Het meten van statistisch leren in modaliteiten en domeinen bij schoolgaande kinderen via een online platform en neuroimaging technieken

Summary

Hier wordt een protocol gepresenteerd dat een reeks kindvriendelijke statistische leertaken introduceert die gericht zijn op het onderzoeken van het leren van tijdelijke statistische patronen door kinderen over domeinen en zintuiglijke modaliteiten. De ontwikkelde taken verzamelen gedragsgegevens met behulp van het webgebaseerde platform en op taken gebaseerde functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) voor het onderzoeken van neurale betrokkenheid tijdens statistisch leren.

Abstract

Statistisch leren, een fundamentele vaardigheid om regelmatigheid in het milieu te extraheren, wordt vaak beschouwd als een kernondersteunend mechanisme van de eerste taalontwikkeling. Hoewel veel studies van statistisch leren worden uitgevoerd binnen een enkel domein of modaliteit, recent bewijs suggereert dat deze vaardigheid kan verschillen op basis van de context waarin de stimuli worden gepresenteerd. Bovendien, weinig studies onderzoeken leren als het zich ontvouwt in real-time, in plaats van zich te concentreren op de uitkomst van het leren. In dit protocol beschrijven we een benadering voor het identificeren van de cognitieve en neurale basis van statistisch leren, binnen een individu, over domeinen (linguïstisch versus niet-linguïstisch) en zintuiglijke modaliteiten (visueel en auditief). De taken zijn ontworpen om zo weinig mogelijk cognitieve vraag te stellen aan deelnemers, waardoor het ideaal is voor jonge schoolgaande kinderen en speciale bevolkingsgroepen. Het web-based karakter van de gedragstaken biedt een unieke kans voor ons om meer representatieve populaties landelijk te bereiken, om effectgroottes met grotere precisie in te schatten en bij te dragen aan open en reproduceerbaar onderzoek. De neurale maatregelen die door de functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) taak kan onderzoekers informeren over de neurale mechanismen die betrokken zijn bij statistisch leren, en hoe deze kunnen verschillen tussen individuen op basis van domein of modaliteit. Ten slotte maken beide taken het mogelijk om real-time leren te meten, omdat veranderingen in de reactietijd in een doelstimulus gedurende de blootstellingsperiode worden bijgehouden. De belangrijkste beperking van het gebruik van dit protocol heeft betrekking op de urenlange duur van het experiment. Kinderen moeten mogelijk alle vier de statistische leertaken in meerdere vergaderingen uitvoeren. Daarom is het webgebaseerde platform ontworpen met deze beperking in het achterhoofd, zodat taken individueel kunnen worden verspreid. Deze methodologie zal gebruikers in staat stellen om te onderzoeken hoe het proces van statistisch leren zich ontvouwt in en binnen domeinen en modaliteiten bij kinderen met verschillende ontwikkelingsachtergronden.

Introduction

Statistisch leren is een elementaire vaardigheid ter ondersteuning van de verwerving van door regels bestuurde combinaties in taalingangen¹. Succesvol statistisch leervermogen bij zuigelingen voorspelt later succes met het leren van talen^2,3. Variabiliteit in statistische leervaardigheden bij kinderen op school is ook geassocieerd met woordenschat⁴ en lezen^5,6. Moeilijkheden bij statistisch leren is voorgesteld als één etiologisch mechanisme dat ten grondslag ligt aan^{taalstoornissen 7}

Protocol

Alle deelnemers gaven schriftelijke toestemming om deel te nemen en de studie werd uitgevoerd in overeenstemming met de Institutional Review Board.

1. Overzicht van het statistisch leerparadigma dat wordt gebruikt in het webgebaseerde protocol

1. Vier taken in het huidige paradigma opnemen: beeld (visueel-niet-linguïstisch), letter (visueel-linguïstisch), toon (auditief-niet-linguïstisch) en lettergreep (auditief-linguïstisch).
   1. Bouw stimuli voor visuele taken met behulp van 12 standalone buitenaardse cartoon beelden (afbeelding) en 12 letter beelden (brief; B, J, K, A, H, C, F, E, J, G, D, M) met dezelfde vreemdeling die 12 t....

Results

Webgebaseerde gedragsresultaten
Gezien het huidige protocol is ontworpen voor eenvoudige verspreiding met ontwikkelingspopulaties, hebben we voorlopige webresultaten opgenomen op basis van gegevens van 22 ontwikkelende schoolgaande kinderen (Gemiddelde (M) leeftijd = 9,3 jaar, Standaarddeviatie (SD) leeftijd = 2,04 jaar, bereik = 6,2-12,6 jaar, 13 meisjes). In de op het web gebaseerde statistische leertaak presteerden kinderen op alle omstandigheden aanzienlijk beter dan 0,5 kansniveau, wat duidt op s.......

Discussion

De methoden gepresenteerd in het huidige protocol bieden een multimodaal paradigma voor het begrijpen van de gedrags-en neurale indexen van statistische leren in de loop van de ontwikkeling. Het huidige ontwerp maakt het mogelijk om individuele verschillen in statistisch leervermogen tussen modaliteiten en domeinen te identificeren, die kunnen worden gebruikt voor toekomstig onderzoek naar de relatie tussen statistisch leren en taalontwikkeling. Aangezien het statistische leervermogen van een individu varieert tussen dom.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
4 Button Inline Response Device	Cambridge Research Systems	SKU: N1348	An fMRI reponse pad used for measuring in-scanner response time
Short/Slim Canal Tips	Comply Foam	SKU: 40-15028-11	Short & slim in-ear canal tips are recommended for children to protect hearing and allow for them to hear the stimuli while in the scanner.
jsPsych	jsPsych	https://www.jspsych.org/	jsPsych is a JavaScript library for running behavioral experiments in a web browser.
Speech Synthesizer	Praat	Version 6.1.14	This program is an artificial speech synthesizer which was used to create the syllable stimuli.
Web-based statistical learning tasks	Zenodo	http://doi.org/10.5281/zenodo.3820620 (2020).	All web-based statistical learning tasks are available for free access on Zenodo.