Quick incidental learning of words by children with and without SLI

Abstract

Studies on word-learning processes in children with SLI have used the quick incidental learning (QUIL) paradigm to test the fast mapping ability (Rice, Buhr, & Nemeth, 1990; Rice, Buhr, & Oetting, 1992; Yim, Kim, & Yang, 2015). Previous studies showed that the number of words children with SLI retained was significantly fewer than both the age-matched and mean length utterance matched typically developing children (Rice & Bode, 1993; Rice, Buhr, & Oetting, 1990). These indicate that children with SLI exhibit overall deficits in novel word learning compared to typically developing children, however, little is known about the novel word learning process in preschool years other than from the offline tasks. It is not clear what factors affect the learning performance and what kind of on-line processing difficulties children with SLI have compared to their age matched peers when learning a new word. Furthermore, although a number of visual world studies have shed light on the time course of novel word learning, preschool children’s on-line language processing abilities in naturalistic, oral contexts has not been studied. Thus, using an eye tracking technology, the goal of this study is to learn more about children’s on-line novel word learning processing abilities in a quick incidental learning (QUIL) task. To address this goal, this study examined the eye movement patterns of children with and without SLI as they learn novel words. In addition, this study investigated the associations between fixation time for a novel word and recognition of the word on the posttest. Thirty children aged 4-6 participated, 20 with typical language development and 10 with SLI. Children completed a QUIL task while their eye movements were recorded by the eye tracking device. Eye tracking measures that were analyzed in this study were number of fixation count and average fixation time on AOI and heat map. Fixation count and of every target word AOI was analyzed. The mean and standard deviation of the proportion of looks to the AOIs for each child for each target word image was calculated. The results showed that children with SLI aged 4-6 demonstrated significantly less word gain than typically developing peers in a QUIL task. Analysis of learning process using an eye tracking device revealed no significant difference between the TD and SLI group in the number of fixation counts. However, there was a significant group difference in average fixation time spent on AOIs. Typically developing children looked more at the target word AOI than children with SLI. Furthermore, analysis of average fixation time across several exposures showed that TD group’s fixation time gradually increased from first to last exposure, whereas the SLI group showed a decrease in fixation time across time. Heat map analysis showed that SLI group fixated less on target AOIs and the gazes were widely scattered compared with the gazes of the TD group. Moreover, a positive correlation between the fixation time and the learning was observed, indicating that the longer children looked at a novel word, the more likely they were to recognize the word in a posttest. The results show the relationship between the eye tracking measure and the offline measure. While the findings from previous studies suggest that children with SLI have difficulty in quick incidental learning tasks, traditional quick incidental learning paradigms could not examine the real-time learning process in detail that may be helpful in characterizing the word learning deficits children with SLI have. This eye tracking study provides insights into the novel word learning of children with and without SLI in a natural context. ;본 연구의 목적은 시선추적 장비 (Eye-tracker)를 활용해 단순언어장애 아동과 정상 발달 아동의 빠른 우연 학습 과정의 차이를 밝히는 데 있다. 단순언어장애 아동의 빠른 연결 (fast mapping) 능력을 평가하기 위해 비디오나 이야기와 같은 자연스러운 환경을 이용하여 새로운 낱말을 제시하고 아동이 이를 습득했는지를 평가하는 빠른 우연 학습 (Quick incidental learning) 과제가 사용되어왔다 (Rice, Buhr, & Nemeth, 1990; Rice, Buhr, & Oetting, 1992; Yim, Kim, & Yang, 2015). 선행 연구에 따르면 단순언어장애 아동은 일반아동에 비해 빠른 우연학습 수행력이 유의하게 낮다. 이는 단순언어장애 아동이 일반적으로 새로운 어휘를 학습하는 능력의 결함을 보여주는 결과라 할 수 있다. 하지만, 지금까지의 연구들은 영상을 보여준 이후에 수용 어휘 검사 형식으로만 아동의 어휘 습득 능력 평가가 이루어졌다. 그러나 이러한 검사는 학습 도중에 일어나는 처리 과정에 대한 정보를 모두 파악하기 어렵기 때문에, 아동의 새로운 어휘 학습 능력을 파악하는데 좀 더 과학적이고 정밀한 정량화된 데이터 수집으로, 어떠한 실시간 처리 어려움이 있는지와 빠른 우연 학습 수행력에 영향을 미치는 요인에 대해 밝히고자 하였다. 본 연구에 참여한 아동은 만 4-6세의 단순언어장애 아동 10명과 일반아동 20명, 총 30명을 대상으로 하였다. 아동이 QUIL 과제를 실시하는 동안 시선추적장치가 눈의 움직임을 기록하였다. 본 연구에서는 안구 추적 연구에서 활용되는 다양한 지표 중 각 목표 단어를 관심 영역 (Area of Interest, AOI) 으로 설정하여 AOI 시선 고정 횟수와, 시선고정 평균 시간과 Heat map 을 분석하였다. 먼저는, 집단 별로 전체 시선 고정 횟수, 평균 고정 시간에 유의한 차이가 있는지 알아보고자 하였다. 다음은, 각 목표 단어가 이야기 내에서 총 3번 등장하였기 때문에, 그룹 간 노출 빈도에 따른 시선 고정 횟수와 평균 고정 시간을 비교하였다. 또한 이러한 정량적인 데이터만으로는 알 수 없는 전반적인 안구 운동 점유율을 시각적으로 나타낸 Heat map 자료를 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 시선 추적 장치를 통한 학습 과정 분석 결과, 4-6세의 단순언어장애 아동과 정상 발달 아동 간에 시선 고정 횟수에서는 유의한 차이가 없었으나, 평균 고정 시간은 그룹 간 유의한 차이가 나타났다. 또한, 여러 번의 노출에 따른 평균 고정 시간을 살펴본 결과, 정상발달 아동의 고정 시간은 첫 번째 노출에서 마지막 노출까지 점진적으로 증가한 반면, 단순언어장애 아동은 고정 시간이 감소하는 패턴이 나타났다. 이는 새로운 어휘를 학습하는 데 있어, 단순 언어 장애 아동은 어휘와 해당 어휘가 지칭하는 물체를 성공적으로 연결 시키는 데 어려움을 보였으며, 또한 과제 후반부까지 지속적으로 주의 집중을 유지하는 데에 어려움이 있었음을 시사한다. Heat map 분석에 의하면, 단순언어장애 아동은 목표 어휘 AOI에 시선이 덜 고정되어 있고, 정상 발달 아동에 비해 더 큰 시선의 분산이 관찰되었다. 또한, 고정 시간과 QUIL 수행력 간에 정적 상관 관계가 관찰되었으며, 이는 목표 어휘의 AOI를 더 오래 보았을 수록, 사후 테스트에서 그 단어를 더 잘 인식 할 수 있음을 의미한다. 본 연구를 통해 단순언어장애 아동의 빠른 우연 학습 과제에서 보이는 저조한 수행은 새로운 어휘를 탐지하여 처리하는 데에 관여하는 주의 기능의 결함에 기인한 것으로 추측된다.