Summary
使用优先外观范式的眼动追踪研究可用于研究婴儿对外部视觉世界的新理解和关注。
Abstract
我们讨论了在眼动追踪研究中使用优先外观范式,以研究婴儿如何发展、理解和关注周围的世界。眼动追踪是一种安全且非侵入性的方式,可以收集婴儿的凝视数据,而优先外观模式设计简单,只需要婴儿注意屏幕。通过同时显示两个在一个维度上不同的视觉刺激,我们可以评估婴儿是否对任一刺激表现出不同的外观行为,从而表现出对这种差异的敏感性。这种实验方法的挑战是,实验必须保持简短(不超过10分钟),并小心控制,使两种刺激仅以一种方式不同。还必须认真考虑对无效结果的解释。在本文中,我们演示了一个成功的婴儿眼动追踪研究的成功例子,该研究具有优先的观察范式,发现 6 个月大的婴儿对签名语言的语言线索很敏感,尽管他们以前没有接触过签名语言,暗示婴儿对这些线索有内在或先天的敏感性。
Introduction
发展科学的首要目标是研究婴儿和儿童认知功能、语言和社会认知的出现。眼动是由参与者的意图、理解、知识、兴趣和对外部世界的关注来调节的。收集婴儿的电运动反应,同时定向和扫描视觉静态或动态图像,可以提供有关婴儿对其外部视觉世界及其接收的语言输入的新兴理解和关注的信息。
虽然眼动追踪技术已经存在了一百多年,但直到最近,它才在效率和可用性方面有所进步,使得它可用于研究婴儿。在过去的十年里,眼动追踪揭示了很多关于婴儿的心理世界。例如,我们现在知道很多关于短期记忆,对象遮挡,以及从凝视行为1,2,3对即将到来的事件的预期。眼动追踪也可以用来学习婴儿语言学习4。一般来说,婴儿语言学习取决于辨别环境中存在的感官线索和识别语言传播最突出的线索的能力5,6。发育科学家试图更好地了解这些感官线索是什么,为什么它们吸引婴儿的注意力,以及如何关注这些线索,使婴儿的语言学习成为支架。本文提出了一个眼动追踪协议和一种优先的看模式,可以一起使用来研究婴儿对口头或签名语言中这种暗示的敏感性。
在Stone等人7,眼睛跟踪使用优先外观范式,以测试符号天真的婴儿是否具有对一组语音对比在符号语言的敏感性。这些对比因语系(即感性显著性)而不同,这是一种结构语言属性,存在于口语和符号语言 7、8、9、10、11中。 12,13.声名被认为对语音学限制在口语和符号语言中的音节形式很重要,因此,遵守基于音音的限制的音节被认为更"格式良好"。婴儿在听语音时,被观察到在多种语言的格式错误音节上表现出对良好格式音节的行为偏好,甚至在14、15之前从未听过的语言中也是如此。我们假设婴儿也会对签名语言中格式良好的音节表现出类似的偏好,即使他们以前没有签名语言的经验。
我们进一步假设,这种偏好-或敏感性-将受到感性缩小。这是语言习得现象,当婴儿接近其第一个生日时,婴儿对许多语言特征的早期普遍敏感度减弱为只有婴儿在语言中所接触的16种特征。 ,17.我们招募了更年轻(6个月大)和年龄较大的(12个月大)婴儿,选择这些年龄,因为他们处于感知缩小功能的两端,对新颖的语音对比敏感17,18, 19.我们预测,年轻的婴儿会表现出对符号语言中格式良好的音节的偏好,但年龄较大的婴儿不会。婴儿们观看了由良好格式和畸形的指法组成的视频,选择有两个原因。 首先,用流利的指法拼音的音节被解释为服从基于音音的语音限制8,提供了一个产生实验对比的机会,直接测试婴儿在早期是否对基于音名的提示敏感语言学习。其次,我们选择指法代替身体和面部的完整符号,因为手指拼写允许我们更严格地控制可能的感性混淆,包括手部运动的速度和大小,而完整的符号在签名时差异很大空间和移动速度。我们的研究只使用显示手的视频,但这种模式可以概括为显示签名者和说话者头部或全身的视频,甚至显示动物或无生命的物体,具体取决于所研究的科学问题和对比度。
使用偏好偏好范式来衡量对语言或感官对比的敏感度的价值是相对简单和易于控制。在这种范式中,婴儿被并排呈现两种刺激,它们仅因一个维度或与研究问题相关的特征而不同。婴儿有机会放弃这两种刺激。记录和分析每个刺激的总观察时间。这两种刺激的寻找行为的显著差异表明,婴儿可能能够感知两种刺激的不同维度。由于两种刺激同时显示,持续时间相等,因此整个实验对婴儿行为的特性(注意力不集中、寻找别处、挑剔、哭泣)进行了很好的控制。这与按顺序显示刺激的其他模式相比,在这种情况下,婴儿可能出于与刺激无关的原因,自发地对不同的刺激表现出不同程度的关注(例如,在有刺激的期间更挑剔)更多的试验刺激A比刺激B)。此外,不需要说明和理解刺激;婴儿只需要看看它。最后,这种模式不需要积极监测婴儿的行为作为标准,以改变刺激表达,这是常见的婴儿控制习惯范式16,20。外观偏好范式也适合测试有关查找首选项的假设,而不是差异。换句话说,除了婴儿能够区分刺激A和刺激B之外,研究人员还可以测试刺激导致看起来行为增加或减少,这可能有助于了解婴儿新生的偏见和新兴的认知。
更一般地说,现代非侵入性眼动追踪技术的优势是众多的。眼动追踪依赖于测量从设备发射并反射出参与者眼睛1,21的近红外光。这种红外光是不可见的,不可察觉的,完全安全的。眼动追踪实验不需要任何指令,只依赖于被动观察。当前模型通过简单的设置在短时间内生成大量注视数据。婴儿可以坐在父母的腿上,根据我们的经验,他们经常喜欢这个实验。大多数现代远程眼动仪不需要头部约束或放在婴儿身上的物品,并且对头部运动非常稳健,在眨眼、哭泣、移出范围或望向远方后会迅速恢复。如果需要,除了眼部位置数据外,还可以记录眼孔模式、头部位置数据和孔测仪。
进行婴儿眼动追踪研究的挑战是真实的,但不是不可克服的。由于婴儿的运动、注意力不集中、烦躁和嗜睡,眼动追踪数据可能会很嘈杂。实验必须经过设计,以便在大约 10 分钟或更短时间完成 - 这可能是一个优势,在实验室访问是快速,但也缺点是,如果您需要获得更多的数据或有几个实验条件。另一个重要的警告是,一个零发现并不意味着婴儿对实验操作不敏感。如果婴儿在 Stimuli A 和 Stimuli B 之间没有显著差异,则这一发现可能意味着 (1) 对 A 和 B 之间的差异不敏感,或者 (2) 未能引起行为偏好。例如,也许婴儿同样被A和B迷住了,即使婴儿对它们之间的差异很敏感。此问题可以通过添加第二个条件来解决,理想情况下使用相同的(或高度相似的)刺激,但测试沿不同的维度,已知婴儿确实表现出行为偏好。如果婴儿在第一个条件下没有表现出偏好,但在第二种情况中表现出偏好,那么可以解释婴儿能够证明对刺激的偏好,这有助于澄清对任何无效结果的解释。最后,精确校准眼动仪至关重要。校准必须准确,同时具有较低的空间和时间误差,以便眼睛凝视数据可以精确映射到实验刺激。换句话说,"你的学习只和校准一样好。刺激演示前后的校准检查可以提供额外的置信度。详细和优秀的评论校准眼跟踪与婴儿已在其他地方发表1,21,22,23,24,25, 26,27.
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Protocol
以下程序,涉及人类参与者,由加州大学圣地亚哥分校的人类研究保护计划批准。
1. 参与者筛选和准备
- 在规定年龄范围内(例如,5至14个月大)招募婴儿。使用多种方法,包括社交媒体、传单、邮政邮件。考虑与当地医院或政府办公室签订协议,检索记录,列出新生儿、他们的父母及其邮寄地址,以便通过邮寄直接联系他们。
- 当感兴趣的父母致电实验室进行排班时,筛选婴儿。确保婴儿在怀孕或分娩期间没有任何并发症,没有任何神经系统疾病,并且听力和视力正常。
注:在我们的实验7中,由于我们对手语的新生敏感性感兴趣,我们确保我们参与的婴儿在家里没有看到任何手语,也没有显示任何婴儿标志指导视频(根据父母报告)。为了进一步减少语言体验的意外变化,我们还招募了在家接触英语的婴儿。 - 在婴儿定期进食或午睡时间后不久安排测试,以确保最小的烦躁。告知家长实验室有私人喂养和/或午睡空间。通过支付或赠送实验室T恤、一件或小玩具来补偿父母的参与。
2. 展望偏好范式和实验设计
- 使用外观偏好范例,其条件即同时显示两个不同的视频刺激,每个内容都显示在屏幕的一半上。确保两个刺激在一个维度或特征上完全不同,否则所有其他视觉元素都相同。
注:在我们的协议中,我们专注于婴儿对手语7中基于声音的语音线索的敏感性,但该协议很容易被推广到其他涉及视觉刺激的婴儿眼动学研究中。我们主要的重复实验条件是子度条件(见图1)。 此情况包含两个不同的词法化指法序列,一个"格式良好"(即,它遵守基于音词的语音限制),另一个"格式不正确"。 - 设计第二个"控制"条件与两个视频刺激,预计将引起婴儿的偏好。同样,请确保两个刺激在一个维度或要素上完全不同,并且针对所有其他视觉元素进行控制。
注:在我们的协议7中,第二个条件是"视频方向"条件。此情况包含两个视频,都显示与音音条件相同的手指拼写序列,但一侧垂直和水平翻转(参见图 1)。"控制"条件的设计取决于研究问题,它可能是一种非语言控制,用于对比语言条件,或者一种确认条件,婴儿应表现出偏好。
3. 刺激性建筑
- 根据特定的实验问题定义语言项。针对持续时间较短的项目(通常为 4-10 秒),因为虽然婴儿通常能够忍受 6 到 10 分钟的实验,但还必须有足够的试验和重复。
注:我们的协议7在32个随机10秒试验、16个音质条件试验和16个视频方向条件试验中使用了4个具有良好格式和变形变异(共8个序列)的指拼写序列。不包括校准(小于 1 分钟)或注意力抓取段(每个约 3-5 秒)的总长度为 5.3 分钟。 - 定义随机化方案。随机混合条件,并随机化屏幕左右两侧显示的语言项,以便 A 与 B 项和 B 与 A 项的数量相等。
- 定义平衡方案。构造两个不同的随机实验序列,或运行,并将相等数量的参与者分配给每个实验序列,控制年龄、性别和任何其他感兴趣的因素。
- 如果与其中的人一起创建视频,请使用精心配置的摄影/拍摄工作室,让照片拍摄工作室的人站在蓝色或绿色色谱背景的前面。
注:在我们的协议7中,我们专注于手指拼写序列,所以我们在视频中没有使用人脸或身体。但是,编写此协议时假定您可以选择以全体视图或仅头部视图显示人员。 - 在图像的所有部分均匀放置照明,在人物或背景上没有强阴影。
- 使用放置在三脚架上的高清摄像机,并提升到人的脖子高度。关闭自动对焦,以防止在录制期间对焦发生更改。使用胶带标记拍摄过程中应放置人员脚的位置,并尽量减少拍摄过程中走动的情况。
- 选择被调查语言的本地用户,该用户能够自然且毫不费力地重现语言项目。服装应与肤色对比,不包含任何类似于色谱背景的颜色。取下任何珠宝或装饰品。任何松散的头发都应该梳理或捆住。
注:在测试婴儿之前,建议进行同伴"确认"实验,以验证刺激和实验条件是否为母语使用者所接受。 - 要求人员自然再现每个语言项目几次,而相机记录在单个视频剪辑中的所有复制。由于这些视频剪辑可能以循环形式播放,因此请确保视频剪辑的开头和结尾都显示处于同一主体位置的人员,以便在循环之间无缝过渡。
- 拍摄后,在视频编辑程序中导入视频。为每个语言项目选择最佳再现,并将剪辑修剪到这些项目。在每个语言项周围插入相同数量的前导框和尾随帧。如有必要,应用变换工具放大或居中人员形象,但在所有刺激中均匀应用它们。
- 尽可能使用高对比度刺激。使用视频编辑程序的色谱功能将背景更改为白色,以最大化角膜反射,从而为捕获注视数据提供最佳条件。
- 如果循环刺激,请确保循环的持续时间等于任何两对视频刺激一起显示(即,两侧的语言项目的长度必须相同)。为此,请稍微调整每个语言项的视频速度。
注意:请记住,婴儿需要较慢的表达速度,以有效地处理移动刺激。任何调整都必须是微妙的,并且不能显著更改或扭曲语言项目。在我们的协议7中,刺激的速度减慢了50%,我们确认这种操作并不明显由成人观察者。 - 在复合剪辑中并排放置语言项对。请记住,在上一步中,这些对的视频长度已经相等。确保每个语言项的位置对于两侧都相同(例如,与右侧项目相比,左侧项目不是更高、更低、更大或偏离中心),并且两个项同时开始和结束。
- 与刺激设计一样,控制视频剪辑的低电平视觉功能,如亮度和颜色,以便它们在屏幕两侧相同。
- 通过复制视频时间线中的复合剪辑来应用循环行为。为了尽量减少环路之间的抖动,请注意循环的起始帧和结束帧中的任何差异。如有必要,请使用短视频过渡,以在环路之间提供更平滑的过渡。
- 以适合眼睛跟踪程序且分辨率最高的格式导出编辑的视频。
- 使用通常与眼动仪一起打包的实验演示软件来编程和呈现刺激,并随机化刺激顺序。也可以使用通用实验演示软件,前提是它们能够控制眼动仪并记录其数据。
- 在每次试验前插入注意力抓取图像,在试验开始前立即将婴儿的注意力转移到屏幕中心(参见图2)。
注意:示例包括静态或动画的小狗、小猫、玩具、笑脸或卡通人物,只要它们高度活跃且大小相等。虽然动画可能更有效,但它们是内存密集型的,我们发现静态图像同样有效。这些图像应较小(约 2 到 5 度),并位于监视器上,以便婴儿在每次试验开始前都位于监视器的中心。 - 在实验序列的开始和结束时,插入一个三点校准检查过程,由三个幻灯片组成,每个幻灯片的左上角、屏幕中心和右下角都显示一个目标(参见图 2)。
4. 眼动仪
- 使用远程眼动仪,它不需要任何约束或装置来固定头部的位置,并且采样率至少为 50 Hz。
注:远程眼动仪包含难以察觉的红外发光二极管(LED),这些二极管向观察者的眼睛发出光。内置红外摄像机可检测孔体和角膜反射的位置,并应用算法将监视器上的观察点计算为三维(x、y、z)坐标。坐标在两只眼睛上求平均值,以产生单个双目值。通常只分析(x,y)坐标,因为z与监视器的距离不相关。 - 使用分辨率至少为 1024 x 728 像素的计算机监视器 15" 或更高,以显示实验刺激。
- 将眼动仪直接放置在刺激监测器下方,并尽可能以低角度直面婴儿的脸。使用标尺和数字角度计测量眼动仪和监视器的位置和角度。如果需要,请在眼动软件中输入这些数字。
注:较高的角度(例如,眼动仪低于地面,因此角度较高)可能会中断眼睛跟踪,因为婴儿的脸颊和手遮挡眼睛。有关眼动仪位置的最佳做法,请参阅特定眼动仪型号的指南。此外,大多数眼动仪软件可以保存此信息,以在每个会话之前加载。但是,如果眼动仪或监视器有可能在实验会话之间稍微移动,则在每个会话之前重新收集测量值,以实现最精确的校准。 - 将单独的网络摄像机(通常称为用户或场景摄像机)放置在刺激监视器上方,以在实验期间记录参与者的全脸。它在实验期间提供实时馈送,其记录与原始注视数据一起存储。
- 设置实验演示软件(通常与眼动仪一起提供)来显示刺激、记录眼动、记录用户或场景摄像机、在实验期间显示注视点,以及(可选)执行注视数据分析。
注:也可以使用通用实验演示软件,只要它包含集成,允许它控制眼动仪并记录来自它的数据。
5. 眼动追踪程序
- 参与者进入和背景措施
- 抵达后,说明学习情况,按照大学IRB规定取得签字同意。如果婴儿处于警觉状态,则继续测试,并在实验后完成调查问卷。如果抵达时,婴儿未准备好(例如,婴儿有挑剔、睡眠或需要喂食),请利用这段时间让父母填写所有背景家庭和语言问卷。
- 让家长完成任何背景家庭和语言问卷。收集标准的人口统计和医疗信息,以及有关婴儿语言和技术环境的信息(例如,家庭使用的语言数量;接触视频、智能手机、平板电脑)。
- 设置
- 调暗实验室的灯光,确保房间里没有其他明显的视觉干扰。使用窗帘遮挡室内所有干扰物的视场(参见图 3)。确保计算机上的所有后台应用程序(包括防病毒扫描和软件更新)在实验期间未运行。
- 请父母坐在椅子上,婴儿坐在腿上。为了提供更大的稳定性,父母可以把婴儿绑在放在父母腿上的软助推器座椅上。
注意:这种增强座椅保持与父母的亲密关系,但也防止年幼的婴儿向后或向后倾斜太多(导致数据丢失)和年龄较大的婴儿爬行离开。 - 根据眼动仪指南,检查婴儿的头部是否位于与监视器和眼动仪的最佳距离处。使用眼动追踪软件确认,眼动仪可以看到婴儿的眼睛。如果不可见,请要求父母从各个方向轻轻摇动婴儿,直到检测到眼睛并在适当的距离内。
- 向家长提供遮挡眼镜,防止其看到实验性刺激。
注意:遮挡眼镜可降低将婴儿偏向于特定刺激或屏幕两侧的可能性,并防止眼动仪无意中跟踪父母的眼睛,而不是婴儿的眼睛。
- 校准
- 根据眼动仪说明执行校准程序。
- 如果眼动追踪软件支持,请使用与监视器的四个角和中心对应的五点校准程序。
注:要进行校准,婴儿必须查看校准图像。因此,图像必须非常有趣。旋转类型的动画效果良好,使图像的"中心"保持静止,因为您希望婴儿的眼睛尽可能定向到校准点的中心。 - 校准过程中,不要指向图像,或让家长直接关注校准图像,因为这可能会将婴儿的注意力从屏幕和指向图像的人身上吸引。
- 使用眼动追踪软件验证校准是否成功。如果需要,请重复校准,尤其是在校准过程中,父母或婴儿大幅移动(例如,父母站立)。
注:校准过程取决于它是新颖的、有趣的和简短的。婴儿需要校准的次数越多,其效果就越不定。 - 校准确认成功后,立即开始实验。
- 实验
- 开始三点校准检查的实验(参见图 2)。手动控制每个目标的持续时间;当婴儿在一张幻灯片中固定目标时,立即向下一个目标前进。如果眼睛凝视始终离每个目标中心一度或更大一度,请中止实验并重复校准。
- 继续实验,从第一次试验前的注意抓取器开始(参见图 2)。手动控制注意力抓取器的显示时间。当婴儿固定在注意力抓取器上时,开始试验。如果婴儿在几秒钟后没有固定它,请使用吱吱作响的玩具或闪烁的灯光将婴儿的注意力重新引导到屏幕上。
- 显示所有试验后,再次执行相同的三点校准检查程序,以测试实验期间可能出现的信号漂移或校准变化。检查后,结束实验。
- 如果婴儿表现出无法恢复的烦躁,或者如果父母要求停止,则终止实验。
- 总结
- 如果尚未完成,请家长填写背景家庭和语言问卷。
- 提供补偿,如果同意,分享额外的传单/材料,供家长在同龄人之间分发,以协助招聘。
6. 数据分析
- 首先,通过绘制速度图或随时间看点位置的轨迹来评估数据的质量,以检查每个受试者的数据是否嘈杂(高速峰值周期)。数据位置的高速变化或系统漂移可能表明校准不良或数据采集错误。
- 通过使用降噪算法或滤波器(如使用移动平均线)从注视数据中筛选出高频信息。这些算法还可以插值数据中的短间隙,通常是由闪烁和头部移动引起的。
注意:不建议使用常见的时空滤波器对固定和眼部进行分类,因为这些算法基于成人眼部行为,不能一般用于婴儿眼部行为。 - 绘制两个感兴趣区域 (AOIs),屏幕每侧各有一个。确保 AOIs 略大于视觉元素本身(例如,25 像素或 1o 视角较大,所有对象周围),以适应任何轻微的校准误差或标准仪器错误。
注: 虽然 AOI 是静态的,但它包含视频中的移动对象,因此请确保 AOI 应大于移动对象的最大尺寸,同时在整个视频中更改该对象。如果需要并由眼动仪软件支持,您可以改用动态移动 AOIs。 - 在屏幕中央的两个 AOIs 之间保持大约 25 像素或更大的间隙。
- 使用眼动仪软件或辅助分析程序,通过汇总 AOI 内的所有注视点,并将此计数乘以采样间隔(例如,如果使用 120Hz 眼动仪,采样间隔为 8.33 毫秒)。
- 如果仍在使用眼动仪软件,则导出查找时间数据。接下来,计算每个婴儿,每种刺激类型,在整个实验运行的总查找时间。不包括任何没有提供足够量的注视数据的婴儿(例如,至少25%的最大数据可能)。
注:在Stone等人7中,24%的受试婴儿因校准不良或凝视数据不足而被排除在外,原因是在录制过程中过于挑剔、眼睛闭塞、过度闪烁、眼睑下垂、仪器错误或实验错误。 - 计算每个婴儿的偏好指数。首先,将一种刺激类型的总查找时间与其他刺激类型分开。
注:此步骤允许婴儿直接相互比较,无论婴儿在总体观察实验的时间是否不同。 - 使用对数变换对值规范化此值,这允许在所有婴儿中有意义地解释外观首选项索引,其中 -1.0 和 1.0 的索引表示相同的幅度,但方向相反。
- 执行适当的统计测试,以比较参与者组的总查找时间和查找首选项指数。报告统计测试结果以及效果大小和/或置信区间。
注:在Stone等人7中,为了测试对手语中基于音音的语音限制的年龄相关敏感性,进行了独立的t检验,以比较对子的偏好指数(查找时间的商数的日志)年轻和年长婴儿群体之间形成良好的项目)与不良项目)。
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Representative Results
在斯通等人的样本中,有16名婴儿(平均年龄=5.6~0.6个月;范围=4.4-6.7个月;8名女性)和13名年龄较大的婴儿(平均年龄=11.8~0.9个月;范围=10.6-12.8个月;7个女性)。这些婴儿以前都没见过手语。首先,我们评估了各年龄组之间总观察时间的差异,没有发现显著差异(以:48.8 s vs. 36.7 s;t(27) = 1.71;p = 0.10)。这排除了对以下结果进行无关年龄相关解释的可能性(例如,注意力、转头、眨眼)。在有子状态中,年轻的婴儿看起来比变形不良物品长(均值:28.6 s vs. 20.2s;配对 t(15) = 4.03,p = 0.001,科恩的 d = 0.74)。相比之下,年龄较大的婴儿在两种刺激类型(以:18.1 s vs. 18.6 s;t(12) = 0.29、p = 0.78)之间的观察行为上几乎没有差异。较年幼的婴儿的男年优先指数指数比年龄较大的婴儿为大(图4;手段: 0.15 vs. -0.03;t(27) = 3.35,p = 0.002,科恩的 d = 0.74)。结果显示,年轻的婴儿,而不是年龄较大的婴儿,对手语中基于信仰的语音限制很敏感,尽管以前从未接触过手语。
我们还探讨了视频定向条件中的查找行为。使用方向偏好指数作为因变量,我们运行了双向方差分析,具有重复度量因子"共性"(格式良好与格式不良)和主体之间因子年龄(年轻与较老)。年龄(F(1,27)= 6.815,p = 0.015,部分h2 = 0.20),表明年轻和年长婴儿对直立和倒置签名刺激有不同的观看偏好(图4)。具体来说,年轻的婴儿在直立刺激上看起来更长(平均 = 0.11),而年龄较大的婴儿在倒置刺激中看起来更长(均值 = -0.12)。无顺序(F(1, 27) = 2.04,p = 0.165,部分 h2 = 0.07)的主要影响,表明该顺序不影响向上首选项指数值。未发现有共性 x 年龄组交互 F(1,27) = 0.12,p = 0.73,部分 h2 = 0.004。虽然年龄较大的婴儿没有表现出对儿子条件的偏好,但他们在视频定向条件中仍可能表现出偏好。因此,我们把年长婴儿在有符号状态下出现的零结果解释为对有符号语言中的语音线索的一种真正的麻木不仁。
图 1.状态和视频方向条件。在左侧,显示两个不同的手指拼写序列(格式良好 v. 格式错误)。在右侧,显示相同的手指拼写序列,但一个是直立的,另一个是倒置的(垂直和水平翻转)。图片以前发表在斯通等人7(见https://www.tandfonline.com)。请点击此处查看此图的较大版本。
图 2.校准检查和刺激演示程序。三点校准检查序列显示左上角、屏幕中心和右下角的风车目标;当婴儿固定在目标上时,实验者继续下一张幻灯片。校准检查在显示所有刺激之前和之后完成。刺激图示显示注意力抓取者(小狗),其持续时间由实验者控制。当婴儿盯上小狗时,实验开始10s的刺激视频。请点击此处查看此图的较大版本。
图 3.眼动追踪实验室设置。父母和婴儿坐在可调节高度的白色椅子上,左边是研究人员坐在右边。有一个白色窗帘分隔参与者和研究人员区域,和额外的白色窗帘和板遮挡所有设备,除了眼动仪和显示器。婴儿可以坐在蓝色助推器座椅上,然后放在父母的腿上,或者婴儿可以直接坐在父母的腿上。在开始实验之前,所有玩具和视觉干扰器(如照片中所示的黄色鸟玩具)都将从参与者区域移除。请点击此处查看此图的较大版本。
图 4.查找首选项索引数据的代表性摘要图表。左图显示了两个年龄组的男高率偏好指数之间的显著差异,其中年幼的婴儿表现出对良好形成的手指拼写的偏好,而年龄较大的婴儿则不。右图显示了对方向偏好指数的 2 x 2 ANOVA 样式分析的图形表示。有关计算偏好指数的说明,请参阅步骤 6:数据分析。两个年龄组都表现出对直立或倒置刺激的偏好。误差柱表示平均值的标准误差。从 Stone 等人7中修改的图像(参见https://www.tandfonline.com)。请点击此处查看此图的较大版本。
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Discussion
我们使用优先外观范式来发现证据,表明婴儿对语言信号中的特定视觉提示可能敏感,尽管他们以前没有签名语言的经验。此外,这种敏感性只在年幼的婴儿中观察到,而不是年龄较大的婴儿,这是典型的感性缩小功能的一种表现。基于年龄的基于基于音节限制的格式良好的音节的偏好的证据,使我们能够进一步假设,音系可能是婴儿语言学习的重要提示7。刺激经过精心设计,提供两种截然不同的语言信号,它们以一种微妙的方式存在差异,而第二个条件允许更好地解释任何可能的空结果。婴儿可以自由地在简单、愉快的实验室环境中查看我们的任何刺激,而无需说明或演示语言理解。这项研究还建立了一个重要的基线,以对比其他婴儿群体,如有失聪父母的签名暴露婴儿。研究有符号暴露的婴儿(聋人和听力),虽然难以招募,但会产生关于早期感官和语言体验在塑造婴儿对视觉语言暗示的敏感性方面作用的新信息。评估聋儿对视觉语言线索的敏感性,尤其非常重要,因为这个人群在幼儿期经常遭受语言剥夺,28、29。我们预测,年龄较大的标志暴露婴儿,包括聋子和听力,不会显示在年龄较大的非符号暴露婴儿观察到的敏感度降低。
在目前的范式中需要考虑一些要点。眼动追踪的使用取决于一个假设,即婴儿可以看到的东西(视力)和婴儿选择看的位置(视觉偏好)之间存在直接关系。自然,隐蔽的注意转移也可能以囊状形式发生,但这里没有分析。然而,提供高敏锐度和清晰度的中央中心区域非常小(大约 2o)。因为这个地区以外的敏锐度很差,如果观察者需要清楚地看到细节,他或她确实需要重新引导目光,并对此进行回观。需要注意的另一个问题是,总看时间(即,观察时间)是一个总的衡量标准,并且可能并不总是与注意力(有意或无意)精确相关。固定时间的减少并不一定意味着注意力或注意力的减少;它还可能表示脱离接触或疲劳。眼睛凝视数据的一个关键优点是,它可以以许多不同的方式进行分析。当我们专注于固定时间(即居住时间),囊和扫描模式(即扫描路径)也可以从相同的原始数据集派生,以了解婴儿如何调节他们的注意力在不同的刺激30,31 。空间和时间数据分析方法既有用又多,还可以分析学生测量数据,以更深入地了解婴儿的眼凝视行为,并推断他们如何感知和组织他们的世界2 32.
在设计新的眼动追踪研究时,需要仔细考虑测试环境和参与者的个人特征,因为两者都会影响数据采集和质量。在录制过程中,环境照明水平甚至刺激监视器或眼动仪位置的细微变化都会影响校准和可跟踪性。参与者因素(如年龄和种族)也会影响数据质量。我们鼓励带有眼动仪的实验室在进行实证研究之前,在实验室环境中测试和记录这些限制,并针对不同年龄的参与者进行不同样本。为了检测和避免信号漂移(这是数据采集过程中测量误差的累积,我们建议在每次会议之前重新测量眼动仪和刺激监测器的位置和角度,如前所述,使用会前和会后校准检查。如果研究人员希望收集精确的凝视移位/扫描模式和扫描路径,这一点尤其重要。优先外观范式的一个优点是,它能够容忍由于依赖于更多毛的六分位差而导致的轻微校准误差。
本研究证明了眼动追踪技术对婴儿的清晰价值和优先外观模式。这种范式是灵活的,可以扩展到广泛的研究问题。目前最常见的应用是研究面部歧视33、34、35的发展,但它可以用于研究视听或视觉语言的敏感性和熟练程度、社会线索、情感的价,甚至理解。此外,它非常适合涉及不同年龄(例如纵向或横截面)的婴儿的研究,因为每个数据收集环节都简短而简单,而且该范例对年轻和年长婴儿都有效。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
这项研究的数据收集工作在加州大学圣地亚哥分校的UCSD思维、体验和感知实验室(UCSD MEP实验室)进行。资金由NIH R01EY024623(博斯沃思和多布金斯)和NSF SBE-1041725(Petitto & Allen;向博斯沃思分奖)提供。我们感谢MEPLab学生研究小组,以及参与这项研究的加州圣迭戈的婴儿和家庭。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Eye Tracker | Tobii | Model X120 | |
| Experiment Presentation & Gaze Analysis Software | Tobii | Tobii Studio Pro | |
| Experimenter Monitor | Dell | Dell Professional P2210 22" Wide Monitor | |
| Stimulus Monitor | Dell | Generic 17" Monitor | |
| CPU | Dell | Dell Precision T5500 Advanced with 2.13 Ghz Quad Core Intel Xeon Processor and 4 GB DDR3 Memory) with 250 GB SSD hard disk and standard video output cards. | |
| Webcamera | Logitech | Logitech C150 HD Cam | |
| Video Capture Card | Osprey | Osprey 230 Video Capture Card (to capture stimulus that is output to Stimulus Monitor) |
References
- Aslin, R. N., McMurray, B. Automated corneal-reflection eye tracking in infancy: Methodological developments and applications to cognition. Infancy. 6 (2), 155-163 (2004).
- Gredebäck, G., Eriksson, M., Schmitow, C., Laeng, B., Stenberg, G. Individual differences in face processing: Infants’ scanning patterns and pupil dilations are influenced by the distribution of parental leave. Infancy. 17 (1), 79-101 (2012).
- Gredebäck, G., von Hofsten, C. Infants' evolving representations of object motion during occlusion: A longitudinal study of 6-to 12-month-old infants. Infancy. 6 (2), 165-184 (2004).
- Byers-Heinlein, K., Werker, J. F. Monolingual, bilingual, trilingual: infants' language experience influences the development of a word-learning heuristic. Developmental Science. 12 (5), 815-823 (2009).
- Jusczyk, P. W., Bertoncini, J. Viewing the development of speech perception as an innately guided learning process. Language and Speech. 31 (3), 217-238 (1988).
- Krentz, U. C., Corina, D. P. Preference for language in early infancy: the human language bias is not speech specific. Developmental Science. 11 (1), 1-9 (2008).
- Stone, A., Petitto, L. A., Bosworth, R. Visual sonority modulates infants' attraction to sign language. Language Learning and Development. 14 (2), 130-148 (2017).
- Brentari, D. A Prosodic Model of Sign Language Phonology. , MIT Press. Cambridge, MA. (1998).
- Jantunen, T., Takkinen, R. Syllable structure in sign language phonology. Sign Languages. Brentari, D. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. 312-331 (2010).
- MacNeilage, P. F., Krones, R., Hanson, R. Closed-loop control of the initiation of jaw movement for speech. The Journal of the Acoustical Society of America. 47 (1), 104 (1970).
- Ohala, J. J. The phonetics and phonology of aspects of assimilation. Papers in Laboratory Phonology. 1, 258-275 (1990).
- Perlmutter, D. M. Sonority and syllable structure in American Sign Language. Linguistic Inquiry. 23 (3), 407-442 (1992).
- Sandler, W. A sonority cycle in American Sign Language. Phonology. 10 (02), 243-279 (1993).
- Berent, I. The Phonological Mind. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (2013).
- Gómez, D. M., Berent, I., Benavides-Varela, S., Bion, R. A., Cattarossi, L., Nespor, M., Mehler, J. Language universals at birth. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (16), 5837-5841 (2014).
- Baker, S. A., Golinkoff, R. M., Petitto, L. A. New insights into old puzzles from infants' categorical discrimination of soundless phonetic units. Language Learning and Development. 2 (3), 147-162 (2006).
- Werker, J. F., Tees, R. C. Cross-language speech perception: Evidence for perceptual reorganization during the first year of life. Infant Behavior and Development. 7 (1), 49-63 (1984).
- Kuhl, P. K., Stevens, E., Hayashi, A., Deguchi, T., Kiritani, S., Iverson, P. Infants show a facilitation effect for native language phonetic perception between 6 and 12 months. Developmental Science. 9 (2), 13-21 (2006).
- Petitto, L. A., Berens, M. S., Kovelman, I., Dubins, M. H., Jasinska, K., Shalinsky, M. The "perceptual wedge hypothesis" as the basis for bilingual babies' phonetic processing advantage: New insights from fNIRS brain imaging. Brain and Language. 121 (2), 130-143 (2012).
- Colombo, J., Mitchell, D. W. Infant visual habituation. Neurobiology of Learning and Memory. 92 (2), 225-234 (2009).
- Gredebäck, G., Johnson, S., von Hofsten, C. Eye tracking in infancy research. Developmental Neuropsychology. 35 (1), 1-19 (2010).
- Duchowski, A. T. Eye tracking Methodology: Theory and practice. , Springer-Verlag Inc. New York, NY. (2007).
- Feng, G. Eye tracking: A brief guide for developmental researchers. Journal of Cognition and Development. 12, 1-11 (2011).
- Holmqvist, K., Nyström, M., Mulvey, F. Eye tracker data quality: what it is and how to measure it. Proceedings of the symposium on eye tracking research and applications. , March 45-52 (2012).
- Morgante, J. D., Zolfaghari, R., Johnson, S. P. A critical test of temporal and spatial accuracy of the Tobii T60XL eye tracker. Infancy. 17 (1), 9-32 (2012).
- Oakes, L. M. Advances in eye tracking in infancy research. Infancy. 17 (1), 1-8 (2012).
- Wass, S. V., Smith, T. J., Johnson, M. H. Parsing eye-tracking data of variable quality to provide accurate fixation duration estimates in infants and adults. Behavior Research Methods. 45 (1), 229-250 (2013).
- Hall, W. What you don’t know can hurt you: The risk of language deprivation by impairing sign language development in deaf children. Maternal and Child Health Journal. 21 (5), 961-965 (2017).
- Petitto, L. A., Langdon, C., Stone, A., Andriola, D., Kartheiser, G., Cochran, C. Visual sign phonology: Insights into human reading and language from a natural soundless phonology. WIREs Cognitive Science. 7 (6), 366-381 (2016).
- Johnson, M. H., Posner, M. I., Rothbart, M. K. Facilitation of saccades toward a covertly attended location in early infancy. Psychological Science. 5 (2), 90-93 (1994).
- Norton, D., Stark, L. Scanpaths in eye movements during pattern perception. Science. 171 (3968), 308-311 (1971).
- Sirois, S., Jackson, I. R. Pupil dilation and object permanence in infants. Infancy. 17 (1), 61-78 (2012).
- Quinn, P. C., Uttley, L., Lee, K., Gibson, A., Smith, M., Slater, A. M., Pascalis, O. Infant preference for female faces occurs for same-but not other-race faces. Journal of Neuropsychology. 2 (1), 15-26 (2008).
- Rhodes, G., Geddes, K., Jeffery, L., Dziurawiec, S., Clark, A. Are average and symmetric faces attractive to infants? Discrimination and looking preferences. Perception. 31 (3), 315-321 (2002).
- Watanabe, K., Matsuda, T., Nishioka, T., Namatame, M. Eye gaze during observation of static faces in deaf people. PloS One. 6 (2), 16919 (2011).
