Pszichológia Doktori Iskola

Kognitív Tudományi Tanszék

Témavezető: Lukács Ágnes, PhD

Modalitás és tartományfüggetlenség probabilisztikus kategorizációban

A kutatási téma néhány soros bemutatása

A kutatás a kategóriatanulás modalitás- és tartományfüggetlenségét vizsgálja. Egy már meglévő, gyakran alkalmazott valószínűségi kategorizációs paradigmát, az Időjós feladatot módosítottuk, hogy megtudhassuk, a kategóriák elsajátítása specifikus-e valamely érzékleti modalitásra vagy valamely tartományra, avagy egy általános, modalitástól és tartománytól független tanulómechanizmusról van-e szó. A kísérletsorozat különböző feltételeiben a kísérlet résztvevőinek egy kategorizációs feladat különböző változatait kell elvégezniük. A különböző verziók szerkezetüket tekintve megegyeznek, és csak felhasznált ingeranyagukban térnek el – ezek lehetnek auditorosan vagy vizuálisan prezentált verbális vagy nem verbális ingerek. A kísérletsorozat kérdése, hogy azonos tanulási szintet mutatnak-e a különböző csoportok, vagy esetleg valamely érzékleti modalitás vagy tartomány előnyét lehet-e megfigyelni. 

A kutatóhely rövid bemutatása

A BME-n 2001-ben megalakult Kognitív Tudományi Központ, majd 2004-ben a Kognitív Tudományi Tanszék és a hozzá kapcsolódó MTA-BME Kutatócsoport, mely szervezetek együttese hamar a hazai kognitív pszichológia egyik legszínvonalasabb képzőhelyévé vált. Hasonló szellemi koncentráció egyedül az MTA Pszichológiai Kutatóintézetében van – amelynek a munkatársai témavezetőként és vendégoktatóként kapcsolódnak a tanszék doktori iskolájához.

A kutatás történetének, tágabb kontextusának bemutatása

Mindennapjaink során számtalan különböző tárgyat észlelünk. Ezek a tárgyak sok mindenben hasonlítanak, illetve sok mindenben eltérnek egymástól. Az adott tárgyak egyedi jellemzői azonban gyakran nem relevánsak, sőt néha hátráltatják is a feldolgozást. Ezek az egyedi jellemzők – amelyek alapján elkülöníthetnénk az adott tárgyakat egymástól – olyan szintű feldolgozást igényelnének, amelyre egyszerűen nincs kapacitásunk. Amikor kisgyermekek autóskártyával játszanak, akkor a lehető legnagyobb végsebességű autót kell megtalálniuk. Amikor szüleik autót akarnak vásárolni, teljesen más szempontok kerülhetnek előtérbe – akár két ugyanolyan gyártmányú és típusú gépjármű között is különbséget tehetnek. Mindkettejüknek meg kell alkotniuk azt a kategóriát, amely a legpontosabban kódolja, hogy milyen autóval lehet legyőzni az ellenfelet (gyermekek kategóriája), illetve milyen autóra van szüksége a családnak (szüleik kategóriája).

A kategóriatagság kritériumát nem mindig könnyű meghatározni. Egy hétköznapi életből vett példa lehet erre a madár kategóriája, amelyre mondhatjuk, hogy szárnya van, tojást rak, repül. Madár azonban a strucc is, amelyik nem repül, szárnya van a denevérnek is, pedig emlős, és vannak más állatok is, amelyek tojással szaporodnak – ilyen a hüllők jelentős része, de említhetnénk akár a kacsacsőrű emlőst is. Azt a helyzetet, amikor a kulcsingerek nem teljes biztonsággal jelzik előre a kategóriatagságot, valószínűségi kategorizációnak nevezzük. A kutatás valószínűségi kategorizációval, ezen belül is az egyik leggyakoribb paradigmával, az Időjós feladattal foglalkozik.

A kutatás célja, a megválaszolandó kérdések

Az elmúlt évtizedekben a kategóriatanulás vált a kognitív tudományok egyik legnépszerűbb kutatási témájává. A kategóriatanulás gyakran ötvözte a különböző tudományterületeket, számos neuropszichológiai, kognitív idegtudományi, vagy fejlődési vizsgálatot végeztek olyan témákban, mint a kategorizáció idegi hátterének feltárása, az egyes klinikai populációk kategorizációs képességei vagy a tudatosság szerepe a kategorizáció folyamatában.

A kategorizáció idegrendszeri hátterének vizsgálatát követően számos elméletalkotó azt a következtetést vonta le, hogy az egyes kategóriák reprezentációja egymástól eltérő agyi területekhez köthető (Warrington, 1975). Így felmerül a kérdés, hogy vajon az idegrendszerben különböző területekre lokalizálható kategóriákat ugyanolyan vagy különböző tanulási mechanizmusok útján sajátítjuk-e el. Korábbi publikációk nem számolnak be a kategorizáció ilyen jellegű kutatásáról.

Az egyik gyakran használt kategorizációs paradigma a Valószínűségi Kategóriatanulás. Ezt a tanulási formát leggyakrabban a különböző implicit/procedurális tanulási formákkal rokon mechanizmusként szokták számon tartani. Ez azt jelenti, hogy a tanulás véletlenszerűen megy végre, az elsajátított tartalom komplex, a tudás nehezen hozzáférhető. Az irodalom számos hasonló kísérleti paradigmát ismer, ilyen például a Sorozatos Reakcióidő Feladat, a Statisztikai Tanulás vagy a Mesterséges Nyelvtan Feladat. Ezeken a feladatokon végzett korábbi vizsgálatok arról számolnak be, hogy a feladatok mind érzékleti modalitástól (mindegy, hogy látott vagy hallott ingerekről van szó), mind tartománytól független, robosztus mechanizmusok. A korábbi kutatások tehát nem irányadóak, mivel ellentétes következtetések irányába mutatnak.

Módszerek

A kutatásban használt kísérleti paradigma egy valószínűségi kategorizációs feladat, az Időjós (Knowlton, Squire, & Gluck, 1994). A kísérlet során a résztvevőknek 1, 2 vagy 3 kulcsinger megjelenése alapján kell eldönteniük, hogy eső lesz-e vagy napsütés. A feladatban összesen négy kulcsinger van, az egyes kulcsingerek egy-egy előre beállított valószínűség szerint jósolják be egyik vagy másik kimenetelt. Az első kulcsinger kilencven, a második hetven, a harmadik harminc, a negyedik pedig tíz százalékban jósol napsütést, a többi esetben pedig esőt. A kísérleti személyek se a valószínűségeknek, se a feladat menetének nincsenek tudatában, csupán annyi instrukciót kapnak, hogy próbálják meg kitalálni, milyen idő lesz. Minden válasz után kapnak visszajelzést, amelyből megtudják, hogy válaszuk helyes volt-e vagy helytelen. A kísérlet négy blokkból áll, blokkonként 50 ingerbemutatással.

A teljesítménynek több mutatója is van: egyrészt a helyes válaszok aránya, másrészt a feladat során alkalmazott stratégia lehet megfelelő mutató. A korábbi vizsgálatok alapján a helyes válaszok aránya az első blokkban feltehetőleg nem sokkal fog eltérni a véletlen szintjétől (50%), a negyedik blokkra pedig akár 80%-ot is elérhet.

Míg a helyes válaszok aránya a kategorizáció pontosságát mutatja, addig a stratégiaelemzés a kategorizációs folyamat mikéntjéről ad információt. Korábbi kutatások (Gluck, Shohamy, & Myers, 2002) három stratégiát azonosítottak: a One-Cue stratégia azt feltételezi, hogy a résztvevők kiszemelnek maguknak egy kulcsingert, és ha a kulcsinger megjelenik, akkor konzisztens választ adnak, ha azonban nem jelenik meg, akkor random válaszolnak. A Singleton stratégia abból a szempontból hasonló, hogy itt is csak egy kulcsingerre fókuszálnak a kísérleti személyek, annyi különbséggel, hogy akkor adnak konzisztens választ, ha csak egy kulcsinger jelenik meg egyszerre. Kombinációk megjelenésekor azonban random válasz várható az ilyen stratégiát alkalmazóktól. A Multi-Cue stratégia a legmagasabb teljesítményt eredményező stratégia, lényegében arról van szó, hogy a résztvevők összegzik az egyes kulcsingerek bejóslóértékét, és az alapján hoznak döntést.

Az eredeti Időjós feladatban a kulcsingerek különböző geometriai formák vagy tarot-kártyák voltak, vagyis az eredeti feladatban vizuálisan prezentált ingereket használtak. Ha a probabilisztikus kategorizáció modalitás- és tartományfüggetlen tanulási mechanizmus, úgy feltételezhető, hogy sem a teljesítmény, sem a stratégiahasználat nem fog változni abban az esetben, ha akár a modalitást (vizuális-auditoros), akár a tartományt (verbális-nem verbális) változtatjuk.

A vizuális-nem verbális feladat az eredeti Időjós, míg a vizuális-verbális feladatban az ingerek vizuálisan prezentált CV szótagok. Az auditoros feladatok hangingerei a verbális feladatban a vizuálisnak megfelelő CV szótagok, míg a nem verbálisban egyéb hangok lesznek: egy koppanás, egy madárcsivitelés, egy kacsahápogás és egy gitárhang.

Eddigi eredmények

Az elmúlt években jó néhány kísérletet végeztünk a probabilisztikus kategorizáció témakörében. Legfontosabb korábbi eredményünk szerint a probabilisztikus kategóriatanulás képessége csökkent nyelvi zavaros gyermekeknél (Kemény & Lukács, 2010), ami felveti annak a lehetőségét, hogy ez az alapvető képesség szerepet játszik magasabb szintű képességek, többek között a nyelv elsajátításában is.

A nyelvi zavar egy fejlődési rendellenesség, amelyben a nyelvi funkció specifikusan sérül, miközben más tartományok sértetlenek maradnak (Pinker, 1999). A zavar korábban az elme moduláris szerveződésének és a nyelv autonóm működésének egyik legjobb példája volt. Egy újabb elmélet, a Procedurális Deficit Hipotézise (Ullman & Pierpont, 2005) azonban úgy tartja, hogy a nyelvi zavar egy általánosabb rendszer, a procedurális rendszer alulműködéséből következik.

A procedurális és a deklaratív rendszer a reprezentációalapú emlékezeti felosztás komponensei. A deklaratív rendszer tényszerű információkat kódol jól körülhatárolható, statikus reprezentációkba, míg a procedurális rendszer folyamatszerű információkat kódol kevéssé körülhatárolható, dinamikusan változó reprezentációkba. A deklaratív reprezentációra jó példa egy évszám, míg a procedurális reprezentáció lehet egy készség, például a kerékpározás, de ide tartoznak a kognitív készségek is, többek között a számolás vagy a kategorizáció – így az Időjós feladat is. Az volt a hipotézisünk, hogy az Időjós feladatban a nyelvi zavaros gyermekek alacsonyabb teljesítményt fognak mutatni, mint az életkorban illesztett kontroll csoport. Hipotézisünknek megfelelően azt találtuk, hogy a nyelvi zavaros csoport nem csak rosszabbul teljesített, hanem a tanulási folyamat jelentős részében nem is tért el a véletlen szintjétől. Az eredmény tehát összhangban van a Procedurális Deficit Hipotézisével.

További kutatásaink a probabilisztikus kategóratanulással kapcsolatban arra keresték a választ, hogy vajon javul-e a teljesítmény, ha a kulcsingerek és a kimenetelek közötti önkényes kapcsolatot (geometrikus formák>időjárás) valamilyen átlátható kapcsolattá változtatjuk (Kemény & Lukács, 2009). Az eredeti Időjós feladatban a résztvevőknek kártyalapok alapján kell meghatározniuk az időt. Ebben az esetben tehát a kulcsingerek és a velük társított kimenetelek közötti kapcsolat önkényes – egyikből tehát nem magyarázható a másik. Kísérletünkben olyan ingerkészletet alkalmaztunk, amelyben a kulcsingerek és a kimenetelek szoros perceptuális kapcsolatban állnak: a kulcsingerek egy kép részletén jelennek meg, amely alapján a résztvevőknek el kell dönteniük, hogy a teljes képen egy kisfiú vagy egy kislány jelenik meg. Ahhoz, hogy mindkét kimenetel megvalósítható legyen, a kulcsingereknek kétértelműnek kell lenniük. Hipotézisünk az volt, hogy az átlátható perceptuális kapcsolat javítja a kategorizációs képességet, azonban azt találtuk, hogy ez csak a feladat elején van így, a feladat későbbi részében az átláthatóság rontja a teljesítményt. Ennek hátterében az állhat, hogy a perceptuális kapcsolat az egykulcsingeres stratégiákat (One-Cue, Singleton) segíti, a Multi-Cue stratégiára váltást azonban rontja.

Várható impakt, további kutatás

A tervezett kutatás további adalékkal szolgálhat az emberi elmét érintő alapkérdésekkel kapcsolatban, vagyis hogy moduláris szerveződésben képzeljük-e el az egyes megismerő folyamatokat. A kutatás eredménye fontos információval szolgálhat a kategorizáció és egyéb (nem tudatos) tanulási folyamatok kapcsolatáról, hasonlóságaikról és különbségeikről.

A folyamatban lévő kutatásban egy vizuális nem verbális feladatot adaptáltunk vizuális és auditoros modalitásokba és verbális és nem verbális tartományokba. Azzal azonban idáig nem foglalkoztunk, hogy az egyes modalitások működéséből adódóan lehetnek-e előnyök vagy hátrányok. Ugyanolyan teljesítmény várható-e, ha a kulcsingereket egymás után vagy egyszerre mutatjuk be? A két feltétel közötti kapcsolat azonos-e a két modalitásban? Ezek a témák további kísérleteket igényelnek.

Saját publikációk, hivatkozások, linkgyűjtemény

Kapcsolódó saját publikációk listája

• Kemény F., Keresztes A. (2008). A nem tudatos ismeretszerzés idegrendszeri alapjai. Pedagógusképzés, 6, 25 – 42.
• Kemény F., Lukács Á. (2009). The Role of Transparency in Probabilistic Category Learning. Learning and Perception, 1, Supplement 1, pp26.
• Kemény F., Lukács Á. (2010). Impaired procedural learning in language impairment: results from probabilistic categorization. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology, 32(3), 249 – 258.
• Kemény F., Lukács Á. (2007). Probabilistic Category Learning in Language Impairment. Poszter a First Language Acquisition Summer-school nyári egyetemen, 2008. szeptember 3 – 7, Basel
• Kemény F., Lukács Á. (2009). Probabilistic Category Learning in Children and Adults: Sunshine or Chocholate? Poszter a 15. ESCoP konferencián, 2007. augusztus 29 – szeptember 1, Marseille
• Kemény F., Lukács Á. (2009). The Role of Transparency in Probabilistic Category Learning. Előadás a 16. ESCoP konferencián, 2009. szeptember 2 – 5, Kraków
• Kemény F., Lukács Á. (2009). The Role of Transparency in Probabilistic Category Learning. Előadás a DUCOG II. konferencián, 2009. május 22 – 24, Dubrovnik
• Kemény F., Lukács Á. (2010). Az ingermodalitások hatása a probabilisztikus kategóriatanulásra. Előadás a XVIII. MAKOG konferencián, 2010. január 25 – 26, Budapest

Linkgyűjtemény

• www.psycholing.cogsci.bme.hu
• www.cogsci.bme.hu
• www.gluck.edu

Hivatkozások listája

• Gluck, M. A., Shohamy, D., & Myers, C. (2002). How do people solve the "weather prediction" task?: Individual variability in strategies for probabilistic category learning. Learning & Memory, 9(6), 408 – 418.
• Kemény, F., & Lukács, Á. (2009). The Role of Transparency in Probabilistic Category Learning. Learning and Perception, 1(Supplement 1), 26.
• Kemény, F., & Lukács, Á. (2010). Impaired procedural learning in language impairment: Results from probabilistic categorization. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology, 32(3), 249 – 258.
• Knowlton, B. J., Squire, L. R., & Gluck, M. A. (1994). Probabilistic classification learning in amnesia. Learning & Memory, 1, 106 – 120.  
• Pinker, S. (1999). A nyelvi ösztön. Budapest: Typotex
• Pléh, C. (1999). A lélektan története. Budapest: Osiris
• Ullman, M. T., & Pierpont, E. I. (2005). Specific language impairment is not specific to language: the procedural deficit hypothesis. Cortex, 41, 399 – 433.
• Warrington, E. K. (1975). The selective impairment of semantic memory. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 27(4), 635 – 657.