Explorar la sensibilidad infantil al lenguaje visual mediante el seguimiento ocular y el paradigma de aspecto preferencial

Summary

Los estudios de seguimiento ocular utilizando un paradigma de aspecto preferencial se pueden utilizar para estudiar la comprensión emergente de los bebés y su atención a su mundo visual externo.

Abstract

Discutimos el uso del paradigma de aspecto preferencial en los estudios de seguimiento ocular con el fin de estudiar cómo los bebés se desarrollan, entienden y atienden al mundo que los rodea. El seguimiento ocular es una forma segura y no invasiva de recopilar datos de mirada de los bebés, y el paradigma de aspecto preferencial es fácil de diseñar y solo requiere que el bebé asista a la pantalla. Al mostrar simultáneamente dos estímulos visuales que difieren en una dimensión, podemos evaluar si los bebés muestran un comportamiento de aspecto diferente para cualquiera de los estímulos, demostrando así sensibilidad a esa diferencia. Los desafíos en estos enfoques experimentales son que los experimentos deben mantenerse breves (no más de 10 min) y ser cuidadosamente controlados de tal manera que los dos estímulos difieran de una sola manera. La interpretación de los resultados nulos también debe ser cuidadosamente considerada. En este artículo, ilustramos un ejemplo exitoso de un estudio de seguimiento ocular infantil con un paradigma de aspecto preferencial para descubrir que los niños de 6 meses son sensibles a las señales linguísticas en un idioma firmado a pesar de no tener exposición previa a un lenguaje firmado, sugiriendo que los bebés poseen sensibilidades intrínsecas o innatas a estas señales.

Introduction

El objetivo primordial de la ciencia del desarrollo es estudiar la aparición de funciones cognitivas, lenguaje y cognición social en bebés y niños. Los movimientos oculares son modulados por las intenciones, la comprensión, el conocimiento, el interés y la atención del mundo externo. La recopilación de respuestas oculomotoras en bebés mientras orientan y escanean imágenes visuales estáticas o dinámicas puede proporcionar información sobre la comprensión emergente de los bebés y su atención a sus mundos visuales externos y la contribución del lenguaje que reciben.

Mientras que la tecnología de seguimiento ocular ha existido durante más de cien años, sólo ha avanzado recientemente en eficiencia y facilidad de uso, lo que permite que se utilice para estudiar a los bebés. En la última década, el seguimiento ocular ha revelado mucho sobre el mundo mental de los bebés. Por ejemplo, ahora sabemos mucho sobre la memoria a corto plazo, la oclusión de objetos y la anticipación de los próximos eventos en los futuros de 6 meses del comportamiento de la mirada^1,2,3. El seguimiento ocular también se puede utilizar para estudiar el aprendizaje de idiomas infantiles⁴. Generalmente, el aprendizaje del idioma infantil depende de la capacidad de discriminar las señales sensoriales presentes en el entorno e identificar las señales más destacadas para la transmisión del idioma^5,6. Los científicos del desarrollo tratan de entender mejor cuáles son estas señales sensoriales, por qué atraen la atención de los bebés y cómo la atención a estas señales scaffolding aprendizaje de idiomas en los bebés. El presente documento presenta un protocolo de seguimiento ocular y un paradigma de aspecto preferencial que se puede utilizar conjuntamente para estudiar la sensibilidad de los bebés a tales señales en idiomas hablados o firmados.

En Stone, et al.⁷, se utilizó el seguimiento ocular con un paradigma de aspecto preferencial para probar si los bebés ingenuos poseían una sensibilidad a un conjunto de contrastes fonológicos en lenguaje firmado. Estos contrastes diferían por la sonoridad (es decir, la saliencia perceptiva), una propiedad linguística estructural presente tanto en las lenguas habladas como firmadas^{7,8,9,10,11, 12,13}. Se cree que la sonoridad es importante para las restricciones fonológicas en la formación de sílabas en lenguas habladas y firmadas, de modo que las sílabas que obedecen las restricciones basadas en la sonoridad se consideran más "bien formadas". Los bebés, al escuchar el habla, se han observado para mostrar las preferencias de comportamiento para sílabas bien formadas sobre sílabas mal formadas en varios idiomas, e incluso en idiomas que nunca habían oído antes^{de 14,15}. Hipotetizó que los bebés también mostrarían preferencias similares para sílabas bien formadas en lenguaje firmado, incluso si no tenían experiencia previa con el lenguaje firmado.

Añadimos que hipotetizamos que esta preferencia -o sensibilidad- estaría sujeta a un estrechamiento perceptivo. Este es el fenómeno de adquisición del lenguaje donde, a medida que el bebé se acerca a su primer cumpleaños, la sensibilidad temprana y universal del bebé a muchas características del lenguaje se atenúa sólo a las características dentro del idioma o idiomas al que el bebé ha estado expuesto a^{16 ,17}. Reclutamos bebés más jóvenes (de seis meses) y mayores (de doce meses de edad), seleccionando estas edades porque están en extremos opuestos de la función de estrechamiento perceptivo para la sensibilidad a nuevos contrastes fonéticos^{17,18, 19}. Predijimos que los bebés más jóvenes demostrarían una preferencia por sílaba bien formada en lenguaje firmado, pero que los bebés mayores no lo harían. Los bebés vieron videos que consistían en ortografía de dedos bien formada y mal formada, seleccionada por dos razones.  En primer lugar, se teoriza la sílaba en la ortografía fluida de los dedos para obedecer las restricciones fonológicas basadas en sonoridad⁸, proporcionando la oportunidad de producir contrastes experimentales que prueban directamente si los bebés son sensibles a las señales basadas en la sonoridad al principio de principios de aprendizaje de idiomas. En segundo lugar, elegimos la ortografía de los dedos en lugar de los signos completos en el cuerpo y la cara porque la ortografía de los dedos nos permitió controlar más rigurosamente los posibles confundes perceptivos, incluyendo la velocidad y el tamaño de los movimientos de las manos, en comparación con los signos completos que varían mucho en la firma espacio y velocidad de movimiento. Nuestro estudio utilizó videos que mostraban sólo las manos, pero este paradigma es generalizable para los videos que muestran las cabezas de los firmantes y oradores o cuerpos completos, o incluso mostrando animales u objetos inanimados, dependiendo de la cuestión científica y los contrastes que se estudien.

El valor que utiliza un paradigma de preferencia de aspecto preferencial para medir la sensibilidad al lenguaje o a los contrastes sensoriales está en su relativa simplicidad y facilidad de control. En estos paradigmas, a los bebés se les presentan dos estímulos uno al lado del otro que difieren por una sola dimensión o una característica relevante para la pregunta de investigación. A los bebés se les da la oportunidad de foveate en cualquiera de los estímulos. Se registran y analizan los tiempos totales de búsqueda hacia cada estímulo. Una diferencia significativa en el comportamiento de la búsqueda de los dos estímulos indica que el bebé puede ser capaz de percibir la dimensión con la que los dos estímulos difieren. Debido a que ambos estímulos se muestran al mismo tiempo y a las mismas duraciones, el experimento general está bien controlado para la idiosincrasia del comportamiento infantil (falta de atención, mirar en otro lugar, alboroto, llanto). Esto es en comparación con otros paradigmas en los que los estímulos se muestran secuencialmente, en cuyo caso, los bebés pueden mostrar espontáneamente diferentes cantidades de atención hacia diferentes estímulos por razones no relacionadas con los estímulos (por ejemplo, fussier durante un período en el que hay fueron más ensayos de Estímulos A que Estímulos B). Además, las instrucciones y la comprensión de los estímulos no son necesarias; los bebés sólo tienen que mirarlo. Por último, este paradigma no requiere un seguimiento activo del comportamiento infantil en busca de criterio para cambiar la presentación de los estímulos, como es común en los paradigmas de habituación controlados por lactantes^16,20. El paradigma de preferencia de aspecto también es adecuado para probar hipótesis sobre las preferencias de aspecto en lugar de las diferencias. En otras palabras, además de que los bebés pueden discriminar entre los estímulos A y los estímulos B, los investigadores también pueden probar para qué estímulos provocaron un mayor o disminución del comportamiento de búsqueda, que puede ser informativo sobre los sesgos nacientes de los bebés y la cognición emergente.

En términos más generales, las ventajas de la tecnología moderna de seguimiento ocular no invasiva son numerosas. El seguimiento ocular se basa en la medición de la luz infrarroja cercana que se emite desde el dispositivo y se refleja en los ojos del participante^1,21. Esta luz infrarroja es invisible, imperceptible y completamente segura. Los experimentos de seguimiento ocular no requieren instrucciones y solo dependen de la visualización pasiva. Los modelos actuales generan una gran cantidad de datos de mirada en un corto período de tiempo con una configuración simple. Los bebés pueden sentarse en el regazo de sus padres y, en nuestra experiencia, a menudo disfrutan del experimento. La mayoría de los rastreadores oculares remotos modernos no requieren restricciones en la cabeza o elementos colocados en el bebé, y son robustos para los movimientos de la cabeza, recuperándose rápidamente después de parpadear, llorar, moverse fuera del alcance o mirar hacia otro lado. Si lo desea, los patrones de saccade, los datos de posición de la cabeza y la pupillometría se pueden registrar además de los datos de posición de los ojos.

Los desafíos en la realización de investigaciones de seguimiento ocular de los bebés son reales, pero no insuperables. Los datos de seguimiento ocular pueden ser ruidosos debido al movimiento de los bebés, la falta de atención, el alboroto y la somnolencia. Los experimentos deben ser diseñados para que puedan ser completados en unos 10 minutos o menos - lo que puede ser una ventaja en que las visitas de laboratorio son rápidas, pero también una desventaja si necesita obtener más datos o tener varias condiciones experimentales. Otra advertencia importante es que un hallazgo nulo no significa que los bebés no sean sensibles a la manipulación experimental. Si los bebés no muestran ninguna diferencia significativa entre los estímulos A y los estímulos B, este hallazgo podría significar (1) una insensibilidad a la diferencia entre A y B, o (2) una falta para sustestar preferencias conductuales. Por ejemplo, tal vez el bebé estaba igualmente fascinado por A y B, a pesar de que el bebé era sensible a la diferencia entre ellos. Este problema puede abordarse mediante la adición de una segunda afección, idealmente utilizando los mismos estímulos (o muy similares), pero las pruebas a lo largo de una dimensión diferente por la que se sabe que los bebés exhiben preferencias de comportamiento. Si los bebés no demuestran una preferencia en la primera condición, pero lo hacen en la segunda, entonces se puede interpretar que los bebés son capaces de demostrar preferencias de búsqueda para los estímulos, lo que puede ayudar a aclarar la interpretación de cualquier resultado nulo. Por último, es vital calibrar con precisión el rastreador de ojos. La calibración debe ser precisa, con un error espacial y temporal bajo, para que los datos de la mirada se puedan asignar con precisión a los estímulos experimentales. En otras palabras, "su estudio es tan bueno como su calibración". Las comprobaciones de calibración antes y después de la presentación de estímulos pueden proporcionar una medida adicional de confianza. Se han publicado reseñas detalladas y excelentes sobre la calibración del seguimiento ocular con bebés en otros lugares^{1,21,22,23,24,25, 26,27}.

Protocol

El siguiente procedimiento, que involucra a participantes humanos, fue aprobado por el Programa de Protección de Investigación Humana de la Universidad de California, San Diego.

1. Examen y preparación de los participantes

1. Reclutar bebés en el rango de edad definido de interés (por ejemplo, de 5 a 14 meses de edad). Utilice múltiples métodos, incluyendo redes sociales, folletos, correo postal. Considere la posibilidad de hacer acuerdos con hospitales locales u oficinas gubernamentales para recuperar registros que enumeran a los recién nacidos, sus padres y sus direcciones postales, lo que permite comunicarse directamente con ellos a través de correo postal.
2. Hacer seco a los bebés cuando los padres interesados llamen al laboratorio para su programación. Asegúrese de que los bebés estén libres de cualquier complicación durante el embarazo o el parto, de cualquier trastorno neurológico, y que tengan audición y visión normales.
   NOTA: En nuestro experimento⁷, porque estábamos interesados en la sensibilidad naciente al lenguaje de señas, nos aseguramos de que nuestros bebés participantes no hubieran visto ningún lenguaje de señas en el hogar y no se les mostrara ningún video de instrucción de signos de bebé (basado en los informes de los padres). Para reducir aún más la variabilidad involuntaria en las experiencias del lenguaje, también reclutamos a bebés que sólo habían estado expuestos al inglés en casa.
3. Programe las pruebas poco después de los tiempos regulares de alimentación o siesta del bebé para garantizar un mínimo alboroto. Informe a los padres que hay espacios privados de alimentación y/o siesta disponibles en el laboratorio. Compensar a los padres por la participación a través del pago o regalar una camiseta de laboratorio, onesie, o un juguete pequeño.

2. Buscando paradigma de preferencia y diseño experimental

1. Emplea un paradigma de preferencia de aspecto con una condición en la que dos estímulos de vídeo diferentes se muestran simultáneamente, cada uno en la mitad de la pantalla. Asegúrese de que ambos estímulos difieren exactamente a lo largo de una dimensión o entidad y que, de lo contrario, son idénticos para todos los demás elementos visuales.
   NOTA: En nuestro protocolo, nos centramos en la sensibilidad infantil a lasseñales fonológicas basadas en sonoridad en el lenguaje de señas 7, pero este protocolo se generaliza fácilmente en otros estudios de seguimiento ocular infantil que implican estímulos visuales. Nuestra condición experimental de los principales sujetos repetidos era la condición de sonoridad (ver Figura 1). Esta condición contenía dos secuencias de ortografía de dedos lexicalizadas diferentes, una "bien formada" (es decir, obedecía restricciones fonológicas basadas en sonoridad) y la otra "mal formada".
2. Diseñe una segunda condición de "control" con dos estímulos de vídeo que se espera que prohíquen las preferencias de aspecto en los bebés. Una vez más, asegúrese de que ambos estímulos difieren exactamente a lo largo de una dimensión o entidad, y se controlan para todos los demás elementos visuales.
   NOTA: Ennuestro protocolo 7, esta segunda condición era la condición de "orientación de vídeo". Esta condición contenía dos videos, ambos mostrando la misma secuencia de ortografía de dedos que se utilizó para la condición de sonoridad, pero un lado se volteó vertical y horizontalmente (ver Figura 1). El diseño de la condición de "control" depende de la pregunta de investigación, y puede ser un control no del lenguaje con el que contrastar la condición del lenguaje, o una condición confirmatoria en la que se espera que los bebés muestren una preferencia.

3. Construcción de estímulos

1. Defina los elementos de idioma en función de la pregunta experimental específica. Apunta a objetos de corta duración (normalmente 4-10 s), porque mientras que los bebés generalmente toleran entre 6 y 10 minutos de experimentación, también debe haber suficientes ensayos y repeticiones.
   NOTA: Nuestro protocolo⁷ utilizó 4 secuencias de ortografía de dedos con variantes bien formadas y mal formadas (ocho secuencias en total) en 32 ensayos aleatorizados de diez segundos, 16 ensayos de condición de sonoridad y 16 ensayos de condición de orientación de vídeo. La longitud total, sin contar la calibración (menos de 1 min) o los segmentos de captación de atención (aproximadamente 3-5 s cada uno), fue de 5,3 min.
2. Defina el esquema de aleatorización. Mezcle aleatoriamente las condiciones y aleatore los elementos de idioma que aparecen en los lados izquierdo y derecho de la pantalla, de modo que haya un número igual de, por ejemplo, elementos A frente A y B frente a elementos B.
3. Defina el esquema de contrapeso. Construir dos secuencias experimentales aleatorias diferentes, o corridas, y asignar el mismo número de participantes a cada secuencia experimental, controlando la edad, el género y cualquier otro factor de interés.
4. Si crea vídeos con personas en ellos, utilice un estudio de fotografía/filmación bien aprovisionado con la persona de pie frente a un fondo cromakey azul o verde.
   NOTA: Ennuestro protocolo 7, nos centramos en las secuencias de ortografía de los dedos, por lo que no usamos caras o cuerpos en nuestros videos. Sin embargo, este protocolo está escrito suponiendo que puede seleccionar mostrar a las personas en la vista de cuerpo completo o solo cabeza.
5. Coloque la iluminación uniformemente en todas las partes de la imagen, sin sombras fuertes ni en la persona ni en el fondo.
6. Utilice una cámara de vídeo de alta definición colocada en un trípode y elevada a la altura del cuello de la persona. Desactive el enfoque automático para evitar cambios de enfoque durante la grabación. Utilice cinta adhesiva para marcar dónde se deben colocar los pies de la persona durante la filmación y minimizar cualquier caminar durante la sesión de filmación.
7. Seleccione un usuario nativo del idioma que se está investigando y que sea capaz de reproducir los elementos de idioma de forma natural y sin esfuerzo. La ropa debe ser contra-contra-tiva con el tono de la piel y no contener ningún color similar al fondo de la cromakey. Retire cualquier joya o adorno. Cualquier cabello suelto debe ser peinado o atado.
   NOTA: Antes de probar a los bebés, se recomienda llevar a cabo un experimento "confirmatorio" complementario para verificar que los estímulos y las condiciones experimentales son aceptados por los usuarios de idiomas nativos.
8. Pida a la persona que reproduzca de forma natural cada elemento de idioma varias veces mientras la cámara graba todas las reproducciones en un solo clip de vídeo. Debido a que estos clips de vídeo se pueden reproducir en bucles, asegúrese de que el principio y el final del clip de vídeo muestren a la persona en la misma posición del cuerpo para una transición perfecta entre bucles.
9. Después de la filmación, importe los vídeos en un programa de edición de vídeo. Seleccione la mejor reproducción para cada elemento de idioma y recorte los clips a estos elementos. Inserte un número igual de fotogramas iniciales y finales alrededor de cada elemento de idioma. Si es necesario, aplique herramientas de transformación para ampliar o centrar la imagen de la persona, pero aplíquelas por igual en todos los estímulos.
10. Utilice estímulos de alto contraste siempre que sea posible. Utilice la función de croromakey del programa de edición de vídeo para cambiar el fondo a blanco con el fin de maximizar la reflexión corneal, lo que permite las mejores condiciones para capturar datos de mirada.
11. Si el bucle de los estímulos, asegúrese de que la duración de los bucles es igual para los dos pares de estímulos de vídeo que se muestran juntos (es decir, las longitudes de los elementos de idioma en ambos lados deben ser las mismas). Para ello, ajuste ligeramente la velocidad de vídeo de cada elemento de idioma.
    NOTA: Tenga en cuenta que los bebés necesitan tasas de presentación más lentas para procesar eficazmente los estímulos móviles. Cualquier ajuste debe ser sutil y no alterar o distorsionar significativamente el elemento de idioma. En nuestroprotocolo 7, la velocidad de los estímulos se redujo en un 50%, y confirmamos que esta manipulación no era perceptible por los observadores adultos.
12. Coloque pares de elementos de idioma uno al lado del otro en un clip compuesto. Recuerde que estos pares ya habrán tenido sus longitudes de vídeo igualadas en el paso anterior. Asegúrese de que la posición de cada elemento de idioma es idéntica para ambos lados (por ejemplo, el elemento izquierdo no es más alto, más bajo, más grande o descentrado en comparación con el elemento derecho) y que ambos elementos comienzan y terminan simultáneamente.
13. Al igual que con el diseño de estímulos, controla las características visuales de bajo nivel de los clips de vídeo, como la luminancia y el color, para que sean los mismos en ambos lados de la pantalla.
14. Aplique el comportamiento de bucle duplicando el clip compuesto en la línea de tiempo del vídeo. Para minimizar la tensatez entre bucles, atienda cualquier diferencia en las tramas inicial y final del bucle. Si es necesario, utilice una transición de vídeo corta para proporcionar una transición más suave entre bucles.
15. Exporta los vídeos editados en un formato adecuado para el programa de seguimiento ocular y con la mayor resolución posible.
16. Utilice un software de presentación experimental, generalmente empaquetado con el rastreador de ojos, para programar y presentar los estímulos y para aleatorizar el orden de los estímulos. También se puede utilizar un software de presentación de experimentos de uso general, siempre que sean capaces de controlar el rastreador de ojos y registrar datos de él.
17. Inserte imágenes de captación de atención antes de cada ensayo para mantener y redirigir la atención de los bebés al centro de la pantalla inmediatamente antes de que comience el ensayo (consulte la figura 2).
    NOTA: Los ejemplos incluyen cachorros estáticos o animados, gatitos, juguetes, caras sonrientes o figuras de dibujos animados, siempre y cuando sean altamente indecisos y de igual tamaño. Aunque las animaciones pueden ser más eficaces, consumen mucha memoria y encontramos que las imágenes estáticas funcionaban igual de bien. Estas imágenes deben ser pequeñas (alrededor de 2 a 5 grados) y ubicadas en el centro del monitor, de modo que el bebé esté mirando el centro del monitor antes de que comience cada ensayo.
18. Al principio y al final de la secuencia experimental, inserte un procedimiento de comprobación de calibración de tres puntos que consta de tres diapositivas, cada una con un destino que aparece en la esquina superior izquierda, el centro de la pantalla y la esquina inferior derecha (consulte la figura 2).

4. Aparato de seguimiento ocular

1. Utilice un rastreador ocular remoto que no requiera restricciones ni aparatos para asegurar la posición de la cabeza y que sea capaz de una frecuencia de muestreo de al menos 50 Hz.
   NOTA: Los rastreadores oculares remotos contienen diodos imperceptibles que emiten luz infrarroja (LED) que emiten luz sobre los ojos del observador. La cámara infrarroja incorporada detecta las posiciones de las pupilas y los reflejos corneales y aplica algoritmos para calcular el punto de fijación del observador en el monitor como coordenadas tridimensionales (x, y, z). Las coordenadas se promedian en ambos ojos para producir un único valor binocular. Por lo general, solo se analizan las coordenadas (x, y), ya que z, distancia del monitor, no es relevante.
2. Utilice un monitor de ordenador de 15" o superior, con una resolución de al menos 1024 x 728 píxeles, para mostrar los estímulos experimentales.
3. Coloque el rastreador de ojos directamente debajo del monitor de estímulos y en un ángulo bajo frente a la cara del bebé de la cabeza lo más directamente posible. Utilice reglas y un medidor de ángulo digital para medir la ubicación y el ángulo del monitor y el monitor. Si es necesario, introduzca estos números en el software de seguimiento ocular.
   NOTA: Un ángulo más alto (por ejemplo, el rastreador de ojos es más bajo al suelo y, por lo tanto, en ángulo más alto) puede interrumpir el seguimiento ocular debido a la oclusión de los ojos por las mejillas y las manos del bebé. Para conocer las mejores prácticas en la posición del rastreador de ojos, consulte las pautas específicas del modelo de rastreador ocular. Además, la mayoría del software de seguimiento de ojos puede guardar esta información para ser cargada antes de cada sesión. Sin embargo, si existe la posibilidad de que el rastreador de ojos o el monitor se muevan incluso ligeramente entre sesiones experimentales, vuelva a recopilar las mediciones antes de cada sesión para lograr la calibración más precisa.
4. Coloque una cámara web separada, a menudo llamada cámara de usuario o escena, por encima del monitor de estímulo para grabar la cara completa del participante durante el experimento. Proporciona una transmisión en vivo durante el experimento, y su grabación se almacena con los datos de mirada sin procesar.
5. Configurar el software de presentación experimental, generalmente disponible comercialmente con el rastreador de ojos, para presentar los estímulos, grabar los movimientos oculares, grabar el usuario o la cámara de escena, mostrar los puntos de mirada durante el experimento y, opcionalmente, realizar datos de mirada Análisis.
   NOTA: También se puede utilizar un software de presentación experimental de uso general, siempre que contenga integraciones que le permitan controlar el rastreador de ojos y registrar datos de él.

5. Procedimiento de seguimiento ocular

1. Medidas de entrada y antecedentes de los participantes
   1. A su llegada, explicar el estudio, obtener el consentimiento firmado de acuerdo con las regulaciones de la IRB de la universidad. Si el bebé está alerta, proceda con las pruebas y complete los cuestionarios después del experimento. Si a su llegada, el bebé no está listo (por ejemplo, el bebé es quisquilloso, duerme o necesita ser alimentado), utilice este tiempo para que los padres completen todos los cuestionarios de familia e idioma de antecedentes.
   2. Pida al padre que complete cualquier cuestionario de familia e idioma de antecedentes. Recopilar información demográfica y médica estándar, e información sobre el idioma y el entorno tecnológico del bebé (por ejemplo, el número de idiomas utilizados en el hogar; la exposición a video, teléfonos inteligentes, tabletas).
2. Configuración
   1. Atenúe las luces en la sala experimental y asegúrese de que no haya otros distraeres visuales obvios en la habitación. Use cortinas para ocluir el campo de visión del bebé de todos los distractores de la habitación (ver Figura 3). Asegúrese de que todas las aplicaciones en segundo plano del equipo, incluido el análisis antivirus y las actualizaciones de software, no se estén ejecutando durante el experimento.
   2. Invite al padre a sentarse en la silla con el bebé sentado en su regazo. Para proporcionar más estabilidad, el padre puede atar al bebé en un asiento de refuerzo suave colocado en el regazo del padre.
      NOTA: Estos asientos elevadores preservan la cercanía con los padres, pero también evitan que los bebés más pequeños se inclinen hacia atrás o hacia adelante demasiado (lo que resulta en la pérdida de datos) y los bebés mayores se arrastren.
   3. De acuerdo con las pautas del rastreador ocular, compruebe que la cabeza del bebé esté colocada a una distancia óptima del monitor y el monitor ocular. Confirme, utilizando el software de seguimiento de ojos, que los ojos del bebé son visibles para el rastreador de ojos. Si no es visible, pídale al padre que incline suavemente al bebé en todas las direcciones hasta que se detecten los ojos y a una distancia adecuada.
   4. Proporcione al padre gafas oclusas que le impidan ver los estímulos experimentales.
      NOTA: Las gafas oclusas reducen la posibilidad de sesgar al bebé a estímulos o lados de la pantalla particulares, y también evitan que el rastreador de ojos rastree inadvertidamente los ojos del padre en lugar de los del bebé.
3. Calibración
   1. Realice el procedimiento de calibración de acuerdo con las instrucciones del rastreador de ojos.
   2. Si es compatible con el software de seguimiento ocular, utilice un procedimiento de calibración de cinco puntos correspondiente a las cuatro esquinas y el centro del monitor.
      NOTA: Para que la calibración funcione, los bebés deben examinar la imagen de calibración. Por lo tanto, la imagen debe ser muy interesante. Un tipo giratorio de animación funciona bien para que el "centro" de la imagen permanezca inmóvil, ya que desea que los ojos del bebé estén lo más dirigidos posible al centro del punto de calibración.
   3. Durante la calibración, no apunte hacia la imagen, ni tenga al padre atención directa a la imagen de calibración, ya que eso puede alejar la atención de los bebés de la pantalla y hacia la persona que apunta a ella.
   4. Compruebe que la calibración se ha realizado correctamente mediante el software de seguimiento ocular. Repita la calibración si es necesario, especialmente si el padre o el bebé se mueve sustancialmente (por ejemplo, el padre de pie) durante la calibración.
      NOTA: El proceso de calibración depende de que sea novedoso, interesante y breve. Cuantas más veces los bebés necesiten someterse a la calibración, menos eficaz puede ser.
   5. Después de que se confirme que la calibración se ha realizado correctamente, comience inmediatamente el experimento.
4. Experimento
   1. Comience el experimento con la comprobación de calibración de tres puntos (consulte la figura2). Controlar manualmente la duración de cada objetivo; cuando el bebé se fija en el objetivo en una diapositiva, proceda inmediatamente al siguiente objetivo. Si la mirada es consistentemente un grado o mayor lejos del centro de cada objetivo, aborte el experimento y repita la calibración.
   2. Continúe con el experimento, comenzando con el captador de atención antes del primer ensayo (consulte la figura 2). Controle manualmente cuánto tiempo se muestra el captador de atención. Comience el ensayo cuando el bebé se fije en el captador de atención. Si el bebé no se fija en él después de varios segundos, utilice un juguete chiringuito o una luz intermitente para redirigir la atención del bebé a la pantalla.
   3. Una vez mostrados todos los ensayos, vuelva a realizar el mismo procedimiento de comprobación de calibración de tres puntos para comprobar posibles cambios de desviación de señal o calibración durante el experimento. Después de la comprobación, finalice el experimento.
   4. Termine el experimento si el bebé demuestra un alboroto irrecuperable o si el padre solicita detenerse.
5. Envoltura
   1. Si aún no se ha completado, pida a los padres que rellenen los cuestionarios de idiomas y familiares de antecedentes.
   2. Proporcionar compensación y, si se le da su consentimiento, compartir folletos/materiales adicionales para que el padre los distribuya entre sus pares para ayudar en el reclutamiento.

6. Análisis de datos

1. En primer lugar, evalúe la calidad de los datos trazando un gráfico de velocidad o un rastro de la posición de la mirada a lo largo del tiempo para examinar si los datos son ruidosos (períodos de picos de alta velocidad) para cada sujeto. Los cambios de alta velocidad o las derivas sistemáticas en la posición de los datos pueden ser indicativos de errores de calibración o adquisición de datos deficientes.
2. Filtre la información de alta frecuencia de los datos de mirada mediante el uso de algoritmos o filtros de reducción de ruido, como el uso de una media móvil. Estos algoritmos también pueden interpolar brechas cortas en los datos, normalmente causadas por parpadeos y movimiento de la cabeza.
   NOTA: No se recomienda el uso de filtros espacio-temporales comunes para clasificar fijaciones y saccades, ya que estos algoritmos se basan en el comportamiento ocular adulto y no son generalizables para el comportamiento ocular infantil.
3. Dibuje dos áreas de interés (AOI), una para cada lado de la pantalla. Asegúrese de que las AOI son ligeramente más grandes que los propios elementos visuales (por ejemplo, 25 píxeles o 1o ángulo visual más grande, alrededor de la persona) para acomodar cualquier imprecisión de calibración menor o error de instrumento estándar.
   NOTA: Aunque la AOI es estática, abarca un objeto en movimiento en un vídeo, por lo que también debe ser mayor que las dimensiones máximas del objeto en movimiento mientras cambia a lo largo del vídeo. Si lo desea y es compatible con el software de seguimiento de ojos, puede utilizar AOI en movimiento dinámico en su lugar.
4. Mantenga un espacio de unos 25 píxeles o más entre los dos AOI, en el centro de la pantalla.
5. Usando el software de seguimiento de ojos o un programa de análisis secundario, calcule los tiempos de búsqueda totales para cada AOI para cada ensayo sumando todos los puntos de mirada que caen dentro de la AOI y multiplicando este recuento por el intervalo de muestreo (por ejemplo, si utiliza un rastreador de ojos de 120 Hz, el el intervalo de muestreo es de 8,33 ms).
6. Si sigue utilizando el software de seguimiento de ojos, exporte los datos de tiempo de aspecto. A continuación, calcule los tiempos de búsqueda totales para cada bebé, para cada tipo de estímulo, a lo largo de toda la carrera experimental. Excluir a los bebés que no proporcionaron suficiente cantidad de datos de la mirada (por ejemplo, al menos el 25% de los datos máximos posibles).
   NOTA: En Stone, et al.⁷, el 24% de todos los bebés probados fueron excluidos debido a una mala calibración o datos de mirada insuficientes debido a la comodidad, la mirada al mismo, la oclusión de los ojos durante el registro, parpadeo excesivo, párpados caídos, error de instrumento o error del experimentador.
7. Calcule un índice de preferencia de aspecto para cada bebé. En primer lugar, divida el tiempo total de búsqueda de un tipo de estímulo sobre el otro.
   NOTA: Este paso permite que los bebés se comparen directamente entre sí, independientemente de si los bebés variaron en cuanto a cuánto tiempo observaron el experimento en general.
8. Normalice este valor con una transformación logarítmica, que permite que el índice de preferencia de aspecto se interprete significativamente en todos los bebés, donde un índice de -1,0 y 1,0 representa la misma magnitud, pero en direcciones opuestas.
9. Realice las pruebas estadísticas adecuadas para comparar los tiempos totales de búsqueda y los índices de preferencias de búsqueda entre los grupos de participantes. Reporte los resultados estadísticos de las pruebas junto con los tamaños de los efectos y/o los intervalos de confianza.
   NOTA: En Stone, et al.⁷, para comprobar la sensibilidad relacionada con la edad a las restricciones fonológicas basadas en la sonoridad en el lenguaje de signos, se realizó una prueba t independiente para comparar los índices de preferencias de aspecto de sonoridad (el registro del cociente de tiempo de búsqueda para artículos bien formados sobre artículos mal formados) entre grupos de bebés más jóvenes y mayores.

Representative Results

La muestra en Stone, et al.⁷ consistió en 16 lactantes más jóvenes (edad media de 5,6 a 0,6 meses; rango de 4,4-6,7 meses; 8 mujeres) y 13 bebés mayores (edad media de 11,8 a 0,9 meses; rango a 10,6-12,8 meses; 7 mujeres). Ninguno de estos bebés había visto el lenguaje de señas antes. En primer lugar, evaluamos las diferencias en el tiempo total de búsqueda entre los grupos de edad, y no encontramos ninguna diferencia significativa (Medios: 48,8 s frente a 36,7 s; t(27) a 1,71; p a 0,10). Esto descarta la posibilidad de explicaciones extrañas relacionadas con la edad (por ejemplo, atención, giro de cabeza, parpadeo) para los siguientes resultados. En la condición de sonoridad, los lactantes más pequeños miraban más tiempo en artículos bien formados que los de los malos (Medios: 28,6 s frente a 20,2s; t(15) emparejados a 4,03, p a 0,001, d a 0,74 de Cohen). En comparación, los bebés mayores mostraron poca diferencia en el comportamiento de la búsqueda entre los dos tipos de estímulo (Medios: 18,1 s frente a 18,6 s; t(12) a 0,29, p a 0,78). Los bebés más pequeños tenían valores de índice de preferencia de sonoridad más grandes que los bebés mayores (Figura4; Medios: 0,15 frente a -0,03; t(27) a 3,35, p a 0,002, d de Cohen a 0,74). Los resultados indican que los bebés más pequeños, pero no los bebés mayores, son sensibles a las restricciones fonológicas basadas en la sonoridad en el lenguaje de señas, a pesar de no haber estado expuestos al lenguaje de señas antes.

También exploramos el comportamiento de aspecto en la condición de orientación de vídeo. Utilizando los índices de preferencias de orientación como la variable dependiente, ejecutamos un ANOVA bidireccional con el factor de medidas repetidas Sonority (bien formado frente a mal formado) y factor de entre sujetos Edad (más joven vs. mayor). Hubo un efecto principal de Edad (F(1,27) a 6.815, p a 0,015, h2 parcial a 0,20), lo que indica que los bebés más jóvenes y mayores tienen diferentes preferencias de visualización para estímulos de firma verticales e invertidos (Figura 4). Específicamente, los bebés más pequeños miraron más tiempo a los estímulos verticales (Media 0,11), mientras que los bebés mayores miraron más largo a los estímulos invertidos (Media -0,12). No hubo ningún efecto principal de Sonority (F(1, 27) a 2.04, p a 0.165, parcial h2 a 0,07) que indica que la sonoridad no afectaba a los valores del índice de preferencias verticales. No se encontró interacción de Sonority x Age group F(1,27) a 0,12, p a 0,73, h2 parcial a 0,004). Si bien los bebés mayores no mostraron una preferencia en la condición de sonoridad, sin embargo podrían mostrar una preferencia en la condición de orientación del video. Por lo tanto, interpretamos el resultado nulo con los bebés mayores en la condición de sonoridad de haber surgido de una verdadera insensibilidad a esas señales fonológicas en lenguaje firmado.

Figura 1 . Condiciones de orientación de sonoridad y vídeo. A la izquierda, se muestran dos secuencias de ortografía de dedos diferentes (bien formadas v. mal formadas). A la derecha, se muestra la misma secuencia de ortografía de dedos, pero una está en posición vertical y la otra se invierte (volteada vertical y horizontalmente). Imagen publicada anteriormente en Stone et al.⁷ (véase https://www.tandfonline.com). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2 . Comprobación de calibración y procedimiento de presentación de estímulo. La secuencia de comprobación de calibración de tres puntos muestra un objetivo de rueda dentada en la esquina superior izquierda, el centro de la pantalla y la esquina inferior derecha; cuando el bebé se fija en el objetivo, el experimentador procede a las siguientes diapositivas. La comprobación de calibración se realiza antes y después de que se muestren todos los estímulos. La presentación del estímulo muestra el captador de atención (cachorro), la duración de la cual es controlado por el experimentador. Cuando el bebé se fija en el cachorro, el experimento comienza el video de estímulo de 10 s. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3 . Configuración del laboratorio de seguimiento ocular. El padre y el bebé se sentan en la silla blanca de altura ajustable a la izquierda, mientras que los investigadores se sentan a la derecha. Hay una cortina blanca que separa las áreas de participantes e investigadores, y cortinas blancas adicionales y tableros que ocluyen todos los equipos excepto el rastreador de ojos y el monitor. El bebé puede sentarse en el asiento elevador azul que luego se coloca en el regazo del padre, o el bebé puede sentarse directamente en el regazo del padre. Todos los juguetes y distractores visuales, como el juguete amarillo de pájaro que se muestra en la fotografía, se retiran del área participante antes de comenzar el experimento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4 . Gráficos de resumen representativos de los datos del índice de preferencias de aspecto. La tabla izquierda muestra una diferencia significativa entre los índices de preferencia de sonoridad de los dos grupos de edad, donde los bebés más jóvenes muestran una preferencia por la ortografía de los dedos bien formada, mientras que los bebés mayores no lo hacen. El gráfico derecho muestra una representación gráfica de un análisis de estilo ANOVA de 2 x 2 en índices de preferencias de orientación. Consulte Paso 6: Análisis de datos para obtener instrucciones sobre el cálculo de índices de preferencias. Ambos grupos de edad demostraron preferencias de búsqueda de estímulos verticales o invertidos. Las barras de error indican un error estándar de la media. Imagen modificada de Stone et al.⁷ (ver https://www.tandfonline.com). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

Usamos el paradigma de aspecto preferencial para descubrir evidencia de que los bebés pueden ser sensibles a una señal visual particular en la señal del lenguaje, a pesar de no tener experiencia previa con el lenguaje firmado. Además, esta sensibilidad se observó sólo en los bebés más pequeños, y no en los bebés mayores, una manifestación de la clásica función de estrechamiento perceptivo. La evidencia de una preferencia basada en la edad por sílaba bien formada basada en restricciones de sonoridad nos permitió presumen aún más que la sonoridad puede ser una señal importante para el aprendizaje del idioma infantil⁷. Los estímulos fueron cuidadosamente diseñados para ofrecer dos señales de lenguaje contrastantes que diferían de una manera sutil, y una segunda condición permitió una mejor interpretación de cualquier posible resultado nulo. Los bebés eran libres de mirar cualquiera de nuestros estímulos en un entorno de laboratorio simple y agradable, sin necesidad de instrucciones ni demostración de comprensión del lenguaje. Este estudio también estableció una línea de base importante con la que contrastar a otros grupos de bebés, como los bebés expuestos a signos con los padres que firman sordos. El estudio de los bebés expuestos a signos (sordos y auditivos), aunque difíciles de reclutar, produciría nueva información sobre el papel de la experiencia sensorial y del lenguaje temprana en la configuración de la sensibilidad de los lactantes a las señales visuales. Evaluar la sensibilidad de los lactantes sordos a las señales en el lenguaje visual, en particular, sería importante, ya que se trata de una población que a menudo sufre de privación del idioma en la primera infancia^28,29. Predecimos que los bebés mayores expuestos a signos, tanto sordos como auditivos, no mostrarían la sensibilidad disminuida que se observó en los bebés mayores no expuestos a signos.

Hay algunos puntos importantes a considerar con el paradigma actual. El uso del seguimiento ocular depende de la suposición de que existe una relación directa entre lo que los bebés pueden ver (agudeza visual) y dónde los bebés eligen mirar (preferencia visual). Naturalmente, los cambios atencionales encubiertos pueden ocurrir también en forma de saccades, pero no fueron analizados aquí. Sin embargo, la región fococentral que proporciona alta agudeza y claridad es extremadamente pequeña (aproximadamente 2o). Debido a que la agudeza fuera de esta región es muy pobre, si un observador necesita ver los detalles finos claramente, él o ella necesita redirigir la mirada y la fóveate en ella. Otra cuestión a tener en cuenta es que el tiempo total de búsqueda (es decir, los tiempos de permanencia) es una medida bruta, y no siempre puede correlacionarse con precisión con la atención, intencional o no intencional. Las disminuciones en los tiempos de fijación no significan necesariamente menos atención o enfoque; también puede indicar desconexión o fatiga. Una ventaja clave de los datos de mirada es que se pueden analizar de muchas maneras diferentes. Si bien nos centramos en los tiempos de fijación (es decir, los tiempos de permanencia), los saccades y los patrones de escaneo (es decir, las rutas de escaneo) también se pueden derivar del mismo conjunto de datos sin procesar para aprender cómo los bebés modulan su atención entre diferentes estímulos^30,31. Los enfoques de análisis de datos espaciales y temporales son útiles y numerosos, y los datos de la pupillometría también se pueden analizar para proporcionar más información sobre el comportamiento de la mirada de los bebés y extraer inferencias sobre cómo perciben y organizan su mundo^{2, 32}.

Al diseñar nuevos estudios de seguimiento ocular, hay que considerar cuidadosamente el entorno de pruebas y las características individuales de los participantes, ya que tanto afectan a la adquisición de datos como a la calidad. Los niveles de iluminación ambiental e incluso los cambios sutiles en las posiciones del monitor de estímulos o del monitor ocular durante la sesión de grabación pueden afectar la calibración y la vipista. Los factores de los participantes, como la edad y la etnia, también pueden afectar la calidad de los datos. Animamos a los laboratorios con rastreadores oculares a probar y documentar esas limitaciones en sus entornos de laboratorio y con una muestra diversa de participantes a diferentes edades, antes de realizar estudios empíricos. Para detectar y evitar la desviación de la señal, que es la acumulación de errores de medición en el transcurso de la adquisición de datos, recomendamos volver a medir las posiciones y los ángulos del rastreador ocular y el monitor de estímulo antes de cada sesión, y, como se describió anteriormente, comprobaciones de calibración previas y posteriores a la sesión. Esto es particularmente importante si los investigadores desean recopilar patrones precisos de cambio de mirada/sácdicos y scanpaths. Una ventaja del paradigma de aspecto preferencial es que es tolerante a errores de calibración menores debido a su dependencia de diferencias más graves de hemicampo.

El presente estudio demuestra el claro valor de la tecnología de seguimiento ocular y los paradigmas de aspecto preferencial con los bebés. Este paradigma es flexible y se puede ampliar para cubrir una amplia gama de preguntas de investigación. La aplicación más común actualmente es estudiar el desarrollo de la discriminación facial^33,34,35, pero podría aplicarse para estudiar sensibilidades y competencias del lenguaje audiovisual o visual, señales sociales, valencia emocional, e incluso comprensión. Además, es ideal para estudios con bebés de diferentes edades (por ejemplo, longitudinales o transversales) ya que cada sesión de recopilación de datos es corta y sencilla, y el paradigma funciona bien tanto para bebés más jóvenes como para mayores.

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)