Научная проблема, на решение которой направлен проект
Язык - это особая когнитивная способность человека, которая отличает его от других живых существ на планете. Несмотря на очевидную значимость, язык остается одной из самых плохо понимаемых когнитивных функций (Corballis, 2009; Pinker 1991; Kujala, Naatanen, 2010). Можно встретить немало свидетельств того, что язык способен влиять на то, как человек думает (определяет способ мышления) и как представляет окружающий мир недаром существуют теория лингвистической относительности (гипотеза Сепира–Уорфа) и теория языка как средства обогащения восприятия («Theory of Language-augmented Thought» (TLAT), Lupyan, 2012; Lupyan, Ward, 2013).
В последнее время появляется все больше свидетельств того, что вербальное обозначение (наименование) объектов влияет на то, как осознается и хранится информация о них. Однако вопрос о том, каково именно это влияние, остается открытым. Повышает ли вербальное обозначение точность памяти об объектах и детализованность их репрезентаций или, напротив, снижает? В результатах исследований можно найти множество подтверждений и того, и другого предположения. Утверждается, что вербальная репрезентация объектов усиливает визуальное восприятие различий между ними (Lupyan, Rakison, McClelland, 2007), их различимость или заметность (Lupyan, Wald, 2013, Maier, Rahman, 2018), облегчает задачу категоризации, пробуждая наши ожидания увидеть похожие объекты еще до предъявления категориальных задач (Котов, Власова, Котова и Агрба, 2012), причем даже в тех случаях, когда наименования (в частности, бессмысленные) в таких задачах являются избыточными (Lupyan, Rakison, McClelland, 2007).
Модель обратной связи маркировки (Lupyan, 2012) предсказывает её позитивное влияние на восприятие, внимание и память. Здесь утверждается, что название объекта временно активирует визуальные особенности, отличающие его от других категорий, что позволяет репрезентациям маркированной информации сохраняться в памяти с более высокой точностью (Souza, Skora, 2021). Однако можно встретить утверждения о том, что вербальное обозначение способствует сохранению вербальных репрезентаций только за счет визуальных данный. Об этом говорит, например, гипотеза вербального перекодирования (Souza, Skora, 2017) или вербального затенения (Alogna et al., 2014; Schooler, Engstler-Schooler, 1990). Большое число исследований сообщает о потере точности перцептивной информации при необходимости запоминания наименований (Schooler, Engstler-Schooler, 1990; Meissner et al., 2008; Morozov, 2017). В частности, Lupyan (2008) предложил гипотезу искажения памяти в сторону прототипа, которая гласит, что визуальные репрезентации смещаются в сторону прототипа категории, активируемого вербальным обозначением. Это гипотеза имеет экспериментальные подтверждения (Котов, Котова, 2013) и предсказывает улучшение способности различать стимулы из разных категорий при наличии их названия, но снижение способности проводить различение внутри категорий. Однако вопреки этой гипотезе, Forder и Lupyan продемонстрировали, что вербальное обозначение (в форме прослушивания лейблов цвета) усиливает различение цветов как между категориями, так и внутри категорий (Forder, Lupyan, 2019).
Как можно видеть, существует немалое количество разногласий в отношении влияния вербального обозначения объектов на извлечение и хранение визуальной информации о них. Приведенные данные являются основанием для формулировки двух противоречивых утверждений: вербальное обозначение помогает только различению стимулов из разных категорий, стирая индивидуальные различия между ними, и вербальное обозначение способствует различению индивидуальных особенностей стимулов. Мы предполагаем, что воздействие вербального обозначения на хранение и извлечение информации о стимулах может различаться в зависимости от используемой стратегии языкового научения: быстрого картирования (fast mapping) и явного кодирования (explicit encoding). На проверку данной гипотезы направлено настоящее исследование.
Научная значимость и актуальность решения обозначенной проблемы
Изучение языка не заканчивается в детском возрасте, а продолжается всю жизнь. Новые понятия регулярно появляются в языке в результате естественного прогресса науки, техники и общественного сознания в целом. Родной язык в специальных целях – отдельное направление в науке со своим кругом методических проблем, которые сформулированы в монографиях О. Д. Митрофановой (1985), Е. И. Маркиной (2011) и др. Профессиональные языки (Language for Special Purposes) возникают вследствие выделения в обществе профессиональных групп. Причем язык каждой профессиональной группы подразделяется на язык науки и практики (профессиональный разговорный язык). Представители многих специальностей сталкиваются с необходимостью в сжатые сроки освоить огромный массив новых понятий. Например, медицинский лексический минимум, который необходимо усвоить за первый год обучения в ВУЗе, составляет 10428 слов (Леоненко и др., 2018). Совершенно очевидно, что навык быстрого и эффективного научения для современного образования является крайне востребованным.
Изучаемая взрослыми людьми профессиональная терминология зачастую обладает сложной семантикой и лексикой. Отличия между новыми терминами могут быть минимальными как с позиции лексики (изопропан, изобутан), так и семантики (подвиды животных и растений у биологов, типы клеток, костей и тканей у медиков, химические соединения у фармацевтов и пр.). Кроме того, существует проблема формы представления терминов (устная / письменная), не говоря уже о том, что студент может отвлечься, упустив название термина, но продолжая усваивать сведения о нем в отсутствие вербального обозначения. Все это необходимо учитывать при разработке эффективных методических приемов, направленных на быстрое изучение лексики и семантики новых понятий. Помимо этого, необходимо опираться на знания о когнитивных механизмах и закономерностях обработки информации. Так, для создания работающих способов успешного запоминания профессиональной терминологии мы предполагаем обратиться к двум отличным друг от друга способам научения, обеспечивающим разные стратегии приобретения новых слов (например, Dollaghan, 1985; Davis, Gaskell, 2009; Shtyrov, 2011; James, Gaskell, Henderson, 2019) - это эксплицитная система научения, которую часто называют явным кодированием (explicit encoding), и имплицитная система научения, называемая быстрым картированием (fast mapping). Первая использует явную инструкцию, указывая на какой-либо новый объект и объясняя, что это. Именно этот способ обычно ассоциируется с повторяющимся предъявлением новой учебной информации во время практических занятий. Вторая система научения предполагает обучение из контекста, когда человек должен сам сделать вывод, о чем идет речь, подобно тому, как происходит приобретение нового знания в детстве (Mestres-Misse, 2006; Cooper, 2019; Warren, 2016).
Понимание специфики извлечения и хранения информации в зависимости от используемой при запоминании стратегии позволит разработать научно обоснованные методы и подходы для развития навыков эффективного освоения профессиональной терминологии с использованием возможности переключения между стратегиями научения в зависимости от стоящих перед обучающимся задач.
Научная значимость проекта состоит в прояснении особенностей усвоения семантики новых понятий при наличии и отсутствии у них вербального обозначения (в устной и письменной форме) с использованием разных способов научения - быстрого картирования и явного кодирования.
Конкретная задача (задачи) в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, ее масштаб и комплексность
Настоящий проект ставит своей целью изучение специфики усвоения семантики новых понятий в зависимости от используемой стратегии научения: быстрого картирования или явного кодирования.
Достижение этой цели подразумевает поиск ответов на ряд вопросов:
- использование какой из двух стратегий научения способствует сохранению более детальной репрезентации изучаемого объекта в памяти;
- приводит ли использование одной из двух стратегий научения к более эффективному запоминанию категориальных или индивидуальных отличительных особенностей изучаемых объектов;
- способствует ли использование вербального обозначения изучаемого объекта лучшему усвоению его семантики для одной из двух стратегий научения;
- меняется ли эффективность научения новым понятиям с помощью какой-либо из двух стратегий при добавлении письменного обозначения словоформы к ее аудиальному предъявлению;
- имеются ли характерные для быстрого картирования и явного кодирования особенности работы системы внимания (определяемые с помощью глазодвигательных методик) в процессе изучения объектов;
- показывает ли преимущества какая-либо из стратегий научения при проверке усвоенности нового понятия в условиях с существенным ограничением времени.
Поиск ответов на эти вопросы определяет задачи настоящего проекта. Масштабность и комплексность поставленных задач состоит в том, что успешная реализация проекта может внести вклад в оба используемых теоретических подхода. Теория языка как средства обогащения восприятия будет расширена за счет уточнения роли стратегии языкового научения в хранении и извлечении информации о новых объектах в зависимости от формы предъявления их вербальной маркировки. Мы предполагаем, что противоречие имеющихся экспериментальных данных, состоящее в том, способствует ли вербальное обозначение объектов их категориальному различению или различению их индивидуальных особенностей, может быть разрешено при учете стратегии научения, с помощью которой понятие было усвоено. Парадигма быстрого картирования / явного кодирования будет дополнена уточнением влияния этих стратегий на хранение и извлечение как словоформы, так и детальной репрезентации самого изучаемого объекта (предыдущие исследования были сфокусированы исключительно на особенностях усвоения словоформы).
Связанной с этим практической задачей является выявление наиболее эффективных способов обучения новым понятиям родного языка, в частности, при освоении профессиональной терминологии.
Научная новизна исследований, обоснование того, что проект направлен на развитие новой для научного коллектива тематики******, обоснование достижимости решения поставленной задачи (задач) и возможности получения предполагаемых результатов ******В том числе, на определение объекта и предмета исследования, составление плана исследования, выбор методов исследования.
Настоящий проект направлен на изучение новых для научного коллектива аспектов быстрого картирования и явного кодирования. В то время как объект нашего исследования остается прежним (это успешность усвоения новых понятий родного языка в зависимости от используемой стратегии научения), меняется его предмет. Теперь это - усвоение новой семантики при наглядном восприятии неизвестных объектов, включая особенности извлечения и хранения их репрезентаций. В настоящем проекте мы ставим перед собой новые задачи, которые ранее не ставила ни наша исследовательская группа, ни другие исследователи процессов быстрого картирования и явного кодирования. Это становится возможным за счет объединения парадигм «быстрого картирования / явного кодирования» и «языка как средства обогащения восприятия» (Lupyan, 2012; Lupyan, Ward, 2013). В результате фокус нашего исследования смещается с запоминания словоформ (или вербальных обозначений) на особенности усвоения семантики понятий, что предполагает поиск различий между двумя стратегиями научения в новых областях. И как следствие, мы используем новые методики в качестве проверочных тестов на успешность усвоения понятий, расширяя ряд традиционных лингвистических заданий (узнавание, лексическое решение, семантическое соответствие) методическими приемами, используемые для исследования зрительного восприятия (такими как зрительный поиск, мигание внимания, прайминг). Также впервые в исследованиях быстрого картирования и явного кодирования предлагается оценивать роль формы предъявления вербального обозначения (устная/письменная) изучаемого понятия в его усвоении.
Кроме того, мы стремимся усовершенствовать процедуру быстрого картирования и явного кодирования. В частности, мы максимально возможным образом приближаем друг к другу два условия предъявления новых понятий. Для этого в условии явного кодирования мы используем два объекта, а не один, как в классической парадигме (Sharon, Moscovitch, Gilboa, 2011). В качестве второго объекта в измененной нами парадигме используются дистракторы (рисунки, созданные путем наложения 4-ех изображений друг на друга и выверенные по яркости в соответствии с тестовыми изображениями). Также мы используем вопрос в условиях явного кодирования, чтобы оно как можно меньше отличалось от условия быстрого картирования (тогда как в предыдущих парадигмах условие явного кодирования предполагало лишь указание на объект с просьбой его запомнить). В настоящем исследовании мы также усложняем традиционно используемый стимульный материал, отбирая для этой цели не объекты из широкого спектра категорий, визуально сильно отличные друг от друга, а максимально схожие объекты одной категории, т.е. более экологически валидные для взрослых испытуемых стимулы.
Современное состояние исследований по данной проблеме, основные направления исследований в мировой науке и научные конкуренты
Несмотря на активный рост количества исследований, демонстрирующих влияние языка на восприятие в различных модальностях, механизм данных процессов остается неизвестным. В ходе исследований в рамках теорий лингвистической относительности, воплощенного познания и нейронной теории метафоры было показано, что язык существенно влияет на картину мира человека. В частности, вербальные обозначения целевых объектов (Lupyan, 2008; Lupyan, Spivey, 2010), а также их артикуляция (Lupyan, Swingley, 2012) влияют на успешность задач визуального поиска. Исследования воплощенного познания не раз подчеркивали, что конгруэнтность и/или неконгуэнтность вербальной и перцептивной информации может увеличивать или уменьшать время ответа на стимул. Время лексического решения для слов, обозначающих движения, увеличивалось при наличии конгруэнтного зрительного движения и уменьшалось при наличии неконгруэнтного (Meteyard, Zokaei, Bahrami, Vigliocco, 2008), предполагая двунаправленное влияние между лингвистической обработкой и обработкой визуального движения. В исследовании Buccino с коллегами (2005) две группы респондентов слушали предложения, связанные с действиями рук, ног или абстрактным содержанием, и оценивали их содержание с помощью двигательной реакции руки (для первой группы) или ноги (для второй группы). Если прослушанное предложение выражало конкретное действие, необходимо было дать двигательный ответ рукой (в первой группе) и ногой (для второй группы), или воздерживаться от ответа, когда предложение имело абстрактное содержание. В группе участников, отвечавших рукой, время реакции было медленнее, когда прослушиваемое предложение описывало действие руки, аналогично, в группе участников, отвечавших ногой, время реакции было медленнее, когда предложение выражало действие, связанное с ногой (Buccino, Riggio, Melli, Binkofski, Gallese, Rizzolatti, 2005). Таким образом, влияние языка на перцепцию подтверждается нейрофизиологическими исследованиями (см. также Lucy 1997, Souza, Skora, 2021), и требует уточнения в многочисленных деталях: каков нейронный механизм этого влияния, насколько глубоко оно проникает в перцепцию, как оно коррелирует с усвоением языка, на какой стадии срабатывает данный эффект и пр.
Описанная выше исследовательская программа находится в области пострелятивистской парадигмы изучения языка и познания и противоречит теории универсальности мышления и речи, а также традиционным теориям познания, в которых механизм восприятия описывали снизу-вверх от обработки нижележащих перцептивных данных, которыми обладает стимул, к задаче его категоризации (Дж. Гибсон, Дж. Каттинги). Указанные выше исследования демонстрируют факт влияния вербальных обозначений на эффективность идентификации и категоризации перцептивных стимулов. В совокупности эти результаты предполагают, что слова быстро и автоматически активируют визуальные детали объектов, к которым они относятся (Lupyan, Ward, 2013). Механизм, с помощью которого вербальные обозначения влияют на перцептивную обработку названных объектов, может включать перенастройку сверху-вниз. Основная концепция этого подхода, поддерживаемая в работах Дж. Брунера, Р. Грегори и И. Рока, заключается в том, что человек в процессе восприятия формулирует и проверяет гипотезы о воспринимаемых объектах на основе того, что ощущает и что уже знает. Согласно данному подходу, восприятие — это общий результат того, что поступает через нашу сенсорную систему и что мы уже знаем о мире благодаря опыту. Эта теория близка к представлению о сенсорной обработке «сверху-вниз».
Lupyan и Ward (2013) предлагают альтернативную интерпретацию описанных выше данных. По мнению авторов влияние вербальных обозначений на перцептивный образ объектов происходит на низком уровне восприятия, а далее перцептивные детали и вербальное обозначение дополняют друг друга. Именно комбинация восходящей и нисходящей информации становится достаточной для продвижения сенсорной информации к осознанию. Авторы рассматривают этот механизм как разновидность внимания, основанного на категориях (Lupyan, Spivey, 2010).
В связи с вышеописанными данными актуальным становится вопрос о той роли, которую играет вербальное обозначение объекта при усвоении нового понятия в парадигмах явного кодирования и быстрого картирования. Данные парадигмы выглядят противоположными в отношении фиксации внимания на наименовании объекта, т.е. словоформе (явное кодирование), или перцептивных признаках нового объекта в сравнении со знакомым (быстрое картирование).
В реальных жизненных ситуациях различия между двумя системами научения могут быть размыты, поскольку они существуют одновременно и включаются в зависимости от контекста и условий научения. Разные исследовательские группы выявляют как отличия быстрого картирования от других типов научения (например, Coutanche, Thompson-Schill, 2014; Himmer, Müller, Gais, Schönauer, 2017; Sharon, Moscovitch, Gilboa, 2011), так и отсутствие каких-либо отличий и преимуществ (например, Greve, Cooper, Henson, 2014; Smith, Urgolites, Hopkins, Squire, 2014; Warren, Duff, 2014). Доходит даже до сомнений в существовании быстрого картирования у взрослых (Greve, Cooper, Henson, 2014; O'Connor, Lindsay, Mather, Riggs, 2019; Cooper, Greve, Henson, 2018).
Большинство исследований фиксируют большую успешность усвоения новых слов в результате явного кодирования в сравнении с быстрым картированием (Li, Hu, Yang, 2020; Warren, Tranel, Duff, 2016; Atir-Sharon, Gilboa, Hazan, Koilis, Manevitz, 2015) или не обнаруживают различий между этими двумя стратегиями научения у взрослых испытуемых (Zaiser, Meyer, Bader, 2019; Shtyrova et al., 2021). Однако все исследования демонстрируют факт усвоения новых слов при обоих способах научения на уровне чаще случайного. Различия механизмов явного кодирования и быстрого картирования обнаруживаются в особенностях лексической интеграции новых понятий (Coutanche, Thompson-Schill, 2014), восприимчивости к помехам (Merhav, Karni, Gilboa, 2014) и влиянии сна (Himmer, Müller, Gais, Schönauer, 2017).
Merhav, Karni, & Gilboa (2014) проверяли гипотезу о влиянии времени предъявления конкурирующей ассоциации (через несколько минут или через 22 часа после обучения) на усвоенные с помощью быстрого картирования или явного кодирования новые понятия (ассоциация словоформы и визуального объекта). Здоровые испытуемые после имплицитного изучения слов могли справляться с интерференцией, созданной посредством конкурирующей ассоциации, если она происходила непосредственно после обучения, но испытывали сильные сложности, если интерференция происходила с 22-часовой задержкой.
Coutanche и Thompson-Schill (2014) показали, что быстрая лексическая интеграция характерна для быстрого картирования, но не явного кодирования. Совсем недавно появились доказательства немедленной семантической интеграции (то есть эффектов семантического прайминга) посредством быстрого картирования у здоровых молодых людей (Zaiser, Meyer, Bader, 2019).
Himmer, Müller, Gais, & Schönauer (2017) показали, что после обучения с помощью быстрого картирования забывается сравнительно меньше информации, чем после явного кодирования. А также, что имплицитное научение приводит к лучшему кодированию в вечернее время, тогда как эксплицитное научение способствует лучшей производительности по утрам. Эти эффекты могут возникать из-за того, что явное и неявное кодирование по-разному зависит от внимания и тормозящих когнитивных процессов, которые также демонстрируют циркадные колебания (May et al., 2005; Schmidt et al., 2007). May с коллегами (2005) показали, что имплицитное вспоминание лучше в непиковое, чем в пиковое время суток (вечер для пожилых, утро для молодых): результаты эксплицитного спонтанного воспроизведения были лучше для каждой возрастной группы в ее пиковое время. С точки зрения клинической и педагогической практики многообещающим выглядит предположение, что использование соответствующих стратегий обучения обеспечит стабильное сохранение информации в долговременной памяти (неокортикальные сети) с меньшей восприимчивостью к забыванию. Однако такая стабильная память может быть результатом более медленного обучения.
Warren с коллегами (2016) отмечают, что для успешного имплицитного усвоения требуется скоординированное использование многих когнитивных процессов, которые имеют широко распространенные нейронные основы. Неполный список таких процессов (и их ролей) включает: визуальное восприятие (item discrimination); слуховое восприятие (word discrimination); зрительную память (identify novel item); слуховую память (identify novel word); называние именований (naming familiar items) и исполнительные функции (response selection, decision-making).
Вышеперечисленные факты дают основания полагать, что имплицитное научение характерно для взрослых (как и для детей), и оно имеет принципиальные отличия от эксплицитного. Обращает на себя внимание еще одна особенность быстрого картирования, обнаруженная пока только на детской выборке. Имплицитное научение у детей хрупкое и восприимчивое к помехам, однако однажды сформированные следы памяти могут сохраняться в течение длительного времени и быть доступны даже при многодневных задержках (Carey, 1978; Munro et al., 2012). Этот гибрид между хрупкостью и долгосрочным поддержанием может быть адаптивным, позволяя детям быстро понимать говорящих вокруг них людей, но также поддерживать консервативную политику консолидации нового словарного запаса, чтобы избегать постоянных ошибок.
Типичный дизайн исследований явного кодирования и быстрого картирования представлен в работе Sharon, Moscovitch, & Gilboa (2011). Этот дизайн в процедуре быстрого картирования включает в себя задачу объединения вербального обозначения (словоформы) и визуального аспекта нового целевого объекта вопросом («Есть ли у Нони...?»). Изображение целевого нового объекта («Нони») вводится в контексте с уже известным одним или несколькими предметами и имеет значение, которое очевидно из логического вывода. Условие явного кодирования, однако, обычно представляет только одно изображение цели в сочетании с ее наименованием («Это Нони», «Попытайтесь запомнить Нони»). Такой дизайн подразумевает отсутствие базовой визуальной балансировки между двумя условиями, что ставит дифференциальную нагрузку уже на уровне начальной визуальной обработки стимулов. Уже на этом этапе процессы быстрого картирования и явного кодирования четко указывают на различия во внимании и исполнительном контроле, которые, очевидно, играют важную роль в обучении. В одном случае два изображения, в другом - одно. В одном случае вопрос, в другом его нет. Также обращает на себя внимание, что в типичных экспериментах изучаются объекты широкого диапазона: насекомые, животные, птицы, фрукты, ягоды. Это приводит к тому, что в имплицитной парадигме респондент сравнивает достаточно непохожие друг на друга известный и неизвестный объекты. Например, в исследовании Smith, Urgolites, Hopkins, & Squire (2014) вопрос «Имеет ли Тенрек крылья?» сопровождается изображением тенрека (подвид ежа) и бабочки. Данные задания, с нашей точки зрения, не вполне релевантны для языкового обучения взрослых. В реальных ситуациях обучения в рамках подготовки к экзамену перед студентами стоит задача выучить множество изображений одной категории, например, похожих друг на друга молекул.
Как мы уже отмечали выше, такая парадигма, в которой имплицитный вывод делается на основе анализа деталей, а эксплицитное усвоение - на основе общего вида объекта, может запускать два типа обработки информации снизу-вверх (быстрое картирование) и сверху-вниз (явное кодирование). В русле компьютерной метафоры два образующих процесса познания рассматриваются соответственно как «концептуально ведомая переработка информации» и «переработка, ведомая данными» (Norman, Rumelhart, 1975). Согласно биологически ориентированным иерархическим метафорам познания, и прежде всего восприятия, в которых оно соотносится, например, с иерархией мозговых структур (Hochstein, Ahissar, 2002), по восходящей линии осуществляется передача информации от структур нижележащего уровня на вышележащий «снизу вверх», а по нисходящей - «сверху вниз».
Можно предположить, что имплицитное научение запускает стратегию обработки информации снизу-вверх (или ведомую данными), поскольку мы просим испытуемого обращать внимание на элементы (при этом наименованию как бы отводится меньшее значение), а эксплицитное - стратегию сверху-вниз, когда мы делаем упор на значимости имени и просим запоминать объект без указания на элементы. Проверка гипотезы об использовании разных способов кодирования понятий, выученных с помощью имплицитной и эксплицитной стратегий, может осуществляться двумя дополняющими друг друга способами: 1. Изучение динамики зрительного внимания посредством анализа движений глаз в процессе усвоения новых понятий; 2. Детальное изучение качества усвоенных понятий (их аудиального стимула, визуального образа и способности оперирования понятием).
На данный момент только два исследования применяли метод айтрекинга в парадигме имплицитного и эксплицитного усвоения новых понятий у взрослых испытуемых (Warren, Tranel, Duff, 2016; Warren, Duff, 2014). Поскольку традиционная парадигма явного кодирования подразумевает предъявление только одного объекта для изучения, анализ движений глаз на стадии обучения проводился только для быстрого картирования, где предъявляется два объекта. В условии быстрого картирования среди всех участников наблюдались значительные различия времени фиксации на выбранных областях интереса до и после звучания вербального обозначения изучаемого понятия. Этот феномен указывает на важность вербального обозначения объекта в условиях быстрого картирования: участники фиксировали область интереса для выбранной цели после звучания словоформы (Warren, Tranel, Duff, 2016). Однако авторы учитывали в данном анализе только пробы с правильными ответами респондентов, при этом каждое испытание содержало по две области интереса, ограничивающиеся областью целевого изображения и областью изображения конкурента без анализа отдельных деталей этих изображений. Также анализ движений глаз осуществлялся в ходе проверочного задания «Выбор из трех» (семантическое соответствие), однако результаты не обнаружили значительного влияния условий научения (Warren, Duff, 2014; Warren, Tranel, Duff, 2016).
В исследовании Halberda (2006) анализу подвергались данные движений глаз при изучении новых объектов и их названий («Посмотрите на [Дакс]») при одновременном предъявлении изображений известного и неизвестного объектов. Автор обращает внимание, что изучение нового понятия происходит не путем присвоения названия любому предъявленному объекту, а путем отвержения известных отвлекающих объектов, т.е. по принципу дизъюктивного силлогизма (Disjunctive Syllogism, т.е. A или B, а не A, следовательно B). Таким образом, в условии быстрого картирования отказ от известных отвлекающих объектов занимает центральное место при сопоставлении нового вербального обозначения с новым объектом. Остается вопросом проявит ли себя дизъюктивный силлогизм в случае явного кодирования, даже если для сравнения предлагается бессмысленное зашумленное изображение, или явное кодирование всегда предполагает прямое сравнение (карта-новое к новому).
Таким образом, настоящий проект является междисциплинарным, он находится на стыке психолингвистики, психологии, психофизиологии восприятия и педагогической психологии. Проблематика исследования будет раскрываться в русле пострелятивизма, подчеркивая влияние языка на когнитивную деятельность с акцентом на поиск эффективных способов усвоения новой информации. В этой связи нашими научными конкурентами с одной стороны являются исследователи, выполняющие работы в рамках теорий лингвистической относительности, в частности, команда лаборатории Г. Лупиана Висконсинского университета в Мадисоне (http://sapir.psych.wisc.edu/). С другой стороны, нашими конкурентами являются исследователи процессов научения, в том числе работы лаборатории А. Гилбоа Научно-исследовательского института Ротмана в Торонто (https://www.gilboalab.ca/), научной группы Кембридского университета под руководством Рика Хенсона (http://www.mrc-cbu.cam.ac.uk/people/rik.henson/personal/) и отделения нейрокогнитивной психологии Гейдельбергского университета имени Рупрехта и Карла (http://www.neuro.psychologie.uni-saarland.de/pages/staff.html).
Подводя итог всему вышесказанному, важно отметить, что анализ современного состояния исследований парадигмы быстрого картирования и явного кодирования выявил различия в их динамике, проявляющиеся в особенностях лексической интеграции, устойчивости к помехам и длительности хранения информации, и позволил выдвинуть предположение о преобладающем типе обработки информации (снизу-вверх и сверху-вниз) для разных стратегий научения.
Предлагаемые методы и подходы, общий план работы на весь срок выполнения проекта и ожидаемые результаты (объемом не менее 2 стр.; в том числе указываются ожидаемые конкретные результаты по годам; общий план дается с разбивкой по годам)
Согласно нашим представлениям, два способа научения предполагают разные типы обработки информации об изучаемом объекте: быстрое картирование запускает стратегию обработки информации снизу-вверх (или ведомую данными), поскольку в данном случае испытуемого просят обращать внимание на детали, отводя названию второстепенное значение, тогда как явное кодирование запускает стратегию обработки сверху-вниз (или ведомую концептами), предлагая испытуемому обратить внимание, в первую очередь, на название и адресуя его к объекту в целом, игнорируя детали. Учитывая эти соображения, результаты экспериментов, в которых были обнаружены преимущества явного кодирования в сравнении с быстрым картированием, выглядят достаточно предсказуемо: ведь традиционно проверочные задания сфокусированы на проверке усвоения словоформы. Быстрое картирование должно иметь преимущества над явным кодированием, наличие которых мы ожидаем обнаружить в особенностях семантической детализации изучаемых понятий. Наш подход предполагает расширение традиционной парадигмы научения посредством быстрого картирования и явного кодирования положениями теории языка как средства обогащения восприятия (Lupyan, 2021; Lupyan, Ward, 2013). В настоящем проекте впервые совмещаются методики рассматриваемых парадигм.
На основании проведенного обзора существующих исследований по изучаемой проблеме мы выносим ряд предположений.
Условия явного кодирования в сравнении с быстрым картированием позволяют лучше запоминать словоформу и генерализированное представление о новом объекте. Ввиду хрупкости научения с помощью быстрого картирования (Merhav, Karni, Gilboa, 2014), словоформы, усвоенные этим способом, могут воспроизводиться хуже, чем усвоенные с помощью явного кодирования, но мы предполагаем, что сами изученные объекты запоминаются не хуже, а возможно даже лучше. В этой связи мы планируем использование в своем исследовании объектов с названиями и без названий, что является отступлением от классической парадигмы имплицитного / эксплицитного способов научения.
Мы считаем, что преимущества научения с помощью быстрого картирования могут проявиться в семантической детализации репрезентаций изучаемых понятий, т.е. там, где ранее эти преимущества не искали. В связи с этим планируется расширить набор традиционных лингвистических проверочных заданий, используя задачи на зрительный поиск, семантический прайминг, запоминание визуальных деталей, учитывая также функционирование систем внимания (с помощью регистрации движений глаз) при использовании той или другой стратегии научения. В частности, учитывая противоречия результатов исследований с использованием задачи зрительного поиска объектов с названиями и без названий (по данным Vales, Smith (2015), поиск целей, имеющих названия, осуществляется быстрее, чем поиск целей без названий, а по данным М. Морозова (Morozov, 2017) – наоборот), мы планируем проверку различий в эффективности зрительного поиска для объектов, выученных с помощью быстрого картирования и явного кодирования. Также мы предполагаем наличие несимметричных ассоциативных связей между изображением и названием для разных стратегий научения (в связи с тем, что быстрое картирование, согласно нашим представлениям, осуществляется в большей мере с опорой на название, а явное кодирование – на изображение). Для проверки этой гипотезы мы планируем использовать метод семантического прайминга, сопоставив условия, когда в одном случае в качестве праймов (или подсказок) используются названия, а в другом – изображения выученных понятий. Помимо проверки гипотезы о том, что праймы-слова будут иметь больший эффект в случае явного кодирования, а праймы-изображения – в случае быстрого картирования, мы также планируем проверить, праймируют ли подсказки только конкретное понятие или всю категорию (например, фрукты). Согласно нашим ожиданиям, условия явного кодирования будут способствовать активации более широкой категории, чем условия быстрого картирования.
Кроме того, что быстрое картирование, как мы считаем, предполагает тип обработки информации снизу-вверх (что позволяет ожидать эффективное запоминание деталей изучаемых объектов), оно также осуществляется по принципу дизъюнктивного силлогизма (Halberda, 2006; Coutanche, Thompson-Schill, 2014), т.е. за счет активного отвержения известного объекта. Последний предъявляется одновременно с неизвестным и, как правило, объекты относятся к одной категории (цветы, животные, насекомые). Необходимость такого отвержения позволяет предполагать отсутствие при быстром картировании активации широкой семантической категории, к которой относятся оба предъявляемых объекта (например, цветы). Учитывая также соображения о преобладающем типе обработки информации (снизу-вверх и сверху-вниз), мы ожидаем увидеть различия между изучаемыми стратегиями научения в эффективности запоминания категориальных и индивидуальных особенностей изучаемых объектов (предполагая более эффективное запоминание индивидуальных особенностей для быстрого картирования и категориальных – для явного кодирования).
Тогда как явное кодирование, согласно нашим предположениям, осуществляется с опорой на название, а имплицитное – с опорой на детали объекта, мы предполагаем, что использование письменного обозначения понятия на этапе научения не улучшит его запоминание в условиях быстрого картирования. Напротив, мы считаем, что если написанное название в условиях быстрого картирования воспринимается как дополнительный признак, подлежащий запоминанию, то это может даже снизить эффективность усвоения понятия в сравнении с условиями отсутствия его письменного обозначения.
По опыту прежних исследований мы предполагаем также, что условие быстрого картирования может показать преимущества также в задачах, требующих быстрых реакций, т.е. с использованием существенного ограничения времени реакций. В связи с этим мы планируем использовать в ряде проверочных заданий критическое ограничение времени ответа.
Высказанными предположениями определяется дизайн двухлетнего исследования. В каждый год исследование предполагает наличие двух этапов: обучения и проверки. На этапе обучения испытуемые будут усваивать новые (неизвестные им ранее) понятия с семантической привязкой. Семантической привязкой будут служить изображения неизвестных объектов (фруктов и цветов). В условиях быстрого картирования испытуемым будут предъявляться два изображения (один знакомый, второй - нет) и вопрос об особенностях неизвестного объекта (названного с помощью несуществующей, но соответствующей фонетике и орфографии русского языка словоформы), на который испытуемый должен ответить с помощью клавиши «да» или «нет». В условии явного кодирования испытуемому также будет предъявлено два объекта (неизвестный, который подлежит научению, и дистрактор, созданный путем наложения нескольких изображений друг на друга), указано на неизвестный объект с помощью несуществующей в русском языке словоформы и задан вопрос о том, как испытуемый его запомнил (пример используемой парадигмы приведен в Приложении). Мы придерживаемся типичной парадигмы быстрого картирования / явного кодирования, используемой преимущественно в возрастной и когнитивной психологии, в которых респондентам для изучения предлагается до 8-ми словоформ (Horst, Samuelson, 2008; Trueswell et al., 2013). Увеличение количества словоформ до 16-50 (Greve, Cooper, Henson, 2014) может вызвать помехи, которые нивелируют эффекты научения. В данном проекте будет использоваться оптимальное число элементов и увеличиваться мощность исследования за счет изучения объемов групп, аналогично работам Coutanche & Thompson-Schill, 2014; Himmer et al., 2017; Merhav et al., 2014.
В первый год планируется сравнение семантической репрезентации изучаемых объектов и значимости аудиально представленных вербальных обозначений в условиях быстрого картирования и явного кодирования. Во второй год акцент сместится на изучение того, меняется ли эффективность научения новым понятиям с помощью какой-либо из двух стратегий при добавлении письменного обозначения словоформы к ее аудиальному предъявлению. В первый год на этапе научения будет использоваться факторный план 2 х 2 (способ научения: явное кодирование/быстрое картирование; наличие вербального обозначения: с названием/без названия). Во второй год в симметричном дизайне 2 х 2 второй фактор будет заменен на вербальное обозначение (сопровождающееся и не сопровождающееся написанной словоформой). В первый год реализации проекта во время обучающей серии будет производиться запись движений глаз (поскольку именно в первый год не планируется использовать письменное обозначение изучаемой словоформы, которая может отвлекать на себя внимание). Также запись движений глаз будет использоваться при проведении некоторых проверочных заданий как в первый, так и во второй год реализации проекта.
Анализ статистической мощности для данного исследования осложняется тем фактом, что предыдущие исследования быстрого картирования и явного кодирования использовали межгрупповой дизайн, в котором две группы респондентов изучали понятия в разных условиях. Успешность внутригруппового дизайна была продемонстрирована в работе Shtyrov et all. (2021), однако здесь варьировали другие факторы (способ научения и степень знакомства понятий). Мы использовали G * Power 3.1.9.2 (Faul, Erdfelder, Buchner, Lang, 2009) для подсчета необходимого объема выборки при заданных параметрах — α error = 0.05, 1 – β error = 0.85, r(H0) = 0, r(H1) = 0.3. Необходимый объем выборки, согласно этим подсчетам, составил 36 респондентов в каждый год исследования.
В связи с особенностями представленного дизайна задания, используемые на этапе проверки, будут отличаться в первый и второй год проекта. В первый год мы планируем сфокусироваться на проверочных заданиях, предполагающих оценку особенностей извлечения и хранения репрезентаций изучаемых понятий с опорой на их визуальное изображение. Этап проверки будет включать следующие задания.
1. Свободное воспроизведение новых объектов. Испытуемому предлагается набор цветных карандашей с просьбой нарисовать все новые стимулы, которые были предъявлены в эксперименте.
2. Определение свойств объектов. Испытуемому предлагается список свойств, через которые можно описать усвоенные объекты, с просьбой подобрать к каждому из них характерные свойства. В инструкции объекты будут названы по категориям и цветам (соответственно, на этапе обучения в каждой категории будет использоваться только 1 объект определенного цвета), например, «Выберите из предложенного списка те свойства, которые относятся к новому синему фрукту».
3. Узнавание изображений. Испытуемый оценивает предложенное ему изображение на предмет того, предъявлялся ли представленный на нем объект во время обучающего этапа эксперимента и насколько он уверен в правильности своего решения. Задание будет проводиться с существенным ограничением времени и без такового.
4. Зрительный поиск. Испытуемый ищет по образцу (образец представлен в монохромном виде) требуемый объект среди цветных дистракторов с названиями и без названий. Экран разделен на две части: с одной стороны - объекты, имеющие названия, с другой – не имеющие. Цель присутствует в обеих частях экрана. Испытуемый должен нажать клавишу «стрелка влево» или «стрелка вправо» в зависимости от того, с какой стороны экрана он нашел цель первой. Используется 7 дистракторов с каждой стороны (3 из которых, также как и цель, предъявлялись испытуемым на этапе обучения, а 4 - не предъявлялись). Задание предполагает регистрацию движений глаз.
Если в первый год реализации проекта изучаются особенности усвоения семантики новых понятий с опорой на изображение, то во второй - с опорой на их названия. Эффективность усвоения, как и ранее, оценивается в зависимости от используемой стратегии научения. Этап проверки во второй год включает следующие задания.
1. Свободное воспроизведение названий. Испытуемому предлагается воспроизвести по памяти и записать все новые словоформы, которые звучали в эксперименте на этапе обучения.
2. Узнавание названий. Испытуемый оценивает предложенную ему словоформу на предмет того, предъявлялась ли она во время обучающего этапа эксперимента и насколько он уверен в правильности своего решения. Задание будет проводиться с существенным ограничением времени и без такового.
3. Семантическое соответствие. Испытуемый выбирает из четырех предъявляемых объектов (каждый в своей части экрана) тот, который соответствует предложенному названию. Выбор производится из ранее предъявленных на этапе обучения объектов обеих категорий. Задание предполагает регистрацию движений глаз.
4. Семантический прайминг с изображениями и названиями
А) Прайминг с изображениями в качестве праймов. Перед испытуемым стоит задача классификации предъявляемых изображений на два класса: съедобное и несъедобное. Праймами (или подсказками) для задачи классификации служат слова, в части опытов совпадающие с выученными названиями.
Б) Прайминг со словами в качестве праймов. Перед испытуемым стоит задача классификации предъявляемых слов на два класса: съедобное и несъедобное. Праймами (или подсказками) для задачи классификации являются изображения, в части опытов совпадающие со словами, их названиями.
6. Вписывание в контекст. Испытуемым предъявляются предложения с пропущенными в них словами, испытуемый должен догадаться по контексту, какими из новых изученных слов заменять пропуски.
Пример: Петя впервые оказался в Индии и все его удивляло: фрукты, звери, местные люди, море. Хозяйка дома, в котором он жил, предложила на завтрак три желтых плода: банан, дыню и ____. А потом принесла еще колючий ___, Петя попытался его очистить, но только ножик погнул.
Предложенное количество проверочных заданий на данном этапе, вероятно, является избыточным и после пилотажных экспериментов будет скорректировано с учетом полученных результатов.
План работ:
01.01.2022-31.12.2022. Усвоение семантики новых понятий с опорой на изображение объекта. Реализация исследования, направленного на изучение детализации репрезентаций новых объектов с помощью двух стратегий научения (быстрого картирования / явного кодирования), усвоенных с вербальным обозначением и без него.
01.01.2023-31.12.2023. Усвоение семантики новых понятий с опорой на название объекта. Реализация исследования, направленного на изучение эффективности запоминания вербальных обозначений (в устной и письменной форме), а также индивидуальных и категориальных особенностей понятий при использовании двух стратегий научения (быстрого картирования / явного кодирования).
Ожидаемые результаты по годам:
2022: Будет установлено, имеет ли одна из стратегий научения (быстрое картирование / явное кодирование) преимущества усвоения семантики новых понятий при проверке эффективности запоминания с опорой на изображения. Будет проверено предположение о создании более детальной репрезентации объектов в условиях быстрого картирования в сравнении с явным кодированием, и о возрастании эффективности усвоения новой семантики при наличии названий объектов в условиях явного кодирования в сравнении с быстрым картированием. Будут проанализированы движения глаз при научении с помощью имплицитной и эксплицитной стратегий. Будет подготовлен текст одной статьи для публикации в издании, индексируемом в базах данных WoS или Scopus.
2023: Будет установлено, имеет ли одна из стратегий научения (быстрое картирование / явное кодирование) преимущества в усвоении семантики новых понятий при проверке эффективности запоминания с опорой на названия. Будет проверено предположение о более эффективном запоминании названий при использовании стратегии явного кодирования, о препятствии письменного обозначения объекта усвоению семантики нового понятия в условиях быстрого картирования, а также о более эффективном усвоении индивидуальных особенностей понятий в случае быстрого картирования и категориальных - в случае явного кодирования. Будет осуществлен анализ движений глаз при узнавании новых объектов по их названию. Будут подготовлены тексты двух статей для публикации в изданиях, индексируемых в базах данных WoS или Scopus.
Имеющийся у научного коллектива научный задел по проекту, наличие опыта совместной реализации проектов (указываются полученные ранее результаты, разработанные программы и методы)
Члены научного коллектива совместно участвовали в исследованиях нейрональных механизмов двух типов речевого научения с помощью электроэнцефалографии высокой плотности и транскраниальной электрической стимуляции, проводимых на базе Лаборатории поведенческой нейродинамики Санкт-Петербургского государственного университета (http://cogneuro.spbu.ru/lab-members/). Серия экспериментов была сфокусирована на поиске различий мозговых субстратов и нейрональных механизмов в целом, задействованных в процессах быстрого картирования и явного кодирования с применением нейроимеджинговых методов. Исследование проводится в рамках мегагранта Правительства РФ №14.W03.31.0010 “Когнитивная нейробиология процессов научения и восприятия языка”.
В ходе данных исследований была разработана процедура изучения новых словоформ в условиях быстрого картирования и явного кодирования (Shtyrov et al., 2021), в которой были максимально сбалансированы два режима предъявления стимулов: наличие вопроса и двух изображений в обоих режимах. Результаты экспериментов с использованием созданной нами парадигмы достоверно показали, что овладение новыми словоформами происходит одинаково успешно в условиях быстрого картирования и явного кодирования. Эти результаты были получены на основе анализа как поведенческих данных (времени реакции и правильности ответов), так и динамики амплитуд вызванных потенциалов (ВП), записанных в ходе выполнения испытуемыми экспериментальных заданий. При этом ЭЭГ-данные указывают на то, что два гипотетически различных механизма научения действительно могут иметь под собой разные нейрофизиологические основания (Shtyrov et al., 2021).
При обработке поведенческих данных указанных исследований мы обнаружили эффект, не относящийся напрямую к исследуемой проблематике, а именно отрицательную корреляцию времени и правильности ответа для узнавания слов, выученных в условии явного кодирования, и отсутствие таковой для быстрого картирования. Данная находка приводит нас к двум тезисам. Во-первых, возникает вопрос о том, почему у имплицитно усвоенных понятий пропадает логичная закономерность, состоящая в том, что правильные ответы даются быстрее неправильных? Мы предполагаем, что данный феномен может быть связан с разной степенью уверенности испытуемых при узнавании словоформ, выученных эксплицитно и имплицитно. Ответы в задаче узнавания понятий, выученных с использованием стратегии быстрого картирования, по всей вероятности, даются менее уверенно. Во-вторых, мы можем заключить, что оценка времени реакции при выполнении проверочных заданий на усвоение словоформ, предъявленных в условиях быстрого картирования и явного кодирования, оказывается не вполне корректной. Более важным в этом контексте является анализ точности ответов.
В рамках актуального исследования мы планируем уточнить данные находки, в том числе включив в проверочные задания режим ограничения времени и оценку уверенности в ответах, расширить спектр проверочных заданий за счет оценки детализации репрезентаций усвоенных понятий и способности оперирования ими.
Помимо указанного проекта Екатерина Перикова и Дарья Костина участвовали в мегагранте Правительства РФ №14.Z50.31.0027 «Влияние ранней депривации на био-поведенческие показатели развития ребенка», реализуемого под руководством ведущего ученого Григоренко Е.Л. Одной из задач исследования была оценка уровней развития языка, речи, навыков чтения у отдельных испытуемых, имеющих опыт институализации и в диадах (мать и ребенок), в ситуации наличия опыта институализации у матери.
Филиппова М.Г. и Костина Д.И много лет проводят исследования в области восприятия многозначной информации, что подтверждается наличием совместных статей, посвященных данной проблеме (Филиппова, Костина, Мезенцева, 2018; Filippova, Kostina, 2020). Имеют большой опыт использования экспериментальной парадигмы прайминга. Недавно ими успешно реализован проект РФФИ (Позитивный смысл торможения конкурирующих интерпретаций при восприятии многозначной информации», № 17-06-01014-ОГН).
Публикации коллектива исполнителей, связанные непосредственно с темой НИОКТР
Mkrtychian, N.; Gnedykh, D.; Blagovechtchenski, E.; Tsvetova, D.; Kostromina, S.; Shtyrov, Y. Contextual Acquisition of Concrete and Abstract Words: Behavioural and Electrophysiological Evidence // Brain Sciences. 2021, 11(898). DOI: 10.3390/brainsci11070898
Shtyrov Y., Filippova M., Blagovechtchenski E., Kirsanov A., Nikiforova E., Shcherbakova O. Electrophysiological evidence of dissociation between explicit encoding and fast mapping of novel spoken words // Frontiers in Psychology. 2021, 12(571673). DOI: 10.3389/fpsyg.2021.571673
Kurmakaeva D., Blagovechtchenski E., Gnedykh Daria., Mkrtychian N., Kostromina S., Shtyrov Y. Acquisition of concrete and abstract words is modulated by tDCS of Wernicke’s area // Scientific Reports. 2021, 11, № 1508. DOI: 10.1038/s41598-020-79967-8
Perikova E., Filippova M., Shcherbakova O., Kirsanov A., Blagoveshchensky E., Shtyrov Y. (2020) Anodal and cathodal tDCS of Wernicke's and Broca's areas affects acquisition of novel words in word-picture association task. The Night Whites Language Workshop: The Fifth Saint Petersburg Winter Workshop on Experimental Studies of Speech and Language (Night Whites 2019), 83. https://elibrary.ru/item.asp?id=42656067
Perikova E., Blagovechtchenski E., Filippova M., Shcherbakova O., Kirsanov A., Andriushchenko E., Blinova E., Shtyrov Yu. (2020) Anodal tDCS over Broca's area improves learning of novel vocabulary. Neurobiology of Speech and Language. Proceedings of the 4th International Conference on Neurobiology of Speech and Language. 18-19. https://elibrary.ru/item.asp?id=44624587
Благовещенский Е.Д., Штыров Ю.Ю., Перикова Е.И., Щербакова О.В., Кирсанов А.С. (2019) Программный комплекс для анализа параметров престимульной активности в записях ЭЭГ и последующего сравнения этих параметров с постстимульной активностью" (PREPOST). Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2019661690, 05.09.2019. Заявка № 2019660557 от 28.08.2019. https://elibrary.ru/item.asp?id=40880401