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Article de méthode

L'expérience est instrumentale dans Tuning un lien entre la langue et Cognition: Preuve de 6 à 7 mois-vieux Infants' Catégorisation objet

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DOI :

10.3791/55435

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19 avril 2017

 , 
1Psychology Department, Northwestern University

Dans cet article

Résumé

À 3-4 mois, l'écoute de vocalisations des primates humains et non humains stimule la cognition des enfants en bas âge; de 6 mois, exercent vocalisations que l'homme cet avantage cognitif. Nous décrivons une manipulation d'exposition qui révèle le puissant rôle de mise en forme de l'expérience que les nourrissons qui semble indiquer un lien vers la connaissance et qui à la sourde oreille.

Résumé

À la naissance, les nourrissons non seulement préfèrent écouter les vocalisations de l'homme, mais ont également commencé à relier ces vocalisations à la cognition: Pour les enfants âgés de trois mois, en écoutant le langage humain prend en charge la catégorisation d'objets, une capacité cognitive de base. Ce lien précoce est d'abord large: à 3 et 4 mois, vocalisations des humains et des primates non humains soutiennent la catégorisation. Mais 6 mois, les enfants ont réduit le lien: Seuls les vocalisations humains soutiennent la catégorisation d'objets. nous demandons ce guide ici les enfants comme ils affiner leur lien d'abord large pour un plus précis, engagé que par les vocalisations de notre espèce. À travers trois études, nous utilisons un nouveau paradigme d'exposition pour examiner les effets de l'expérience. Nous documentons que le simple fait d'exposer les enfants à vocalisations des primates non humains permet de préserver les enfants le lien précoce établi entre ce signal et la catégorisation. En revanche, exposant les enfants à la parole en arrière - un signalqui ne parvient pas à soutenir la catégorisation à tout âge - offre pas un tel avantage. Nos résultats démontrent la puissance de l' expérience précoce que les nourrissons qui spécifient des signaux, à partir d' un large ensemble d' abord, ils continueront à créer un lien vers la connaissance.

Introduction

nourrissons humains sont nés prêts à acquérir le langage, un outil culturel et cognitif qui nous définit comme une espèce et façonne fondamentalement notre développement. Au centre de notre capacité d'apprentissage de la langue sont deux caractéristiques uniques du développement humain: Notre altriciality et nos stratégies d'apprentissage puissantes. Ensemble, ces caractéristiques débloquer un degré remarquable de plasticité précoce qui permet aux enfants d'être très sensibles à l'entrée de leur environnement. Par exemple, bien que les enfants viennent au monde avec un ensemble de préférences et de perception des capacités discriminatoires suffisamment larges pour inclure les visages et les voix des primates humains et non humains, dans les mois , ils rétrécissent ces préférences à des signaux exclusivement humains 1, 2, 3. Ce processus de rétrécissement perceptif est adaptatif pour deux raisons: il augmente le rapport signal-sur-bruit des signaux de communication pertinent R12; ceux qui guidera les enfants à naviguer efficacement et avec précision leur monde social complexe - et il ouvre la voie à l' intégration des informations sur les modalités de perception (par exemple, l' intégration des visages et des voix) 4 - un élément essentiel pour la nature multimodale du langage humain. De plus, en raison de la plasticité précoce des nourrissons, le rétrécissement perceptif peut être empêchée ou inversée avec l' exposition aux signaux (par exemple non indigènes, la langue, allochtone visages non humains, des rythmes musicaux étrangers) 5, 6, 8. Cela montre que le rétrécissement perceptif est mue par l'expérience.

Pourtant, à maîtriser leur langue maternelle, les enfants doivent faire plus de syntoniser les visages et les voix de ses haut-parleurs. La puissance du langage humain est inextricablement liée à la cognition 9. Incroyablement, même dans leur première année de vie, les enfants ont begun pour lier la langue et de la cognition: Simplement écouter le langage humain favorise la capacité des enfants à former catégories d'objets, un bloc de construction pour leur connaissance 10, 11, 12.

Cela ne veut pas dire que les enfants ne peuvent former catégories d'objets si elles écoutent la langue. Au contraire, des décennies de recherche révèlent que les enfants dans leurs premiers mois de vie peuvent former au moins certaines catégories d'objets en l'absence de sons 13. Mais pas toutes les catégories d'objets sont tout aussi facile pour les enfants en bas âge pour former. Les catégories un peu plus difficile offrent une occasion puissante de découvrir quel effet, le cas échéant, la langue peut avoir sur catégorisation enfant. Pour ce faire, les chercheurs identifient les catégories d'objets qui sont plus difficiles pour les enfants à discerner en l'absence d'autres informations à l'appui (comme la langue), puis demander si la langue (et d'autres sons ) Offrent enfants un avantage dans la catégorisation.

Dans cette logique, un lien précoce entre la catégorisation de la langue et de l' objet a été documenté dans un paradigme de préférence nouveauté conçue pour accueillir les très jeunes enfants (figure 1b) 11. Ce paradigme a deux phases. Au cours de la phase de familiarisation, tous les enfants voir les images d'une série d'objets distincts (par exemple, les dinosaures) ont présenté successivement en conjonction avec un son. Au cours de la phase de test, tous les enfants voir deux nouvelles images en silence: L' un est un nouveau membre de la catégorie désormais familière (par exemple, un autre dinosaure) et l'autre est un membre d'une catégorie de roman (par exemple, un poisson). temps à la recherche de nourrissons à essai sert d'indice de catégorisation. Si les enfants forment la catégorie au cours de familiarisation, puis à essai, ils doivent distinguer le roman de l'image familière. Si les enfants ne parviennent pas à le faire, lors du test, ils doivent effectuer au hasard« > 14, 15, 16.

Les résultats sont frappants. A 3, 4 et 6 mois, les nourrissons écoutent langue pendant la familiarisation - mais pas de séquences sonores - catégories d'objets formés avec succès 11, 17. Étonnamment, la langue n'est pas le seul son qui exerce cet avantage cognitif: à 3 et 4 mois, écouter vocalisations des primates non humains (Madagascar, aux yeux bleus lémurien: Eulemur macaco flavifrons) confère le même avantage cognitif vocalisations humain 17. En 6 mois, cependant, les enfants ont accordé ce lien initialement large spécifiquement vocalisations de l'homme; lémurien vocalisations n'exercent un effet bénéfique sur la catégorisation du nourrisson 17.

Mais quel est le mécanisme sous-tend la précision croissante des enfants dans la langue et la liaisoncognition? Ici, nous considérons la contribution de l'expérience des nourrissons. Est -ce que riche expérience enfants avec le langage humain (et leur manque d'expérience en écoutant Lemur vocalisations) jouent un rôle qu'ils rétrécissent le lien entre les signaux initialement privilégiés (par exemple, vocalisations primates humains et non humains) et le processus cognitif de base de la catégorisation des objets? Certes, nous ne pouvons pas tester cela en manipulant l'exposition des enfants à la langue. Mais nous pouvons manipuler leur exposition à Lemur vocalisations. Nous nous concentrons sur les nourrissons à 6 et 7 mois - les nourrissons qui, en l'absence d'exposition, ne sont plus vocalisations lémurien lien et catégorisation des objets 17. Dans l'expérience 1, nous nous demandons si une brève exposition à lémurien vocalisations leur permet de conserver le lien entre ce signal et la catégorisation d'objets. Dans l'expérience 2, nous nous demandons si une brève exposition à la parole en arrière - un signal qui persiste à ne pas soutenir l'objet catégorsation à tout âge de 17 ans - favorise également la catégorisation d'objets. Dans l'expérience 3, nous avons posé la question de l'exposition à un test plus rigoureux, d'examiner si une exposition prolongée à lémurien vocalisations leur permet de conserver leur lien initialement large.

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Protocole

Les procédures suivantes ont été approuvées par la Commission de révision institutionnelle Université du Nord-Ouest et le consentement éclairé a été obtenu auprès des fournisseurs de soins de tous les enfants en bas âge. Nous avons recruté des enfants élevés dans des environnements avec plus de 50% l' exposition à l' anglais 11, 17. Les nourrissons dans toutes les expériences d'abord écouté une bande sonore dans laquelle nous avons manipulé leur exposition soit à vocalisations lémurien ou de la parole vers l'arrière; ils ont ensuite participé à une tâche de catégorisation d'objets. Ce qui variait selon les nourrissons était (a) le type de signal qu'ils ont entendu dans la manipulation de l'exposition et la tâche de catégorisation (soit vocalisations lémurien ou de la parole vers l'arrière) et (b) l'étendue de la phase d'exposition (soit brève exposition en laboratoire ou une exposition prolongée à la maison). Pour tous les enfants en bas âge, la tâche de catégorisation a eu lieu dans le laboratoire.

1. Matériaux

  1. Comment créer les manipulations d'exposition
    1. Sélectionner 8 échantillons distincts de vocalisations de lémurs et 8 échantillons distincts de la parole vers l'arrière, chacune de 2 à 4 s dans la durée. Ensemble, les 8 échantillons devraient donner 30 s de chaque signal acoustique. Assurez -vous que les segments de la parole lémurs et vers l' arrière sont adaptées aussi près que possible de la durée (par exemple, ~ 3 s en durée) et pour la fréquence moyenne (par exemple, ~ 300 Hz).
      1. Pour obtenir vocalisations lémurien, rechercher une base de données de vocalisations animales ou communiquer avec un chercheur qui recueille vocalisations des animaux.
      2. Pour créer des segments de parole en arrière, utilisez un ordinateur portable et un logiciel (par exemple, Audacity) à (1) enregistrer un assistant de recherche parlant ~ 3 s phrases dans le discours dirigé enfant et (2) inverser le temps (dans Audacity: Effet> inverse) chaque segment de parole.
    2. Choisissez un morceau de musique instrumentale classique qui est plus de 4 min. Ici, nous avons utilisé la première 4 min du Quatuor à cordes de Beethoven en ut mineur, Op 18 n ° 4: III.Menuetto.
    3. Utilisez un logiciel d'édition audio (par exemple, Audacity) pour importer la musique (dans Audacity: Fichier> Importer) et sélectionnez une partie de la pièce qui est d' environ 4 min dans la durée (mettez en surbrillance et supprimer le reste de la pièce).
      1. Créer 2 pistes sonores distinctes par l' insertion ( par exemple, copier et coller) les 8 segments sélectionnés de chaque type (lémurs vocalisations ou de la parole vers l' arrière) dans la bande sonore musicale.
      2. Pour créer la bande - son « Lemur », ouvrez les fichiers sonores 8 lémurien de vocalisation dans le même logiciel (par exemple, Audacity) et les insérer dans le fichier avec la musique.
        1. Pour ce faire, mettre en évidence une vocalisation lémurien ensemble, accédez à Edition> Copier, placez le curseur dans le fichier de musique, et accédez à Edition> Coller. Insérez les vocalisations à intervalles irréguliers tout au long de la bande. Ne pas les placer aux frontières de phrase musicale. Pour ce faire, deux fois pour chaque vocalisation lémurien, insertiles ng dans un ordre pseudorandomized pour assurer qu'il n'y a pas 2 vocalisations identiques se produisent dans une rangée. Ensemble, on obtient une boucle de 5 min (4 min de la musique, entrecoupés de 1 min de vocalisations de lémurs).
        2. Répétez cette bande 5 min de sorte que toute la bande sonore dure environ 10 min. Pour ce faire, mettez en évidence toute la section 5 min, accédez à Edition> Copier, placez le curseur à la fin de la section 5 min, et accédez à Edition> Coller.
      3. Pour créer la bande son, remplacer chaque maki vocalisation « Speech arrière » 10 min dans la bande Lemur avec un segment sélectionné de la parole vers l'arrière, en utilisant le même ordre pseudorandomized.
  2. Comment créer la tâche de catégorisation
    1. Matériel visuel: Créer 2 séries de dessins au trait à la main. Dans chaque série, comprend 9 membres de la même catégorie d'objet (ici, utiliser 9 dessins distincts de dinosaures et 9 dessins de poissons distincts). Utilisez un différent couleurs vives pour chaque dessin dans une catégorie donnée. Numérisez ces dessins sur un ordinateur et de les enregistrer sous forme de fichiers d'image. Notez que les dessins doivent être des objets peu familiers aux enfants en bas âge aux âges testés.
    2. Matériaux acoustiques: Sélectionner une vocalisation de maki et un segment de la parole vers l'arrière qui ne sont pas inclus dans l'une des manipulations d'exposition (1.1.3). Faire correspondre les lémurs et des segments de parole en arrière aussi près que possible de la durée (par exemple, ~ 3 s en durée) et pour la fréquence moyenne (par exemple, ~ 300 Hz).
    3. Programmez une tâche dans MATLAB qui comprend une phase de familiarisation et une phase de test; cette tâche sera projetée sur un 5 pieds par 5 pieds écran devant l'enfant.
      1. Programmer la phase de familiarisation de telle sorte que huit des exemplaires visuels à partir d' une seule catégorie (par exemple, 8 dinosaures, chacune d' une couleur différente) apparaissent séquentiellement. Chaque modèle doit apparaître pendant 20 s, soit sur le côté droit ou gauche d'un écran, en alternance. create 2 versions distinctes, l'appariement de chaque exemplaire de familiarisation avec l'un des stimuli acoustiques ci-dessous (conditions « Lemur » et « arrière » la parole, respectivement). Dans les deux conditions, le stimulus acoustique doit se produire deux fois sur chaque essai de familiarisation; une fois lorsque le modèle visuel apparaît, et encore une fois 10 secondes plus tard.
        1. Dans l'état Lemur, programme chaque modèle de familiarisation à apparaître en même temps avec une vocalisation lémurien.
        2. Dans l'état de la parole arrière, programme chaque modèle de familiarisation à apparaître en même temps avec un segment de parole en arrière.
      2. Au cours de la phase de test, présenter le 9 ème exemplaire de la catégorie familière (par exemple, un autre dinosaure) et un exemplaire de l'autre catégorie (par exemple, un poisson). Ces deux images doivent être identiques en couleur et présenté en même temps (celui présenté sur la droite et l'autre sur le côté gauche de l'écran) en silence pendant 20 s.
    4. Dans la programmation de la tâche de catégorisation, contre-poids (1) quelle catégorie sera présentée au cours de la phase de familiarisation, (2) le côté sur lequel la première image de familiarisation apparaît et (3) le côté sur lequel les nouvelles et les images de test familiers apparaîtront .

2. Procédures générales

  1. Phase d'exposition
    1. Placez l'enfant près de l'aidant naturel ou sur leurs genoux dans un quartier calme. Placez un ordinateur portable ou une tablette dans la plage de visualisation de l'enfant (de 1 à 4 pieds de l'enfant).
    2. Utilisez l'ordinateur portable ou tablette pour présenter soit le Lemur ou la bande-son en arrière de la parole.
  2. Tâche Catégorisation
    1. Dans une salle d'essai semi-obscurité dans le laboratoire, le soignant siège sur une chaise 4 pieds d'une 5 pieds par 5 pieds écran. Connectez l'ordinateur portable avec la tâche de catégorisation programmée dans MATLAB (1) l'écran qui affiche la tâche de catégorisation et (2) un projecteur qui projettera la tâche sur l'écran.
    2. Siège du bébé sur les genoux de l'aidant, vers l'avant.
    3. Demandez le fournisseur de soins pour éviter d'influencer le comportement de l'enfant de quelque façon. Plus précisément, leur demander de rester calme et encore pendant toute la durée de la tâche et de garder leur enfant en bas âge centrée, en utilisant leur ligne médiane comme guide. Fournir les soignants avec une paire de lunettes noircies pour veiller à ce qu'ils ne peuvent pas voir les visuels.
    4. Allumez le projecteur.
    5. Allumez l'équipement d'enregistrement pour capturer le comportement des enfants tout au long de la tâche.
    6. Commencez la tâche de catégorisation en appuyant sur « Exécuter » dans MATLAB: Présentez la condition Lemur si l'enfant a été exposé à la bande-son Lemur et l'état de la parole en arrière si l'enfant a été exposé à la bande-son en arrière de la parole.
  3. Codage (tâche de catégorisation uniquement)
    1. Code le début et la fin de chaque enfant le deft et regarde à droite pendant les deux phases de familiarisation et de test.
    2. Exclure les nourrissons qui (1) regardent moins de 6 des familiarisation de copies types; (2) regarder pendant moins de 40% de la phase de familiarisation. En outre exclure les nourrissons En cas d'interférence parentale, erreur expérimentale ou défaillance technique, ou si leur performance au test est supérieure à 2 SD de la moyenne.
  4. analyses
    1. Pour la phase de familiarisation, calculer le total de la quantité de temps que chaque enfant a examiné les objets de familiarisation.
    2. Pour la phase de test, calculer un score de préférence pour chaque enfant: (durée totale de l'image qui cherchent à nouveau test) / (temps total pour les deux images A la recherche de test).

3. Expérience 1: Brève exposition à Lemur vocalisations

  1. Les participants
    1. Recruter 14 nourrissons à 6 à 7 mois.
  2. Procédure
    1. Inviter ee fournisseur de soins et de l'enfant dans une pièce calme, confortable. Dans notre laboratoire, cette chambre est adjacente à la salle d'essai.
    2. Manipulation d'exposition: la piste sonore Lemur une fois, avec le Visualiseur de musique (par exemple, iTunes) présente à l'écran.
    3. tâche Catégorisation: Lorsque la bande se termine, guider le soignant et l'enfant dans la salle d'examen. Commencez la tâche de catégorisation (condition Lemur).

4. Expérience 2: Brève exposition au discours arrière

  1. Les participants
    1. Identique à l'expérience 1.
  2. Procédure
    1. Invitez le soignant et l'enfant dans une pièce calme, confortable.
    2. manipulation d'exposition: Lire une fois la bande originale en arrière de la parole, avec le Visualiseur de la musique présente sur l'écran.
    3. tâche Catégorisation: Lorsque la bande se termine, guider le soignant et l'enfant dans la salle d'examen. Commencez la tâche de catégorisation (Backward état de la parole).

5. Expérience 3: L'exposition prolongée à Lemur vocalisations

  1. Les participants
    1. Recruter 14 nourrissons à 4,5 mois.
  2. Procédure
    1. Par téléphone, inviter le soignant à participer à une étude à long 6 semaines. Expliquez que l'étude les oblige à exposer leur enfant en bas âge, à la maison, à une bande de 10 minutes qui contient 8 min de la musique et 2 min de vocalisations lémurien (c. -à- bande Lemur). Expliquez que l'étude dure 6 semaines, en commençant lorsque l'enfant est de 4,5 mois et se terminant lorsque l'enfant est de 6 mois.
    2. Fournir les soignants avec ce calendrier précis effilé 7, 8, 18
      1. Semaine 1: Jouer la bande-son à l'enfant une fois par jour, tous les jours.
      2. Semaine 2: Jouez la bande à l'enfant une fois tous les deux jours.
      3. Semaine 3: Jouez la bande à l'enfant 3 fois au cours de la semaine.
      4. 4-6 semaines: jouer la bande originale du nourrisson 2 fois par semaine.
    3. Afin d'assurer la fidélité de la manipulation d'exposition tout au long de la manipulation d'exposition de 6 semaines, partager avec les aidants naturels d'un document interactif en ligne qui (a) décrit leur rôle à chaque étape tout au long de la période de 6 semaines et (b) leur demande d'enregistrer chaque date et l'heure qui ils ont joué la bande-son à leur enfant.
    4. Envoyer des rappels hebdomadaires par téléphone ou par courriel pour garder les soignants engagés et sur la bonne voie.
    5. Au cours de la semaine 5, planifier une visite de laboratoire pour la semaine suivante (semaine 6). Les soignants que les enfants des instructions devraient écouter la bande 2 à 4 jours avant la visite de laboratoire prévue; les enfants ne doivent pas écouter la bande sonore soit le jour ou le jour précédant leur visite.
      NOTE: Lors de la visite de laboratoire, il n'y a pas de manipulation d'exposition: Les enfants ne participent à la tâche de catégorisation de Experiment 1 (état Lemur).

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Résultats

En utilisant les procédures décrites ci - dessus (figure 1), nous avons effectué trois expériences pour tester les effets de l' exposition en bas âge affinent les liens entre certains sons et la cognition.

Les résultats de l'expérience 1 a révélé que l'exposition à brève vocalisations lémurien avait un effet saisissant. Sept mois-olds exposés à Lemur vocalisations de manière fiable préféré l'im...

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Discussion

nous présentons ici une procédure d'examen du rôle de l'expérience de relier les sons et les principaux processus cognitifs au début de la petite enfance. Nos expériences combinées documentent la première preuve que l'expérience joue un rôle central dans l'orientation des nourrissons pour spécifier les signaux, à partir d'un large ensemble initial de possibilités, ils mettront à profit les processus conceptuels de base qui fournissent en fin de compte les bases de sens. Ils révèlent également une int...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Remerciements

Cette recherche a été soutenue par une bourse de recherche universitaire NSF à Danielle R. Perszyk et une subvention du NIH à Sandra R. Waxman (R01HD083310).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Ordinateur portable 1Utilisation pour la présentation de la bande sonore d’exposition, de préférence à l’aide d’iTunes Visualizer
Ordinateur portable 2Utilisation pour la programmation et la présentation de la tâche de catégorisation
Ordinateur portable 3 (facultatif)Utilisation pour coder le comportement du nourrisson (peut également utiliser l’un des ordinateurs portables ci-dessus)
Logiciel de codageSuperCoderUtilisation pour coder le comportement du nourrisson comportement
Enregistreur vidéo Utilisationpour enregistrer le visage des nourrissons (comportement de regard pendant la tâche de catégorisation)
Table de mixageUtilisation pour intégrer les informations de l’enregistreur vidéo (comportement du nourrisson) et les stimuli visuels (tâche de catégorisation)  ;
LecteurUtilisation pour enregistrer l’entrée de l’enregistreur vidéo (comportement du bébé)
Télévision Utilisationpour visualiser l’entrée du mélangeur (écran dans l’écran ; tâche de catégorisation dans le coin de l’écran montrant le comportement du bébé)  ;
ProjecteurUtilisation pour projeter des stimuli visuels de la tâche de catégorisation à l’écran
Haut-parleursUtilisation pour présenter des stimuli auditifs pendant la tâche de catégorisation
Lunettes de soleil noircies Utilisationpour bloquer la vision du gardien pendant la tâche de catégorisation
Logiciel d’analyse statistiqueRUtilisation pour analyser le comportement du nourrisson
DVD

Références

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