Pomiar statystycznego uczenia się w różnych modalnościach i dziedzinach u dzieci w wieku szkolnym za pośrednictwem platformy internetowej i technik neuroobrazowania

Zdolność do wyodrębniania wzorców z danych wejściowych ma fundamentalne znaczenie dla rozwoju językowego i poznawczego. Technika ta może odpowiedzieć na pytanie, czy niezwykłą heterogeniczność statystycznego uczenia się u dzieci można wyjaśnić mechanizmami ogólnymi, czy specyficznymi dla danej dziedziny. Nasz protokół pozwala na pomiar statystycznego uczenia się w różnych domenach i modalnościach u poszczególnych osób, jest przyjazny dla dzieci i łączy internetowe techniki behawioralne z laboratoryjnymi technikami neuroobrazowania.

Metoda ta zapewni wgląd w ramy uczenia się w zakresie rozwoju języka. Jeśli nasz protokół zostanie zastosowany w szczególnych populacjach, może również poszerzyć naszą wiedzę na temat trudności w nauce języka. Jesteśmy w trakcie udostępniania naszych zadań społeczności naukowej na Zenodo i GitHub.

Zachęcamy innych badaczy do odtworzenia naszych zadań, gdy tylko staną się dostępne. Aby wykonać protokół internetowy, najpierw przejdź do internetowego paradygmatu statystycznego uczenia się. W zadaniu sylabowym przedstaw uczestnikowi kosmitę i jego ulubione słowo w obcym języku. Łania.

Poinformuj uczestnika, że będzie słuchał języka kosmity i aby pamiętał o naciśnięciu spacji za każdym razem, gdy usłyszy ulubione słowo. Poproś uczestnika, aby wykonał próbę próbną przed fazą zapoznania, w której musi nacisnąć spację, gdy tylko usłyszy ulubione słowo kosmity. Podczas fazy testowej poinstruuj uczestnika, aby wybrał jedną z dwóch sekwencji, które brzmią bardziej znajomo.

Docelowa sekwencja zostanie przedstawiona w fazie zapoznawczej. Klaptoo, sekwencja folii nie będzie wcześniej prezentowana. Klaptoo W zadaniu tonalnym poinformuj uczestnika, że będzie musiał śledzić ulubioną nutę kosmity w jego piosence ludowej.

Faza testowa będzie przebiegać według tego samego schematu, co zadanie sylaby. W zadaniu obrazkowym poinformował uczestnika, że będzie musiał śledzić specjalnego kosmitę, ponieważ grupa kosmitów ustawia się w kolejce, aby wejść na statek kosmiczny. Podczas fazy testowej prezentuj uczestnikowi w parach zarówno tarcze w fazie zaznajamiania, jak i trojaczki foliowe, których wcześniej nie widziano.

W literze zadanie poinformowało uczestnika, że będzie musiał śledzić ulubiony znak kosmitów. Gdy kosmita trzyma znaki na paradę. Aby pomóc uczestnikom, zwłaszcza dzieciom, poczuć się komfortowo w skanerze, przećwicz sesję skanowania MRI z symulowanym skanerem.

Przedstaw uczestnikowi symulowany skaner lub kamerę mózgową oraz jego kumpla skanującego. Wyjaśnij, że celem kumpla od skanowania jest dotrzymanie im towarzystwa i pomoc, jeśli czegoś potrzebują. Partner skanujący delikatnie przypomni również uczestnikowi, aby pozostał nieruchomy, jeśli kamera wykryje zbyt duży ruch.

Zapoznaj uczestnika z paradygmatem uczenia się statystycznego i poproś go, aby wykonał krótką część zadania na komputerze. Po wykonaniu zadania pomóż uczestnikowi wejść do atrapy skanera i odtwórz filmy przyjazne dla dzieci, aby pomóc mu przyzwyczaić się do dźwięku i obrazu. Kiedy uczestnik będzie gotowy, odtwórz kilka nagranych wcześniej skanerów lub klipów dźwiękowych, aby przygotować go na dźwięki wytwarzane przez prawdziwy rezonans magnetyczny

W tym czasie poproś uczestnika, aby poćwiczył pozostawanie w bezruchu i pracę z partnerem skanującym. Gdy uczestnik czuje się komfortowo z symulowanym skanerem, potwierdza, że protokół zbierania danych FMRI jest odpowiednio skonfigurowany na komputerze akwizycji MRI. Niech uczestnik położy się wygodnie na łóżku skanera MRI ze słuchawkami, które chronią jego uszy przed hałasem skanera i podkładką odpowiedzi w dłoni.

Umieść dodatkową wyściółkę wokół głowy uczestnika, aby zapewnić ograniczony ruch głowy podczas zbierania danych i daj uczestnikowi możliwość skorzystania z pomocy partnera skanującego. Daj uczestnikowi piłkę do ściskania, aby powiadomił go, czy jest zestresowany lub musi się zatrzymać i umieścić cewkę głowicy nad głową uczestnika. Po ustawieniu uczestnika na stole skanującym zarejestruj nowego uczestnika w komputerze akwizycyjnym i wybierz odpowiedni protokół skanowania.

Włóż łóżko skanujące i uczestnika do otworu rezonansu magnetycznego i pokaż uczestnikowi film podczas wykonywania strukturalnego rezonansu magnetycznego. Aby uczestnik wykonał zadanie słuchowe, użyj systemu interkomu podłączonego do słuchawek, aby poinformować uczestnika. Teraz zagramy w grę polegającą na naciskaniu przycisków.

Usłyszysz kosmitów, powiesz słowa i odtworzysz muzykę, pamiętaj, aby nacisnąć przycisk na panelu odpowiedzi za każdym razem, gdy usłyszysz dźwięk, którego słuchasz. Po wydaniu instrukcji uruchom paradygmat na komputerze prezentującym, aby umożliwić uzyskanie słuchowych danych statystycznych dotyczących uczenia się. O zadaniu wizualnym poinformuj uczestnika.

Teraz zobaczycie zdjęcia kosmitów i listy. Za każdym razem, gdy zobaczysz zdjęcia, których szukasz, naciśnij przycisk na panelach odpowiedzi. Po wydaniu instrukcji uruchom paradygmat na komputerze prezentacyjnym, aby uzyskać wizualne statystyczne dane uczenia się.

Gdy uczestnik zakończy paradygmat, zatrzymaj rezonans magnetyczny, bezpiecznie wyjmij uczestnika z wnętrza skanera i usuń cewkę głowicy. W internetowym zadaniu nauki statystycznej. Dzieci osiągnęły znacznie lepsze wyniki niż 0,5 szansy we wszystkich warunkach, co wskazuje na udane uczenie się statystyczne na poziomie grupy.

Średnie nachylenie czasu reakcji było ujemne i istotnie poniżej zera w warunku sylabowym oraz marginalnie istotne w warunku literowym, co sugeruje szybsze przyspieszenie wykrywania celu w fazie zaznajamiania się z zadaniami językowymi. Średnie nachylenie czasu reakcji nie różniło się znacząco od zera na obrazie lub w warunku tonalnym, pomimo dowodów na uczenie się w pomiarach dokładności offline. Przedstawiono wstępne wyniki FMRI oparte na danych od dziewięciorga rozwijających się dzieci w wieku szkolnym, które wykonały zadania słuchowego i wzrokowo-statystycznego uczenia się.

Porównując bloki strukturalne z blokami losowymi, zaobserwowano znaczące klastry w różnych regionach mózgu, w zależności od rodzaju bodźca. Wyniki te sugerują, że obecny projekt zadania jest wrażliwy na wykrywanie zmian hemodynamicznych wywołanych uczeniem się w mózgach dzieci. Reprezentatywne wyniki u dorosłych wskazują, że sekwencje strukturalne są możliwe do nauczenia, wspierane przez znacznie szybszy czas reakcji w stanie ustrukturyzowanym, w porównaniu z warunkiem losowym we wszystkich zadaniach w skanerze, z wyjątkiem zadania tonowego.

Zachęcamy badaczy do uwzględnienia innych miar różnic indywidualnych, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób zmienność i uczenie się statystyczne w różnych domenach i modalnościach odnoszą się do procesów wyższego poziomu. Protokół ten jest pierwszym krokiem w kierunku określenia, w jaki sposób indywidualne różnice w statystycznym uczeniu się mogą odpowiadać za różnice w wynikach językowych zarówno w typowym, jak i nietypowym rozwoju.