Portable Intermodal Preferential Looking (IPL): Gransker språkforståelse i typisk utvikle småbarn og små barn med autisme

Summary

En pålitelig hjemme-basert måte å vurdere språkforståelsen av svært små vanligvis utvikler barn, så vel som de med autisme, er beskrevet. Metoden analyserer barns øye blikket mens du ser side-by-side bilder, men å høre en lyd som passer bare ett bilde. Stimuli er designet med unge deltakerne i tankene.

Abstract

En av de definerende karakteristikkene av autisme spektrum lidelse (ASD) er vansker med språk og kommunikasjon. ¹ Barn med ASD er utbruddet av talende er vanligvis forsinket, og mange barn med ASD konsekvent produsere språk sjeldnere og lavere leksikalsk og grammatisk kompleksitet enn sine typisk utviklingsland (TD) jevnaldrende. ^6,8,12,23 Men barn med ASD også oppvise en betydelig sosial underskudd, og forskere og klinikere fortsetter å debattere i hvilken grad underskuddene i sosial interaksjon utgjør eller bidra til underskuddene i språk produksjon. ^5,14,19,25

Standardiserte vurderinger av språk hos barn med ASD vanligvis gjør inkludere en forståelse komponent, men mange slike forståelse oppgaver vurdere bare ett aspekt av språk (f.eks vokabular), ⁵ eller inkludere en betydelig motor komponent (f.eks, peker, act-out), og / ellerkrever at barn å bevisst velge mellom en rekke alternativer. Disse to siste atferd er kjent for å også være utfordrende til barn med ASD. ^7,12,13,16

Vi presenterer en metode som kan vurdere språkforståelse av unge vanligvis utvikler barn (9-36 måneder) og barn med autisme. ^2,4,9,11,22 Denne metoden, Portable Intermodal Preferential Looking (P-IPL), prosjekter side ved side videobilder fra en bærbar datamaskin til en bærbar skjerm. Videobildene er paret først med en "baseline" (nondirecting) lyd, og deretter presentert på nytt sammen med en "test" språklige lyd som passer bare ett av videobilder. Barnas øyebevegelser mens du ser på videoen er filmet og senere kodet. Barn som forstår den språklige lyd vil se raskere til, og lenger på den videoen som matcher den språklige lyd. ^{2,4,11,18,22,26}

Dette paradigmet omfatter en rekke av components som nylig har blitt miniatyrisert (projektor, videokamera, digitaliserer) for å aktivere portabilitet og enkel installasjon i barnas hjem. Dette er et avgjørende punkt for å vurdere små barn med ASD, som er ofte ubehagelig i nye (f.eks laboratorium) innstillinger. Videoer kan bli opprettet for å vurdere et bredt spekter av spesifikke deler av lingvistisk kunnskap, for eksempel emne-verb-objekt ordstilling, hv-spørsmål, og spente / aspekt suffikser på verb, videoer kan også vurdere prinsipper ord læring som et substantiv bias, en form bias, og syntaktisk bootstrapping. ^{10,14,17,21,24} Videoer inneholde tegn og tale som er visuelt og akustisk fremtredende og godt tolerert av barn med ASD.

Protocol

1. IPL Video Creation

Vi utformer videoene å være interessant og attraktivt, men også ikke-aversive til små barn med autisme, i en rekke måter: Når animere tegn er nødvendig, bruker vi dyr i stedet for mennesker å gjøre scenene mindre sosialt / emosjonelt utfordrende for barn med ASD. Vi bruker dynamiske scener med fargerike objekter for å fange og holde oppmerksomheten. En rød blinkende lys under intertrial intervaller (Itis) holder barnas oppmerksomhet når videoskjermer er tomme. Vi produserer stemmen lyd ved hjelp av tale som er overdrevet i både intonasjon og varighet til å fange og holde barnas oppmerksomhet.

Figur 1. (Video) En blokk av Substantiv Bias video. Viser ett kvartal fra Substantiv Bias video, som tester om barn kartlegge en roman ord på et objekt kontra en handling./ 4331movie1.mov "target =" _blank "> Klikk her for å se filmen.

Video stimuli skapes via kommersielle lineære redigeringsprogrammer som FinalCut Pro eller Avid Media Composer, med 4-8 sek filmklipp.

De første to klippene er ordnet sekvensielt, alternerende venstre og høyre, sammen med den samme familiarisering eller undervisning lyd.

De baseline studier kommer neste, og disse presenterer prøvestimuli side-by-side, men er koblet sammen med nondirecting hørlig. De baseline studier forteller oss om barna har noen iboende eller visuell preferanse for enten stimulans når det ikke er språklig eller beordrer lyd.

Testen studier vises sist, sammen med testen hørlig som skiller de to visuelle.

En 1kHz tone går på andre lydkanal, sammenfallende med hvert forsøk, og gir visuell angivelse til coders av utbruddet og utlignet av prøvelser.

1. Utfør samtykke prosessen med foreldrene. Beskrive studiet format i mer detalj og be foreldre å undertegne samtykkeerklæringer. Understrek at barnet skal se med minimal interaksjon med foreldrene, og innføre mp3-spilleren for foreldre å bruke, hvis barnet er å sitte på foreldrenes fang. Den av foreldrene lytter til musikk på mp3-spilleren mens du ser på IPL video, slik at han / hun ikke høre IPL test lyd og så potensielt påvirke hvilken vei barnet skal se ut.
2. Sett opp IPL komponenter i den angitte rommet, og koble til strømkilder med skjøteledninger. Det er nyttig å ta med en vitenskapelig assistent sammen som kan spille sammen med barnet under installasjonen. Sett opp den store skjermen med ryggen til de store lyskilden. Plasser høyttaleren sentrert bak skjermen, justere både volum knotter til halvveis nivåer. Plasser kameraet på stativ oppå tone adapter boksen, sentrert foran skjermen. Lastbåndet i kameraet og plasser DTE på gulvet ved siden av kameraet. Setter opp projektoren stå 7-10 meter fra skjermen, plasser projektoren på toppen. Plasser den bærbare ved siden av projektoren stand.

Figur 2. De bærbare IPL komponenter og sammenstilling av deres oppsett i hjemmet. Viser bærbare IPL komponenter og romlig organisering av deres oppsett i hjemmet. Klikk her for å se større figur .

3. Koble IPL komponenter: Koble den bærbare datamaskinen, slik at den sender video signal til projektoren. Den bærbare sender også ut to lydsignaler (via en splitter), med stemmen lyd går til høyttaleren og tone lyd kommertil kameraet. Koble kameraet slik at det sender video og lyd signal til DTE. Når tilkoblet, strøm opp alle komponenter. DTE-skjermen skal vise "AVI Type 1" på venstre og "Counter" under.
4. Spill videoen (e) for barnet: Legg den første videoen på den bærbare datamaskinen til Quicktime.
   1. Plasser en stol 2,5 til 3 meter fra kameraet, foran skjermen. Be barnet til å sitte på stolen, eller på foreldrenes fang. Hvis du er på foreldrenes fang, gir forelderen mp3-spiller og øreplugger, fortelle henne / ham til å starte den. Hvis barnet sitter alene, kan foreldrene sitte ved siden av. Barn som får være urolig under videoen kan bli oppmuntret i generelle termer til å "se filmen."
   2. Sikre at barnets ansikt er synlig i videokameraet. Re-sjekk når barnet beveger seg rundt. Juster belysning i rommet etter behov.
   3. Skriv barnets informasjon på en tørr slette whiteboard (pseudonym, kjønn, besøk, video, dato, fødselsdato, alder). Slå på videokameraet, og trykk posten. Trykk posten på DTE. Film the whiteboard for 10 sek.
   4. På den bærbare datamaskinen, spille den første videoen ved å klikke på "View" etterfulgt av "Enter Full Screen".
   5. Etter at videoen er ferdig, trykker du på stopp-knappen på DTE. Hvis barnet er villig, kan en annen video bli presentert. Alternativt kan dette være et godt tidspunkt for en pause. Noen barn med ASD kan trenge hyppige pauser, men andre foretrekker å vise alle videoene på rad.
5. Belønn barn med en gave på slutten av besøket.

3. Koding Tilbake i Lab

1. Sjekk at barnets øyebevegelser er allerede digitalisert på DTE.
   1. Importere denne filmen inn i en ikke-lineær redigering program, konvertere til det formatet (. Avi) som brukes av våre egendefinert koding programmet, og deretter eksportere til en sikker lagringsenhet.
2. Kode hver video etter dens spesifikke layout (dvs.. Arrangement av familiarization / undervisning, baseline, og test forsøk).
   1. Tab throug h barnets film og finne rammene der bølgeform av 1kHz tone er synlig, noe som indikerer at en visuell stimulans blir presentert for barnet.
   2. Begynn koding under intertrial intervall (ITI) før hvert mål studie (dvs. det er ingen tone og sentreringen lyset presentert; barnet skal sentrering eller ser bort). Tab fremover ramme for ramme, innspilling hver endring av blikket som L (til venstre), R (til høyre), C (til midten) eller A (unna: opp, ned, til venstre, til høyre, tilbake).

Koding programmet utganger kolonner med tall som angir tidspunktet og typen for hver kode er tastet. Så, betyr TSC 33499 som ved utbruddet av rettssaken, 3,3499 sek fra starten av videoen, barnet så til sentrum.

Koding arrays er analysert av en tilpasset matlab analyseprogram, som åpner den spesifikke layout-hvilken side er kampen for hver prøve-av hver video.

ve_content "> De analyseprogrammer deretter beregne barnets varighet og retning av å se under hver kodet rettssaken, barnets ventetid til første titt på den matchende stimulans, og hvor mange ganger barnet bytter oppmerksomhet under hver kodet rettssaken.

Vi deretter sammenligne barnas ser under start vs test forsøk på (a) varigheten av blikket til den samsvarende bildet, (b) latency første blikk til den samsvarende bildet, (c) tidsforløpet for å se til begge bildene under hele rettssaken, og (d) antall brytere oppmerksomhet.

Begrunnelsen er at barn som forstår den språklige stimulans vil se lenger på matchende bildet under testen rettssaken enn de hadde under grunnlinjen rettssaken, at de vil se raskere (når rettssaken begynner) på matchende bilde enn nonmatching bilde, og at de vil slå oppmerksomhet mindre under testing prøvelser enn under baseline studier, fordi det språklige stimulans erguiding deres jakt.

Den eneste forskjellen mellom baseline og test studier er det språklige lyd, visuelle stimuli er den samme, men baseline studier har nondirecting lyd (for eksempel "! Se her") mens testen studier har regi lyd (for eksempel "Hvor er toopen ? ") Derfor sammenligner test forsøk for å baseline studier for varighet og brytere av oppmerksomhet tiltak forteller oss hvor mye regi lyd er veiledende barnas ser mønstre. Også, hvis barna forstår regi lyd, bør de se raskere på matchende bilde enn på nonmatching bildet.

Representative Results

Et eksempel på jakt mønstre fra barn testet ved hjelp av P-IPL er presentert i Figur 3. Vise NounBias video, TD barn 21 måneders alder så lenger på matchende bildet under test sammenlignet med baseline studier, som indikerer at de hadde kartlagt de nye ordene på objekter i stedet for handlinger. ²¹ Barn med ASD gjennomsnitt 33 måneders alder opptrådt på samme måte, med lignende effekt størrelser. ^21,24 Derfor, barn med ASD viser en lignende ord lære skjevhet som TD barn. Vise SVO ordstillingen video, barn i begge gruppene viste også lenger ønsker å matche bilder under test over baseline (dvs. betydelig forståelse), viser forståelse av engelsk ordstilling (for eksempel at "Jenta presser gutten" er et annet forhold fra "Gutten presser jenta"). ^3,14,21 Developmental forskjeller er sett med wh-spørsmålet video, som TD barn viste betydelige comprehension på 28 måneders alder, mens betydelig forståelse ble først funnet hos barn med ASD på 54 måneders alder. ^ti Derfor er barn med ASD forsinket i å lære hvordan du skal tolke spørsmål som "Hva gjorde apple hit?"

Figur 3. Barnas prosent av jakt tid til kampen (dvs. objekt snarere enn handling), mens du ser på Substantiv Bias video. Viser barns prosent av jakt tid til kampen (dvs. objekt snarere enn handling), mens du ser på Substantiv Bias video.

Figur 4 viser de mer detaljerte tidsforløpet analyser av TD barn som ser på ShapeBias video på fire påfølgende besøk, som strekker seg over 20-32 måneder. Blå linjene indikerer ute til kampen (dvs. samme form objekt), legg merke til at høyden på de blå linjene under the test studier (høyre side av hver graf) øker med alderen, viser økende form preferanser. Videre, ettersom barna blir eldre, de blå linjene stige til kampen tidligere i rettssaken, noe som indikerer at de er å forstå regi lyd raskere med alderen. Røde linjene indikerer ser bort, legg merke til at bredden i de røde linjene avtar med alderen som barn bruker mindre tid på å lete unna. Rosa linjene indikerer ser til sentrum i løpet av ITI, bruker vi disse for å sikre at barn ikke blir partisk før rettssaken starter. Disse IPL data bekrefter de fra andre metoder som Shape Bias er en stadig sterkere ord læring prinsippet for TD barn. Men har tre replications ennå ikke lyktes i å demonstrere en betydelig word-baserte form skjevhet i barn med ASD. ^17,24

Figur 4. TD barn timecourse å se mens du ser på Shape Bias video. Viser TD barn tidsforløpet for å se til kampen, nonmatch, senter, og borte, mens du ser på Shape Bias video. Klikk her for å se større figur .

Figur 5 viser de tidsforløpet data for de samme barna med ASD, da de i gjennomsnitt 41 måneders alder, mens du ser på syntaktiske bootstrapping video, når de blir bedt om å lære nye verb med omkringliggende setning rammer (for eksempel for å fastslå at gorping i "The Anda er gorping bunny "refererer til en utløsende handling snarere enn til en noncausative handling). Syntaktisk bootstrapping er et annet ord læring prinsippet kopiert i mange studier av TD barn. Legg merke til at barn med ASD se lenger på nonmatching bilde (grønne linjer) under baseline studier, men da deres ser er rettet mer påmatchende bilder (blå linjer) i løpet av andre halvdel av testen prøvelser, når de blir bedt om å finne referent av romanen verb (for eksempel "Finn gorping!"). Som en gruppe, var disse barn med ASD dermed i stand til riktig kartlegge verb på den utløsende handling. Cross-besøk regresjoner viser at barn med ASD som så lenger på kampen i løpet av syntaktisk bootstrapping video hadde kortere ventetider til kampen da de så på ordstillingen video, 8 måneder tidligere. ¹⁴

Figur 5. Barn med ASD er tidsforløpet av jakt mens du ser på syntaktisk bootstrapping video. Viser barn med ASD er tidsforløpet for å se til kampen, nonmatch, senter, og bort mens du ser på syntaktisk bootstrapping video.

Discussion

Spesiell oppmerksomhet er nødvendig for å sikre at programmerere være "døv" til / uvitende om de spesifikke stimuli at barnet opplever på en bestemt prøvetid, slik at de ikke vet hvilken side er den matchende ett og utilsiktet skjevhet sine koding. Vi sikrer dette via inkludering av 1kHz tone på ^2. lydkanal av videoen, som deretter kopieres til filmen av barnets øyebevegelser. Bølgeformen denne tonen gir visuell indikasjon av utbruddet og forskyvningen av hvert forsøk, og dermed avgrenser forsøkene uten coder kjenne sin video eller lyd innhold.

Det er svært viktig å sikre at analysen layout tar hensyn til venstre-høyre bryter som oppstår når barn blir kodet (dvs. hvis den samsvarende scene er på venstre side, mens barnet ser på, vil det synes å være på rett side til øye-bevegelse coder, og omvendt).

Intercoder pålitelighet vurderings kapasitet korrelasjoner på ca 0,98 for par erfarne programmerere på tilfeldige utvalg av 10% av dataene, ³ med mindre erfarne programmerere eller hvis det er høy turn-over i coders brukes på tvers av deltakerne i studien, anbefaler vi at alle barns øye-bevegelser kodet av minst 2 personer og krever at deres koder (vanligvis varighet å matche) være innenfor 0,3 sek fra hverandre for hvert forsøk. Hvis de ikke er, så en tredje, fjerde eller femte person skal kode barnet til pålitelighet er oppnådd. ¹⁷

Med deltakere fra pjokk alder og / eller barn med utviklingsmessige forsinkelser, er det uunngåelig at noen ikke vil se på enten scene for noen stor andel av hvert forsøk, og for noen prøvelser, aldri. Følgende konvensjoner er generelt brukt for disse opphører oppmerksomhet: (a) Barn trenger å se minst én scene for minimum 0,3 sek for at rettssaken skal telles. Ellers er det en manglende prøveperioden. (B) For en gitt video, Barn trenger å gi data for mer enn halvparten av testen prøvelser for å bli inkludert i den endelige datasettet. (C) mangler studier erstattes med gjennomsnittet over barn i denne aldersgruppen / tilstand for det elementet.

IPL er en metode som kraner barn tidligste kartlegginger av språklige former (dvs. ord og setninger) på referanseintegritet (dvs. objekter og handlinger) eller propositional (dvs. relasjoner og hendelser) betydninger. Den kan brukes til å vurdere de prosesser som barn i ulike aldre lære nye ord, samt alderen som de forstå ulike typer grammatikalske former. Ved å kreve bare øyebevegelser som utilslørt indikatorer på forståelse (eller ikke), kan IPL brukes med småbarn som atferdsmessige etterlevelse er generelt lav, samt med noen spesielle populasjoner som barn med ASD. Videre, fordi denne teknologien kan bli brakt til barnas hjem, kan den også brukes med populasjoner som er hardeå nå i konvensjonelle laboratorier, for eksempel barn fra lav samfunnsøkonomiske grupper, barn på landsbygda, og tospråklige barn av enspråklige framandspråklege foreldre. Nyere måter å analysere disse øyebevegelser er avslørende interessante og viktige effekter av å lære forskjellige typer språk, og å lære ord i ulike aldre. Fremtidige planer inkluderer bruk IPL samtidig med Bildediagnostiske metoder, slik at barns hjerneaktivitet under språkforståelse kan sammenlignes med deres atferdsmessige indikatorer.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Screen	Draper	RoadWarrior Portable Projection Screen
Laptop	Apple	15 inch MacBook Pro
Projector	NEC	NP40 Projector	Digital Lens Projector
Projector stand	DA-LITE	Project-O-Stand
Speaker	YAMAHA	Monitor Speaker Model MS101II
Tripod	Velbon	QB-4W DF Mini
Camcorder	Canon	VIXIA HV30 HDV	High Definition Video
DTE	DTE Technology	FS-H200
Noise cancelling headphones	Sony	MDR-NC60