Undersöka tvåspråkig språkkontroll med hjälp av Stroop Task

Summary

Denna tvåspråkiga Stroop-uppgift använder Congruent, Incongruent och Neutral stimuli presenteras i block på det första språket (L1) bara, det andra språket (L2) bara, och en kombination av L1 och L2. Denna uppgift möjliggör en undersökning av språkbearbetning och kognitiv kontroll i både L1 och L2.

Abstract

Stroop-uppgiften i dess många variationer har använts inom områden som psykologi, lingvistik och neurovetenskap för att undersöka frågor om automatisk läsning, språkbearbetning och kognitiv kontroll, bland annat. När man tittar på tvåspråkiga individer kan denna uppgift användas för att erhålla mått på språkstörningar och kontroll på både tvåspråkigs förstaspråk (L1) och andraspråk (L2), samt för att testa tvåspråkiga fördelshypotesen. Stroop-uppgiften presenterar deltagarna med färgtermer skrivna i kongruenta färger (t.ex. ordet RÖD skriven i rött typsnitt), orimliga färger (t.ex. ordet RÖD skriven i grönt typsnitt), förutom icke-färgtermer för kontroll (t.ex. ordet TREE som presenteras i någon färg) och använder reaktionstiderna från de olika förhållandena för att bedöma graden av störningar och underlättande. I den hemliga versionen av Stroop tvåspråkig uppgift (dvs. deltagarna svarar genom att trycka på en knapp i stället för att namnge högt), stimuli i L1 och L2 presenteras vanligtvis i separata block. Även om detta möjliggör en enkel, men effektiv bedömning av bearbetning och kognitiv kontroll på varje språk, det misslyckas med att fånga eventuella skillnader i bearbetning och kontroll inom tvåspråkiga unga vuxna grupper. Den nuvarande uppgiften kombinerar enstaka språkblock med ett nytt block med blandat språk för att öka aktivitetsnivån, vilket gör den lämplig för att testa kognitiv kontroll hos unga vuxna. Representativa resultat som visar skillnader mellan prestanda i de enskilda språken kontra blandade språkblock presenteras och fördelarna med ett block med blandade språk diskuteras.

Introduction

Den Stroop uppgift, uppkallad efter sin skapare John Ridley Stroop, har haft över 80 år av popularitet i litteraturen¹. Denna enkla uppgift har använts i hundratals studier, med olika varianter som skapats för att undersöka olika populationer och forskningsfrågor inom områden som psykologi, lingvistik och neurovetenskap. I synnerhet har det gjort det möjligt för forskare att undersöka språkprocesser såsom automatiskhet i skriftliga ord läsning², samt tillhörande kognitiva kontrollprocesser. De senare kallas också "verkställande kontroll", och omfattar en uppsättning processer som inkluderar, men är inte begränsade till, hämning (dvs. störningssuppression), uppmärksamhet, konfliktövervakning och lösning, urval och uppgiftsväxling. Om man specifikt tittar på tvåspråkiga är uppgiften mycket lämplig för att erhålla åtgärder för språkstörningar och kontroll på både tvåspråkigs förstaspråk (L1) och andraspråk (L2), samt för att testa den tvåspråkiga fördelshypotesen³, som för närvarande är ett ämne för omfattande debatt. ^{4 4}

I den ursprungliga uppgiften användes färgerna röda, gröna, blå, bruna och lila i en serie av tre experiment. I det första experimentet läste deltagarna upp en lista med färgord tryckta i orimliga färger (t.ex. ordet LILA tryckt i blått bläck; korrekt svar "lila") och samma lista tryckt i svart bläck. I det andra experimentet, deltagarna sade högt färgen på orden i listan (t.ex. ordet LILA tryckt i blått bläck; korrekt svar "blå") och även namngett samma färger presenteras helt enkelt som färgade rutor. Slutligen undersöktedet i det tredje experimentet om praxis för dessa uppgifter skulle påverka resultatet, mätt i samtliga fall som den tid som krävs för att läsa eller namnge objekten i en viss lista.

Resultaten visade en intressant asymmetri mellan ordläsning och färg-namngivning: skillnaden mellan att läsa ord i olika färger och i svart var en obetydlig 2,3 sekunder (eller en 5,6% ökning av den tid som krävs för att läsa färgord), medan skillnaden mellan att namnge de färger där oförenliga färgord skrevs och namnge färgerna på rutor var en 47,0 sekunder, eller en betydande 74,3% ökning av namngivningtid ord för¹. Med andra ord störde färgerna inte ordläsningen, men läsningen störde starkt färgnamngivningen. Denna ökning av färg namngivningtid i närvaro av en motstridiga skrivna ord har kommit att kallas Stroop effekt, och medan praxis kan minska dess storlek, kan störningen inte helt elimineras.

Olika teorier har föreslagits för att redogöra för Stroop effekten, och i en omfattande översyn av 50 år av Stroop litteratur, MacLeod⁵ beskriver två av de mer dominerande: 1) den relativa hastigheten på bearbetning och 2) selektiv uppmärksamhet. I den förra läses ord snabbare än färger namnges, och denna skillnad i relativ bearbetningstid orsakar Stroop-effekten. I det senare sker den kontrollerade, resursintensiva processen för färgnamngivning parallellt med den automatiska avläsningsprocessen. den direkta konkurrensen mellan avvikande ord och färginformation är källan till störningar och Stroop effekt². Teorin om selektiv uppmärksamhet är för närvarande den mer accepterade visa^6,7,8,9.

Lösa ord-färg konkurrens är en kognitivt krävande process som kräver hämmande störande information samtidigt uppmärksamma målet för uppgiften. För att korrekt namnge färgen måste detta störningar från det automatiskt bearbetade skrivna ordet undertryckas, medan uppmärksamhetmåste riktas till de mindre praktiserade och därför kontrollerade, uppgiften att namnge färg. Således blir Stroop uppgiften ett mått på inte bara hämning, men också av uppmärksamhet, och genom olika manipulationer, det tillåter olika nivåer av kognitiv kontroll som skall undersökas¹⁰. Typiskt, en minskad magnitud av Stroop störningar anses tyda på bättre hämning och uppmärksamhet resurstilldelning. En fullständig teoretisk genomgång av Stroop-uppgiften ligger utanför det aktuella dokumentets räckvidd, men finns tillgänglig från tidigare verk^2,5. Även om nonlinguistic versioner av Stroopuppgiften finns (e.g.,^numerisk11, oculomotor¹²,^rumslig13), är det aktuella arbetet intresserat av språklig kognitiv kontroll, och resten av diskussionen ska därför fokuseras på den original- språkliga versionen av uppgiften.

Den ursprungliga Stroop-uppgiften har genomgått olika ändringar sedan 1935, och den uppgift som vanligen används innehåller nu ett kongruent tillstånd där färgordet visas i färgdet namn (ordet BLÅ presenteras i blått bläck; korrekt svar, "blå") och ett kontrolltillstånd som kan bestå av färgade former som i den ursprungliga uppgiften, asterisker (***), en rad symboler som X: s, %s eller # s, eller högfrekventa, icke-färg-relaterade ord (t.ex. DOG). Dessa tillägg gör det möjligt för Stroop-uppgiften att undersöka underlättande effekter. Underlättande effekter orsakas av konvergensav information från det skrivna ordet och den visuella färgen i det kongruenta skick och därmed påskynda namngivning gånger⁷ (även se MacLeod⁵ för tillförlitlighet frågor om underlättande effekter). De kan också användas för att få grundläggande lästid eller färg namngivningstid åtgärder med hjälp av kontrollobjekt, förutom Stroop störningar effekter. Underlättande och störningar definieras som skillnaden i svarstid mellan kongruent och kontroll, och som skillnaden mellan de inkongruenta och kontrollförsök, respektive, även om Stroop effekten ibland kan beräknas som skillnaden mellan kongruent och orimliga försök, som i den ursprungliga uppgiften⁶. I uppgiften kan de kongruenta, orimliga och neutrala förhållandena presenteras i enskilda block (alla kongruenta, alla osammanhängande, eller alla neutrala försök) eller i ett enda block som består av alla tre villkoren, och på en mängd olika språk.

I den tvåspråkiga Stroop-uppgiften kan färgtermer på tvåspråkigs förstaspråk (L1) eller andraspråk (L2) eller båda, presenteras och deltagarna kan instrueras att namnge färgerna på något av deras två språk. Denna typ av uppgift gör det möjligt för forskare att undersöka både inom språkstörningar (genom att låta deltagaren namn L1 ord i L1 och L2 ord i L2) och mellan språk störningar (namnge L1 ord i L2, och vice versa), vilket ger större insikt i hur tvåspråkiga bearbeta och hantera sina språk. Mellanspråksstörningar kan till exempel berätta om lexikal representation och styrkan i kopplingar mellan språk i det mentala lexikonet, och denna störning är vanligtvis mindre än störningar inom språket¹⁴.

En mängd olika språkpar har använts för Stroop-uppgiftens tvåspråkiga anpassning, inklusive kinesisk-engelska^15,16, japansk-engelska^15,17,18, spansk-engelska^15,19,20, fransk-arabiska²¹, arabisk-hebreiska²², engelsk-grekiska¹⁴, engelsk-tyska¹⁴, och holländsk-engelska⁷. Som vissa har noterat¹⁵, faktorer såsom ortografi på dessa språk kan påverka omfattningen av inom- och mellanspråk störningar. Men trots skillnader i magnitud är Stroop-effekten alltid uppenbar.

Det är viktigt att notera att många av de studier som innehåller två språk samtidigt²⁰ kräver öppet namn, vilket är mottagliga för lexikala åtkomsteffekter²³. I uppgifter som kräver en knapptryckning presenteras L1 och L2 vanligtvis separat²⁴och innehåller endast tre eller fyra färger^6,8. En sådan presentation kan dock göra uppgiften för enkel för unga vuxna, vars kognitiva kontrollförmåga är på topp²⁵, och resultera i att alla deltagare utför i taket. En enda språkpresentation med ett litet antal möjliga svar kanske inte är tillräcklig för att framkalla eventuella skillnader mellan grupper av unga vuxna tvåspråkiga. Därför syftar det nuvarande protokollet till att öka uppgiften utmaning genom att öka antalet färgtermer och blanda både L1 och L2 objekt i ett enda block, vilket inte bara undersöker läsning automatiskhet, uppmärksamhet och kognitivkontroll processer, men också skapa en uppgift som är lämplig för att testa tvåspråkig kognitiv kontroll i den unga vuxna befolkningen.

I denna tvåspråkiga uppgift valdes stimuli på engelska och franska. Ett exempel på vår stimuli i används är i figur 1. Två språk kan dock användas. Av denna anledning kommer protokollet nedan helt enkelt att använda språk A (La) och språk B (Lb) för att beskriva stimuli på varje språk. För fullständig information om det experimentella protokollet, se vårt tidigare arbete^26,27.

Protocol

Alla metoder och rutiner som beskrivs här har godkänts av University of Ottawa Research Ethics Board.

Bild 1: Stroop-uppgiftsexempel stimuli. Färg- och icke-färgtermer samt bakgrundsfärgen som används i det aktuella experimentet visas. För Inkongruent och Neutral stimuli visas prov färgordetstimuli. I experimentet kan alla ord vara i någon av de sex färgerna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

1. Förbered stimuli för den tvåspråkiga Stroop-uppgiften

OBS: Stroop-uppgiften kan programmeras i många kommersiellt tillgängliga programvarupaket som utformats för presentation av beteendeexperiment (se Table of Materials)

1. Skapa congruent objekt i språk a (La) genom att programmera sex färgtermer skrivna med versaler i storlek 60 Times New Roman teckensnitt, som det skrivna ordet och teckensnittfärg matchar. Du kan till exempel presentera ordet GRÖN i grönt teckensnitt och ordet RÖD i rött teckensnitt.
2. Skapa de orimliga objekten i La genom att programmera sex färgtermer skrivna med versaler i storlek 60 Times New Roman-teckensnitt, för vilka det skrivna ordet och teckenfärgen inte stämmer överens. Du kan till exempel presentera ordet GRÖN i rött teckensnitt och ordet RÖD i grönt teckensnitt.
3. Skapa neutrala objekt i La genom att programmera sex icke-färg- och icke-färgassocierade termer, skrivna med versaler i storlek 60 Times New Roman-teckensnitt. Ord används i stället för symboler för att framkalla läshastigheter för originallinjen för den här läsbaserade aktiviteten.
   1. Presentera varje ord i var och en av färgerna som används i de två föregående stegen. Presentera till exempel ordet BOK i både grönt och rött teckensnitt.
4. Upprepa de tre föregående stegen för att skapa objekt i Språk b (Lb). Se till att du inte använder färgtermer som är cognates på de två språken (t.ex. ordet BLUE och BLEU på engelska respektive franska.)
   Obs: I det aktuella experimentet var La engelska, och de färgtermer som används var RÖD, GUL, GRÖN, SVART, SILVER och VITT. Lb var franska, och de färgtermer som används var ROUGE, JAUNE, VERT, NOIR, ARGENT och BLANC.

2. Skapa två enspråkiga block

1. Skapa ett La-block som innehåller 25 Kongruenta, 25 inkongruenta och 25 neutrala objekt, för totalt 75 objekt i blocket. Inkludera fem neutrala övningsobjekt i början av blocket.
2. Programmera experimentet för att presentera alla objekt i randomiserade blandade studier enligt figur 2.

Bild 2: Stroop uppgift förfarande. En orimlig rättegång visas. Försöken började med ett 250 ms fixeringskors och avslutades när deltagaren trycker på en svarsknapp eller 4 000 ms förflutit. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

3. Upprepa de två föregående stegen med 25 Kongruenta, 25 inkongruenta och 25 neutrala objekt i Lb, för totalt 75 objekt i blocket.
4. Inkludera en självtidad paus mellan de två blocken och en självtidad paus före presentationen av det blandade språkblocket som beskrivs i del 3 nedan.

3. Skapa ett block med blandade språk

1. Skapa ett block som innehåller 25 Kongruenta, 25 Inkongruenta och 25 neutrala objekt i La, och 25 Congruent, 25 Incongruent och 25 Neutrala objekt i Lb, för totalt 150 objekt i blocket. Inkludera fem neutrala övningsobjekt i början av blocket.
2. Programmera experimentet för att presentera alla objekt i randomiserade blandade studier enligt figur 2.

4. Testdeltagare

1. Testdeltagare i ett ljuddämpat testrum eller monter. Deltagarna bör sitta bekvämt framför en datorskärm med en knapplåda eller tangentbord framför dem.
2. Förklara för deltagarna att de kommer att se ord i olika färger på skärmen framför dem, och att deras uppgift är att trycka på knappen som matchar färgen på den text som de ser. Betona att de bör svara så snabbt och exakt som möjligt, men att det är okej om de gör ett misstag. Ge deltagarna tid att ställa frågor.
3. När deltagarna är bekväma med uppgiften, lämna testrummet / monter och låt dem börja experimentet. Experimentet tar cirka 8 min att slutföra.
4. I slutet av experimentet, tacka deltagarna för deras tid och informera dem om uppgiften och dess syfte.

Representative Results

En fördel med att inkludera både enspråkiga block samt ett blandat språk block är att det är möjligt att bekräfta de förväntade resultaten (underlättande och hämning effekter) i vart och ett av deltagarnas språk. Det kommer då att vara möjligt att tolka resultaten från det blandade språkblocket. Resultaten nedan är från en studie som undersöker engelsk-franska tvåspråkiga. En av våra huvudsakliga forskningsfrågor fokuserar på hur den ålder vid vilken ett andra språk lärs ut (förvärvstid, eller AoA) kan påverka språklig och allmän kognitiv bearbetning. Således, här använder vi våra tidigare undersökta AoA grupper för belysande ändamål för att visa olika fördelar med tvåspråkighet baserad på AoA. Dessa uppgifter inkluderar en grupp samtidiga tvåspråkiga, som förvärvade både engelska och franska från födseln, och en grupp tidiga tvåspråkiga som förvärvat engelska som ett första språk och sedan fördjupades på franska som andraspråk i ett tidigt nedsänkningskoleprogram. Dessa deltagare utsattes för och fördjupades på franska före 7 års ålder. Deltagarna rapporterade alla för närvarande med både engelska och franska dagligen och grupperna skilde sig inte nämnvärt på kompetensåtgärder.

Den första analysen var att undersöka om var och en av deltagarnas grupper uppvisade de förväntade underlättande och hämningseffekterna på vart och ett av deras språk i enspråkiga block. Som framgår av figur 3 nedan visade var och en av deltagarnas grupper både underlättande och hämningseffekter. Med bara de enspråkiga blocken fanns det dock ingen anledning att göra anspråk på några skillnader mellan samtidiga och tidiga tvåspråkiga. Således är dessa två olika typer av tvåspråkiga ofta grupperade tillsammans för analyser, vilket delvis kan vara orsaken till några av resultaten av inga kognitiva kontrollskillnader mellan tvåspråkiga och enspråkiga.

Bild 3: Resultat från enspråkiga block. Huvudsakliga effekter av kongruens (underlättande och hämning) sågs för var och en av deltagargrupperna. Inga signifikanta skillnader mellan grupperna sågs. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Men när vi tittade på samma effekter men i det blandade språkblocket (figur 4) visade varje språkgrupp olika effekter av underlättande och hämning. När uppgiften gjordes mer utmanande började mellangruppsskillnaderna dyka upp. Olika mönster av underlättande och hämning effekter hittades, och vi kan inte längre stödja ett argument för att kollapsa över samtidiga och tidiga tvåspråkiga deltagare grupper. Ett block med blandat språk orsakar sannolikt språkväxlingseffekter, vilket kan leda till kognitiva kostnader för vissa deltagare. Intressant nog kan detta tillåta oss att också titta specifikt på att byta kostnader mellan La och Lb. En diskussion om detta ligger dock utanför det aktuella dokumentets tillämpningsområde.

Bild 4: Resultat från block med blandade språk. De samtidiga tvåspråkiga visade en betydande hämningseffekt för de engelska försöken medan de tidiga tvåspråkiga visade en stark facilitationseffekt för de engelska försöken och en stark hämningseffekt för de franska försöken. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

Den experimentella design som presenteras här beskriver en twist på den traditionella Stroop uppgift. Huvudsyftet med denna twist är att lägga till en nivå av komplexitet till uppgiften som kan tillåta skillnader att uppstå mellan grupper som på grund av sin ålder testas på sin topp av prestanda. I huvudsak för att göra uppgiften mer utmanande för att kunna skilja mellan grupper, lade vi till ett blandat språk block till den traditionella Stroop uppgift, som vanligtvis bara samlar in data från försök på ett språk i taget. För att denna variant ska fungera måste forskarna se till att kritiska stimuli inte innehåller cognate objekt och att kontrollord inte framkallaspecifika färger (t.ex. använd inte "gräs", på grund av dess associering med färgen grön). Ett annat problem som inte har åtgärdats i den aktuella aktiviteten är om någon effekt av språkläge²⁸ spelar en roll. Vi har för närvarande inte kontrollerat för det språk som används av experimentören med deltagaren: alla deltagare testades på engelska, vilket inte nödvändigtvis var det dominerande språket för alla deltagare. Således är det sannolikt att kontrollera språkläget vara ett viktigt tillskott i framtida forskning. Dessutom, liknar alla varianter av den språkliga Stroop uppgift, kognitiv kontroll testas genom visuellt presenterade språk. Därför, om uppgiften används för att testa tvåspråkiga kognitiva kontroll förmågor, Är det sannolikt nödvändigt att också använda icke-lingvistiska uppgifter av kognitiv kontroll. Kontroll för språkläge och testning av icke-språklig kognition kan ge ytterligare jämförelser som visar ett mer realistiskt mönster av kognitiva fördelar som beror på tvåspråkighet.

Som resultaten visar var de förväntade resultaten av underlättande för kongruenta prövningar och hämning till orimliga prövningar uppenbara (se figur 3)när vi testade deltagare i en uppgift där endast ett språk krävdes. Inga skillnader hittades mellan samtidiga tvåspråkiga och de tidiga tvåspråkiga. Detta resultat är förenligt med de data som finns i andra Stroop uppgifter testa ett enda språk i taget⁸. Det är dock viktigt att notera att dessa likheter mellan grupper inte längre sågs när en uppgift med blandade språk gavs i detta experiment. Denna uppgift är sannolikt svårare för deltagarna och denna ökade svårigheter orsakade skillnader att växa fram i beteendedata. I en annan studie som använde både ett enda och ett blandat språk i en icke-Stroop konfliktlösning uppgift, skillnader mellan villkoren hittades, med större verkställande kontroll funktioner som finns under blandade språk villkor²⁹.

Som vi har sagt på andra håll²⁶, de olika mönster av underlättande och hämning som finns i blandade språk Stroop uppgift tyder på att även om både samtidiga och tidiga tvåspråkiga deltagare förvärvat båda sina språk tidigt, det finns sannolikt olika underliggande processer kopplade till varje språk. Viktigt, Detta innebär att dessa deltagare inte bör grupperas tillsammans i uppgifter som testar deras språk och ännu mer allmänna kognitiva färdigheter. Dessutom, medan dessa skillnader som finns i blandade språk block kan helt enkelt bero på den extra komplexiteten, är det också värt att överväga effekten av språksammanhang. Tvåspråkig är en mycket heterogen grupp som använder sina språk på mycket olika sätt, och därmed engelsk-franska tvåspråkiga i en tvåspråkig stad (t.ex. Dessa sammanhangseffekter (se Gröna och kollegor^30,31) kommer att behöva undersökas ytterligare med noggrann hänsyn till både tidigare och nuvarande användning av båda språken för tvåspråkiga deltagare. Det måste dock noteras att med beteendemässiga skillnader som finns, är det inte klart vilka underliggande processer orsakar dessa korsgruppseffekter. De framtida anvisningarna för denna typ av forskning kommer att vara att undersöka vad som händer på neurologisk nivå genom att mäta beteendedata samtidigt med hjärndata (t.ex. händelserelaterade hjärnpotentialer).

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Button box	Cedrus		Button box for response; however, any response pad or the computer keyboard can be used to collect responses.
Desktop computer (Windows OS)	Dell		Computer system for delivering stimuli; however, any computer, including laptops, can be used.
Presentation	Neurobehavioural Systems		Software for presenting behavioural experiments; however, the experiment can be programmed using a variety of experimental software.