FUNDAMENTOS DE PSICOLINGU¨´ISTICA Y NEUROLINGU¨´ISTICA · 2012-07-06 · Aprendizaje Implicito...

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Aprendizaje ImplicitoProbabilidades de Transicion

Aprendizaje de ReglasProcesamiento no-humano

Kepa Erdozia, Itziar Laka

FUNDAMENTOS DE PSICOLINGUISTICA YNEUROLINGUISTICA

ADQUISICION DEL LENGUAJE Y APRENDIZAJEESTADISTICO

Master Linguıstica

25/11/2009

Master Linguıstica FUNDAMENTOS DE PSICO-NEUROLINGUISTICA

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Contenidos

1 Aprendizaje ImplicitoGramaticas de ReberConocimiento Fragmentado

2 Probabilidades de Transicion

3 Aprendizaje de ReglasMinilenguas: BrocantoFSG vs. PSG

4 Procesamiento no-humanoProbabilidades de TransicionProcesamiento Sintactico

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Gramaticas de ReberConocimiento Fragmentado

Aprendizaje Implicito: Reber 1967

ExperimentoA los participantes del estudio se les presentaban cadenasde letras generadas por un automata de estadios finitos(Finite State Grammar).Los participantes fueron capaces de detectar las cadenasgeneradas por el automata mejor que al azar.puesto que los participantes no eran capaces de razionarsu eleccion, se le llamo aprendizaje de gramaticaimplicito (implicit grammar learning).

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Gramatica de Reber

Reber propuso que este proceso recaıa en un mecanismointrınseco del aprendizaje del lenguaje natural (Reber 1989).

La naturaleza del conocimiento adquirido por estos sujetos,todavıa es fuente de debate.

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Gramatica de Reber

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Gramatica de Reber

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Perruchet: Conocimiento Fragmentado

Sin embargo, varios estudios mostraron que mas que por unainconsciente representacion estructurada de la gramatica, ladeteccion de cadenas generadas por un automata podıaproceder de un conocimiento fragmentado de bigramas queconstituıan cadenas gramaticales a las que habıan sidoexpuestos durante la fase de aprendizaje (Perruchet andAmorim 1992; Perruchet et al., 1995).

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Transitional Probabilities: Saffran et al. 1996

Saffran et al., 1996Los participantes de este estudio utilizaron Probabilidades deTransicion entre sılabas sin sentido para segmentar un hablacontinua, y por lo tanto descubrir palabras.Es posible adquirir (parte d)el lexicon basandose en ladistribucion estadıstica de las unidades elementeles.

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Minilenguas: BrocantoFSG vs. PSG

Brocanto (Friederici et al., 2002)

Aportacion GeneralLos aprendices de un lenguaje artificial presentaron los mismospatrones de activacion cerebral a tiempo real que presentan loshablantes nativos cuando procesan su lenguaje natural.

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Respuesta ERP bifasica a violaciones sintacticas

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Respuesta ERP bifasica a violaciones sintacticas:

Early Left Anterior Negativity (ELAN)

Phrase Structure Violation:

Das Baby wurde gefuttert

The baby was fed

Das Baby wurde im gefuttert

The baby was in the fed

Positividad Tardıa(P600)

Syntactic Violations

Gizon-ek emakume-a ikusi dute

The-men the-woman seen have

Gizon-ek emakume-ek ikusi dute

The-men the-women seen have

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Brocanto: El lenguaje

VOCABULARIO

GRAMATICA

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VOCABULARIO

GRAMATICA

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Brocanto: Metodos

ParticipantesDos grupos de Participantes:

Grupo Entrenado: 28 sujetos (15 mujeres, media de edad24.1). Completaron el programa de entrenamientoGrupo sin entrenar: 31 sujetos (18 mujeres, media deedad 23.3). Solo tuvieron que aprender el vocabularioantes de la sesion de ERPs.

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Brocanto: Metodos

Materiales488 oraciones habladas de 5-8 palabrasEstructura sintactica: Sujeto-Verbo-(Objeto)La mitad de los estımulos contenıan violacionessintacticas de categorıa de palabra.

Ejemplosaaf trul prez nori aak fune ploxlit: the trul-piece captures horinzotally the round plox-pieceaaf trul prez nori rix fune ploxlit: the trul-piece captures horinzotally buy round plox-piece

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Brocanto: Metodos

Materiales488 oraciones habladas de 5-8 palabrasEstructura sintactica: Sujeto-Verbo-(Objeto)La mitad de los estımulos contenıan violacionessintacticas de categorıa de palabra.

Ejemplosaaf trul prez nori aak fune ploxlit: the trul-piece captures horinzotally the round plox-pieceaaf trul prez nori rix fune ploxlit: the trul-piece captures horinzotally buy round plox-piece

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Brocanto: Entrenamiento

Grupo EntrenadoJuego de OrdenadorVarias sesiones (mas de 5 horasde entrenamiento por sesion)Dominio total en produccion oraly en comprensionEl 95 % de acierto indica highproficiency

Grupo no entrenadoEmparejamiento de sımbolos conpalabras hasta conseguir el 95 %

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Brocanto: Tareas

GramaticalidadTarea sintactica: juzgar la gramaticalidad de las oraciones

VocabularioTarea lexica: decidir si un sımbolo mostrado visualmentecorresponde a una palabra de la oracion precedente.

Nota

A los participantes no entrenados se les permitio realizar la tareasintactica basandose en consideraciones puramente esteticas.

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Brocanto: Tareas

GramaticalidadTarea sintactica: juzgar la gramaticalidad de las oraciones

VocabularioTarea lexica: decidir si un sımbolo mostrado visualmentecorresponde a una palabra de la oracion precedente.

Nota

A los participantes no entrenados se les permitio realizar la tareasintactica basandose en consideraciones puramente esteticas.

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Brocanto: Resultados

Resultados Conductuales

Grupo Entrenado

Tarea Lexica: 89 %, SD=14)Tarea Sintactica: 93 %, SD=4)

Grupo no Entrenado

Interaccion altamente significatiba entre grupo y tarea:P<0.0001. El grupo no entrenado mostro un efecto robusto detarea (P<0.0001), pero no el grupo entrenado (P<0.1).

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Grupo Entrenado

Grupo no Entrenado

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Grupo Entrenado

Grupo no Entrenado

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Resultados ElectrofisiologicosEntrenados (N=28)Efecto Bifasico

Todas la ventanas temporales fueronsignificativas

No entrenados (N=31)No Efecto

No hay efectos significativos

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Resultados ElectrofisiologicosEntrenados (N=28)Efecto Bifasico

Todas la ventanas temporales fueronsignificativas

No entrenados (N=31)No Efecto

No hay efectos significativos

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Regla especıfica del Brocanto: violacion de artıculocorrecto: aak+N; aaf+M+N

incorrecto: aaf+N; aak+M+N

Efecto ERP bifasico.

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Regla especıfica del Brocanto: violacion de artıculocorrecto: aak+N; aaf+M+N

incorrecto: aaf+N; aak+M+N

Efecto ERP bifasico.Master Linguıstica FUNDAMENTOS DE PSICO-NEUROLINGUISTICA

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FSG vs. PSG (Friederici et al. 2006)

La Pregunta

Si (y como) el cerebro humano refleja la diferencia deprocesamiento entre dos tipos de gramaticas (FSG y PSG)

Resultados GeneralesEl Operculum Frontal (FOP) se ocupa de procesar latransiciones locales.El area de Broca es el responsable de procesar lasdependencias jerarquicas.Los datos de Tractografıa (DTI) revelan signos deconectividad structural diferente para estas dos areas delcerebro proporcionando evidencia de segregacion deestas dos areas en el cortex inferior frontal izquierdo.

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FSG vs. PSG (Friederici et al. 2006)

La Pregunta

Si (y como) el cerebro humano refleja la diferencia deprocesamiento entre dos tipos de gramaticas (FSG y PSG)

Resultados GeneralesEl Operculum Frontal (FOP) se ocupa de procesar latransiciones locales.El area de Broca es el responsable de procesar lasdependencias jerarquicas.Los datos de Tractografıa (DTI) revelan signos deconectividad structural diferente para estas dos areas delcerebro proporcionando evidencia de segregacion deestas dos areas en el cortex inferior frontal izquierdo.

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METODOS (FSG vs. PSG)

Participantes

40 hablantes nativos del aleman (19 hombres, media de edad 26, SD=2.7)

Materiales

Dos gramaticas para comparar las probabilidades locales (FSG) y las structurasjerarquicas (PSG).Consistıan en secuencias de sılabas consonante-vocal presentadas visualmente.

FSG: El sistema de reglas mas simple para generar un set infinito de secuencias.PSG: Generan estructuras jerarquicas complejas y dependencias de larga distancia.

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Participantes

40 hablantes nativos del aleman (19 hombres, media de edad 26, SD=2.7)

Materiales

Dos gramaticas para comparar las probabilidades locales (FSG) y las structurasjerarquicas (PSG).Consistıan en secuencias de sılabas consonante-vocal presentadas visualmente.

FSG: El sistema de reglas mas simple para generar un set infinito de secuencias.PSG: Generan estructuras jerarquicas complejas y dependencias de larga distancia.

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AprendizajeDurante 2 dıas antes del experimento fMRI.El periodo de aprendizaje estaba dividido en 12 bloques. En cadabloque se presentaban 10 secuencias correctas. Despues, sepresentaban 5 secuencias correctas y 5 incorrectas.Los participantes fueron instruıdos para extraer la regla que subyacıade las secuencias de sılabas.Un total de 240 estimulos fueron presentados.Secuencias de 4, 6 y 8 sılabas se utilizaron para las dos gramaticas.FSG: (AB)2, (AB)3, (AB)4

PSG: A2B2, A4B4, A4B4 (80 items de cada).Los participantes debıan de responder mediante botones derespuesta si las secuencias eran gramaticales o agramaticales.Se les dio feedback.El aprendizaje duraba 23 minutos.

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Test

En la sesion de fMRI, 160 nuevos items fueron presentados:80 correctos y 80 incorrectos.La mitad de las secuencias contenıan 4 sılabas, y la otra mitad 8,para evitar la posible influencia del working memory : las secuenciascortas requieren menos working memory que las largas.Los participantes debıan de juzgar si las secuencias seguıan la regla.Nuevamente, se les dio feedbackSe incluyeron 40 eventos nulos presentados aleatoriamente juntocon los otros trials.

Cada secuencia comenzaba con una cruz de fijacion (500ms).Cada sılaba se presentaba 300 ms. (intervalo entre sılabas 200 ms).Los participantes respondıan durante 1000ms., feedback de 500ms.Los trials empezaban con una oscilacion de 0, 500, 1000, o 1500 ms.

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Test

En la sesion de fMRI, 160 nuevos items fueron presentados:80 correctos y 80 incorrectos.La mitad de las secuencias contenıan 4 sılabas, y la otra mitad 8,para evitar la posible influencia del working memory : las secuenciascortas requieren menos working memory que las largas.Los participantes debıan de juzgar si las secuencias seguıan la regla.Nuevamente, se les dio feedbackSe incluyeron 40 eventos nulos presentados aleatoriamente juntocon los otros trials.

Cada secuencia comenzaba con una cruz de fijacion (500ms).Cada sılaba se presentaba 300 ms. (intervalo entre sılabas 200 ms).Los participantes respondıan durante 1000ms., feedback de 500ms.Los trials empezaban con una oscilacion de 0, 500, 1000, o 1500 ms.

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Resultados Conductuales (FSG vs. PSG)

Durante el Aprendizaje

El aprendizaje de PSG fue mas difıcil que el de FSG:ERRORES:FSG=12 %; PSG=27 %; interaccion Tipo de GramaticaF (1,34) = 12,052, P < ,001

Durante el fMRILos datos conductuales del fMRI tambien mostraron que elFSG era mas facil:FSG=6.5 %; PSG=15.5 %; interaccion Tipo de GramaticaF (1,34) = 5,01, P < ,05

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Resultados Conductuales (FSG vs. PSG)

Durante el Aprendizaje

El aprendizaje de PSG fue mas difıcil que el de FSG:ERRORES:FSG=12 %; PSG=27 %; interaccion Tipo de GramaticaF (1,34) = 12,052, P < ,001

Durante el fMRILos datos conductuales del fMRI tambien mostraron que elFSG era mas facil:FSG=6.5 %; PSG=15.5 %; interaccion Tipo de GramaticaF (1,34) = 5,01, P < ,05

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Resultados fMRI (FSG vs. PSG)

Operculum Frontal

Activacion para los dos tipos de gramaticas (FSG y PSG)La ausencia de interaccion significativa entre Grammar Type yViolation F (1, 34) = 1,92 indica que el FOP se ocupa delprocesamiento de los dos tipos de gramaticas.

Area de BrocaSolo para la gramatica PSG

otras activaciones

Region temporal derecha (BA21/22) para las dos gramaticas y BA21 izquierdopara PSG. Estas activaciones no se consideran especıficas de la sintaxisporque se encuentran en procesamiento semantico y sintactico.

Insula bilateral para PSG. Estas activaciones tampoco se consideran especıficasde sintaxis porque se encuentran en procesamiento semantico y sintactico.

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Operculum Frontal

otras activaciones

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Operculum Frontal

otras activaciones

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FOP: activacion para las dosgramaticas. No interaccionsignificativa entre GrammarType y Violation

BROCA: activacion solo paraPSG. La dificultad de la tareano esta correlacionada con laactividad de Broca.

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Resultados de conectividad (DTI)

1 Conexion de Brocacon el lobulotemporal por mediodel fasciculuslongitudinalissuperior

2 Conexion del FOPcon el lobulotemporal por mediodel fasciculusuncinatus

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Conclusion (FSG vs. PSG)

Los autores concluyen que el procesamiento de jerarquıassintacticas y de la recursion es un aspecto crucial del lenguajehumano.Se reportan hallazgos que apuntan hacia una trayectorıaevolutiva con respecto a la computacion de secuencias desdeel procesamiento de simples probabilidades hasta lacomputacion de estructuras jerarquicas por parte del area deBroca que es una region cortical filogeneticamente mas jovenque el Operculum Frontal. Este ultimo se ocupa de procesarlas probabilidades de transicion.

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Probabilidades de TransicionProcesamiento Sintactico

Procesamiento de No-Humanos

Los monos discriminan entre secuencias de sılabas que difieren unicamenteen la frecuencia o en la probabilidad en la que ocurren en la cadena input.(Hauser, Newport & Aslin 2001)

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Procesamiento Sintactico: Fitch & Hauser 2004

Resultados GeneralesLos monos pueden alcanzar espontaneamente un buengrado en los principios organizativos mas simples (FSG)Los mons no pueden alcanzar un buen grado en lasgramaticas sofisticadas que los humanos pueden (PSG)

Por lo tantoLa produccion y la percepcion de estructuras sintacticasjerarquicas es el nucleo de la capacidad subyacente en lacompetencia linguıstica humana.La evolucion de la facultad del lenguaje, presumiblemente,envuelve la incorporacion de algunas capacidadescognitivas ancestrales de los primates.

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Fitch & Hauser 2004: Materiales

Dos clases de sonidos (A y B)con 8 diferentes sılabas CV.

FSG: (AB)n

PSG: AnBn

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Fitch & Hauser 2004: Metodos

Procedimiento defamiliarizacion/discriminacionTamarinos Cotton-top(Saguinus oedipus)Los monos eran expuestosrepetitivamente durante 20minutos a 60 cadenasconsistentes con las gramaticas alo largo de la tarde. La mitad deellos eran expuestos a unagramatica y la otra mitad a la otra.La manana siguiente fuerontestados con una refamiliarizacionde 2 minutos.

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Procedimiento defamiliarizacion/discriminacionTamarinos Cotton-top(Saguinus oedipus)Los monos eran expuestosrepetitivamente durante 20minutos a 60 cadenasconsistentes con las gramaticas alo largo de la tarde. La mitad deellos eran expuestos a unagramatica y la otra mitad a la otra.La manana siguiente fuerontestados con una refamiliarizacionde 2 minutos.

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La abilidad de aprender la reglaque gobierna la construccion deuna secuencia acustica, sinningun entrenamiento explıcito,indica que los tamarines sonsensibles a regularidades en unacadena acustica y puedenreconocer cadenas nuevasconsistentes con su input.

Los tamarines fallaron al aprenderel PSG.

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Fitch & Hauser 2004: Conclusiones

Los tamarinos sufren una especıfica y fundamental limitacioncomputacional en su habilidad de reconocer o recordarespontaneamente la organizacion jerarquica de estructurasacusticas.A peser de que la evolucion de la habilidad de procesarjerarquıas bien desarrolladas en humanos puede haberbeneficiado varios aspectos de la cognicion (e.g. navigacionespacial, uso de herramientas, o congnicion social), estacapacidad es uno de los requerimientos cruciales paraconseguir el lenguaje humano. Por lo tanto, la adquisicion de lahabilidad de procesar jerarquıas puede haber representado lacoyuntura crıtica en la evolucion de la facultad del lenguajehumano.