Questa ricerca è stata sostenuta da un NSF Graduate Research Fellowship a Danielle R. Perszyk e una borsa di studio NIH a Sandra R. Waxman (R01HD083310).

Le seguenti procedure sono state approvate dal Comitato Etico Northwestern University e il consenso informato è stato ottenuto dai caregivers di tutti i bambini. Abbiamo reclutato bambini di essere cresciuti in ambienti con l&#39;esposizione di oltre il 50% a inglese 11, 17. Neonati in tutti gli esperimenti prima ascoltato una colonna sonora in cui abbiamo manipolato loro esposizione alla sia vocalizzazioni lemur o discorso all&#39;indietro; Hanno poi partecipato ad un compito oggetto di categorizzazione. Nei variava tutti i neonati era (a) il tipo di segnale hanno sentito nella manipolazione esposizione e il compito categorizzazione (sia vocalizzazioni lemur o discorso all&#39;indietro) e (b) la misura della fase di esposizione (sia breve esposizione in laboratorio o esposizione prolungata a casa). Per tutti i bambini, il compito di categorizzazione è avvenuta in laboratorio. 1. Materiali <ol><li> Come creare le manipolazioni di esposizione<ol><li> Selezionare 8 campioni distinti di vocalizzazioni lemure e 8 campioni distinti di discorso all&#39;indietro, ciascuno da 2 a 4 s di durata. Insieme, gli 8 campioni devono produrre 30 s di ciascun segnale acustico. Assicurarsi che i segmenti lemur vocali e all&#39;indietro sono abbinati il più possibile per durata (per esempio, ~ 3 s di durata) e di frequenza media (ad esempio, ~ 300 Hz). <ol><li> Per ottenere vocalizzazioni lemuri, cercare un database di vocalizzazioni di animali o contattare un ricercatore che raccoglie vocalizzazioni di animali. </li><li> Per creare segmenti di parola indietro, utilizzare un programma software (ad esempio, Audacity) computer portatile e di (1) registrare un assistente di ricerca di lingua ~ 3 s frasi in discorso infantile diretto e (2) temporalmente inversa (in Audacity: Effetto&gt; Reverse) ogni segmento discorso. </li></ol></li><li> Scegli un pezzo di musica strumentale classica, che è più lungo di 4 min. Qui, abbiamo usato il primo 4 min di quartetto d&#39;archi di Beethoven in Do minore, Op 18 n ° 4: III.Menuetto. </li><li> Utilizzare un programma software di editing audio (ad esempio, Audacity) per importare la musica (in Audacity: File&gt; Importa) e selezionare una parte del pezzo che è di circa 4 minuti di durata (evidenziare ed eliminare il resto del pezzo). <ol><li> Creare 2 colonne distinte inserendo (cioè, copiare e incollare) 8 segmenti selezionati di ciascun tipo (vocalizzazioni lemur o discorso all&#39;indietro) nella colonna sonora. </li><li> Per creare la colonna sonora &quot;Lemur&quot;, aprire i file audio 8 lemure vocalizzazione nello stesso programma software (ad esempio, Audacity) e inserirli nel file con la musica. <ol><li> Per fare ciò, evidenziare un intero vocalizzazione lemure, passare a Modifica&gt; Copia, posizionare il cursore nel file musicale, e passare a Modifica&gt; Incolla. Inserire le vocalizzazioni a intervalli irregolari per tutta la colonna sonora. Non li metterà a frase confini musicali. Fate questo due volte per ogni vocalizzazione lemure, insertili ng in un ordine pseudorandomized per garantire che nessun 2 vocalizzazioni identici si verificano in una riga. Insieme, questo produce un 5 min ciclo (4 min di musica, intervallata da 1 min di vocalizzazioni lemuri). </li><li> Ripetere questo 5 min colonna sonora in modo che l&#39;intera colonna sonora dura circa 10 min. Per fare ciò, evidenziare l&#39;intera sezione 5 min, vai a Modifica&gt; copia, posizionare il cursore alla fine della sezione 5-min, e vai a Modifica&gt; Incolla. </li></ol></li><li> Per creare la colonna sonora di 10 min &quot;Backward Speech&quot;, sostituire ogni vocalizzo lemure nella colonna sonora Lemur con un segmento selezionato di discorso a ritroso, utilizzando lo stesso ordine pseudorandomized. </li></ol></li></ol></li><li> Come creare l&#39;attività di categorizzazione <ol><li> Materiale visivo: Creare 2 set di disegni al tratto a mano. In ciascuna serie, comprende 9 membri della stessa categoria oggetto (qui, utilizzare 9 disegni distinti di dinosauri e 9 disegni distinti di pesce). Utilizzare una different colore brillante per ogni disegno all&#39;interno di una determinata categoria. Scansione questi disegni su un computer e salvarli come file immagine. Si noti che i disegni devono essere oggetti non familiari ai bambini alle età testati. </li><li> materiali acustici: Selezionare una vocalizzazione lemure e un segmento discorso a ritroso che non sono stati inclusi in una delle manipolazioni di esposizione (1.1.3). Abbinare i segmenti di parola lemur e indietro il più possibile per durata (per esempio, ~ 3 s di durata) e per frequenza media (ad esempio, ~ 300 Hz). </li><li> Programmare un compito in MATLAB che comprende una fase di familiarizzazione e di una fase di test; questa operazione sarà proiettata su un 5 ft da 5 ft schermo davanti al bambino. <ol><li> Programmare la fase di familiarizzazione tale che 8 degli esemplari visivo da una sola categoria (ad esempio, 8 dinosauri, ognuna con un colore diverso) appaiono in sequenza. Ogni esemplare dovrebbe apparire per 20 s, sia sul lato destro o sinistro della schermata, in modo alternato. create 2 distinte versioni, accoppiando ogni esemplare familiarizzazione con uno degli stimoli acustici sottostanti ( &quot;Lemur&quot; e &quot;indietro condizioni Speech&quot;, rispettivamente). In entrambe le condizioni, lo stimolo acustico deve avvenire due volte su ogni processo di familiarizzazione; una volta quando viene visualizzato il modello visivo, e ancora una volta 10 s più tardi. <ol><li> Nella condizione Lemur, programma ogni familiarizzazione esemplare appaia contemporaneamente con un vocalizzazione lemure. </li><li> Nella condizione Discorso indietro, programma di ciascun esemplare di familiarizzazione di apparire simultaneamente con un segmento discorso all&#39;indietro. </li></ol></li><li> Durante la fase di test, presentare la 9 ° esemplare della categoria familiare (ad esempio, un altro dinosauro) ed un esemplare dall&#39;altro categoria (ad esempio, un pesce). Queste due immagini devono essere identici nel colore e presentata contemporaneamente (quello presentato a destra e l&#39;altra sul lato sinistro dello schermo) in silenzio per 20 s. </li></ol&gt; </li><li> A programmare il compito categorizzazione, contrappeso (1) quale categoria sarà presentato durante la fase di familiarizzazione, (2) il lato in cui viene visualizzata la prima immagine familiarizzazione, e (3) il lato in cui appariranno i nuovi e familiari immagini di test . </li></ol></li></ol> 2. Procedure generali <ol><li> fase esposizione <ol><li> Posizionare il bambino vicino al caregiver o sul loro ginocchia in una zona tranquilla. Posizionare un laptop o tablet nel campo visivo del bambino (da 1 a 4 piedi dal bambino). </li><li> Usare il laptop o tablet per presentare sia la Lemur o la colonna sonora vocale indietro. </li></ol></li><li> compito di categorizzazione <ol><li> In una stanza di prova semi-oscurata in laboratorio, sedere il caregiver su una sedia 4 ft da un 5 ft da 5 ft schermo. Collegare il computer portatile con il compito di categorizzazione programmato in MATLAB per (1) lo schermo che mostrerà il compito di categorizzazione e (2) un progector che proietterà il compito sullo schermo. </li><li> Sedere il bambino sul grembo del caregiver, rivolto in avanti. </li><li> Istruire il caregiver per evitare di influenzare il comportamento del bambino in alcun modo. Più in particolare, di istruirli a rimanere in silenzio e ancora per tutta la durata del compito e per mantenere il loro bambino centrato, utilizzando la loro linea mediana come guida. Fornire caregiver con un paio di occhiali oscurati per garantire che essi non possono vedere i materiali visivi. </li><li> Accendere il proiettore. </li><li> Accendere apparecchio di controllo per catturare il comportamento dei neonati durante il compito. </li><li> Inizia il compito di categorizzazione premendo il tasto &quot;Esegui&quot; in MATLAB: Presentare la condizione Lemur se il bambino è stato esposto alla colonna sonora Lemur e la condizione Discorso indietro se il bambino è stato esposto alla colonna sonora vocale indietro. </li></ol></li><li> Coding (unico compito di categorizzazione) <ol><li> Codice l&#39;insorgenza e offset di le di ogni bambinoft e guarda a destra sia durante la fase di familiarizzazione e di test. </li><li> Escludere i bambini che (1) guardano meno di 6 degli esemplari di familiarizzazione; (2) sembrano durante meno del 40% della fase di familiarizzazione. escludere anche neonati se c&#39;è interferenza parentale, errore sperimentale o guasto tecnico, o se le loro prestazioni a prova è superiore 2 SD dalla media. </li></ol></li><li> Analisi <ol><li> Per la fase di familiarizzazione, calcolare il totale della quantità di tempo ogni bambino guardò gli oggetti di familiarizzazione. </li><li> Per la fase di test, calcolare un punteggio preferenza per ogni bambino: (tempo alla ricerca totale immagine di prova romanzo) / (tempo alla ricerca totale per entrambe le immagini di prova). </li></ol></li></ol> 3. Esperimento 1: breve esposizione al Lemur Vocalizations <ol><li> I partecipanti <ol><li> Reclutare 14 neonati a 6 a 7 mesi di età. </li></ol></li><li> Procedura <ol><li> Invita °e caregiver e bambino in una stanza tranquilla e confortevole. Nel nostro laboratorio, questa camera è adiacente alla sala prove. </li><li> Manipolazione di esposizione: Gioca la colonna sonora Lemur una volta, con il visualizzatore musica (ad esempio, iTunes) presenti sullo schermo. </li><li> compito stelle: Quando la colonna sonora finisce, guidare il caregiver e il bambino nella stanza di prova. Inizia il compito di categorizzazione (condizione Lemur). </li></ol></li></ol> 4. Esperimento 2: breve esposizione to Speech Backward <ol><li> I partecipanti <ol><li> Identico al Esperimento 1. </li></ol></li><li> Procedura <ol><li> Invita il caregiver e il bambino in una stanza tranquilla e confortevole. </li><li> manipolazione di esposizione: Gioca la colonna sonora Discorso indietro una volta, con il visualizzatore di musica presente sullo schermo. </li><li> compito stelle: Quando la colonna sonora finisce, guidare il caregiver e il bambino nella stanza di prova. Inizia il compito di categorizzazione (BackwaDiscorso condizione rd). </li></ol></li></ol> 5. Esperimento 3: L&#39;esposizione prolungata a Lemur Vocalizations <ol><li> I partecipanti <ol><li> Reclutare 14 neonati a 4,5 mesi di età. </li></ol></li><li> Procedura <ol><li> Per telefono, invitare il caregiver a partecipare ad uno studio a lungo di 6 settimane. Spiegare che lo studio impone loro di esporre il loro bambino, a casa, a 10 minuti di colonna sonora che contiene 8 min di musica e 2 min di vocalizzazioni Lemur (vale a dire, Lemur colonna sonora). Spiegare che lo studio ha una durata di 6 settimane, a partire quando il bambino è di 4,5 mesi e termina quando il bambino è di 6 mesi di età. </li><li> Fornire caregiver con questo preciso schema 7, 8, 18 rastrematura <ol><li> Settimana 1: Gioca la colonna sonora di bambino una volta al giorno, ogni giorno. </li><li> Settimana 2: Gioca la colonna sonora per neonato una volta ogni due giorni. </li><li&gt; Settimana 3: giocare la colonna sonora per neonato 3 volte durante la settimana. </li><li> Settimane 4-6: Gioca la colonna sonora di infante 2 volte a settimana. </li></ol></li><li> Per garantire la fedeltà della manipolazione dell&#39;esposizione durante la manipolazione di esposizione 6 settimane, condividere con gli operatori sanitari un documento interattivo online che (a) delinea il loro ruolo ad ogni passo per tutto il periodo di 6 settimane e (b) chiede loro di registrare ogni data e l&#39;ora che hanno giocato la colonna sonora per il loro bambino. </li><li> Inviare promemoria settimanale per telefono o e-mail per mantenere gli operatori sanitari impegnati e in pista. </li><li> Durante la Settimana 5, programmare una visita di laboratorio per la settimana successiva (Settimana 6). Istruire gli operatori sanitari che i bambini dovrebbero ascoltare la colonna sonora da 2 a 4 giorni prima della visita del laboratorio in programma; i bambini non dovrebbero ascoltare la colonna sonora sia il giorno o il giorno precedente la loro visita. NOTA: Alla visita del laboratorio, non v&#39;è alcuna manipolazione di esposizione: I bambini partecipano solo nel compito di categorizzazione da experiment 1 (condizione Lemur). </li></ol></li></ol>

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Qui descriviamo una procedura per esaminare il ruolo dell&#39;esperienza nel collegare suoni e processi cognitivi di base nella prima infanzia. I nostri esperimenti combinati documentano la prima prova che l&#39;esperienza gioca un ruolo centrale nel guidare i bambini per specificare che segnala, da un ampio set iniziale di possibilità, si sfruttare al core processi concettuali che in ultima analisi, forniscono le basi del significato. Essi rivelano anche un&#39;interfaccia complessa fra natura e cultura: Anche se l&#3...

neonati umani sono nati pronti ad acquisire il linguaggio, uno strumento culturale e cognitiva che ci definisce come specie e forme radicalmente il nostro sviluppo. Al centro della nostra capacità di apprendimento delle lingue sono due caratteristiche uniche di sviluppo umano: La nostra altriciality e le nostre potenti strategie di apprendimento. Insieme, queste caratteristiche sbloccare un notevole grado di plasticità precoce che permette i bambini di essere molto in sintonia con l&#39;input da loro ambienti. Ad esempio, anche se i bambini vengono al mondo con un insieme di preferenze percettivi e capacità discriminatorie sufficientemente ampio per includere i volti e le voci di primati umani e non umani, entro mesi restringono tali preferenze ai segnali esclusivamente umani 1, 2, 3. Questo processo di restringimento percettivo è adattivo per due motivi: Si aumenta il rapporto segnale-rumore di rilevante comunicativo segnali R12; quelli che guiderà i bambini in modo efficiente e con precisione navigare il loro mondo sociale complesso - e apre la strada per l&#39;integrazione di informazioni attraverso modalità percettive (per esempio, i volti e le voci che integrano) 4 - un elemento essenziale per la natura multimodale del linguaggio umano. Inoltre, a causa della precoce plasticità neonati, restringimento percettivo può essere prevenuta o invertita con l&#39;esposizione ai segnali non nativi (ad esempio, la lingua non nativi, volti umani, ritmi musicali straniere) 5, 6, 8. Questo dimostra che restringimento percettivo è l&#39;esperienza-driven. Eppure, a padroneggiare la loro lingua madre, i bambini devono fare di più che entrare in sintonia con i volti e le voci dei suoi altoparlanti. Il potere del linguaggio umano è indissolubilmente legata alla cognizione 9. Incredibilmente, anche nel loro primo anno di vita, i bambini abbiano iEgun di collegare linguaggio e cognizione: è sufficiente ascoltare il linguaggio umano promuove la capacità dei neonati di formare categorie di oggetti, un blocco di costruzione per la loro cognizione 10, 11, 12. Questo non vuol dire che i bambini possono formare solo categorie di oggetti se stanno ascoltando la lingua. Al contrario, decenni di ricerca rivelano che i bambini nei loro primi mesi di vita possono formare almeno alcune categorie di oggetti in assenza di suoni 13. Ma non tutte le categorie di oggetti sono altrettanto facile per i bambini a formare. Le categorie leggermente più difficile fornire una straordinaria opportunità per scoprire l&#39;effetto che, se del caso, la lingua può avere sulla categorizzazione infantile. Per farlo, i ricercatori individuano categorie di oggetti che sono più difficili per i neonati a discernere, in assenza di altre informazioni di supporto (come la lingua) e poi chiedono se la lingua (e altri suoni<html> ) Offrire neonati alcun vantaggio nella categorizzazione. Usando questa logica, un legame precoce tra linguaggio e oggetto categorizzazione è stata documentata in una novità preferenza paradigma progettato per ospitare i bambini molto piccoli (Figura 1B) 11. Questo paradigma ha due fasi. Durante la fase di familiarizzazione, tutti i neonati visualizzare immagini di una serie di oggetti distinti (ad esempio, dinosauri) presentati sequenzialmente in combinazione con un suono. Durante la fase di test, tutti i bambini vedono due nuove immagini in silenzio: Uno è un nuovo membro della categoria ormai familiare (ad esempio, un altro dinosauro) e l&#39;altro è un membro di una categoria di romanzo (per esempio, un pesce). tempo guardando neonati al test serve come indice di categorizzazione. Se i bambini costituiscono la categoria nel corso di familiarizzazione, poi alla prova dovrebbero distinguere il romanzo dall&#39;immagine familiare. Se i bambini non riescono a farlo, poi alla prova dovrebbero esibirsi al caso&quot;&gt; 14, 15, 16. I risultati sono stati sorprendenti. A 3, 4, e 6 mesi, i neonati ascolto di lingua durante la familiarizzazione - sequenze, ma non di toni - formate con successo categorie di oggetti 11, 17. Sorprendentemente, il linguaggio non è l&#39;unico suono che esercita questo vantaggio cognitivo: a 3 e 4 mesi, l&#39;ascolto di vocalizzazioni dei primati non umani (Madagascar, lemure dagli occhi azzurri: Eulemur macaco flavifrons) conferisce lo stesso vantaggio cognitivo vocalizzi umani 17. 6 mesi di età, tuttavia, i bambini si sono sintonizzati questo inizialmente vasto collegamento specificamente per vocalizzazioni umane; vocalizzazioni lemur non esercitano più un effetto vantaggioso sulla categorizzazione infantile 17. Ma quale meccanismo sta alla base aumentando la precisione neonati a collegare lingua ecognizione? Qui, consideriamo il contributo di esperienza neonati. Fa ricca esperienza neonati con il linguaggio umano (e la loro mancanza di esperienza di ascolto a Lemur vocalizzazioni) svolgere un ruolo in quanto restringono il legame tra i segnali inizialmente privilegiati (ad esempio, vocalizzazioni primati umani e non umani) e il processo cognitivo di base dell&#39;oggetto categorizzazione? Certo, non possiamo testare questa manipolando l&#39;esposizione dei neonati al linguaggio. Ma siamo in grado di manipolare la loro esposizione al lemure vocalizzazioni. Ci concentriamo sui bambini a 6 e 7 mesi di età - bambini che, in assenza di esposizione, non più vocalizzazioni collegamento lemuri ed oggetto categorizzazione 17. Nell&#39;esperimento 1, ci chiediamo se breve esposizione al vocalizzazioni lemuri permette loro di conservare il legame tra questo segnale e oggetto categorizzazione. Nell&#39;esperimento 2, ci chiediamo se una breve esposizione al discorso all&#39;indietro - un segnale che non riesce costantemente a sostenere oggetto categorzione in qualsiasi età 17 - promuove anche oggetto di categorizzazione. Nell&#39;esperimento 3, poniamo la questione di esposizione ad un test più severi, esaminando se l&#39;esposizione prolungata a vocalizzazioni lemur permette loro di conservare la loro inizialmente-broad collegamento.

<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

Alla nascita, i neonati non solo preferiscono ascoltare vocalizzazioni umane, ma anche hanno cominciato a collegare queste vocalizzazioni alla cognizione: Per i bambini di età inferiore ai tre mesi di età, l&#39;ascolto di linguaggio umano supporta oggetto categorizzazione, una capacità cognitive di base. Questo link precoce è inizialmente larga: a 3 e 4 mesi, vocalizzazioni di esseri umani e primati non umani sostengono categorizzazione. Ma per 6 mesi, i neonati hanno ristretto il link: Solo vocalizzazioni umane supportano oggetto categorizzazione. Qui chiediamo ciò che guida i bambini come sintonizzare i loro inizialmente ampia link per una più precisa uno, impegnata solo dai vocalizzi della nostra specie. Attraverso tre studi, usiamo un nuovo paradigma di esposizione per esaminare gli effetti di esperienza. Si documentano che solo esporre i neonati a vocalizzazioni dei primati non umani consente neonati per preservare il legame precoce stabilito tra questo segnale e categorizzazione. Al contrario, l&#39;esposizione del lattante al discorso all&#39;indietro - un segnaleche non riesce a supportare la categorizzazione a qualsiasi età - non offre tale vantaggio. I nostri risultati rivelano la potenza delle prime esperienze, come i neonati specificare quali segnali, da un set inizialmente ampia, che continueranno a collegare la cognizione.

Utilizzando le procedure descritte in precedenza (figura 1), abbiamo eseguito tre esperimenti per testare gli effetti dell&#39;esposizione come i bambini affinare i legami tra certi suoni e la cognizione. I risultati dell&#39;esperimento 1 ha rivelato che una breve esposizione a vocalizzazioni lemuri ha avuto un effetto sorprendente. Sette mesi di età esposti a lemure vocalizzazioni preferire in modo affidabi...

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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 3-4 mesi, l&#39;ascolto di vocalizzazioni primati umani e non umani aumenta la cognizione dei neonati; entro 6 mesi, vocalizzazioni solo umani esercitano questo vantaggio cognitivo. Descriviamo una manipolazione di esposizione che rivela il potente ruolo di formazione della esperienza come neonati specificano che suona per collegare la cognizione, e che per sintonizzare fuori.

L&#39;esperienza è strumentale in sintonia un legame tra linguaggio e cognizione: Prove da 6 a 7-month-old categorizzazione oggetto Infants&#39;

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 ...

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6.6K Views.  Northwestern University.  A 3-4 mesi, l'ascolto di vocalizzazioni primati umani e non umani aumenta la cognizione dei neonati; entro 6 mesi, vocalizzazioni solo umani esercitano questo vantaggio cognitivo. Descriviamo una manipolazione di esposizione che rivela il potente ruolo di formazione della esperienza come neonati specificano che suona per collegare la cognizione, e che per sintonizzare fuori. 

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.

Creazione di oggetti e categorie di oggetti per lo studio Percezione e apprendimento percettivo

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

Ricerca

Neuroscienze

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.

Il gioco di memoria (spaziale): Prova il rapporto tra linguaggio spaziale, oggetto conoscenza e cognizione spaziale

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

Comportamento

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 vista dei loro propri: cattura la vista egocentrica di neonati e bambini piccoli con telecamere montate a testa

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.

Definire il ruolo del linguaggio nella categorizzazione degli oggetti degli infanti con paradigmi di 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.

Esplorare la sensibilità del bambino al linguaggio visivo utilizzando eye tracking e il paradigma dall'aspetto preferenziale

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

Cognizione numerica: più o meno

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

Didattica

JoVE Science Education

Psicologia

Psicologia dello sviluppo

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 esclusività: come i bambini imparano il significato delle parole

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

Come i bambini risolvono problemi usando il ragionamento causale

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

Categorie e inferenze induttive

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 ...

L'esperienza è strumentale in sintonia un legame tra linguaggio e cognizione: Prove da 6 a 7-month-old categorizzazione oggetto Infants'

Riepilogo

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