Method Article

Messung des statistischen Lernens über Modalitäten und Domänen in Kindern im schulalterten Alter über eine Online-Plattform und Neuroimaging-Techniken

DOI:

10.3791/61474

June 30th, 2020

In This Article

Summary

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Hier wird ein Protokoll vorgestellt, das eine Reihe kinderfreundlicher statistischer Lernaufgaben einführt, die darauf ausgerichtet sind, das Lernen von zeitlichen statistischen Mustern von Kindern in verschiedenen Bereichen und sensorischen Modalitäten zu untersuchen. Die entwickelten Aufgaben sammeln Verhaltensdaten mithilfe der webbasierten Plattform und der aufgabenbasierten funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) zur Untersuchung des neuronalen Engagements während des statistischen Lernens.

Abstract

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Statistisches Lernen, eine grundlegende Fähigkeit, Regelmäßigkeiten in der Umwelt zu extrahieren, wird oft als ein zentraler unterstützender Mechanismus der ersten Sprachentwicklung betrachtet. Während viele Studien über statistisches Lernen innerhalb eines einzigen Bereichs oder einer einzigen Modalität durchgeführt werden, deuten jüngste Erkenntnisse darauf hin, dass diese Fähigkeit je nach Kontext, in dem die Reize dargestellt werden, unterschiedlich sein kann. Darüber hinaus untersuchen nur wenige Studien das Lernen, wie es sich in Echtzeit entfaltet, und konzentrieren sich eher auf das Ergebnis des Lernens. In diesem Protokoll beschreiben wir einen Ansatz zur Identifizierung der kognitiven und neuronalen Grundlagen des statistischen Lernens innerhalb eines Individuums, über Domänen (linguistische vs. nicht-linguistische) und sensorische Modalitäten (visuell und auditiv). Die Aufgaben sind so konzipiert, dass sie so wenig kognitive Nondien wie möglich auf die Teilnehmer ausrichten, was sie ideal für junge Kinder im schulischen Alter und spezielle Bevölkerungsgruppen macht. Die webbasierte Natur der Verhaltensaufgaben bietet uns eine einzigartige Gelegenheit, bundesweit repräsentativere Populationen zu erreichen, Effektgrößen genauer zu schätzen und zur offenen und reproduzierbaren Forschung beizutragen. Die neuronalen Maßnahmen, die durch die funktionale Magnetresonanztomographie (fMRI) bereitgestellt werden, können Forscher über die neuronalen Mechanismen informieren, die während des statistischen Lernens eingesetzt werden, und wie diese sich je nach Domäne oder Modalität von Person zu Person unterscheiden können. Schließlich ermöglichen beide Aufgaben die Messung des Echtzeit-Lernens, da Änderungen der Reaktionszeit zu einem Zielreiz über den Expositionszeitraum nachverfolgt werden. Die Hauptbeschränkung der Verwendung dieses Protokolls bezieht sich auf die einstündige Dauer des Experiments. Kinder müssen möglicherweise alle vier statistischen Lernaufgaben in mehreren Sitzungen absolvieren. Daher ist die webbasierte Plattform unter Berücksichtigung dieser Einschränkung so konzipiert, dass Aufgaben individuell verbreitet werden können. Diese Methode wird es den Nutzern ermöglichen, zu untersuchen, wie sich der Prozess des statistischen Lernens in und innerhalb von Domänen und Modalitäten bei Kindern mit unterschiedlichem Entwicklungshintergrund entwickelt.

Introduction

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Statistisches Lernen ist eine elementare Fähigkeit, die den Erwerb regelgesteuerter Kombinationen in Spracheingaben unterstützt1. Erfolgreiche statistische Lernfähigkeit bei Säuglingen sagt späteren Erfolg beim Erlernen von Sprachen voraus2,3. Die Variabilität der statistischen Lernfähigkeiten bei Kindern im schulischen Alter wurde auch mit Wortschatz4 und Lesen5,6in Verbindung gebracht. Schwierigkeiten beim statistischen Lernen wurden als ein ätiologischer Mechanismus vorgeschlagen, der der Sprachbeeintr....

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Protocol

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Alle Teilnehmer gaben ihre schriftliche Zustimmung zur Teilnahme und das Studium wurde in Übereinstimmung mit dem Institutional Review Board durchgeführt.

1. Überblick über das statistische Lernparadigma, das im webbasierten Protokoll verwendet wird

  1. Beziehen Sie vier Aufgaben in das aktuelle Paradigma ein: Bild (visuell-nichtlinguistisch), Buchstabe (visuell-linguistisch), Ton (hörbar-nichtlinguistisch) und Silbe (hörlich-linguistisch).
    1. Konstruieren Sie Reize für visuelle Aufgaben mit 12 eigenständigen Alien-Cartoon-Bildern (Bild) und 12 Buchstabenbildern (Buchstabe; B, J, K, A, H, C, F, E, J, G, D, M) zeigt den gleichen A....

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Results

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Webbasierte Verhaltensergebnisse
Da das aktuelle Protokoll für eine einfache Verbreitung mit Entwicklungspopulationen konzipiert ist, haben wir vorläufige webbasierte Ergebnisse auf der Grundlage von Daten von 22 sich entwickelnden Kindern im schulpflichtigen Alter (Mittelalter (M) = 9,3 Jahre, Standardabweichung (SD) Alter = 2,04 Jahre, Bereich = 6,2-12,6 Jahre, 13 Mädchen) aufgenommen. Bei der webbasierten statistischen Lernaufgabe schnitten die Kinder unter allen Bedingungen deutlich besser ab als .......

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Discussion

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Die im aktuellen Protokoll vorgestellten Methoden bieten ein multimodales Paradigma zum Verständnis der Verhaltens- und neuronalen Indizes des statistischen Lernens im Laufe der Entwicklung. Das derzeitige Design ermöglicht die Identifizierung individueller Unterschiede in der statistischen Lernfähigkeit über Modalitäten und Domänen hinweg, die für die zukünftige Untersuchung des Zusammenhangs zwischen statistischem Lernen und Sprachentwicklung verwendet werden können. Da die statistischen Lernfähigkeiten eines Einzelnen.......

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Disclosures

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Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgements

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Wir danken Yoel Sanchez Araujo und Wendy Georgan für ihren Beitrag zum ersten Design der webbasierten Plattform. Wir danken An Nguyen und Violet Kozloff für ihre Arbeit zur Verbesserung der webbasierten statistischen Lernaufgaben, zur Umsetzung der fMRI-Aufgaben und zur Pilotierung der Aufgaben bei erwachsenen Teilnehmern. Wir danken Violet Kozloff und Parker Robbins für ihren Beitrag zur Unterstützung der Datenerfassung bei Kindern. Wir danken Ibrahim Malik, John Christopher, Trevor Wigal und Keith Schneider vom Center for Biological and Brain Imaging der University of Delaware für ihre Unterstützung bei der Datenerfassung von Neuroimaging. Diese Arbeit wird zum Teil....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4-Tasten-Inline-Response-GerätCambridge Research SystemsArtikelnummer: N1348Ein fMRT-Reaktionspad zur Messung der Reaktionszeit im Scanner Kurze
/schlanke KanalspitzenComply FoamArtikelnummer: 40-15028-11Kurze und schlanke In-Ear-Kanalspitzen werden für Kinder empfohlen, um das Gehör zu schützen und es ihnen zu ermöglichen, die Reize im Scanner zu hören.
jsPsychjsPsychjsPsych ist eine JavaScript-Bibliothek zum Ausführen von Verhaltensexperimenten in einem Webbrowser.
Speech Synthesizer PraatVersion 6.1.14Dieses Programm ist ein künstlicher Sprachsynthesizer, der zur Erzeugung der Silbenreize verwendet wurde.
Webbasierte statistische LernaufgabenZenodohttp://doi.org/10.5281/zenodo.3820620 (2020).Alle webbasierten statistischen Lernaufgaben stehen auf Zenodo kostenlos zur Verfügung.
https://www.jspsych.org/

References

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  1. Saffran, J. R., Newport, L. L., Aslin, R. N. Word Segmentation: The Role of Distributional Cues. Journal of Memory and Language. 35, 606-621 (1996).
  2. Newman, R., Ratner, N. B., Jusczyk, A. M., Jusczyk, P. W., Dow, K. A.

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