Esta pesquisa foi apoiada por uma NSF Graduate Research Fellowship para Danielle R. Perszyk e uma subvenção NIH para Sandra R. Waxman (R01HD083310).

Os seguintes procedimentos foram aprovados pela Universidade Northwestern Institutional Review Board e consentimento informado foi obtido a partir dos cuidadores de todas as crianças. Foram recrutados crianças sendo criados em ambientes com exposição superior a 50% para Inglês 11, 17. Crianças em todos os experimentos primeiro ouviu uma trilha sonora em que manipulou sua exposição a qualquer vocalizações de lémures ou discurso para trás; Eles, então, participou de uma tarefa objeto categorização. O que variou entre os bebês era (a) o tipo de sinal que ouviu na manipulação de exposição e a tarefa de categorização (quer vocalizações de lémures ou discurso para trás) e (b) a extensão da fase de exposição (ou uma breve exposição no laboratório ou exposição prolongada em casa). Para todas as crianças, a tarefa de categorização ocorreu no laboratório. 1. Materiais <ol><li> Como criar as manipulações de exposição<ol><li> Escolha 8 amostras distintas de vocalizações lemur e 8 amostras distintas de discurso para trás, cada um 2 a 4 segundos de duração. Em conjunto, as 8 amostras devem rendimento de 30 segundos de cada sinal acústico. Certifique-se de que os segmentos de fala lemur e para trás são combinados, tanto quanto possível para a duração (por exemplo, ~ 3 s de duração) e de frequência média (por exemplo, ~ 300 Hz). <ol><li> Para obter vocalizações lemur, procurar um banco de dados de vocalizações animais ou entre em contato com um investigador que recolhe vocalizações animais. </li><li> Para criar segmentos de fala para trás, usar um laptop e um programa de software (por exemplo, Audacity) a (1) gravar um assistente de pesquisa falando ~ 3 s frases no discurso dirigido-infantil e (2) temporalmente reversa (em Audacity: Efeito&gt; Inverter) cada segmento de voz. </li></ol></li><li> Escolha uma peça de música instrumental clássica que tem mais de 4 min. Aqui, utilizou-se o primeiro 4 min de Quarteto de Beethoven em C menor, op 18 No. 4: III.Menuetto. </li><li> Use um programa de software de edição de áudio (por exemplo, Audacity) para importar a música (em Audacity: File&gt; Import) e selecionar uma parte da peça que é de aproximadamente 4 min de duração (realce e exclua o restante da peça). <ol><li> Criar 2 bandas sonoras diferentes através da inserção (isto é, a cópia e colagem) os 8 segmentos seleccionados de cada tipo (vocalizações lemur ou discurso para trás) para a banda sonora. </li><li> Para criar a trilha sonora de &quot;Lemur&quot;, abra os arquivos de som 8 lemur vocalização no mesmo programa de software (por exemplo, Audacity) e inseri-los no arquivo com a música. <ol><li> Para isso, destacar toda uma vocalização lemur, navegue até Editar&gt; Copiar, coloque o cursor no arquivo de música, e navegue até Editar&gt; Colar. Insira as vocalizações em intervalos irregulares ao longo da trilha sonora. Não colocá-los em frases fronteiras musicais. Faça isso duas vezes para cada vocalização lemur, inserting-los em uma ordem pseudorandomized para assegurar que não há 2 vocalizações idênticos ocorrer em uma fileira. Em conjunto, isto produz um ciclo de 5 min (4 min de música, intercaladas com 1 min de vocalizações lemur). </li><li> Repetir este 5 min banda sonora de modo que toda a banda sonora dura aproximadamente 10 minutos. Para fazê-lo, realce toda a seção 5 min, navegue até Editar&gt; Copiar, coloque o cursor no final da seção 5 min, e navegue até Editar&gt; Colar. </li></ol></li><li> Para criar o 10 minutos banda sonora &quot;Speech para trás&quot;, substituir cada vocalização lemur na banda sonora Lemur com um segmento seleccionado de expressão para trás, usando a mesma ordem pseudorandomized. </li></ol></li></ol></li><li> Como criar a tarefa de categorização <ol><li> materiais visuais: Criar 2 conjuntos de desenhos à mão. Em cada conjunto, incluem 9 membros da mesma categoria de objecto (aqui, utilizar 9 desenhos distintos de dinossauros e 9 desenhos distintos de peixe). Use um different cor brilhante para cada desenho dentro de uma determinada categoria. Digitalizar esses desenhos para um computador e salvá-los como arquivos de imagem. Note-se que os desenhos devem ser objetos estranhos para crianças nas idades testadas. </li><li> Os materiais acústicos: seleccionar uma vocalização lemur e um segmento de voz para trás que não foram incluídos em qualquer uma das manipulações de exposição (1.1.3). Combinar os segmentos de fala lemur e para trás o mais perto possível para a duração (por exemplo, ~ 3 s de duração) e de frequência média (por exemplo, ~ 300 Hz). </li><li> Programar uma tarefa em MATLAB, que inclui uma fase de familiarização e uma fase de teste; esta tarefa será projetada sobre a 5 pés por tela de 5 pés na frente da criança. <ol><li> Programar a fase de familiarização de tal modo que 8 dos exemplares visuais de uma única categoria (por exemplo, 8 dinossauros, cada uma cor diferente) aparecem de forma sequencial. Cada exemplar deve aparecer por 20 s, no lado direito ou do lado esquerdo de uma tela, de maneira alternada. create 2 versões distintas, emparelhar cada exemplar familiarização com um dos estímulos acústicos abaixo ( &quot;Lemur&quot; e &quot;condições de fala para trás&quot;, respectivamente). Em ambas as condições, o estímulo acústico deve ocorrer duas vezes em cada ensaio familiarização; uma vez quando o exemplar visual é exibido, e mais uma vez 10 s mais tarde. <ol><li> Na condição Lemur, programa de cada exemplar de familiarização para aparecer em simultâneo com uma vocalização lêmure. </li><li> Na condição de fala para trás, programa de cada exemplar de familiarização para aparecer simultaneamente com um segmento de fala para trás. </li></ol></li><li> Durante a fase de teste, apresentar a 9 th exemplar da categoria conhecida (por exemplo, um outro dinossauros) e um exemplo da outra categoria (por exemplo, um peixe). Estas duas imagens devem ser idênticas em cor e apresentado simultaneamente (uma apresentado no lado direito e a outra do lado esquerdo do ecrã) em silêncio durante 20 s. </li></ol&gt; </li><li> Na programação do tarefa categorização, contrapeso (1) que categoria será apresentado durante a fase de familiarização, (2) o lado em que a primeira imagem de familiarização aparece, e (3) do lado em que as imagens de ensaio novos e familiares aparece . </li></ol></li></ol> 2. Procedimentos Gerais <ol><li> fase de exposição <ol><li> Coloque a criança perto do cuidador ou em seu colo, numa zona tranquila. Coloque um laptop ou um comprimido dentro do alcance de visão do lactente (de 1 a 4 pés da criança). </li><li> Usar o laptop ou tablet para apresentar tanto o Lemur ou a trilha sonora Speech para trás. </li></ol></li><li> tarefa de categorização <ol><li> Em uma sala de teste semi-escurecida no laboratório, assentar o cuidador em uma cadeira 4 pés de um 5 ft pela tela 5 pés Ligue o computador portátil com a tarefa de categorização programado em MATLAB para (1) a tela que exibirá a tarefa de categorização e (2) um projector que vai projetar a tarefa na tela. </li><li> Acomodar o bebê no colo do cuidador, virado para a frente. </li><li> Instrua o cuidador para evitar influenciar o comportamento da criança de forma alguma. Mais especificamente, instruí-los a permanecer em silêncio e ainda durante toda a duração da tarefa e para manter seu bebê centrado, usando sua linha média como um guia. Fornecer cuidadores com um par de escurecidas óculos para garantir que eles não podem ver os materiais visuais. </li><li> Ligue o projetor. </li><li> Ligue equipamento de gravação para capturar o comportamento das crianças durante toda a tarefa. </li><li> Começar a tarefa de categorização pressionando &quot;Run&quot; em MATLAB: Apresente a condição Lemur se a criança foi exposta a trilha sonora Lemur ea condição Speech para trás se a criança foi exposta a trilha sonora Speech para trás. </li></ol></li><li> Coding (única tarefa categorização) <ol><li> Código do início e término de le de cada criançapés e parece certo durante as fases de familiarização e de teste. </li><li> Excluir as crianças que (1) olhar para menos de 6 dos exemplares de familiarização; (2) olhar durante menos do que 40% da fase de familiarização. exclui também as crianças se há interferência dos pais, erro experimental ou falha técnica, ou se seu desempenho no teste é superior a 2 DP da média. </li></ol></li><li> análises <ol><li> Para a fase de familiarização, calcular o total da quantidade de tempo de cada lactente olhou para os objectos de familiarização. </li><li> Para a fase de teste, calcular uma contagem preferências para cada lactente: (tempo total da imagem de vista novo teste a) / (total de tempo à procura de ambas as imagens de teste). </li></ol></li></ol> 3. Experimento 1: uma breve exposição a Lemur Vocalizações <ol><li> participantes <ol><li> Recrutar 14 crianças de 6 a 7 meses de idade. </li></ol></li><li> Procedimento <ol><li> Convidar the cuidador ea criança em uma tranqüila e confortáveis. No nosso laboratório, este quarto é adjacente para a sala de teste. </li><li> Manipulação Exposição: Jogue a trilha sonora Lemur uma vez, com o visualizador de música (por exemplo, iTunes) presente na tela. </li><li> tarefa de categorização: Quando a trilha sonora termina, orientar o cuidador ea criança na sala de ensaio. Começar a tarefa de categorização (condição Lemur). </li></ol></li></ol> 4. Experimento 2: uma breve exposição a Speech Backward <ol><li> participantes <ol><li> Idêntico ao Experimento 1. </li></ol></li><li> Procedimento <ol><li> Convidar o cuidador ea criança em uma tranqüila e confortáveis. </li><li> manipulação Exposição: Jogue a trilha sonora Speech para trás uma vez, com o visualizador de música presente na tela. </li><li> tarefa de categorização: Quando a trilha sonora termina, orientar o cuidador ea criança na sala de ensaio. Começar a tarefa de categorização (Backwacondição Speech rd). </li></ol></li></ol> 5. Experimento 3: A exposição prolongada ao Lemur Vocalizações <ol><li> participantes <ol><li> Recrutar 14 crianças em 4,5 meses de idade. </li></ol></li><li> Procedimento <ol><li> Por telefone, convidar o cuidador para participar de uma semana 6 estudo de longo. Explicam que o estudo os obriga a expor a sua infante, em casa, para um 10 min banda sonora que contém 8 min de música e 2 min de vocalizações lemur (isto é, Lemur banda sonora). Explique que o estudo tem a duração de 6 semanas, a começar quando a criança é de 4,5 meses e termina quando a criança é de 6 meses de idade. </li><li> Fornecer cuidadores com este esquema 7, 8, 18 afunilamento preciso <ol><li> Semana 1: Jogue a trilha sonora para a criança uma vez por dia, todos os dias. </li><li> Semana 2: Jogue a trilha sonora para a criança uma vez a cada dois dias. </li><li&gt; Semana 3: Jogue a trilha sonora infantis 3 vezes durante a semana. </li><li> Semanas 4-6: Jogue a trilha sonora para a criança 2 vezes por semana. </li></ol></li><li> Para garantir a fidelidade da manipulação exposição durante toda a manipulação exposição seis semanas, compartilhar com os cuidadores um documento interativo online que (a) descreve o seu papel a cada passo ao longo do período de 6 semanas e (b) pede-lhes para gravar cada data e hora em que jogou a trilha sonora de seu bebê. </li><li> Enviar lembretes semanais por telefone ou e-mail para manter cuidadores envolvidos e na trilha. </li><li> Durante a Semana 5, marcar uma visita laboratório para a semana seguinte (Semana 6). Instrua cuidadores que as crianças devem ouvir a trilha sonora de 2 a 4 dias antes da sua visita laboratório programada; crianças não devem ouvir a trilha sonora tanto no dia ou no dia anterior à sua visita. NOTA: Na visita laboratório, não há manipulação exposição: Crianças participar apenas na tarefa de categorização de Experiment 1 (condição Lemur). </li></ol></li></ol>

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Os autores não têm nada a revelar.

Aqui destacamos um procedimento para examinar o papel da experiência na ligação entre sons e processos cognitivos fundamentais cedo na infância. Nossos experimentos combinados documentar a primeira evidência de que a experiência desempenha um papel central na orientação crianças para especificar o que sinaliza, de um amplo conjunto inicial de possibilidades, eles vão aproveitar a processos conceituais centrais que, finalmente, fornecer as bases de significado. Eles também revelam uma interface complexa entre ...

bebês humanos nascem prontas para adquirir a linguagem, uma ferramenta cultural e cognitiva que nos define como uma espécie e formas fundamentalmente nosso desenvolvimento. Central para a nossa capacidade de aprendizagem de línguas são duas características únicas de desenvolvimento humano: Nossa altriciality e nossas estratégias de aprendizagem poderosos. Juntos, esses recursos desbloquear um notável grau de plasticidade cedo que permite que crianças a ser altamente sintonizadas com a entrada de seus ambientes. Por exemplo, embora as crianças vêm ao mundo com um conjunto de preferências de percepção e capacidades discriminatórias suficientemente amplo para incluir os rostos e as vozes de primatas humanos e não humanos, dentro de alguns meses eles estreitar essas preferências como EXCLUSIVAMENTE sinais humanos 1, 2, 3. Este processo de estreitamento perceptual é adaptável por dois motivos: Ele aumenta a relação sinal-para-ruído de relevante comunicativa sinais R12; aqueles que irão orientar as crianças para navegar de forma eficiente e com precisão o seu mundo social complexo - e abre o caminho para a integração de informações entre as modalidades de percepção (por exemplo, integrando rostos e vozes) 4 - um elemento essencial para a natureza multimodal da linguagem humana. Além disso, por causa da plasticidade início dos lactentes, estreitamento de percepção pode ser prevenida ou revertida com a exposição a sinais não nativas (por exemplo, linguagem não nativa, as faces não humanos, ritmos musicais estrangeiros) 5, 6, 8. Isso mostra que o estreitamento perceptivo é orientado a experiência. No entanto, para dominar sua língua nativa, as crianças devem fazer mais do que entrar em sintonia com os rostos e as vozes de seus falantes. O poder da linguagem humana está indissoluvelmente ligada à cognição 9. Incrivelmente, mesmo em seu primeiro ano de vida, os bebês têm bEgun vincular linguagem e cognição: Basta ouvir a linguagem humana promove a capacidade das crianças para formar categorias de objeto, um bloco de construção para sua cognição 10, 11, 12. Isso não quer dizer que as crianças só podem formar categorias de objeto se eles estão ouvindo a linguagem. Pelo contrário, décadas de pesquisa revelam que as crianças em seus primeiros meses de vida pode formar pelo menos algumas categorias de objeto na ausência de quaisquer sons 13. Mas nem todas as categorias de objeto são igualmente fácil para as crianças a se formar. As categorias um pouco mais difícil fornecer uma poderosa oportunidade para descobrir o que efeito, se houver, a linguagem pode ter sobre categorização infantil. Para isso, os pesquisadores a identificar categorias de objeto que são mais difíceis para crianças a discernir, na ausência de outras informações de apoio (como a linguagem) e, em seguida, perguntar se a linguagem (e outros sons<html> ) Oferecem bebês qualquer vantagem na categorização. Usando essa lógica, uma ligação precoce entre linguagem e objeto categorização foi documentada em um paradigma preferência novidade projetado para acomodar crianças muito jovens (Figura 1B) 11. Este paradigma tem duas fases. Durante a fase de familiarização, todos os lactentes visualizar imagens de um conjunto de objectos distintos (por exemplo, dinossauros) apresentada sequencialmente, em conjunto com um som. Durante a fase de teste, todos os lactentes visualizar duas novas imagens em silêncio: Este é um novo membro da categoria já familiar (por exemplo, um outro dinossauros) e o outro é um membro de uma nova categoria (por exemplo, um peixe). tempo à procura dos bebês no teste serve como um índice de categorização. Se as crianças formam a categoria durante familiarização, em seguida, no teste devem distinguir o romance a partir da imagem familiar. Se a criança não conseguir fazer isso, então pelo teste devem executar em oportunidade&quot;&gt; 14, 15, 16. Os resultados foram impressionantes. Aos 3, 4 e 6 meses, as crianças escutam idioma durante familiarização - seqüências, mas não de tom - formado com sucesso categorias de objeto 11, 17. Surpreendentemente, a língua não é o único som que exerce essa vantagem cognitiva: At 3 e 4 meses, ouvindo vocalizações de primatas não-humanos (Madagáscar, lêmures de olhos azuis: Eulemur macaco flavifrons) confere a mesma vantagem cognitiva como vocalizações humanas 17. Por volta dos 6 meses de idade, no entanto, as crianças têm sintonizado isso inicialmente ampla ligação especificamente para vocalizações humanas; vocalizações lemur não exercer um efeito vantajoso na categorização infantil 17. Mas o mecanismo subjacente aumentando a precisão dos bebês na ligação entre linguagem econhecimento? Aqui, consideramos a contribuição da experiência dos recém-nascidos. Faz rica experiência dos recém-nascidos com linguagem humana (e sua falta de experiência ouvindo lemur vocalizações) desempenham um papel como eles estreitar a ligação entre sinais inicialmente privilegiados (por exemplo, vocalizações de primatas humanos e não humanos) e o processo cognitivo núcleo do objeto categorização? Certamente, não podemos testar isso manipulando a exposição dos lactentes à linguagem. Mas nós podemos manipular sua exposição ao lemur vocalizações. Nós nos concentramos em crianças aos 6 e 7 meses de idade - crianças que, na ausência de exposição, já não vocalizações ligação de lémures e objeto categorização 17. No Experimento 1, perguntamos se uma breve exposição a vocalizações lemur lhes permite preservar a ligação entre este sinal e categorização de objeto. No Experimento 2, perguntamos se uma breve exposição a fala para trás - um sinal de que consistentemente falha em apoiar objeto categorização em qualquer idade 17 - também promove objeto categorização. No Experimento 3, colocamos a questão da exposição a um teste mais rigoroso, examinar se a exposição mais prolongada ao vocalizações lemur lhes permite preservar sua inicialmente ampla link.

<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

Ao nascer, os bebês não só preferem ouvir vocalizações humanas, mas também começaram a ligar estas vocalizações à cognição: Para as crianças como os jovens como três meses de idade, ouvir a linguagem humana suporta objeto categorização, uma capacidade cognitiva núcleo. Este link precoce é inicialmente ampla: At 3 e 4 meses, vocalizações de seres humanos e primatas não-humanos apoiar categorização. Mas por 6 meses, as crianças têm diminuído o link: Somente vocalizações humanas apoiar objeto categorização. Aqui nós perguntar o que orienta crianças como eles sintonizar suas inicialmente ampla link para um mais preciso, envolvidos apenas pelas vocalizações de nossa espécie. Através de três estudos, usamos um romance paradigma exposição a examinar os efeitos da experiência. Nós documentamos que simplesmente expor crianças a vocalizações de primatas não-humanos permite que crianças a preservar o link early-estabelecida entre este sinal e categorização. Em contraste, a exposição das crianças ao discurso para trás - um sinalque não consegue suportar categorização em qualquer idade - não oferece tal vantagem. Nossos resultados revelam o poder da experiência inicial como crianças especificar quais os sinais, a partir de um conjunto inicialmente amplo, eles vão continuar a conectar-se a cognição.

Utilizando os procedimentos descritos acima (Figura 1), que correu três experiências para testar os efeitos da exposição de lactentes refinar as ligações entre certos sons e cognição. Os resultados do experimento 1 revelou que uma breve exposição a vocalizações lemur teve um efeito impressionante. Sete meses de idade expostos a lemur vocalizações preferido de forma fiável a imagem de teste roman...

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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

No 3-4 meses, ouvindo vocalizações de primatas humanos e não humanos aumenta a cognição dos bebês; por 6 meses, vocalizações única humanos exercem essa vantagem cognitiva. Nós descrevemos uma manipulação exposição que revela o papel modelagem poderosa de experiência como crianças especificar quais sons para conectar-se a cognição e que a sintonizar.

Experiência é fundamental na Sintonia uma ligação entre linguagem e cognição: Evidências de 6 a 7 meses de idade categorização de objeto 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

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Introduction to Psychology

Behavior

Unit 1

Thinking, Language And Intelligence

SCIENTISTS IN ACTION

6.6K visualizações.  Northwestern University.  No 3-4 meses, ouvindo vocalizações de primatas humanos e não humanos aumenta a cognição dos bebês; por 6 meses, vocalizações única humanos exercem essa vantagem cognitiva. Nós descrevemos uma manipulação exposição que revela o papel modelagem poderosa de experiência como crianças especificar quais sons para conectar-se a cognição e que a sintonizar. 

Vídeo: 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.

Criação de Objetos e categorias de objetos para o Estudo Percepção e Aprendizagem Perceptual

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

Neurociência

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.

O jogo de memória (espacial): Testar a relação entre linguagem espacial, objeto de conhecimento e cognição espacial

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.

Uma visão de sua própria: capturando a vista egocêntrica de bebés e crianças com câmeras de capacetes

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 o papel da linguagem na categorização de objeto dos infantes com 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.

Explorando a sensibilidade infantil à linguagem visual usando o rastreamento de olhos e o paradigma de aparência 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

Cognição Numérica: Mais ou 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 ...

JoVE Science Education

Psicologia

Psicologia do Desenvolvimento

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.

Exclusividade Mútua: Como as crianças aprendem os significados das palavras

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

Como as crianças resolvem problemas usando raciocínio 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

Categorias e Inferências Indutivas

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 ...