Okul Çağındaki Çocuklarda Yöntem ve Etki Alanları Arasında İstatistiksel Öğrenmenin Online Platform ve Nörogörüntüleme Teknikleri Ile Ölçülmesi

İstatistiksel öğrenme, dil girişlerinde kurallı kombinasyonların edinimi destekleyen temel bir beceridir^1. Bebeklerde başarılı istatistiksel öğrenme yeteneği daha sonra dil öğrenme başarısı^2,,³tahmin eder. Okul çağındaki çocuklarda istatistiksel öğrenme becerilerinde değişkenlik de kelime⁴ ile ilişkili olmuştur ve^{okuma 5,6}. Dil bozukluğunun altında yatan bir etyolojik mekanizma olarak istatistiksel öğrenmede güçlük önerilmiştir⁷. Hem nörotipik hem de atipik popülasyonlarda istatistiksel öğrenme ve dil sonuçları arasındaki ilişkiye rağmen, istatistiksel öğrenmenin altında yatan bilişsel ve nöral mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır. Buna ek olarak, önceki literatür, bir birey içinde, istatistiksel öğrenme yeteneği tekdüze ama etki alanları ve yöntemleri arasında bağımsız olmadığını ortaya koymuştur^6,8,9. İstatistiksel öğrenme yeteneklerinin gelişimsel yörüngesi etki alanları ve yöntemler arasında daha da değişebilir¹⁰. Bu bulgular, gelişim boyunca birden fazla görev arasında istatistiksel öğrenmedeki bireysel farklılıklarıdeğerlendirmenin önemini vurgulamaktadır. Ancak, alan öncelikle istatistiksel öğrenme ve ilk dil gelişimi arasındaki ilişkinin daha sistematik bir şekilde araştırılmasını gerektirir. Bu soruları yanıtlamak için, çok sayıda çocuğa ulaşan web tabanlı test platformu¹¹ ve istatistiksel bilgilerin gerçek zamanlı kodlamasını inceleyen laboratuvar tabanlı nörogörüntüleme teknikleri (fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme veya fMRI) dahil olmak üzere yenilikçi yöntemler uyguluyoruz.

İstatistiksel öğrenmenin standart ölçüleri bir alışılaçlık aşamasıile başlar ve bunu iki alternatifli zorunlu seçim (2-AFC) görevi^12,13takip eder. Alışım aşaması, bazı uyaranların diğerlerinden daha fazla birlikte meydana gelme olasılığının yüksek olduğu istatistiksel düzenliliklere gömülü sürekli bir uyaran akışı sunar. Bu birlikte oluşan uyaranların sunumu sabit bir zamansal sıraizler. Katılımcılar, alışme aşamasında akışa pasif olarak maruz kalırve ardından katılımcının desenleri başarılı bir şekilde ayıklayıp çıkarmadığını test eden 2-AFC görevi izler. 2-AFC doğruluk görevi art arda iki dizi sunar: bir dizi alışım aşamasında katılımcıya sunulurken, diğeri yeni bir dizidir veya dizinin bir kısmını içerir. 2-AFC’deki şans üstü doğruluk, grup düzeyinde başarılı bir öğrenme olduğunu gösterir. İstatistiksel öğrenmeyi değerlendiren geleneksel davranışsal görevler genellikle öğrenmenin sonuç ölçüsü olarak doğruluğa dayanır. Ancak, doğruluk zaman içinde ortaya çıkar gibi bilginin doğal öğrenme için hesap başarısız olur. Gerçek zamanlı öğrenme bir ölçü sırasında çocuklar hala girişleri 14^,15,16gelen¹⁴düzenlilikkodlama istatistiksel öğrenme örtük öğrenme sürecine dokunun gereklidir. Paradigmalar arasında çeşitli adaptasyonlar pozlama sırasında davranışsal tepkiler yoluyla on-line öğrenme önlemleri doğru, 2-AFC ölçmek uzak taşımak için bir çaba geliştirilmiştir¹⁶. Maruz kalma aşamasında tepki süresini ölçen bu uyarlamaları kullanan çalışmalar, yetişkin öğrencilerdeki doğruluk oranıyla karşılaştırıldığında öğrenme sonrası doğruluk¹⁷ ile ilişkili bulundu¹⁸.

Nöral önlemler de öğrenmenin zaman içinde nasıl geliştiğini anlamamızın temelini oluşturur, çünkü dil öğreniminin oluştuğu örtük süreç, dil öğrenildikten sonra kullanılanlardan farklı sinirsel kaynakları işe alır^19. Nöral önlemler aynı zamanda özel popülasyonlar arasında dil yeteneğinin altında yatan bilişsel uzmanlıkfarklılıkları na ilişkin içgörüler sağlar²⁰. FMRI çalışmasında durum kontrastının nasıl tasarlanacağı, öğrenme sırasında nöral aktivasyon kalıplarını nasıl yorumladığımız açısından çok önemlidir. Yaygın bir uygulama düzenli desenler içeren diziler arasında alışım aşamasında beyin yanıtları karşılaştırmak için rasgele sıralanır aynı uyaranları içeren karşı. Ancak, bu tür rasgele bir kontrol koşulu uygulayan önceki araştırma, yapılandırılmış ve rasgele dizileri arasındaki sinirsel farklılıklara rağmen, davranış öğrenme için hiçbir kanıt bulunamadı. Her ikisi de aynı^{uyaran21, 22,22}inşa edildiği gibi bu, yapılandırılmış dizilerin öğrenme rasgele dizileri girişim nedeniyle olabilir. Kontrol koşulu doğrulanmış olarak geriye doğru konuşma veya daha önceki öğrenme blokları kullanılan diğer fMRI çalışmaları davranışsal olarak gerçekleşti^19,23. Ancak, bu paradigmaların her biri, eski durum için dil işleme nin etkisi ve ikinci durum için deneysel düzenin etkisi gibi kendi şaşırtıcı faktör tanıttı. Paradigmamız rasgele diziyi kontrol koşulu olarak kullanır, ancak katılımcıların yapılandırılmış dizileri öğrenmelerine olan girişimlerini azaltır. Bizim fMRI paradigma da geçici deneme ile ilgili ve sürekli görev ile ilgili BOLD sinyalleri eşzamanlı modelleme sağlar karışık blok / olay ile ilgili tasarım, uygular²⁴. Son olarak, ve daha geniş anlamda, nöral önlemler, açık bir davranışsal yanıt ın ortaya çıkarılmasının zor olabileceği (örneğin, gelişimsel ve özel popülasyonlar)²⁵olduğu popülasyonlarda öğrenmenin ölçülmesine olanak sağlar.

Mevcut protokol, geleneksel doğruluk önlemlerine ek olarak bir yanıt süresi ölçümü benimser ve alıştanlık aşamasında beyin aktivasyonunu inceler. Bu yöntemlerin birleşimi, gerçek zamanlı öğrenme süreçlerinin araştırılması için zengin bir veri seti sağlamayı amaçlamaktadır. Web tabanlı platform, hem maruz kalma aşamasındaki yanıt süresini hem de test aşamasında 2-AFC görevinin doğruluğunu dahil ederek bir dizi öğrenme önlemi sunar. Nörogörüntüleme protokolü, etki alanları ve yöntemler arasında istatistiksel öğrenmeyi destekleyen altta yatan nöral mekanizmaların araştırılmasına olanak sağlar. Hem web tabanlı hem de fMRI protokollerini kullanarak bir birey içinde istatistiksel öğrenmeyi ölçmek en uygun şey olsa da, görevler bağımsız olarak ve dolayısıyla istatistiksel öğrenmenin iki bağımsız ölçütü olarak dağıtılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Geçerli protokolde yer alan fMRI deneyleri, uyarıcı kodlamanın, örüntü çıkarmanın ve istatistiksel öğrenmenin diğer bileşenlerinin belirli beyin bölgeleri ve ağları tarafından nasıl temsil edildiğini açıklığa kavuşturmaya yardımcı olabilir.