要求。实验对象占据屏幕的较大部分区域,且数据分析是在一个较长的时间窗口内进行的。使用眼动仪软件,创建四种不同的条件:完全监督、无监督、半监督和反向半监督。
确保这些条件相互独立,以便每个婴儿仅看到其中一种条件。接下来,生成至少两种伪随机顺序的学习范例,要求来自连续体同一侧的范例连续呈现不得超过两个。然后使用视频编辑软件,将先前创建的听觉刺激与每种条件对应的视觉刺激配对,制作熟悉化视频。
例如,在全监督条件下,将每个熟悉化样例与一个标签短语配对;在无监督条件下,将每个熟悉化样例与一个非标签短语配对;在半监督条件下,仅将每组中的前两个样例与标签短语配对,其余样例则与非标签短语配对。
在反向半监督条件下,将最后两个范例与带有标签的短语配对,而前四个范例则与无标签的短语配对。将这些视频上传至眼动仪软件中,并确保按照伪随机化顺序排列熟悉阶段的视频。此外,在熟悉阶段结束后,在屏幕中央显示一段简短的、吸引注意力的动画,以确保大多数婴儿在测试阶段开始时注视屏幕中央。
最后,针对每个学习类别,设计两个测试试验,每个试验并排呈现两个样例。在每个试验中,确保其中一个样例代表当前已熟悉类别的中点,而另一个样例代表新类别中的中点。确保每个测试试验持续5至20秒,以积累足够的注视时间,并对试验进行左右位置平衡,使得在不同视频中,新样例在测试试验中的左右位置相互反转。
将任务试次上传至眼动仪软件中,并将其置于熟悉后注意力吸引阶段之后。对这些试次的呈现顺序进行平衡,确保每个婴儿观看左侧新异刺激或右侧新异刺激测试试次的机会均等。在婴儿到达之前,设置好眼动仪。
将婴儿随机分配至某一实验条件及顺序,然后打开眼动仪软件,选择对应的条件与顺序组合,并输入被试编号以开始记录。在获得研究知情同意后,将婴儿及其看护人带入眼动实验室。确保该房间具有适度的照明,且墙壁上无任何可能造成干扰的装饰物。
将看护人安置在适合所用眼动仪型号的适当距离处。如果婴儿不愿意坐在看护人的腿上,可以让其单独坐好,或坐在汽车安全座椅中。若婴儿坐在看护人腿上,应指导看护人避免以任何方式影响婴儿的行为,但需尽量使婴儿保持在看护人腿部中央位置。
然后,为看护人提供一副遮光太阳镜佩戴,以确保其无法看到刺激材料。现在请让婴儿注视眼动仪屏幕,可考虑显示一幅吸引注意力的图片或视频以引起其兴趣。
应调整屏幕位置,使婴儿的眼睛位于校准窗口内。接下来,尽可能使用五点校准法执行眼动仪的校准程序。当校准图像为带有声音伴奏的动画时,婴儿通常反应更好。
如果婴儿通过校准,则开始实验;否则,需重新校准直至成功。任何无法通过校准的婴儿均应从研究中排除。该图显示了不同条件下平均偏好得分。
在完全监督和半监督条件下的婴儿表现出显著高于偶然水平的新颖性偏好,而在无监督和反向半监督条件下的婴儿则处于偶然水平。此处展示了婴儿在测试期间的注视模式。
在完全监督和无监督条件下,以及半监督和反向半监督条件下,婴儿对示例的注视模式在3450至3850毫秒之间出现分化。彩色阴影区域表示平均值的标准误。该程序可用于不同年龄的婴儿,以及复杂程度不同的材料。
因此,每一种新设计都必须反映该目标年龄段婴儿的学习能力。我们可以进一步探讨,此处所测量的婴儿能力是否以及如何与婴儿后续语言发展里程碑的获得相关,甚至能否预测这些里程碑的获得,例如词汇量或语序的掌握。
该技术使发育科学家能够研究低至两个月大的婴儿的认知与感知能力。它持续揭示着语言在婴儿期学习过程中所起的促进作用。
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本文介绍了一种用于熟悉-测试范式的实验方案,可直接检验婴儿的范畴化能力,并探讨语言在早期范畴学习中的作用。该方法揭示了婴儿如何形成视觉物体范畴,并确定了促进其学习的条件。
了解婴儿早期的认知机制可为发育过程提供基础性认识,这些认识可能与临床前模型中早期生物标志物的检测具有相似性。本文所述的眼动追踪范式能够对婴儿对听觉和视觉刺激的学习反应进行定量评估,为神经发育研究中感觉处理能力的评价提供了一种可转化的研究模型。该方法通过分离影响类别识别的关键变量,支持机制层面的风险评估,从而为聚焦神经科学的发现研究路径中的靶点验证策略提供依据。
该方法适用于早期发现工作流程,在此类流程中,感觉处理和感知学习被用作评估神经回路成熟的代理指标,特别是在针对神经发育通路的研究中。