Un estudio sobre cognición infantil sostiene que la cognición infantil incluye la capacidad potencialmente humana de codificar la inclusión. El estudio afirma que la capacidad de codificar la integración puede ser parte de la composición cognitiva humana básica, que podría servir como andamiaje para la adquisición de regularidades complejas en el lenguaje o la música.
La pesquisa lleva la firma de los investigadores M. Winkler, JL Mueller, AD Friederici y C. Männel y fue publicada en la revista Science. La investigación estriba en la cognición humana y en la capacidad de codificar regularidades complejas en la entrada en que esta se basa.
Los investigadores sostienen que las regularidades por encima de cierto nivel de complejidad pueden involucrar la característica de incrustación, definida por relaciones anidadas entre elementos secuenciales. Y señalan que si bien los estudios comparativos sugieren que el procesamiento cognitivo de la inclusión es específico para el ser humano, faltan pruebas de su ontogénesis.
Es por ello que para su investigación, se han dedicado a evaluar la capacidad de los bebés para procesar la inclusión, a partir de la implementación de relaciones anidadas en secuencias de tonos, minimizando los requisitos de percepción y memoria.
"Medimos las respuestas cerebrales de los niños de 5 meses en dos paradigmas auditivos extraños, presentando secuencias estándar con uno o dos niveles de incrustación, intercaladas con secuencias desviadas infrecuentes que violan las reglas de incrustación establecidas. Los potenciales cerebrales indican que los bebés detectan violaciones de incrustación y, por lo tanto, parecen rastrear las relaciones anidadas. Esto muestra que la capacidad de codificar la integración puede ser parte de la composición cognitiva humana básica, que podría servir como andamiaje para la adquisición de regularidades complejas en el lenguaje o la música", señala el equipo en su papper final.
CAPACIDADES COGNITIVAS Y RELACIONES ANIDADAS
"Para los humanos, la capacidad de procesar regularidades complejas es un requisito previo para funciones cognitivas superiores, como el lenguaje, la música o la aritmética mental. Si bien muchas de nuestras habilidades perceptivas y cognitivas también se pueden encontrar en especies no humanas, el nivel de complejidad estructural que los humanos pueden dominar parece ser único", expresan.
"Una diferencia crucial entre los humanos y otras especies parece radicar en nuestra capacidad para resolver la incrustación, que implica relaciones anidadas entre elementos secuenciales. Las relaciones anidadas son un ingrediente esencial de la sintaxis del lenguaje humano, como se puede ver en esta oración incrustada [El niño [la niña persiguió] pateó la pelota.] (Los corchetes indican la oración interna incrustada y la oración principal externa)", subrayan
"Dichas oraciones solo pueden entenderse una vez que el sistema de lenguaje puede reconocer las relaciones anidadas subyacentes. Sin embargo, la capacidad de codificar relaciones anidadas en entradas auditivas no lingüísticas puede funcionar como un precursor de la capacidad de resolverlas en el lenguaje", explican.
"En el estudio actual, nuestro objetivo es investigar si las capacidades cognitivas de los bebés preverbales ya incluyen la capacidad de calcular relaciones anidadas en el dominio auditivo. Hasta la fecha, no hay evidencia de ello. Arrojar luz sobre los orígenes del desarrollo del complejo procesamiento de regularidad se sumaría a nuestra comprensión de la ontogénesis y la filogénesis del lenguaje humano", señanan en la introducción de su estudio.
LENGUAJE EN CONTEXTO
Los cientificos recuerdan que "de acuerdo con la teoría del lenguaje formal, el fenómeno de la inclusión introduce un límite distintivo entre las llamadas gramáticas regulares y libres de contexto". "Las gramáticas regulares son equivalentes a los autómatas de estado finito, que pueden generar estructuras lineales en las que cada elemento depende directamente del anterior. Se ha demostrado que los bebés procesan esas estructuras en relaciones de elementos adyacentes y no adyacentes desde una edad temprana", sostienen.
"Sin embargo, las gramáticas sin contexto son equivalentes a los autómatas pushdown, que involucran un componente de memoria adicional y permiten que los elementos vecinos no dependan directamente entre sí", precisan.
"Por lo tanto, en contraste con las dependencias lineales adyacentes y no adyacentes, las dependencias anidadas requieren el procesamiento de la regla de dependencia interna (incrustada) antes de completar la regla de dependencia externa", afirman.
"Los elementos que codifican estas relaciones en el lenguaje hablado son unidades de habla, realizadas como sonidos dinámicos y espectralmente complejos", agregan.
No obstante, señalan que "las relaciones sintácticas en lenguaje natural requieren procesos adicionales, porque estas relaciones se establecen no solo entre sonidos ordenados secuencialmente sino también entre elementos léxicos categorizados sintácticamente, por ejemplo, entre un sustantivo y un verbo".
"Para adquirir relaciones gramaticales entre elementos léxicos durante la adquisición del lenguaje, primero deben decodificarse las correspondientes regularidades del sonido del habla en el flujo de entrada. Esto hace que el examen de las relaciones anidadas en secuencias auditivas sea un punto de partida prometedor para la investigación empírica del origen del desarrollo del procesamiento complejo de regularidad", indican.
EL HABLA
Los investigadores también recuerdan que se ha demostrado que los bebés exhiben habilidades asombrosas de decodificación del habla desde el principio, detectando unidades lingüísticas en el flujo del habla y extrayendo sus interrelaciones.
"Por ejemplo, los bebés segmentan con éxito las sílabas, las palabras y las cláusulas del habla continua alrededor de medio año de edad. Además de estas habilidades de segmentación, a los bebés se les atribuyen habilidades impresionantes para procesar las dependencias entre las diferentes unidades lingüísticas", subrayan.
"La primera evidencia de comportamiento innovadora del aprendizaje de los recién nacidos de las nuevas regularidades lingüísticas, a partir de la mera escucha, fueron informes de aprendizaje estadístico que mostraban que los niños de 8 meses podían procesar las probabilidades de transición entre elementos lingüísticos o no lingüísticos adyacentes", señalan
"Más recientemente, las medidas neurofisiológicas podrían evidenciar esta capacidad poco después del nacimiento. La evidencia para la extracción de dependencias no adyacentes entre unidades lingüísticas se ha observado en estudios de comportamiento a partir de los 12 meses de edad y se vuelve más estable alrededor de los 18 meses", agregan.
"En cuanto a las dependencias adyacentes, la evidencia neurofisiológica para el aprendizaje de dependencia no adyacente sugiere un inicio más temprano de esta capacidad, es decir, de 3 a 4 meses. La ontogenia de la incrustación de procesamiento, que implica dependencias anidadas, aún no se ha examinado", aclaran.
El estudio utiliza la integración central como un ejemplo prototípico de una estructura anidada en el lenguaje.
En él, la evidencia del procesamiento de la incrustación central en el lenguaje natural sugiere que estas regularidades son entendidas por los niños después de los 5 años pero aún pueden ser un desafío para los adultos, especialmente con niveles crecientes de incrustación.
"De manera similar, los estudios de aprendizaje de gramática artificial (AGL) en adultos han reportado fallas en el aprendizaje a menos que se hayan proporcionado suficientes señales perceptivas, lo que socava el desafío de las estructuras integradas en el centro de aprendizaje", aseguran.
No obstante, remarcan que "dadas las impresionantes capacidades de decodificación de entrada de los bebés", su trabajo se ha centrado en la "capacidad central para procesar la incrustación se remonta a la edad infantil" a partir de la hipótesis de que "los bebés demostrarán la capacidad de identificar violaciones de incrustación".
"Tal hallazgo sería consistente con la extracción de dependencias anidadas de la señal auditiva como una capacidad cognitiva central en la raíz del lenguaje humano", subrayan.
Para aumentar la probabilidad del aprendizaje infantil de la integración en el centro, los investigadores han minimizado los requisitos de percepción y memoria mediante el uso de un paradigma extraño con estímulos de tono perceptualmente simples como conjuntos de elementos de codificación de reglas y relaciones de identidad que vinculan estos elementos.
La estructura resultante puede clasificarse como una gramática espejo, que establece las dependencias anidadas de manera inteligente, descartando estrategias de resolución más simples, como contar y comparar.
Además, para garantizar que los bebés no solo puedan utilizar una estrategia de detección de patrones de repetición desconocidos, la posición media de cada estructura se mantuvo constante utilizando el mismo tono de frecuencia.
Las incrustaciones se implementaron como secuencias de tono sinusoidal. Las secuencias en su conjunto, en contraste con los tonos individuales, definieron los estímulos estándar y desviado dentro de un diseño extraño.
Las secuencias estándar establecieron las incrustaciones definiendo relaciones anidadas entre los elementos de la regla.
Las secuencias desviadas se caracterizaron por violaciones de las dependencias anidadas inducidas por una reversión de los dos elementos finales.
Para probar los límites de complejidad del procesamiento de dependencia anidado, luego han probado las secuencias de cinco tonos con una incrustación central y las secuencias de siete tonos con dos incrustaciones centrales. "Dado que los desviados diferían de los estándares solo en la validez de las dependencias anidadas, la presencia de respuestas no coincidentes a las violaciones de las reglas indicaría el procesamiento exitoso de los bebés de estas regularidades complejas al rastrear la estructura espejo", estimaron.
RESULTADOS
Para evaluar el procesamiento de las dependencias anidadas de los bebés, los investigadores utilizaron un análisis de varianza de medidas repetidas (RM-ANOVA) para comparar las respuestas ERP bloqueadas a los tonos que violan las reglas de las secuencias desviadas, en relación con los de la misma posición que surgen de las secuencias estándar.
Había dos factores: condición (estándares y desviados) y región (anterior, central y posterior).
Los análisis de ventana de tiempo consecutivos de 30 ms revelaron los efectos de la Condición en la ventana de tiempo de 120 a 480 ms para el experimento 1 y en la ventana de tiempo de 210 a 570 ms para el experimento 2.
El ANOVA RM a través de la ventana de tiempo de 120 a 480 ms confirmó un efecto principal de la Condición ( F 1,37 = 9.281, P = 0.004, η 2 parcial = 0.201), mientras que no se observó interacción significativa de Condición × Región.
Del mismo modo, en el experimento 2, para el intervalo de tiempo de 210 a 570 ms, se confirmó un efecto de Condición ( F 1,37 = 8.235, P = 0.007, η 2 parcial = 0.182), y no hubo un efecto de interacción significativo de Condición × Región fue observado.
Como un control adicional para la acumulación de error alfa resultante de múltiples comparaciones, realizaron una prueba de permutación basada en clúster ( 42 ) en el dominio del tiempo sobre la Condición del factor usando la caja de herramientas FieldTrip para análisis EEG / MEG (Donders Institute for Brain, Cognition y Comportamiento; www.ru.nl/neuroimaging/fieldtrip ).
También realizaron estadísticas de conglomerados en una duración de prueba de 0 a 600 ms (con 301 puntos de tiempo) en el promedio de un solo participante de todos los sitios de electrodos. Y ejecutaron 10,000 permutaciones y pruebas t de muestra dependientes para cada punto de tiempo con un umbral de formación de conglomerados de P <0.05 para determinar la masa del conglomerado.
Estas pruebas de permutación basadas en grupos confirmaron los efectos ANOVA informados de la condición para cada experimento (experimento 1, 162 a 460 ms, valor de grupo P = 0.012; experimento 2, 222 a 558 ms, valor de grupo P = 0.006), mostrando que alfa- La acumulación de errores de comparaciones múltiples no puede explicar los efectos informados.
Además, realizaron un análisis de control adicionales en relación con la aparición de los tonos que preceden al marcador central (segundo tono en el experimento 1 y tercer tono en el experimento 2).
Sin embargo, no observaron ningún efecto de Condición en ninguno de los experimentos al comparar los ERP bloqueados con los tonos que preceden a los marcadores centrales (segundo tono en el experimento 1 y tercer tono en el experimento 2), para los cuales la validez de las dependencias subyacentes no difirió entre los estándares y desviados.
Los efectos de la condición observada de ambos experimentos aparecen como respuestas de desajuste negativas, ampliamente distribuidas sobre el cuero cabelludo de los bebés, con más respuestas negativas para la violación de reglas que las secuencias estándar.
Los resultados demuestran que la capacidad de procesar la incrustación, un mecanismo computacional central, puede estar presente desde muy temprano en la ontogénesis humana y no depender de las habilidades del lenguaje per se. Debido a esto, los bebés pueden tener una propensión específica hacia la descomposición de la estructura auditiva de alto nivel, lo que serviría como un componente importante para la adquisición y el procesamiento posterior de la estructura sintáctica.
La pesquisa lleva la firma de los investigadores M. Winkler, JL Mueller, AD Friederici y C. Männel y fue publicada en la revista Science. La investigación estriba en la cognición humana y en la capacidad de codificar regularidades complejas en la entrada en que esta se basa.
Los investigadores sostienen que las regularidades por encima de cierto nivel de complejidad pueden involucrar la característica de incrustación, definida por relaciones anidadas entre elementos secuenciales. Y señalan que si bien los estudios comparativos sugieren que el procesamiento cognitivo de la inclusión es específico para el ser humano, faltan pruebas de su ontogénesis.
Es por ello que para su investigación, se han dedicado a evaluar la capacidad de los bebés para procesar la inclusión, a partir de la implementación de relaciones anidadas en secuencias de tonos, minimizando los requisitos de percepción y memoria.
"Medimos las respuestas cerebrales de los niños de 5 meses en dos paradigmas auditivos extraños, presentando secuencias estándar con uno o dos niveles de incrustación, intercaladas con secuencias desviadas infrecuentes que violan las reglas de incrustación establecidas. Los potenciales cerebrales indican que los bebés detectan violaciones de incrustación y, por lo tanto, parecen rastrear las relaciones anidadas. Esto muestra que la capacidad de codificar la integración puede ser parte de la composición cognitiva humana básica, que podría servir como andamiaje para la adquisición de regularidades complejas en el lenguaje o la música", señala el equipo en su papper final.
CAPACIDADES COGNITIVAS Y RELACIONES ANIDADAS
"Para los humanos, la capacidad de procesar regularidades complejas es un requisito previo para funciones cognitivas superiores, como el lenguaje, la música o la aritmética mental. Si bien muchas de nuestras habilidades perceptivas y cognitivas también se pueden encontrar en especies no humanas, el nivel de complejidad estructural que los humanos pueden dominar parece ser único", expresan.
"Una diferencia crucial entre los humanos y otras especies parece radicar en nuestra capacidad para resolver la incrustación, que implica relaciones anidadas entre elementos secuenciales. Las relaciones anidadas son un ingrediente esencial de la sintaxis del lenguaje humano, como se puede ver en esta oración incrustada [El niño [la niña persiguió] pateó la pelota.] (Los corchetes indican la oración interna incrustada y la oración principal externa)", subrayan
"Dichas oraciones solo pueden entenderse una vez que el sistema de lenguaje puede reconocer las relaciones anidadas subyacentes. Sin embargo, la capacidad de codificar relaciones anidadas en entradas auditivas no lingüísticas puede funcionar como un precursor de la capacidad de resolverlas en el lenguaje", explican.
"En el estudio actual, nuestro objetivo es investigar si las capacidades cognitivas de los bebés preverbales ya incluyen la capacidad de calcular relaciones anidadas en el dominio auditivo. Hasta la fecha, no hay evidencia de ello. Arrojar luz sobre los orígenes del desarrollo del complejo procesamiento de regularidad se sumaría a nuestra comprensión de la ontogénesis y la filogénesis del lenguaje humano", señanan en la introducción de su estudio.
LENGUAJE EN CONTEXTO
Los cientificos recuerdan que "de acuerdo con la teoría del lenguaje formal, el fenómeno de la inclusión introduce un límite distintivo entre las llamadas gramáticas regulares y libres de contexto". "Las gramáticas regulares son equivalentes a los autómatas de estado finito, que pueden generar estructuras lineales en las que cada elemento depende directamente del anterior. Se ha demostrado que los bebés procesan esas estructuras en relaciones de elementos adyacentes y no adyacentes desde una edad temprana", sostienen.
"Sin embargo, las gramáticas sin contexto son equivalentes a los autómatas pushdown, que involucran un componente de memoria adicional y permiten que los elementos vecinos no dependan directamente entre sí", precisan.
"Por lo tanto, en contraste con las dependencias lineales adyacentes y no adyacentes, las dependencias anidadas requieren el procesamiento de la regla de dependencia interna (incrustada) antes de completar la regla de dependencia externa", afirman.
"Los elementos que codifican estas relaciones en el lenguaje hablado son unidades de habla, realizadas como sonidos dinámicos y espectralmente complejos", agregan.
No obstante, señalan que "las relaciones sintácticas en lenguaje natural requieren procesos adicionales, porque estas relaciones se establecen no solo entre sonidos ordenados secuencialmente sino también entre elementos léxicos categorizados sintácticamente, por ejemplo, entre un sustantivo y un verbo".
"Para adquirir relaciones gramaticales entre elementos léxicos durante la adquisición del lenguaje, primero deben decodificarse las correspondientes regularidades del sonido del habla en el flujo de entrada. Esto hace que el examen de las relaciones anidadas en secuencias auditivas sea un punto de partida prometedor para la investigación empírica del origen del desarrollo del procesamiento complejo de regularidad", indican.
EL HABLA
Los investigadores también recuerdan que se ha demostrado que los bebés exhiben habilidades asombrosas de decodificación del habla desde el principio, detectando unidades lingüísticas en el flujo del habla y extrayendo sus interrelaciones.
"Por ejemplo, los bebés segmentan con éxito las sílabas, las palabras y las cláusulas del habla continua alrededor de medio año de edad. Además de estas habilidades de segmentación, a los bebés se les atribuyen habilidades impresionantes para procesar las dependencias entre las diferentes unidades lingüísticas", subrayan.
"La primera evidencia de comportamiento innovadora del aprendizaje de los recién nacidos de las nuevas regularidades lingüísticas, a partir de la mera escucha, fueron informes de aprendizaje estadístico que mostraban que los niños de 8 meses podían procesar las probabilidades de transición entre elementos lingüísticos o no lingüísticos adyacentes", señalan
"Más recientemente, las medidas neurofisiológicas podrían evidenciar esta capacidad poco después del nacimiento. La evidencia para la extracción de dependencias no adyacentes entre unidades lingüísticas se ha observado en estudios de comportamiento a partir de los 12 meses de edad y se vuelve más estable alrededor de los 18 meses", agregan.
"En cuanto a las dependencias adyacentes, la evidencia neurofisiológica para el aprendizaje de dependencia no adyacente sugiere un inicio más temprano de esta capacidad, es decir, de 3 a 4 meses. La ontogenia de la incrustación de procesamiento, que implica dependencias anidadas, aún no se ha examinado", aclaran.
El estudio utiliza la integración central como un ejemplo prototípico de una estructura anidada en el lenguaje.
En él, la evidencia del procesamiento de la incrustación central en el lenguaje natural sugiere que estas regularidades son entendidas por los niños después de los 5 años pero aún pueden ser un desafío para los adultos, especialmente con niveles crecientes de incrustación.
"De manera similar, los estudios de aprendizaje de gramática artificial (AGL) en adultos han reportado fallas en el aprendizaje a menos que se hayan proporcionado suficientes señales perceptivas, lo que socava el desafío de las estructuras integradas en el centro de aprendizaje", aseguran.
No obstante, remarcan que "dadas las impresionantes capacidades de decodificación de entrada de los bebés", su trabajo se ha centrado en la "capacidad central para procesar la incrustación se remonta a la edad infantil" a partir de la hipótesis de que "los bebés demostrarán la capacidad de identificar violaciones de incrustación".
"Tal hallazgo sería consistente con la extracción de dependencias anidadas de la señal auditiva como una capacidad cognitiva central en la raíz del lenguaje humano", subrayan.
Para aumentar la probabilidad del aprendizaje infantil de la integración en el centro, los investigadores han minimizado los requisitos de percepción y memoria mediante el uso de un paradigma extraño con estímulos de tono perceptualmente simples como conjuntos de elementos de codificación de reglas y relaciones de identidad que vinculan estos elementos.
La estructura resultante puede clasificarse como una gramática espejo, que establece las dependencias anidadas de manera inteligente, descartando estrategias de resolución más simples, como contar y comparar.
Además, para garantizar que los bebés no solo puedan utilizar una estrategia de detección de patrones de repetición desconocidos, la posición media de cada estructura se mantuvo constante utilizando el mismo tono de frecuencia.
Las incrustaciones se implementaron como secuencias de tono sinusoidal. Las secuencias en su conjunto, en contraste con los tonos individuales, definieron los estímulos estándar y desviado dentro de un diseño extraño.
Las secuencias estándar establecieron las incrustaciones definiendo relaciones anidadas entre los elementos de la regla.
Las secuencias desviadas se caracterizaron por violaciones de las dependencias anidadas inducidas por una reversión de los dos elementos finales.
Para probar los límites de complejidad del procesamiento de dependencia anidado, luego han probado las secuencias de cinco tonos con una incrustación central y las secuencias de siete tonos con dos incrustaciones centrales. "Dado que los desviados diferían de los estándares solo en la validez de las dependencias anidadas, la presencia de respuestas no coincidentes a las violaciones de las reglas indicaría el procesamiento exitoso de los bebés de estas regularidades complejas al rastrear la estructura espejo", estimaron.
RESULTADOS
Para evaluar el procesamiento de las dependencias anidadas de los bebés, los investigadores utilizaron un análisis de varianza de medidas repetidas (RM-ANOVA) para comparar las respuestas ERP bloqueadas a los tonos que violan las reglas de las secuencias desviadas, en relación con los de la misma posición que surgen de las secuencias estándar.
Había dos factores: condición (estándares y desviados) y región (anterior, central y posterior).
Los análisis de ventana de tiempo consecutivos de 30 ms revelaron los efectos de la Condición en la ventana de tiempo de 120 a 480 ms para el experimento 1 y en la ventana de tiempo de 210 a 570 ms para el experimento 2.
El ANOVA RM a través de la ventana de tiempo de 120 a 480 ms confirmó un efecto principal de la Condición ( F 1,37 = 9.281, P = 0.004, η 2 parcial = 0.201), mientras que no se observó interacción significativa de Condición × Región.
Del mismo modo, en el experimento 2, para el intervalo de tiempo de 210 a 570 ms, se confirmó un efecto de Condición ( F 1,37 = 8.235, P = 0.007, η 2 parcial = 0.182), y no hubo un efecto de interacción significativo de Condición × Región fue observado.
Como un control adicional para la acumulación de error alfa resultante de múltiples comparaciones, realizaron una prueba de permutación basada en clúster ( 42 ) en el dominio del tiempo sobre la Condición del factor usando la caja de herramientas FieldTrip para análisis EEG / MEG (Donders Institute for Brain, Cognition y Comportamiento; www.ru.nl/neuroimaging/fieldtrip ).
También realizaron estadísticas de conglomerados en una duración de prueba de 0 a 600 ms (con 301 puntos de tiempo) en el promedio de un solo participante de todos los sitios de electrodos. Y ejecutaron 10,000 permutaciones y pruebas t de muestra dependientes para cada punto de tiempo con un umbral de formación de conglomerados de P <0.05 para determinar la masa del conglomerado.
Estas pruebas de permutación basadas en grupos confirmaron los efectos ANOVA informados de la condición para cada experimento (experimento 1, 162 a 460 ms, valor de grupo P = 0.012; experimento 2, 222 a 558 ms, valor de grupo P = 0.006), mostrando que alfa- La acumulación de errores de comparaciones múltiples no puede explicar los efectos informados.
Además, realizaron un análisis de control adicionales en relación con la aparición de los tonos que preceden al marcador central (segundo tono en el experimento 1 y tercer tono en el experimento 2).
Sin embargo, no observaron ningún efecto de Condición en ninguno de los experimentos al comparar los ERP bloqueados con los tonos que preceden a los marcadores centrales (segundo tono en el experimento 1 y tercer tono en el experimento 2), para los cuales la validez de las dependencias subyacentes no difirió entre los estándares y desviados.
Los efectos de la condición observada de ambos experimentos aparecen como respuestas de desajuste negativas, ampliamente distribuidas sobre el cuero cabelludo de los bebés, con más respuestas negativas para la violación de reglas que las secuencias estándar.
Los resultados demuestran que la capacidad de procesar la incrustación, un mecanismo computacional central, puede estar presente desde muy temprano en la ontogénesis humana y no depender de las habilidades del lenguaje per se. Debido a esto, los bebés pueden tener una propensión específica hacia la descomposición de la estructura auditiva de alto nivel, lo que serviría como un componente importante para la adquisición y el procesamiento posterior de la estructura sintáctica.
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