Esta investigación fue financiada por una beca de investigación NSF Graduate a Danielle R. Perszyk y una subvención del NIH para Sandra R. Waxman (R01HD083310).

Los siguientes procedimientos fueron aprobados por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Northwestern y el consentimiento informado se obtuvo de los cuidadores de todos los recién nacidos. Se reclutaron infantes que están siendo criados en ambientes con una exposición de más de 50% de Inglés 11, 17. Los recién nacidos en todos los experimentos primero escucharon una banda sonora en la que manipulamos su exposición a cualquiera de las vocalizaciones de lémures o discurso hacia atrás; luego participaron en una tarea de categorización de objetos. Lo que varió entre los lactantes fue de (a) el tipo de señal que escucharon en la manipulación de la exposición y la tarea de categorización (ya sean las vocalizaciones de lémures o discurso hacia atrás) y (b) la extensión de la fase de exposición (ya sea una breve exposición en el laboratorio o la exposición prolongada en casa). Para todos los lactantes, la tarea de categorización se llevó a cabo en el laboratorio. 1. Materiales <ol><li> Cómo crear las manipulaciones de exposición<ol><li> Seleccionar 8 muestras distintas de vocalizaciones lémur y 8 muestras distintas de discurso hacia atrás, cada uno de 2 a 4 s de duración. En conjunto, las 8 muestras deben rendimiento del 30 s de cada señal acústica. Asegúrese de que los segmentos de lémures y del habla hacia atrás se hacen coincidir tan estrechamente como sea posible para la duración (por ejemplo, ~ 3 s de duración) y de frecuencia media (por ejemplo, ~ 300 Hz). <ol><li> Para obtener las vocalizaciones de lémur, buscar una base de datos de vocalizaciones animales o ponerse en contacto con un investigador que recoge las vocalizaciones de animales. </li><li> Para crear segmentos de voz hacia atrás, usar un ordenador portátil y un programa de software (por ejemplo, Audacity) a (1) grabar un asistente de investigación de habla ~ 3 s frases en el discurso dirigido a los bebés y (2) temporal inversa (en Audacity: Efecto&gt; Invertir) cada segmento de voz. </li></ol></li><li> Elegir una pieza de música instrumental clásica que es más largo que 4 min. Aquí, se utilizó el primero 4 min de cuarteto de la secuencia de Beethoven en C Minor, Op 18 No. 4: III.Menuetto. </li><li> Utilice un programa de software de edición de audio (por ejemplo, Audacity) para importar la música (en Audacity: Archivo&gt; Importar) y seleccione una parte de la pieza que es de aproximadamente 4 minutos de duración (resaltar y eliminar el resto de la pieza). <ol><li> Crear 2 bandas sonoras distintas mediante la inserción (es decir, copiar y pegar) los 8 segmentos seleccionados de cada tipo (vocalizaciones lémur o discurso hacia atrás) en la banda de sonido musical. </li><li> Para crear la banda sonora &quot;lémur&quot;, abrir los archivos de sonido 8 lémur de vocalización en el mismo programa de software (por ejemplo, Audacity) e insertarlos en el archivo con la música. <ol><li> Para ello, resalte toda una vocalización lémur, vaya a Edición&gt; Copiar, coloque el cursor en el archivo de música, y vaya a Edición&gt; Pegar. Inserte las vocalizaciones a intervalos irregulares a lo largo de la banda sonora. No los coloque en los límites de frase musical. Haga esto dos veces para cada vocalización lémur, inserting de ellos en un orden pseudorandomized para asegurarse de que no hay 2 vocalizaciones idénticos se producen en una fila. Juntos, esto produce un bucle 5 min (4 min de la música, intercalados con 1 min de vocalizaciones lémur). </li><li> Repita este 5 min banda sonora de modo que toda la banda sonora dura aproximadamente 10 min. Para ello, resalte toda la sección 5 min, vaya a Edición&gt; Copiar, coloque el cursor al final de la sección 5 minutos, y vaya a Edición&gt; Pegar. </li></ol></li><li> Para crear el 10 min banda sonora &quot;Speech hacia atrás&quot;, reemplazar cada vocalización lémur en la banda sonora lémur con un segmento seleccionado de expresión hacia atrás, utilizando el mismo orden pseudorandomized. </li></ol></li></ol></li><li> Cómo crear la tarea de categorización <ol><li> materiales visuales: Crear 2 juegos de dibujos de líneas con la mano. En cada conjunto, se compone de 9 miembros de la misma categoría objeto (aquí, utilice 9 dibujos distintos de los dinosaurios y 9 dibujos distintos de peces). Utilice una diferent color brillante para cada dibujo de una categoría concreta. Escanear estos dibujos en un ordenador y guardarlos como archivos de imagen. Tenga en cuenta que los dibujos deben ser objetos no familiares a los niños en las edades analizadas. </li><li> materiales acústicos: Seleccione una vocalización lémur y un segmento de voz hacia atrás que no fueron incluidos en cualquiera de las manipulaciones de exposición (1.1.3). Coinciden con los segmentos de habla de lémures y hacia atrás lo más cerca posible de duración (por ejemplo, ~ 3 s de duración) y de frecuencia media (por ejemplo, ~ 300 Hz). </li><li> Programar una tarea en MATLAB que incluye una fase de familiarización y una fase de prueba; Esta tarea se proyecta sobre unos 5 pies por 5 pies delante de la pantalla del infante. <ol><li> Programar la fase de familiarización tal que 8 de los ejemplos visuales de una única categoría (por ejemplo, 8 dinosaurios, cada uno de un color diferente) aparecen de forma secuencial. Cada ejemplar debería aparecer durante 20 s, en el lado derecho o izquierdo de la pantalla, de forma alterna. create 2 versiones distintas, que empareja cada ejemplar de familiarización con uno de los estímulos acústicos a continuación ( &quot;Lemur&quot; y condiciones &quot;del habla hacia atrás&quot;, respectivamente). En ambas condiciones, el estímulo acústico debe ocurrir dos veces en cada prueba de familiarización; una vez cuando aparece el ejemplo visual, y una vez más después de 10 s. <ol><li> En la condición de Lemur, el programa de cada ejemplar de familiarización que aparezca simultáneamente con una vocalización lémur. </li><li> En la condición del habla hacia atrás, el programa de cada ejemplar de familiarización que aparezca simultáneamente con un segmento de voz hacia atrás. </li></ol></li><li> Durante la fase de prueba, presentar la 9ª ejemplar de la categoría familiarizado (por ejemplo, otro dinosaurio) y un ejemplo de la otra categoría (por ejemplo, un pez). Estas dos imágenes deben ser idénticos en color y presentada simultáneamente (uno presentó a la derecha y el otro en el lado izquierdo de la pantalla) en silencio durante 20 s. </li></ol&gt; </li><li> En la programación de la tarea de categorización, de contrapeso (1) qué categoría se presentará durante la fase de familiarización, (2) el lado en el que aparecerá la primera imagen de familiarización, y (3) el lado en el que aparecerán las nuevas y conocidas imágenes de prueba . </li></ol></li></ol> 2. Procedimientos Generales <ol><li> fase de exposición <ol><li> Colocar al bebé cerca del cuidador o en su regazo en una zona tranquila. Colocar un ordenador portátil o tableta dentro del rango de visión del niño (de 1 a 4 pies del bebé). </li><li> Utilice el ordenador portátil o tableta para presentar, ya sea el Lemur o la banda sonora de voz hacia atrás. </li></ol></li><li> tarea de categorización <ol><li> En una sala de ensayo semi-oscuro en el laboratorio, asentar el cuidador en una silla de 4 pies de un 5 pies por 5 pies pantalla. Conectar el ordenador portátil con la tarea de categorización programado en MATLAB para (1) la pantalla que mostrará la tarea de categorización y (2) projector que proyectará la tarea en la pantalla. </li><li> Asentar el bebé en el regazo del cuidador, mirando hacia delante. </li><li> Instruir al cuidador para no influir en el comportamiento del niño de ninguna manera. Más específicamente, instruirlos a permanecer quieto y en silencio durante toda la duración de la tarea y para mantener a su bebé centrado, el uso de su línea media como guía. Proporcionar a los cuidadores con un par de lentes tintados para asegurarse de que no pueden ver los materiales visuales. </li><li> Encender el proyector. </li><li> A su vez en el equipo de grabación para capturar el comportamiento de los bebés durante toda la tarea. </li><li> Comenzar la tarea de categorización pulsando el botón &quot;Ejecutar&quot; en MATLAB: Presentar la condición Lemur si el bebé se expone a la banda sonora Lemur y la condición del habla hacia atrás si el niño estuvo expuesto a la banda de sonido de voz hacia atrás. </li></ol></li><li> Codificación (sólo tarea de categorización) <ol><li> Código del inicio y final de le de cada bebépies y se ve bien durante tanto la fase de familiarización y de prueba. </li><li> Excluir a los niños que (1) se ven en menos de 6 de los ejemplares de familiarización; (2) se ven durante menos de 40% de la fase de familiarización. excluir también los bebés si hay interferencia de los padres, el error experimental o fallo técnico, o si su rendimiento en el ensayo es superior a 2 desviaciones estándar de la media. </li></ol></li><li> análisis <ol><li> Para la fase de familiarización, calcular el total de la cantidad de tiempo que cada niño miraba a los objetos de familiarización. </li><li> Para la fase de prueba, calcular una puntuación de preferencia para cada bebé: (tiempo total de la imagen de aspecto novedoso a prueba) / (tiempo buscando un total de dos imágenes de prueba). </li></ol></li></ol> 3. Experimento 1: Breve exposición a Lemur Vocalizaciones <ol><li> Participantes <ol><li> Reclutar a 14 niños a los 6 a 7 meses de edad. </li></ol></li><li> Procedimiento <ol><li> invitar ºe cuidador y el niño en una habitación tranquila, confortable. En nuestro laboratorio, esta sala se encuentra junto a la sala de pruebas. </li><li> La manipulación de la exposición: Juega la banda sonora Lemur una vez, con el visualizador de música (por ejemplo, iTunes) presente en la pantalla. </li><li> tarea de categorización: Cuando finaliza la banda sonora, guiar el cuidador y el niño en la sala de pruebas. Comenzar la tarea de categorización (condición Lemur). </li></ol></li></ol> 4. Experimento 2: Breve exposición a Speech Backward <ol><li> Participantes <ol><li> Idéntico al Experimento 1. </li></ol></li><li> Procedimiento <ol><li> Invitar al cuidador y el niño en una habitación tranquila, confortable. </li><li> la manipulación de la exposición: jugar a la banda de sonido de voz hacia atrás una vez, con el visualizador de música presente en la pantalla. </li><li> tarea de categorización: Cuando finaliza la banda sonora, guiar el cuidador y el niño en la sala de pruebas. Comenzar la tarea de categorización (BackwaDiscurso condición rd). </li></ol></li></ol> 5. Experimento 3: La exposición prolongada a Lemur Vocalizaciones <ol><li> Participantes <ol><li> Reclutar a 14 niños a los 4,5 meses de edad. </li></ol></li><li> Procedimiento <ol><li> Por teléfono, llama a los cuidadores a participar en un estudio a largo de 6 semanas. Explica que el estudio les obliga a exponer su bebé, en casa, para una banda sonora 10 min que contiene 8 min de la música y 2 min de vocalizaciones lémur (es decir, Lemur banda sonora). Explica que el estudio tiene una duración de 6 semanas, comenzando cuando el bebé es de 4,5 meses y termina cuando el bebé tenga 6 meses de edad. </li><li> Proporcionar cuidadores con este calendario 7, 8, 18 ahusamiento precisa <ol><li> Semana 1: Juega la banda sonora de bebé una vez al día, todos los días. </li><li> Semana 2: jugar a la banda sonora de bebé una vez cada dos días. </li><li&gt; Semana 3: jugar a la banda sonora de infantiles 3 veces durante la semana. </li><li> Semanas 4-6: jugar a la banda sonora de bebé 2 veces por semana. </li></ol></li><li> Para asegurar la fidelidad de la manipulación de la exposición durante toda la manipulación de la exposición 6 semanas, comparte con los cuidadores un documento interactivo en línea que (a) describe su papel en cada paso a lo largo del período de 6 semanas y (b) les pide a grabar cada fecha y la hora en que jugaron la banda sonora de su bebé. </li><li> Enviar recordatorios semanales por teléfono o correo electrónico para mantener los cuidadores comprometidos y en pista. </li><li> Durante la Semana 5, programar una visita al laboratorio para la semana siguiente (semana 6). Instruir a los cuidadores que los niños deben escuchar a la banda sonora de 2 a 4 días antes de su visita programada de laboratorio; los bebés no deben escuchar la banda sonora, ya sea en el mismo día o el día anterior a su visita. NOTA: En la visita al laboratorio, no hay manipulación de la exposición: Los bebés participan sólo en la tarea de categorización de Experiment 1 (condición Lemur). </li></ol></li></ol>

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Los autores no tienen nada que revelar.

Aquí describimos un procedimiento para examinar el papel de la experiencia en la vinculación de los sonidos y los procesos cognitivos básicos en la infancia temprana. Nuestros experimentos combinados documentan la primera evidencia de que la experiencia juega un papel central en los lactantes guía para especificar lo que indica, de un amplio conjunto inicial de posibilidades, que van a aprovechar los procesos conceptuales básicas que en última instancia en las bases de significado. También revelan una interfaz co...

Los bebés humanos nacen listos para adquirir el lenguaje, una herramienta cultural y cognitivo que nos define como especie y moldear nuestro desarrollo. El centro de nuestra capacidad para aprender el lenguaje son dos características únicas del desarrollo humano: Nuestra altricialidad y nuestras estrategias de aprendizaje de gran alcance. En conjunto, estas características desbloquear un notable grado de plasticidad temprana que permite a los niños estar muy en sintonía con el aporte de sus entornos. Por ejemplo, aunque los bebés entran en el mundo con un conjunto de preferencias de percepción y las capacidades discriminatorias suficientemente amplio para incluir las caras y las voces de primates humanos y no humanos, dentro meses estrechan estas preferencias a exclusivamente señales humanos 1, 2, 3. Este proceso de estrechamiento perceptual es adaptativo en dos aspectos: aumenta la relación señal-ruido de relevante comunicativa señales R12; aquellos que guiará a los niños a navegar de manera eficiente y precisa su mundo social complejo - y se allana el camino para la integración de información a través de modalidades perceptivas (por ejemplo, la integración de las caras y voces) 4 - un elemento esencial para la naturaleza multimodal del lenguaje humano. Además, debido a la plasticidad a principios de los bebés, estrechamiento perceptual se puede prevenir o revertir con la exposición a señales no nativas (por ejemplo, el idioma no nativo, caras no humanos, ritmos musicales extranjeros) 5, 6, 8. Esto ilustra que el estrechamiento de percepción es la experiencia impulsada. Sin embargo, para dominar su lengua materna, los bebés deben hacer más que sintonizar con las caras y las voces de sus altavoces. El poder del lenguaje humano está inextricablemente ligada a la cognición 9. Increíblemente, incluso en su primer año de vida, los bebés tienen bEgun para vincular el lenguaje y la cognición: Basta con escuchar el lenguaje humano promueve la capacidad de los bebés para formar categorías de objetos, un bloque de construcción para su cognición 10, 11, 12. Esto no quiere decir que los niños sólo pueden formar categorías de objetos si están escuchando al lenguaje. Por el contrario, décadas de investigación revelan que los bebés en sus primeros meses de vida pueden formar por lo menos algunas categorías de objetos en la ausencia de cualquier sonido 13. Pero no todas las categorías de objetos son igual de fácil para los niños a la forma. Las categorías poco más difícil proporcionar una poderosa oportunidad para descubrir qué efecto, si lo hay, el lenguaje puede tener sobre la categorización infantil. Para ello, los investigadores a identificar categorías de objetos que son más difíciles para los niños a discernir en ausencia de otra información de apoyo (como el lenguaje) y luego se preguntan si el lenguaje (y otros sonidos<html> ) Ofrecer a los niños una ventaja en la clasificación. Utilizando esta lógica, un enlace temprano entre la lengua y el objeto categorización se documentó en un paradigma de preferencia por la novedad diseñado para acomodar los niños muy pequeños (figura 1B) 11. Este paradigma tiene dos fases. Durante la fase de familiarización, todos los lactantes ver imágenes de una serie de objetos distintos (por ejemplo, dinosaurios) presentaron secuencialmente en conjunción con un sonido. Durante la fase de prueba, todos los lactantes ver dos nuevas imágenes en silencio: Uno es un nuevo miembro de la categoría ahora familiar (por ejemplo, otro dinosaurio) y el otro es un miembro de una nueva categoría (por ejemplo, un pez). tiempo en busca de los bebés en el ensayo sirve como índice de categorización. Si los bebés forman la categoría durante la familiarización, a continuación, en la prueba que debe distinguir la novela de la imagen familiar. Si los bebés no lo hacen, a continuación, en la prueba que debe realizarse en la oportunidad&quot;&gt; 14, 15, 16. Los resultados fueron sorprendentes. A los 3, 4 y 6 meses, los bebés que escuchan idioma durante la familiarización - secuencias, pero no tone - formados con éxito categorías de objetos 11, 17. Sorprendentemente, el lenguaje no es el único sonido que ejerce esta ventaja cognitiva: A los 3 y 4 meses, escuchar vocalizaciones de primates no humanos (Madagascar, lémur de ojos azules: Eulemur Macaco flavifrons) confiere la misma ventaja cognitiva como vocalizaciones humanos 17. A los 6 meses de edad, sin embargo, los bebés han sintonizado inicialmente este amplio enlace específicamente a las vocalizaciones humanos; vocalizaciones lémur ya no ejercen un efecto ventajoso sobre la categorización infantil 17. Pero lo que subyace mecanismo de precisión cada vez mayor de los bebés en la vinculación de la lengua y¿cognición? Aquí, tenemos en cuenta la contribución de la experiencia de los bebés. Hace rica experiencia de los bebés con el lenguaje humano (y su falta de experiencia de escuchar las vocalizaciones Lemur) juegan un papel, ya que estrechan el vínculo entre las señales inicialmente privilegiados (por ejemplo, vocalizaciones de primates humanos y no humanos) y el proceso cognitivo central de la categorización de objetos? Ciertamente, no podemos probar esto mediante la manipulación de la exposición de los bebés a la lengua. Pero podemos manipular su exposición al lémur de vocalizaciones. Nos centramos en los bebés a los 6 y 7 meses de edad - los niños que, en ausencia de la exposición, las vocalizaciones enlace de lémures ya no y la categorización de objetos 17. En el Experimento 1, nos preguntamos si la exposición breve a las vocalizaciones de lémures les permite conservar el vínculo entre esta señal y la categorización de objetos. En el Experimento 2, nos preguntamos si breve exposición al revés del discurso - una señal que falla constantemente para apoyar Cat objetozación en cualquier edad de 17 años - también promueve la categorización de objetos. En el Experimento 3, ponemos la cuestión de la exposición a una prueba más rigurosa, examinar si la exposición más prolongada a las vocalizaciones de lémures les permite conservar su principio de anchos enlace.

<table><tbody><tr><td>Laptop 1</td><td></td><td></td><td>Use for presenting exposure soundtrack; preferably using iTunes Visualizer</td></tr><tr><td>Laptop 2</td><td></td><td></td><td>Use for programming and presenting categorization task</td></tr><tr><td>Laptop 3 (optional)</td><td></td><td></td><td>Use for coding infant looking behavior (can also use one of the above laptops)</td></tr><tr><td>Coding software</td><td>SuperCoder</td><td></td><td>Use for coding infant looking behavior</td></tr><tr><td>Video recorder</td><td></td><td></td><td>Use for recording infants&#039; face (looking behavior during categorization task)</td></tr><tr><td>Mixer</td><td></td><td></td><td>Use for integrating information from the video recorder (infant looking behavior) and the visual stimuli (categorization task)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>DVD player</td><td></td><td></td><td>Use for recording the input from the video recorder (infant looking behavior)</td></tr><tr><td>Television</td><td></td><td></td><td>Use for viewing input from mixer (screen-in-screen; categorization task in corner of screen showing infant looking behavior)&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Projector</td><td></td><td></td><td>Use for projecting visual stimuli of categorization task on screen</td></tr><tr><td>Speakers</td><td></td><td></td><td>Use for presenting auditory stimuli during categorization task</td></tr><tr><td>Blacked-out sunglasses</td><td></td><td></td><td>Use for blocking caretaker&#039;s vision during categorization task</td></tr><tr><td>Statistical analysis software</td><td>R</td><td></td><td>Use for analyzing infant looking behavior</td></tr></tbody></table>

experience is instrumental in tuning a link between language and cognition: evidence from 6-  to 7- month-old infants' object categorization

Al nacer, los bebés no sólo prefieren escuchar las vocalizaciones humanos, sino que también han comenzado a vincular estas vocalizaciones para la cognición: Para los bebés de tan sólo tres meses de edad, escuchando el lenguaje humano es compatible con la categorización de objetos, una capacidad cognitiva núcleo. Este enlace precoz es inicialmente amplio: A los 3 y 4 meses, vocalizaciones de los seres humanos y los primates no humanos apoyan categorización. Sin embargo, a los 6 meses, los bebés han estrechado el vínculo: Sólo vocalizaciones humanos apoyan la categorización de objetos. Aquí nos preguntamos lo que guía los bebés, ya que inicialmente ajustar su amplia enlace a una más precisa, dedicada únicamente por las vocalizaciones de nuestra especie. A través de tres estudios, se utiliza un novedoso paradigma de la exposición a examinar los efectos de la experiencia. Documentamos que se limita a la exposición de los niños a las vocalizaciones de primates no humanos permite a los niños para preservar el vínculo establecido entre principios de esta señal y la categorización. En contraste, la exposición de los niños a voz hacia atrás - una señalque no termina de facilitar su clasificación a cualquier edad - no ofrece esta ventaja. Nuestros resultados ponen de manifiesto el poder de la experiencia temprana en la infancia especificar qué señales, a partir de un conjunto amplio inicialmente, van a seguir para enlazar con la cognición.

Utilizando los procedimientos descritos anteriormente (Figura 1), nos encontramos con tres experimentos para probar los efectos de la exposición en la infancia refinar los vínculos entre ciertos sonidos y la cognición. Los resultados del Experimento 1 reveló que la exposición breve a las vocalizaciones de lémures tuvo un efecto sorprendente. Siete meses de edad expuestos a Lemur vocalizaciones prefieren ...

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Experience is Instrumental in Tuning a Link Between Language and Cognition: Evidence from 6-  to 7- Month-Old Infants' Object Categorization

A los 3-4 meses, escuchando las vocalizaciones de primates humanos y no humanos aumenta la cognición de los bebés; a los 6 meses, sólo se vocalizaciones humanas ejercen esta ventaja cognitiva. Describimos una manipulación exposición que revela la poderosa función de conformación de la experiencia como los bebés especifican que suena a enlazar a la cognición y la que a desconectar.

La experiencia es instrumental en el ajuste de un vínculo entre el lenguaje y la cognición: Evidencia de 6 a 7 meses de edad, la categorización de objetos bebés

At birth, infants not only prefer listening to human vocalizations, but also have begun to link these vocalizations to cognition: For infants as young as ...

experience-is-instrumental-tuning-link-between-language-cognition

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6.6K vistas.  Northwestern University.  A los 3-4 meses, escuchando las vocalizaciones de primates humanos y no humanos aumenta la cognición de los bebés; a los 6 meses, sólo se vocalizaciones humanas ejercen esta ventaja cognitiva. Describimos una manipulación exposición que revela la poderosa función de conformación de la experiencia como los bebés especifican que suena a enlazar a la cognición y la que a desconectar. 

Video: Experience is Instrumental in Tuning a Link Between Language and Cognition: Evidence from 6-  to 7- Month-Old Infants' Object Categorization

Creating Objects and Object Categories for Studying Perception and Perceptual Learning

In order to quantitatively study object perception, be it perception by biological systems or by machines, one needs to create objects and object categories with precisely definable, preferably naturalistic, properties1. Furthermore, for studies on perceptual learning, it is useful to create novel objects and object categories (or object classes) with such properties2.
Many innovative and useful methods currently exist for creating novel objects and object categories3-6 (also see refs. 7,8). However, generally speaking, the existing methods have three broad types of shortcomings.
First, shape variations are generally imposed by the experimenter5,9,10, and may therefore be different from the variability in natural categories, and optimized for a particular recognition algorithm. It would be desirable to have the variations arise independently of the externally imposed constraints.
Second, the existing methods have difficulty capturing the shape complexity of natural objects11-13. If the goal is to study natural object perception, it is desirable for objects and object categories to be naturalistic, so as to avoid possible confounds and special cases.
Third, it is generally hard to quantitatively measure the available information in the stimuli created by conventional methods. It would be desirable to create objects and object categories where the available information can be precisely measured and, where necessary, systematically manipulated (or 'tuned'). This allows one to formulate the underlying object recognition tasks in quantitative terms.
Here we describe a set of algorithms, or methods, that meet all three of the above criteria. Virtual morphogenesis (VM) creates novel, naturalistic virtual 3-D objects called 'digital embryos' by simulating the biological process of embryogenesis14. Virtual phylogenesis (VP) creates novel, naturalistic object categories by simulating the evolutionary process of natural selection9,12,13. Objects and object categories created by these simulations can be further manipulated by various morphing methods to generate systematic variations of shape characteristics15,16. The VP and morphing methods can also be applied, in principle, to novel virtual objects other than digital embryos, or to virtual versions of real-world objects9,13. Virtual objects created in this fashion can be rendered as visual images using a conventional graphical toolkit, with desired manipulations of surface texture, illumination, size, viewpoint and background. The virtual objects can also be 'printed' as haptic objects using a conventional 3-D prototyper.
We also describe some implementations of these computational algorithms to help illustrate the potential utility of the algorithms. It is important to distinguish the algorithms from their implementations. The implementations are demonstrations offered solely as a 'proof of principle' of the underlying algorithms. It is important to note that, in general, an implementation of a computational algorithm often has limitations that the algorithm itself does not have.
Together, these methods represent a set of powerful and flexible tools for studying object recognition and perceptual learning by biological and computational systems alike. With appropriate extensions, these methods may also prove useful in the study of morphogenesis and phylogenesis.

We describe a novel methodology for creating naturalistic 3-D objects and object categories with precisely defined feature variations. We use simulations of the biological processes of morphogenesis and phylogenesis to create novel, naturalistic virtual 3-D objects and object categories that can then be rendered as visual images or haptic objects.

Creación de objetos y categorías de objetos para el estudio de la percepción y el aprendizaje perceptivo

In order to quantitatively study object perception, be it perception by biological systems or by machines, one needs to create objects and object ...

Investigación

Neurociencias

The (Spatial) Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

The memory game paradigm is a behavioral procedure to explore the relationship between language, spatial memory, and object knowledge. Using two different versions of the paradigm, spatial language use and memory for object location are tested under different, experimentally manipulated conditions. This allows us to tease apart proposed models explaining the influence of object knowledge on spatial language (e.g., spatial demonstratives), and spatial memory, as well as understanding the parameters that affect demonstrative choice and spatial memory more broadly. Key to the development of the method was the need to collect data on language use (e.g., spatial demonstratives: &#34;this/that&#34;) and spatial memory data under strictly controlled conditions, while retaining a degree of ecological validity. The language version (section 3.1) of the memory game tests how conditions affect language use. Participants refer verbally to objects placed at different locations (e.g., using spatial demonstratives: &#34;this/that red circle&#34;). Different parameters can be experimentally manipulated: the distance from the participant, the position of a conspecific, and for example whether the participant owns, knows, or sees the object while referring to it. The same parameters can be manipulated in the memory version of the memory game (section 3.2). This version tests the effects of the different conditions on object-location memory. Following object placement, participants get 10 seconds to memorize the object&#39;s location. After the object and location cues are removed, participants verbally direct the experimenter to move a stick to indicate where the object was. The difference between the memorized and the actual location shows the direction and strength of the memory error, allowing comparisons between the influences of the respective parameters.

The Spatial Memory Game: Testing the Relationship Between Spatial Language, Object Knowledge, and Spatial Cognition

We present a protocol to explore the relationship between spatial language production, spatial memory, and object knowledge. The procedure allows experimental manipulation of, and control over, conditions of object knowledge, language at instruction, and physical location, thus teasing apart cognitive and linguistic models describing interactions between these variables.

El juego de memoria (espacial): Prueba de la relación entre el lenguaje espacial, objeto de conocimiento y cognición espacial

The memory game paradigm is a behavioral procedure to explore the relationship between language, spatial memory, and object knowledge. Using two different ...

Comportamiento

A View of Their Own: Capturing the Egocentric View of Infants and Toddlers with Head-Mounted Cameras

Infants and toddlers view the world, at a basic sensory level, in a fundamentally different way from their parents. This is largely due to biological constraints: infants possess different body proportions than their parents and the ability to control their own head movements is less developed. Such constraints limit the visual input available. This protocol aims to provide guiding principles for researchers using head-mounted cameras to understand the changing visual input experienced by the developing infant. Successful use of this protocol will allow researchers to design and execute studies of the developing child&#39;s visual environment set in the home or laboratory. From this method, researchers can compile an aggregate view of all the possible items in a child&#39;s field of view. This method does not directly measure exactly what the child is looking at. By combining this approach with machine learning, computer vision algorithms, and hand-coding, researchers can produce a high-density dataset to illustrate the changing visual ecology of the developing infant.

Infants and toddlers view the world in a fundamentally different way from their parents. Head-mounted cameras provide a tractable mechanism to understand the infant visual environment. This protocol provides guiding principles for experiments in the home or laboratory to capture the egocentric view of toddlers and infants.

Una visión propia: capturando la visión egocéntrica de bebés y niños pequeños con cabeza-montado cámaras

Infants and toddlers view the world, at a basic sensory level, in a fundamentally different way from their parents. This is largely due to biological ...

Defining the Role Of Language in Infants' Object Categorization with Eye-tracking Paradigms

Assessing infant category learning is a challenging but vital aspect of studying infant cognition. By employing a familiarization-test paradigm, we straightforwardly measure infants&#8217; success in learning a novel category while relying only on their looking behavior. Moreover, the paradigm can directly measure the impact of different auditory signals on the infant categorization across a range of ages. For instance, we assessed how 2-year-olds learn categories in a variety of labeling environments: in our task, 2-year-olds successfully learned categories when all exemplars were labeled&#160;or the first two exemplars were labeled, but they failed to categorize when no exemplars were labeled or only the final two exemplars were labeled. To determine infants&#8217; success in such tasks, researchers can examine both the overall preference displayed by infants in each condition and infants&#8217; pattern of looking over the course of the test phase, using an eye-tracker to provide fine-grained time-course data. Thus, we present a powerful paradigm for identifying the role of language, or any auditory signal, in infants&#8217; object category learning.

Here we present a protocol for familiarization-test paradigms which provide a direct test of infant categorization and help to define the role of language in early category learning.

Definir el papel del lenguaje en objeto categorización los bebés con paradigmas de Eye-tracking

Assessing infant category learning is a challenging but vital aspect of studying infant cognition. By employing a familiarization-test paradigm, we ...

Exploring Infant Sensitivity to Visual Language using Eye Tracking and the Preferential Looking Paradigm

We discuss the use of the preferential looking paradigm in eye tracking studies in order to study how infants develop, understand, and attend to the world around them. Eye tracking is a safe and non-invasive way to collect gaze data from infants, and the preferential looking paradigm is simple to design and only requires the infant to be attending to the screen. By simultaneously showing two visual stimuli that differ in one dimension, we can assess whether infants show different looking behavior for either stimulus, thus demonstrating sensitivity to that difference. The challenges in such experimental approaches are that experiments must be kept brief (no more than 10 min) and be carefully controlled such that the two stimuli differ in only one way. The interpretation of null results must also be carefully considered. In this paper, we illustrate a successful example of an infant eye tracking study with a preferential looking paradigm to discover that 6-month-olds are sensitive to linguistic cues in a signed language despite having no prior exposure to signed language, suggesting that infants possess intrinsic or innate sensitivities to these cues.

Eye tracking studies using a preferential looking paradigm can be used to study infants&#39;&#160;emerging understanding of, and attention to, their external visual world.

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

We discuss the use of the preferential looking paradigm in eye tracking studies in order to study how infants develop, understand, and attend to the world ...

Numerical Cognition: More or Less

Source: Laboratories of Nicholaus Noles and Judith Danovitch&#8212;University of Louisville
One of the goals of the modern education system is to teach children mathematical literacy. They are taught to add, subtract, multiply, and divide, and this base knowledge is used to support learning about geometry, algebra, calculus, physics, and statistics. School-aged children usually acquire these skills in formal educational settings, but the foundation of mathematical understanding is developed much earlier in life.
As infants, humans begin to form the rough representations that allow them to make judgments about number, and perhaps the first numerical concept that humans develop is the idea of less versus more. However, probing these concepts can be challenging, because even if babies have some understanding of number, they have very few ways of showing off what they know. What they can do is crawl, eat, cry, and sleep. Thus, researchers developed a task using this limited set of responses to investigate whether babies can mentally represent number.
This experiment demonstrates how researchers can creatively use food to study concepts of numerical cognition in infants using the method by Feigenson, Carey, and Hauser.1

Investigating Numerical Cognition More/Less in Infants

Cognición numérica: Más o menos

Source: Laboratories of Nicholaus Noles and Judith Danovitch&#8212;University of Louisville
One of the goals of the modern education system is to teach ...

Educación

JoVE Science Education

Psicología

Psicología del Desarrollo

Mutual Exclusivity: How Children Learn the Meanings of Words

Source: Laboratories of Nicholaus Noles and Judith Danovitch&#8212;University of Louisville
Humans are different from other animals in many ways, but perhaps the most important differentiating factor is their ability to use language. Other animals can communicate and even understand and use language in limited ways, but trying to teach human language to a chimp or a dog takes a great deal of time and effort. In contrast, young humans acquire their native language easily, and they learn linguistic rules without explicit instruction, which is an accomplishment that even the smartest animals cannot match.&#160;
One advantage young humans have over animals is that the human brain is especially adapted to learn new words. With only a few exposures, young children can learn new words and remember them. Perhaps more impressively, children can use what they already know to guide their future learning. For example, children treat objects as if they have only one label. So, if a child has learned the word hammer, they won&#8217;t assume an unfamiliar tool has the same name. This is the principle of mutual exclusivity.1-2
This video demonstrates children&#8217;s ability to use mutual exclusivity to match words to objects in their environment.

Mutua exclusividad: Cómo aprenden los niños los significados de palabras

Source: Laboratories of Nicholaus Noles and Judith Danovitch&#8212;University of Louisville
Humans are different from other animals in many ways, but ...

How Children Solve Problems Using Causal Reasoning

Source: Laboratories of Judith Danovitch and Nicholaus Noles&#8212;University of Louisville
Imagine a young child hears an adult say, &#8220;I want to watch the news,&#8221; then watches the adult press a button on the remote control. A moment later, the television screen turns on. The next day, the child wants to turn on the television screen to watch cartoons. How does the child know what to do? Is it enough to say, &#8220;I want to watch cartoons,&#8221; or is pushing the button on the remote control necessary, too? Solving this problem requires children to use the information they observed (i.e., the adult&#8217;s behaviors) to come up with a solution. In their daily lives, children encounter many situations where they need to decode cause-and-effect from complex or ambiguous observations in order to accomplish a goal.
In order to examine children&#8217;s capacity for causal reasoning, psychologists set up tasks using causal scenarios to observe how children draw conclusions and test new hypotheses about the relationships between different types of objects. In these tasks, children are shown interactions involving individual objects or sets of objects. Then, they are asked to identify and use the links between the causes and the effects to solve a problem.
This video demonstrates how to measure children&#8217;s causal reasoning about novel objects based on the methods developed by Gopnik and Sobel1 and Gopnik, Sobel, Schulz, and Glymour.2

Modo en que los niños resuelven problemas utilizando el razonamiento causal.

Source: Laboratories of Judith Danovitch and Nicholaus Noles&#8212;University of Louisville
Imagine a young child hears an adult say, &#8220;I want to ...

Categories and Inductive Inferences

Source: Laboratories of Nicholaus Noles and Judith Danovitch&#8212;University of Louisville
It might be possible for the human brain to keep track of each individual person, place, or thing encountered, but that would be a very inefficient use of time and cognitive resources. Instead, humans develop categories. Categories are mental representations of real things that can be used for a variety of purposes. For example, individuals can use the perceptual features of animals to place them into a given category. So, upon seeing a furry, four-legged, tail-wagging, barking animal, a person can determine that it is a dog. This is one of many examples where people use perceptual similarity to fit new experiences into their existing mental representations.
However, category membership is much more than skin deep, especially for representations of animals. Frank Keil demonstrated this by using a simple, yet powerful technique that focused on the differences between natural kinds and artifacts. Natural kinds include animals and other living things, while artifacts consist largely of nonliving things, such as tables or gold bricks. In his study, Keil told children stories about natural kinds and artifacts that underwent transformations causing them to cross categorical boundaries. For example, he described a step-by-step process by which a raccoon was transformed into a creature that resembled a skunk in every way. At the end of the story, the raccoon was black with a white stripe, and it had implanted glands that made it smell like a skunk, too. He asked the children to determine whether the resulting animal was a raccoon or a skunk. He used a similar method to describe the transformation of a tire-an artifact-into a shoe. Children&#39;s responses revealed interesting developmental changes into how people think about artifacts and natural kinds.
This video demonstrates Frank Keil&#39;s transformation study.1

How Children Categorize Objects and Make Inductive Inferences

Categorías e inferencias inductivas

Source: Laboratories of Nicholaus Noles and Judith Danovitch&#8212;University of Louisville
It might be possible for the human brain to keep track of each ...

Piaget's Stage 1 of Cognitive Development

The sensorimotor stage, the initial phase of Jean Piaget&#39;s theory of cognitive development, spans the first two years of a child&#39;s life. During this period, infants actively engage with their surroundings, building cognitive awareness through direct interaction with the world. This interaction is primarily based on sensory perception and motor actions, allowing infants to gradually understand basic physical properties and predict how objects interact within their environment.
Exploration Through Sensory-Motor Coordination
Infants primarily explore objects using their senses, often mouthing them to discern their texture and edibility. As their motor skills develop, particularly their ability to grasp, infants experiment with objects by shaking, banging, or dropping them to observe cause-and-effect relationships, such as the sound produced when an object strikes a surface. This stage is characterized by gradually improving the ability to combine sensory input with motor responses, enhancing the infant&#39;s capacity to interact with their environment purposefully.
Development of Object Permanence
Piaget theorized that, early in the sensorimotor stage, infants lack object permanence &#8212; the understanding that objects continue to exist even when they are no longer visible. Infants under five months generally assume that an object ceases to exist once it is out of sight. However, between five and eight months, they begin developing object permanence, considered a major cognitive milestone in infancy. Piaget investigated object permanence by presenting an infant with a toy and then hiding it under a blanket. He believed that if the infant grasped that the toy was still there, they would attempt to uncover it. Infants search for hidden objects, reflecting their emerging ability to mentally represent objects and recognize their continued existence beyond immediate visibility.
Stranger Anxiety and Schema Formation
Around the same time as object permanence develops, infants begin to exhibit stranger anxiety, a natural response of fear or discomfort when confronted with unfamiliar individuals. According to Piaget, this response arises because infants cannot yet assimilate the image of an unfamiliar person into an established mental schema, causing distress and prompting defensive reactions such as crying, clinging to caregivers, or averting their gaze. Stranger anxiety signifies the infant&#39;s growing cognitive differentiation between familiar and unfamiliar stimuli, a crucial aspect of early social development within the sensorimotor stage.

Piaget&#39;s first stage of cognitive development is the sensorimotor stage, which spans from birth to approximately two years.
During this stage, infants ...