Attention Networks in Linguistically Diverse Children with Primary Language Impairment (PLI)

Abstract

Attention is a basic cognitive function and plays an important role in language learning. Posner and Petersen (1990) divided attention into three conceptual networks based on neural activation areas: the alerting network, the executive control network (conflict resolution), and the orienting network. The alerting network is responsible for maintaining readiness to upcoming information, and the executive control network allocates attentional resources to resolving conflict between the stimuli and previous information. Last, the orienting network involves the movement of attention to the stimuli. It is often reported that linguistically diverse bilingual children may have ‘bilingual advantages’ in cognitive control and monitoring stimuli that are often considered a consequence of the life-long practice of language switching and inhibiting non-target language (Kroll & Bialystok, 2013). These bilingual advantages are consistently reported in the literature on bilingual adults, whereas research conducted with bilingual children has often failed to generalize due to the dynamics of their development. Despite the claim that attention plays an important role in information processing, little is known about the subclinical deficits in children with PLI who primarily exhibit language impairment and critical general processing deficits even without neurological impairment. Therefore, the goal of the present study is to investigate whether there is inefficient functioning of attention networks in linguistically diverse children with primary language impairment (PLI) even in the absence of clinically significant attention deficits. Also, it is necessary to determine whether the language environment influences the functioning of the attention networks in linguistically diverse children compared to their monolingual peers. To address this goal, the following research question is proposed: whether there are group differences on the attention network test (ANT). A total of 67 children from five to eight years of age participated in the study: There were four groups divided into 31 Korean-English bilingual children (17 typically developing and 14 PLI) and 36 Korean monolingual children (20 typically developing and 16 PLI). The participants performed the ANT, which combines the classic flanker task (Eriksen & Eriksen, 1974) and a cued priming task (Posner & Cohen, 1984) devised by Fan and colleagues (2002) in order to measure the three attention networks. In the present study, a child version of the ANT, which was developed by Rueda, Fan, McCandliss, Halparin, Gruber, Lercari, and Posner (2004), was used. Response times were analyzed to see whether behavioral differences were observed in the three networks. The results showed that there were significant group differences in the alerting, executive control, and orienting networks. In the alerting network, typically developing children outperformed PLI children regardless of lingual types. In the executive control network, only the monolingual PLI group showed significantly poorer performances compared to typically developing bilingual group. However, further reaction time (RT) analyses between the incongruent and congruent trials showed that normal language (NL) groups outperformed PLI groups in the incongruent trials which requires attentional resources to resolve target-distractor conflict. In addition, in the orienting network, the monolingual PLI group showed poorer performance in comparison to the two NL groups. These results indicate that children with PLI may have a subclinical attention deficit along with primary language deficits, which allows them to shift attention to upcoming sensory input. Altogether, in terms of measuring efficiency of the attention networks, the ANT may be good tool for distinguishing children with PLI from typically developing children. As described above, it is likely that children with PLI exhibit an inefficient functioning of the attention networks. Therefore, it is strongly suggested that language intervention be more effective when distracting factors are minimal.;일차성 언어장애 (Primary Language Impairment; 이하 PLI) 아동은 또래아동과 비교하여 제한된 언어능력을 보이며, 주의, 작업기억, 처리속도, 집행기능과 같은 인지영역에서도 어려움을 보인다 (Gathercole & Baddeley, 1990; Leonard et al., 2007; Henry et al., 2012). 최근들어 PLI아동을 대상으로 정보처리를 가능하게 하는 주의기능과 언어발달기제 간의 관계를 살피려는 움직임이 활발하다. 주의 또는 주의망은 정보처리에 있어서 그 기능에 따라 여러 개념으로 나뉜다. 가장 널리 사용되는 정의로는 Posner와 Paterson (1990)가 해부신경학적으로 주의체계를 세 개로 나눈 주의망(attention networks)이 있으며, 주의망은 자극에 대한 경계 상태를 유지하는 데 관여하는 경계망(alerting network), 여러 감각 자극에서 특정 정보를 선별해 내는 데 관여하는 정향망(orienting network), 자극들 간에 충돌을 해소하는 데 관여하는 실행기능망(executive control network)으로 구성되어 있다 (Fan et al., 2002). 일상생활에서 두 언어 이상에 노출되어 언어환경에 따라 사용언어를 활발하게 바꾸어야 하는 이중언어사용 아동의 경우 단일언어사용 아동과 비교하여 실행기능 면에서 인지적인 이득(bilingual advantages)이 있다는 결과가 선행연구를 통해 보고되었다 (Bialystok & Kroll, 2013). 그러나 이러한 인지적 이득은 성인을 대상으로 한 연구에서만 일관성 있게 보고되고 있으며, 발달적으로 아직 미성숙한 취학전 아동의 경우 그들이 언어환경으로부터 인지적 이득을 얻고 있는지에 대한 결과가 분분하하다. 따라서 발달단계에 있는 취학 전 이중언어사용 아동을 대상으로 그들의 주의망을 검토하여 그들이 언어환경으로 부터 인지적인 면에서 이득이 있는지 검토해볼 필요가 있으며, 더 나아가 이들이 PLI를 동반하는 경우 단일언어사용 아동과 비교하여 주의망의 기능이 어떠한지 살펴볼 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 언어발달지연 아동과 정상발달 아동을 대상으로 주의망과 언어능력과의 관계를 검토하고자 한다. 본 연구에 참여한 아동은 만 5-8세의 취학전 아동 67명으로, 한국어를 단일언어로 사용하는 정상발달아동 17명 PLI아동 14명, 한국어를 모국어로 사용하고 영어를 제2언어로 사용하는 정상발달아동 20명, PLI아동 16명이다. 이들의 주의망의 효율성을 측정하기 위해 아동버전의 주의망과제를 실시하여 반응시간을 측정하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, PLI집단은 정상발달 집단에 비해서 주의망 과제에서 평균 반응시간이 유의하게 느렸다. 둘째, PLI집단이 정상집단에 비해 경계망, 정향망에서 목표자극의 시간적, 공간적 정보를 제시하는 큐(cue) 유무에 따라 수행이 유의하게 차이났으며, 실행기능망이 비효율적으로 기능하는 것으로 나타났다. 이는 목표자극을 탐지하는 데 들어가는 주의력 비용이 PLI가 더 높음을 의미하며, 목표자극이 주변자극과 일치하지 않을 때에 이러한 정보 간의 충돌을 해소하는 데에 더 많은 주의를 소비하는 것을 의미한다. 그러나 이중언어사용 일반집단의 경우 단일언어 일반집단에 비해 유의하게 빠른 수행을 보여 정상발달하는 이중언어사용 아동은 그들의 언어환경으로부터 인지적 이득을 얻고 있음이 본 연구 결과를 통해 밝혀졌다. 본 연구의 결과를 통해 PLI아동의 주의망이 비효율적으로 기능하는 것을 확인하였으며, 더 나아가 PLI가 정보처리영역에서 보이는 저조한 수행은 자극을 탐지하여 처리하는 데에 관여하는 주의기능의 결함에 기인한 것으로 추측된다. 따라서 PLI아동에게 자극을 제시할 때 목표자극 외에 주변자극을 최소화하고, 이들의 주의망 기능을 고려하여 언어중재를 실시할 것을 권고하는 바이다.