Ervaring is Instrumental in Tuning een verband tussen taal en cognitie: Bewijs uit 6 tot 7 maanden oude baby Object Categorization

Samenvatting

Op 3-4 maanden, te luisteren naar mensen en andere primaten vocalizations verhoogt cognitie zuigelingen; met 6 maanden, maar een mens geluiden uit te oefenen deze cognitieve voordeel. We beschrijven een exposure manipulatie die de krachtige vormgeving rol van ervaring als zuigelingen te geven welke geluiden om te linken naar cognitie en die om af te stemmen onthult.

Samenvatting

Bij de geboorte, baby's niet alleen liever luisteren naar de menselijke geluiden, maar ook zijn begonnen om deze geluiden te koppelen aan cognitie: Voor zuigelingen zo jong als drie maanden oud, het luisteren naar de menselijke taal ondersteunt object categorisering, een kern cognitieve capaciteit. Dit vroegrijpe link is aanvankelijk breed: Op 3 en 4 maanden, geluiden van zowel mensen en niet-menselijke primaten te ondersteunen categorisering. Maar na 6 maanden, zuigelingen hebben verkleinde de link: Alleen mens vocalizations ondersteunen object categorisering. Hier vragen we wat baby's begeleidt als ze stemmen hun aanvankelijk brede link naar een preciezere één, alleen genomen door de geluiden van onze soort. Over drie studies, maken we gebruik van een nieuwe blootstelling paradigma om de effecten van de ervaring te onderzoeken. We documenteren die alleen bloot baby's tot niet-menselijke primaten vocalizations stelt baby's tot het begin van de gevestigde verband tussen dit signaal en categorisering te behouden. Daarentegen zuigelingen blootstellen achteruit spraak - een signaaldie niet aan categorisering te steunen op elke leeftijd - heeft geen dergelijk voordeel. Onze bevindingen blijkt de kracht van de vroege ervaring als zuigelingen te geven welke signalen van een aanvankelijk brede set, zullen ze blijven om te linken naar cognitie.

Inleiding

Menselijke baby's zijn klaar geboren om taal, een culturele en cognitieve tool die ons definieert als een soort en fundamenteel vormen onze ontwikkeling te verwerven. Centraal in ons vermogen tot het leren van talen zijn twee unieke kenmerken van de menselijke ontwikkeling: Onze altriciality en onze krachtige leerstrategieën. Samen vormen deze eigenschappen te openen een opmerkelijke mate van vroege plasticiteit dat baby's in staat stelt in hoge mate afgestemd op de input van hun omgeving te zijn. Bijvoorbeeld, hoewel zuigelingen in de wereld gekomen met een set van perceptuele voorkeuren en discriminerende capaciteiten ruim genoeg om de gezichten en stemmen van de menselijke en niet-menselijke primaten omvatten, binnen enkele maanden zij een beperking van deze voorkeuren uitsluitend menselijke signalen ^{1, 2, 3.} Dit proces van perceptuele vernauwing adaptief om twee redenen: Het verhoogt de signaal-ruisverhouding van relevante communicatiesignalen R12; die dat baby zal begeleiden om efficiënt en nauwkeurig navigeren hun complexe sociale wereld - en het maakt de weg vrij voor de integratie van informatie over perceptuele modaliteiten (bv, de integratie van gezichten en stemmen) ⁴ - een essentieel element voor het multimodale karakter van de menselijke taal. Omdat bovendien vroege plasticiteit zuigelingen, perceptuele vernauwing kan worden voorkomen of omgekeerd blootstelling aan niet-aangeboren signalen (bijvoorbeeld aangeboren taal,-menselijke gezichten, vreemde muzikale ritmes) ^{5, 6, 8.} Dit illustreert dat perceptuele vernauwing ervaringsgedreven.

Maar om hun moedertaal beheersen, zuigelingen moet meer dan tune in de gezichten en stemmen van de sprekers. De kracht van de menselijke taal is onlosmakelijk verbonden met cognitie ^9. Ongelooflijk, zelfs in hun eerste jaar van het leven, zuigelingen hebt BEGUN koppelen taal en cognitie: Gewoon luisteren naar de menselijke taal bevordert het vermogen van kinderen om object categorieën te vormen, een bouwsteen voor hun cognitie ^{10, 11, 12.}

Dit wil niet zeggen dat baby's alleen kunnen vormen object, indien zij luisteren naar de taal. Integendeel, tientallen jaren van onderzoek blijkt dat baby's in hun eerste maanden van het leven op zijn minst enige object categorieën in de afwezigheid van enige geluiden ¹³ kan vormen. Maar niet alle categorieën object zijn even makkelijk voor baby's te vormen. De iets moeilijkere categorieën zorgen voor een krachtige gelegenheid om te ontdekken wat het effect, indien aanwezig, kunnen taalfouten hebben op zuigeling categorisering. Om dit te doen, onderzoekers identificeren object categorieën die zijn moeilijker voor zuigelingen te onderscheiden in de afwezigheid van andere ondersteunende informatie (zoals taal) en vraagt ​​vervolgens of taal (en andere geluiden ) Bieden zuigelingen enig voordeel in de indeling.

Met deze logica, een vroege koppeling tussen taal en object categorisering werd gedocumenteerd in een noviteit voorkeur paradigma ontworpen om zeer jonge zuigelingen (figuur 1b) ¹¹ tegemoet. Dit paradigma heeft twee fasen. Tijdens de gewenning fase alle kinderen zien beelden van een reeks van afzonderlijke voorwerpen (bijv dino) gepresenteerd opeenvolgend tezamen met geluid. Tijdens de testfase, alle kinderen twee nieuwe afbeeldingen te bekijken in stilte: One is een nieuw lid van de inmiddels bekende categorie (bijvoorbeeld een andere dinosaurus) en de andere is een lid van een nieuwe categorie (bijvoorbeeld een vis). ogende tijd zuigelingen op proef dient als een index van categorisering. Als baby's vormen de categorie tijdens kennismakingsvluchten, daarna bij proef moeten ze de roman te onderscheiden van de bekende beeld. Als baby's dat niet doen, dan op proef moeten ze presteren op kans"> ^{14, 15, 16.}

De resultaten waren opvallend. Op 3, 4 en 6 maanden, zuigelingen te luisteren naar de taal tijdens kennismakingsvluchten - maar niet tonenreeksen - met succes gevormd object categorieën ^{11, 17.} Verrassenderwijs taal niet het enige geluid dat cognitieve voordeel uitoefent: op 3 en 4 maanden, luisteren naar geluiden van niet-humane primaten (Madagascar, blauwe ogen maki: Eulemur macaco flavifrons) daaraan dezelfde cognitieve voordeel als menselijke geluiden ^17. Door leeftijd van 6 maanden, echter, zuigelingen hebben deze aanvankelijk brede koppeling speciaal voor de menselijke vocalizations afgestemd; maki vocalisaties een gunstig effect op de zuigeling categorisatie ¹⁷ niet meer uitoefenen.

Maar welk mechanisme ten grondslag ligt aan het verhogen van de precisie van kleuters aan het koppelen van de taal en decognitie? Hier beschouwen we de bijdrage van ervaring zuigelingen. Heeft een schat aan ervaring zuigelingen met menselijke taal (en hun gebrek aan ervaring te luisteren naar geluiden lemur) een rol spelen als ze het verband tussen aanvankelijk bevoorrechte signalen (bijvoorbeeld, menselijke en niet-menselijke primaten vocalizations) en de kern cognitieve proces van het object categorisering beperken? Zeker, kunnen we niet dit te testen door het manipuleren van blootstelling zuigelingen taal. Maar we kunnen hun blootstelling aan geluiden lemur manipuleren. Wij richten ons op kinderen op 6 en 7 maanden oud - zuigelingen die, bij afwezigheid van de blootstelling, niet langer koppeling lemur stemgebruik en object categorisering ^17. In Experiment 1, vragen we ons af of korte blootstelling aan maki vocalizations hen toelaat om de link tussen dit signaal en object categorisering te behouden. In Experiment 2, vragen we of korte blootstelling aan achteruit speech - een signaal die consequent niet in slaagt om object categor ondersteunenisering op elke leeftijd ¹⁷ - bevordert ook object categorisering. In Experiment 3, zetten we de vraag van de blootstelling aan een strengere test, onderzoekt of meer langdurige blootstelling aan maki vocalizations hen toelaat om hun aanvankelijk brede verbinding te behouden.

Protocol

De volgende procedures werden goedgekeurd door de Northwestern University Institutional Review Board en geïnformeerde toestemming werd verkregen van de verzorgers van alle kinderen. We aangeworven zuigelingen in omgevingen wordt verhoogd met meer dan 50% exposure naar Engels ^{11, 17.} Kinderen in alle experimenten eerst beluisterd een geluidsspoor waarin we hun blootstelling aan maki vocalisaties of achteruit spraak gemanipuleerd; zij dan deelgenomen aan een categorisering object taak. Wat varieerden de baby's was (a) het soort signaal dat ze gehoord in de exposure manipulatie en de categorisering taak (of maki vocalizations of achteruit spraak) en (b) de omvang van de blootstelling fase (ofwel een korte blootstelling in het lab of langdurige blootstelling thuis). Voor alle kinderen, de indeling taak vond plaats in het lab.

1. Materialen

1. Hoe de blootstelling manipulaties creëren
   1. Selecteer 8 verschillende monsters maki geluiden en 8 verschillende monsters van achteren spraak, elke 2-4 jaren duren. Samen moeten de 8 monsters opbrengst 30 seconden in elke geluidssignaal. Waarborgen dat de maki en achterwaartse spraaksegmenten zo dicht mogelijk afgestemd worden voor de duur (bijvoorbeeld ~ 3 jaren duren) en gemiddelde frequentie (bijvoorbeeld -300 Hz).
      1. Om maki geluiden te verkrijgen, zoeken een database van dierengeluiden of contact opnemen met een onderzoeker die verzamelt dierengeluiden.
      2. Om achteruit te toespraak segmenten te maken, gebruik van een laptop en een software programma (bijvoorbeeld Audacity) tot (1) op te nemen als wetenschappelijk medewerker spreken ~ 3 s zinnen in-kind gerichte spraak en (2) de tijd achteruit (in Audacity: Effect> Omgekeerde) elk spraaksegment.
   2. Kies een stuk klassieke instrumentale muziek die langer is dan 4 min. Hier gebruikten we de eerste 4 min Beethovens Strijkkwartet in C Minor, Op 18 No. 4: III.Menuetto.
   3. Gebruik een audio-editing software programma (bijvoorbeeld Audacity) om de muziek (in Audacity: File> Import) importeren en selecteer een gedeelte van het stuk dat is ongeveer 4 minuten duren (hoogtepunt en de rest van het stuk verwijderen).
      1. Maak 2 verschillende geluidssporen door het inbrengen (dat wil zeggen, kopiëren en plakken) de 8 geselecteerde segmenten van elk type (maki vocalisaties of achteruit spraak) in de soundtrack.
      2. Om de "Maki" soundtrack maken, opent de 8 maki stemgeluid geluidsbestanden in dezelfde software-programma (bijvoorbeeld Audacity) en plaats ze in de file met de muziek.
         1. Om dit te doen, markeert een hele maki vocalisatie, gaat u naar Bewerken> Kopiëren, plaatst u de cursor in het muziekbestand, en ga naar Bewerken> Plakken. Steek de geluiden op onregelmatige tijdstippen gedurende de soundtrack. Plaats ze niet in muzikale zin grenzen. Doe dit twee keer voor elke lemur stemgebruik, inserting ze in een pseudorandomized teneinde te verzekeren dat geen 2 identieke geluiden optreden in een rij. Tezamen levert dit een 5 min lus (4 min muziek, afgewisseld met 1 minuut maki vocalisaties).
         2. Herhaal deze 5 min geluidsspoor zodat de gehele geluidsspoor duurt ongeveer 10 minuten. Om dit te doen, markeert de gehele 5 min sectie, gaat u naar Bewerken> Kopiëren, plaatst u de cursor aan het einde van de 5-minuten-gedeelte, en ga naar Bewerken> Plakken.
      3. Om de 10 minuten "Backward Speech" soundtrack, vervangt elke maki vocalisatie de Maki geluidsspoor met een gekozen segment van achteren spraak, met dezelfde pseudorandomized order.
2. Hoe de categorisering taak te maken
   1. Beeldmateriaal: Maak 2 sets van lijntekeningen met de hand. In elke set bevatten 9 tot dezelfde categorie object (hier Gebruik 9 verschillende tekeningen dinosaurussen en 9 verschillende tekeningen vis). Gebruik een different heldere kleur voor elke tekening binnen een bepaalde categorie. Scan deze tekeningen op een computer en deze opslaan als beeldbestanden. Merk op dat de tekeningen onbekende voorwerpen aan zuigelingen bij de geteste leeftijden zou moeten zijn.
   2. Akoestische materialen: Selecteer een maki vocalisatie en één achterwaartse spraaksegment die niet waren opgenomen in een van de belichting manipulaties (1.1.3). Pas de maki en achterwaartse spraaksegmenten zo dicht mogelijk voor de duur (bijvoorbeeld ~ 3 jaren duren) en gemiddelde frequentie (bijvoorbeeld -300 Hz).
   3. Programmeer een taak in MATLAB dat een kennismaking fase en een testfase omvat; deze taak op een 5 ft worden geprojecteerd door 5 ft scherm voor het kind.
      1. Programmeer de gewenningsfase zodanig dat 8 van de visuele voorbeelden van een enkele categorie (bv 8 dinosaurussen, die elk een andere kleur) verschijnen na elkaar. Elk exemplaar verschijnt gedurende 20 s, op de rechter- of linkerkant van een scherm afwisselend. create2 verschillende versies, paren elk vertrouwd voorbeeld met één van de akoestische stimuli hieronder ( "Maki" en "achteruit Spraak" omstandigheden, respectievelijk). In beide gevallen, moet de akoestische stimulus dubbel voorkomt op elk vertrouwd proces; keer wanneer de visuele voorbeeld verschijnt, en nogmaals 10 s later.
         1. In de Lemur toestand programma elk vertrouwd voorbeeld gelijktijdig verschijnen met een maki stemgebruik.
         2. In de achterwaarts Spraak toestand programma elke vertrouwd voorbeeld gelijktijdig weergegeven met een achterwaartse spraaksegment.
      2. Tijdens de testfase presenteren ^9e voorbeeld van de bekende categorie (bijvoorbeeld, een dinosaurus) en een voorbeeld van de andere categorie (bijvoorbeeld, een vis). Deze twee beelden moeten identiek in kleur en tegelijk toegevoerd (een ingediend rechts en de andere links van het scherm) stil gedurende 20 s bedragen.
   4. Bij het programmeren van de categorisering taak tegenwicht (1) die categorie wordt tijdens de gewenning fase, (2) de zijde waarop het eerste beeld vertrouwd verschijnen, en (3) de zijde waarop de nieuwe en bekende testopnames verschijnt gepresenteerd .

2. Algemene Procedures

1. blootstelling fase
   1. Leg het kind in de buurt van de zorgverlener of op schoot in een rustige omgeving. Plaats een laptop of tablet binnen het bekijken bereik van het kind (1-4 ft van het kind).
   2. Gebruik de laptop of tablet om ofwel de Lemur of Backward Speech soundtrack te presenteren.
2. categorisering taak
   1. In een semi donkere meetkamer in het laboratorium, plaats de zorgverlener op een stoel 4 voet van een 5 voet door 5 ft scherm. Sluit de laptop met de categorisering taak geprogrammeerd in MATLAB om (1) het scherm dat de categorisering taak en (2) een proje verschijntctor dat de taak op het scherm te projecteren.
   2. Seat het kind op de schoot van de verzorger, naar voren.
   3. Instrueer de zorgverlener om te voorkomen dat het beïnvloeden van het gedrag van het kind in any way. Meer in het bijzonder, te instrueren hen rustig te blijven en nog tijdens de gehele duur van de taak en houden hun kind centraal, met behulp van hun middellijn als een gids. Zorg voor zorgverleners met een paar geblindeerde bril om ervoor te zorgen dat ze niet het beeldmateriaal kan zien.
   4. Schakel de projector.
   5. Schakel de opname-apparatuur om het gedrag van de baby's vast te leggen in de hele taak.
   6. Begin de categorisering taak door te drukken "Run" in MATLAB: Presenteer de Maki voorwaarde als de zuigeling werd blootgesteld aan de Lemur soundtrack en de Backward Speech staat als de zuigeling werd blootgesteld aan de Backward Speech soundtrack.
3. Coding (alleen categorisering taak)
   1. Code het ontstaan ​​en de offset van elk kind left en rechts looks zowel tijdens de bewustmaking en testfasen.
   2. Uitsluiten kinderen die (1) kijken naar minder dan 6 van de gewenning voorbeelden; (2) kijkt in minder dan 40% van de gewenning fase. Ook sluiten zuigelingen als er ouders interferentie, experimentele fout of technisch falen, of als hun optreden op test is groter dan 2 SD van het gemiddelde.
4. analyses
   1. Voor het gewenningsfase Bereken de totale hoeveel tijd elke zuigeling bekeek de voorwerpen vertrouwd.
   2. Voor de testfase, berekenen een voorkeur score voor elke zuigeling: (totaal uitziend time beeld roman test) / (totaal ogende tijd om zowel testbeelden).

3. Experiment 1: korte blootstelling aan Lemur Spreken

1. Deelnemers
   1. Recruit 14 zuigelingen met een 6 tot 7 maanden oud.
2. Procedure
   1. Nodig the verzorger en kind in een rustige, comfortabele kamer. In ons lab, deze kamer grenst aan de testkamer.
   2. Blootstelling manipulatie: Speel de Maki soundtrack ooit, met de muziek visualizer (bijvoorbeeld iTunes) aanwezig op het scherm.
   3. Indeling taak: Wanneer de soundtrack eindigt, begeleiden de verzorger en kind in de testkamer. Begin de categorisering taak (Lemur conditie).

4. Experiment 2: korte blootstelling aan Backward Speech

1. Deelnemers
   1. Identiek aan Experiment 1.
2. Procedure
   1. Nodig de verzorger en kind in een rustige, comfortabele kamer.
   2. Blootstelling manipulatie: Speel de Backward Speech soundtrack ooit, met de muziek visualizer aanwezig op het scherm.
   3. Indeling taak: Wanneer de soundtrack eindigt, begeleiden de verzorger en kind in de testkamer. Begin de categorisering taak (Backward Speech conditie).

5. Experiment 3: Langdurige blootstelling aan Lemur Spreken

1. Deelnemers
   1. Recruit 14 zuigelingen op 4,5 maanden oud.
2. Procedure
   1. Per telefoon, nodigen de zorgverlener te nemen aan een 6 weken durende studie. Leg uit dat de studie vereist dat ze hun kind bloot te leggen, thuis, om een 10 min soundtrack die 8 min van muziek en 2 min van maki vocalizations (dat wil zeggen, Lemur soundtrack) bevat. Leg uit dat de studie duurt 6 weken, te beginnen wanneer het kind is 4,5 maanden en eindigt wanneer het kind is 6 maanden oud.
   2. Bieden zorgverleners met dit specifieke tapse schema ^{7, 8, 18}
      1. Week 1: Speel de soundtrack van kind een keer per dag, elke dag.
      2. Week 2: Speel de soundtrack van kind een keer om de andere dag.
      3. Week 3: Speel de soundtrack van kind 3 keer tijdens de week.
      4. Weken 4-6: Speel de soundtrack van kind 2 keer per week.
   3. Om de betrouwbaarheid van de blootstelling manipulatie gedurende de 6 weken blootstelling manipulatie verzekeren, te delen met zorgverleners een online interactief document dat (a) een overzicht van hun rol bij elke stap gedurende de periode van 6 weken en (b) vraagt ​​hen om elke datum en tijd vast te leggen die ze speelden de soundtrack van hun kind.
   4. Stuur wekelijkse herinneringen per telefoon of e-mail te houden zorgverleners betrokken en op de rails.
   5. Tijdens de Week 5, schema een lab bezoek voor de volgende week (week 6). Instrueer zorgverleners dat baby's aan de soundtrack 2 tot 4 dagen voor hun geplande lab bezoek moeten luisteren; zuigelingen moeten niet luisteren naar de soundtrack, hetzij op de dag of de dag voorafgaand aan hun bezoek.
      LET OP: In het lab bezoek, er is geen exposure manipulatie: Zuigelingen alleen deelnemen aan de kwalificatie taak van Experiment1 (Maki conditie).

Resultaten

Met behulp van de hierboven beschreven (Figuur 1) beschreven procedures, liepen we drie experimenten om de effecten van blootstelling te testen zuigelingen verfijnen van de relaties tussen bepaalde geluiden en cognitie.

De resultaten van Experiment 1 toonde aan dat korte blootstelling aan lemur vocalizations een opvallend effect gehad. Zeven maanden oud blootgesteld aan geluiden maki afbeelding nieuwe test,

Discussie

Hier schetsen we een procedure voor het onderzoeken van de rol van de ervaring in het koppelen van geluiden en de kern cognitieve processen vroeg in de kinderschoenen. Onze gecombineerde experimenten documenteren het eerste bewijs dat ervaring speelt een centrale rol in de begeleiding zuigelingen te geven welke signalen vanuit een brede eerste reeks van mogelijkheden, zullen zij harnas core conceptuele processen die uiteindelijk dienen als uitgangspunt van betekenis. Ook blijkt een ingewikkelde interface tussen natuur e...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Laptop 1			Gebruik voor het presenteren van de soundtrack van de blootstelling; bij voorkeur met iTunes Visualizer
Laptop 2			Gebruik voor het programmeren en presenteren van de categorisatie taak
Laptop 3 (optioneel)			Gebruik voor het coderen van het kijkgedrag van baby's (kan ook een van de bovenstaande laptops gebruiken)
Codeersoftware	SuperCoder		Gebruik voor het coderen van het kijkgedrag van baby's
Videorecorder			Gebruik voor het opnemen van het gezicht van baby's (kijkgedrag tijdens categorisatie taak)
Mixer			Gebruik voor het integreren van informatie van de videorecorder (kijkgedrag van baby's) en de visuele stimuli (categorisatie taak)
DVD-speler			Gebruik voor het opnemen van de input van de videorecorder (kijkgedrag van baby's)
Televisie			Gebruik voor het bekijken van de input van de mixer (scherm-in-scherm; categorisatie taak in de hoek van het scherm met het kijkgedrag van baby's)
Projector			Gebruik voor het projecteren van visuele stimuli van de categorisatie taak op het scherm
Luidsprekers			Gebruik voor het presenteren van auditieve stimuli tijdens de categorisatie taak
Zwartgekleurde zonnebril			Gebruik voor het blokkeren van het zicht van de verzorger tijdens de categorisatie taak
Statistische analysesoftware	R		Gebruik voor het analyseren van het kijkgedrag van baby's