成人和儿童在复杂和可变的参考背景下进行预测

一、文献名称 ¶

Reuter, T., Dalawella, K., & Lew-Williams, C. (2020). Adults and children predict in complex and variable referential contexts. Language, Cognition and Neuroscience, 1–17. https://doi.org/10.1080/23273798.2020.183966 论文原文

二、研究背景 ¶

基于预测的语言发展理论的中心原则是，学习者在大量的日常加工经验中产生预测(Chater et al., 2016; Dell & Chang, 2014; Elman, 1990, 2009).通过预测即将到来的信息，学习者可以在不同的表示水平(如音位、语法、语义)上使用相同的一般计算(即预测)，逐步获得母语的正确形式和模式。重要的是，现实世界的语言处理上下文天生就复杂多变。然而，这些理论主张和当前的经验证据之间存在着脱节:评估预测的实验通常依赖于简化、重复的参考上下文，因此这些发现的生态有效性不明确(Huettig, 2015;Huettig & Mani, 2016)。例如，眼球追踪实验经常使用视觉世界范式(Eberhard et al.， 1995;Tanenhaus等人，1995年;Kamide, 2008)或边看边听范式(Fernald等人，2008;lewis - williams & Fernald, 2009)来评估听者如何处理从一个时刻到另一个时刻的视觉和听觉信息。在这些范式中，听者将少量的视觉指示物与孤立的句子配对，这些句子从一个试验到另一个试验都倾向于重复相同的信息线索，如动词、形容词和数字标记，并穿插中性试验。预测在多大程度上成为自然主义对话的基础仍有待确定，与约束更大的实验室环境相比，预测更可能或更不可能出现在日常参考上下文中。

文章设计了三个实验，在实验1中，我们评估了当视觉刺激比较复杂时，听者如何使用信息动词产生预测。在实验2中，我们评估了当视觉刺激相对简单时，听者如何使用信息动词、形容词和数字标记生成预测。最后，在实验3中，我们操纵视觉和听觉刺激，评估当视觉场景有点复杂而听觉刺激有点变化时，听者如何使用信息动词、形容词和数字标记生成预测。

三、实验一 ¶

实验1的被试是24名单语、讲英语的成人(9名男性)和24名儿童(14名男性)，他们来自单语、讲英语的家庭。

语音刺激包括两种类型的预先录制的句子。预测句包括语义信息动词，听者可以用它来预测即将到来的名词(例如，Dan dealt the cards on the table)，而中性句不包括任何可以用来预测即将到来的名词的单词(例如，Dan noticed the cards on the table)。实验1、实验2和实验3中，一名母语为英语的女性使用儿童定向语调记录刺激。在预测句中，信息动词的出现平均比目标名词的出现早759毫秒。在中性句中，无信息动词平均比目标名词出现早752毫秒。预测条件和中性条件在动词和名词出现的时间上没有显著差异.

视觉刺激是6个室内场景的摄影图像:厨房水槽、厨房炉灶、厨房柜台、餐厅、家庭办公室和客厅。场景中包含了多种多样的家居用品(图1)。

Fig-1

在每次试验中，视觉刺激出现在语音刺激出现之前4秒，并保持可见2秒，这样每次试验的总持续时间为6秒。根据听者编码视觉参照物及其位置所需的时间来确定每个实验的预览时间——这是产生准确预期眼球运动的关键一步。实验1的预习时间(4秒)比成人听者的预习时间要长。然而，之前没有研究评估儿童在更复杂的视觉刺激下的预测能力。因此，我们在实验1中使用了4秒的预览时间，让成人和儿童在听觉刺激开始前有足够的时间编码视觉参照物。实验1包括6个预测试验、6个中性试验和3个填充试验。

在研究开始之前，实验者首先在被试的脸上放置一个目标贴纸，让眼动仪记录他们的眼球运动。在整个任务中，参与者在液晶显示器上观看刺激，眼动仪以500hz的采样率记录他们的眼球运动。

在实验过程中，眼动仪每隔2毫秒(500hz)自动记录参与者的注视。为了评估参与者是否使用了信息动词来预测即将到来的目标名词，我们分析了参与者在目标名词出现前1000毫秒到出现后1000毫秒的时间窗口内的注视行为。如果听者预测到了即将到来的所指，那么预期在目标名词出现之前(0毫秒)就能观察到条件效应的出现，这表明听者对目标名词产生了预期的眼球运动。

结果显示，条件（condition)，年龄组别（age）和时间有显著影响，这表明在预测实验中听者的目标注视比中性试验更强，成人会比儿童产生更多的目标注视，并且目标注释会随着时间增加。模型结果还揭示了条件与时间的交互作用和年龄组与时间的交互作用，表明条件差异(预测的>中性)在早时间点大于晚时间点。随着时间的推移，成人的目标注视比儿童的目标注视增长得更快。混合效应回归和基于聚类的排列分析结果表明，成人和儿童使用信息动词来预测目标指称对象的身份，尽管成人在快速准确地定位目标指称对象方面更熟练（见图2）。

Fig-2

实验1发现，在复杂视觉场景的实时语言加工过程中，成人和儿童听者都能利用语义信息动词快速准确地识别即将出现的指称者。在听到一个语义信息动词(如，处理)后，成人和儿童有效地对相应的视觉指示物(如，卡片)启动预期的眼球运动。尽管观察到的预测效应在成人身上更为明显，这表明儿童需要进一步发展才能最终达到成人预测的速度和准确性，这些发展的发现表明，预测可能是一种学习机制，至少在生态上是合理的。

四、实验二 ¶

在实验2中，我们评估了成人和儿童如何在处理包含更多变化的语音刺激的语境中产生预测。被试在观看受约束的视觉刺激时，会看到两个并排的、颜色匹配的指示物(一个单复数)，然后他们会听到预测句和中性句的组合。

与实验一不同的是，预测句的信息提示在每个实验中都有所不同，包括

信息动词：Do you want to read the yellow books？

大小形容词：Do you see the little yellow books？

数字标记：Where are the yellow books?; Can you see those yellow books？

中性句也会变化：Do you see the yellow books? Can you find the yellow books? Can you show me the yellow books? Can you see the yellow books?.先前的发展发现表明，儿童可以利用这些线索，以及其他线索，作为实时语言处理过程中产生预测的基础

24名成人和24名儿童，单语讲英语。正常发育。

听觉刺激包括两种预先录制的句子。预测性句子包括信息线索——动词、形容词、数字标记和指示性数字标记——听者可以使用这些线索来预测即将到来的名词。中性的句子也同样不同，但不包括任何可以用来预测即将到来的名词的单词。在预测句中，信息线索的平均出现时间比目标名词的出现早1210毫秒。在中性句中，无信息动词平均出现在目标名词出现之前1615毫秒。中性句子中，无信息动词(如see)出现到目标名词的时间比信息线索(如little)出现到预测句中目标名词的时间长。

视觉刺激是八个目标名词的单数和复数图像:球、自行车、书、猫、椅子、饼干、幻灯片和卡车。每一对成对的图像都是彩色匹配的(图3)。

Fig-3

实验2的其他程序细节与实验1相同。在每次试验中，视觉刺激在语言刺激出现前出现500毫秒，并保持3秒可见，这样每次试验的总持续时间为3.5秒。实验2 (500 ms)的预视时间与实验1 (500 ms)的预视时间相同，即成人和儿童能够快速编码两个简单的视觉参照物。实验以八种准随机的顺序出现，各项平衡。

同实验1一样的分析方法。模型结果显示了条件、年龄组和时间的显著影响，表明在预测试验中听者的目标注视比在中性试验中更大，成人的目标注视比儿童的更大，而且听者的目标注视随着时间的推移而增加。

研究结果显示，在目标名词出现之前，成人(−1000至600 ms，聚类t= 77.15, p < 0.001)和儿童(−1000至500 ms，聚类t= 54.30, p < 0.001)出现了显著的聚类。总之，混合效应回归和基于聚类的排列分析的结果表明，成人和儿童都能够利用信息动词、大小形容词和数字标记来预测即将到来的目标名词。

接下来，我们确定听者是否独立使用每种预测线索来预测即将到来的信息。结果如表1所示，表明在实时语言处理过程中，成人和儿童都能够利用每种类型的信息词来预测即将到来的信息。

Tab-1

实验2的结果表明，成人和儿童听者都可以使用信息动词、大小形容词和数字标记——与高度受限的视觉刺激配对——来有效地识别即将到来的指代物。当听到一个提供语义信息的动词(如read)、形容词(如big/little)或数字标记(如is/are;(That /those)，成人和儿童迅速对目标指示物(如椅子/书)发起预期的眼球运动。

五、实验三 ¶

在实验3中，我们旨在评估成人和儿童是如何在具有自然视觉复杂性和不同语言线索的参考语境中产生预测的。参与者观看了包含四个指示物的半限制性照片刺激，并听到了预测句和中性句的组合。

预测句信息语言线索在不同的实验中有所不同，包括：

信息动词：Could Sally eat the red apples?

大小形容词：Do you see the little red apples？

数字标记：Where are the red apples?; Can you see those red apples?

中性句也有不同：Do you see the red apples?; Can you find the red apples?; Can you show me the red apples?; and Can you see the red apples?

实验3的参与者是24名单语、讲英语的成人(8名男性)和24名儿童(9名男性)，他们来自单语、讲英语的家庭。正常发育。

听觉刺激与实验1,2基本一致

视觉刺激是一张桌子的照片场景图像。每个场景图像包含四个目标物体的单数和复数形式:苹果、书、花和餐巾(图5)。这四个物体在实验中出现的位置不同，其复数形式也不同。目标物体的颜色是一致的，比如苹果和花总是红色的，书和餐巾总是蓝色的。

Fig-5

因此，实验3的视觉刺激与实验1的相似，但更加简单。这种简化使得听者可以根据预测句中出现的多种线索来产生准确的预测。颜色形容词也有助于缩小指称范围，但是，在实验2中，颜色形容词并不能唯一地识别目标指称对象。其他细节与前两个实验基本一致。

模型结果显示，条件、年龄组和时间对预测试验有显著影响，表明听者的目标注视在预测试验中更重要，成人的目标注视比儿童的目标注视更重要。而且听众的目标看起来会随着时间的推移而增加。与之前的实验不同，模型结果显示条件和时间没有显著的交互作用。这种轻微显著的交互作用表明，尽管听者在预测试验中产生了更多的目标注视，但在实验3中，听者的注视行为随时间的变化是相似的。

接下来，和前面的实验一样，用基于聚类排列的分析方法分析了成人和儿童的注视行为。研究结果显示，在目标名词出现之前，成人(−300至−100 ms，聚类t= 4.92, p = 0.027)和儿童(−200至0 ms，聚类t= 5.83, p = 0.005)出现了简短的显著聚类。实验3的条件效应比实验1和2的条件效应更弱(图6)。

Fig-6

和实验2一样，我们接下来评估听者是否独立使用每种预测线索来预测即将到来的信息。我们比较了四种类型的预测句。实验3的结果表明，成人和儿童并没有使用所有可用的信息语言线索预测即将到来的目标名词。在这两个年龄组中，数字标记或指示数字标记都没有显著的影响，尽管对成年人的影响有轻微的显著性。对于形容词的大小，其影响在成人中是显著的，但在儿童中则略显显著。

结果表明，实验3与实验2在信息动词方面具有较强的显著性效应。但结果和实验2有差异，是因为大小形容词、数字标记和指示性数字标记没有或有边际效应。

综上所述，本研究进一步探讨了儿童在实时语言处理过程中产生预测能力的生态有效性。研究结果广泛地表明，成人和儿童都能够在视觉上复杂的场景中，或者当可用的语言线索在不同的句子之间变化时，产生预测。当视觉和言语刺激既复杂又多变时，成人和儿童的预测范围可能会有些狭窄，因此他们保留了利用某些语言线索(例如，信息动词)的能力，而不是其他线索(例如，信息形容词或数字标记)。总的来说，这种结果模式在一定程度上支持了预测是一种支持加工和学习的可行的发展机制的观点。知觉变异性是自然交际语境的一个重要方面，但还需要进一步研究预测是否、何时以及如何支持儿童日常互动的全维度发展。