Drei wissenschaftliche Studien werfen ein neues Licht auf frühe Lernprozesse

Wenn Sie eine enge Beziehung zu einem Kind haben, sei es Ihr eigenes oder das eines anderen, haben Sie vielleicht persönliche Bindungen zu ihm aufgebaut, ihm die Namen von Gegenständen beigebracht und ihm geholfen, zu lesen und schließlich zu wachsen. Wenn man Zeit mit einem Kind verbringt, entwickelt man ein Gefühl für die Geschichten und Lieder, die es mag, für die Tiere, die es bevorzugt, und für die Art von Umgebung, die ihm beim Einschlafen hilft - lange bevor das Kind zu verbaler Kommunikation fähig ist.

Diese Gefühle sind oft das Ergebnis vieler Stunden bewusster und unbewusster Beobachtung, der Art von Nähe, die Eltern entwickeln und die ihnen hilft, die Entwicklung und das Lernen ihrer Kinder zu fördern und zu unterstützen. Unsere angeborene Fähigkeit zu lernen ist von entscheidender Bedeutung für unser Leben, denn sie wirkt sich direkt auf unsere Lebensqualität aus. Aus diesem Grund haben Wissenschaftler viel Zeit und Forschungsarbeit investiert, um unser Verständnis der kindlichen Lernprozesse zu vertiefen - in der Hoffnung, dass wir Schwierigkeiten frühzeitig erkennen und beheben sowie innovative und integrative Lernlösungen entwickeln können.

Leider ist die manuelle Beobachtung bestenfalls subjektiv, teuer und unsystematisch. Außerdem haben Säuglinge und Kleinkinder noch nicht die Fähigkeit entwickelt, ihre Gedanken und Gefühle genau zu artikulieren, was es schwierig macht, frühe Lernprozesse systematisch zu untersuchen.

Und genau hier kommen die Lösungen des Attention Computing ins Spiel. Diese Technologie kann Gesten - selbst mikroskopisch kleine Augenbewegungen und Blinzeln - genau messen, ohne in unsere natürliche Umgebung einzugreifen. In diesem Beitrag stellen wir drei verschiedene Studien mit Kleinkindern vor, die mithilfe von Attention Computing neue Erkenntnisse über die frühkindliche Entwicklung gewonnen haben.

1. Babys entwickeln ihre Fürsorgefähigkeiten, indem sie Ihr Gesicht anstarren

Wahrscheinlich ist Ihnen schon aufgefallen, dass Babys dazu neigen, zu starren - sogar Fremde. Wenn Sie im Bus sitzen oder in der Warteschlange stehen, haben Sie vielleicht die Aufmerksamkeit eines kleinen Babys erregt, das Sie manchmal eine unangenehme Zeit lang anstarrt - sicherlich länger, als es in vielen Kulturen als angemessen gilt.

Was veranlasst Babys zu diesem Verhalten? Versuchen sie einfach, das Bild vor ihnen zu verarbeiten, oder findet eine tiefer gehende Aktivität statt? Die meisten Eltern werden instinktiv sagen, dass sie die Intensität der Gedanken ihres Kindes und die Entwicklung, die es durchläuft, spüren können, wenn ihre Kinder starren. Jüngste Forschungen zeigen, dass hinter dem Blick eines Babys mehr steckt, als nur herauszufinden, ob die Person, die es ansieht, glücklich oder traurig ist.

Wir wissen dies, weil eine Gruppe finnischer Forscher (Mikko J. Peltola , Santeri Yrttiaho und Jukka M. Leppänen) es sich zur Aufgabe gemacht hat, die Aufmerksamkeitsausrichtung von Babys auf Gesichter zu messen, um festzustellen, ob es einen Zusammenhang zwischen dieser Ausrichtung und dem im Säuglingsalter entwickelten Fürsorgeverhalten gibt. Die Forscher verfolgten eine Gruppe von Kindern durch die ersten Jahre ihrer Kindheit und maßen mit Hilfe von Aufmerksamkeitsrechnern die Aufmerksamkeitsausrichtung auf Gesichter bei Säuglingen im Alter von etwa sieben Monaten.

Blasen zeigen Fixierungen an - je größer die Blase, desto länger die Fixierung. Bei diesem Bild handelt es sich um eine vereinfachte Version typischer Augenbewegungsmuster (nicht wissenschaftlich genau oder auf der Grundlage tatsächlicher Daten).

Die Forscher entdeckten zunächst, dass Säuglinge eine ausgeprägte Aufmerksamkeitsverzerrung für Gesichter besitzen - insbesondere, wenn sie ängstliche Ausdrücke sehen. Die Studie zeigte auch, dass diese Voreingenommenheit von einem Kind zum nächsten variiert und im Laufe der Entwicklung abnimmt. Und sie entdeckten einen Zusammenhang zwischen einer starken Aufmerksamkeitsausrichtung auf Gesichter mit tieferen Hilfsreaktionen im Alter von zwei Jahren und weniger gefühllos-unemotionalen Merkmalen im Alter von vier Jahren.

Wenn Sie also das nächste Mal einem sechs Monate alten Baby gegenüberstehen, lächeln Sie und denken Sie daran, wie Sie diesem Kind bei seiner Entwicklung helfen.

Mehr über diese von der Finnischen Akademie und dem Europäischen Forschungsrat finanzierte Forschung erfahren Sie hier .

2. Kinder lernen neue Tiernamen leicht, wenn sie Tiere mögen

Unabhängig von der Muttersprache scheinen die Prozesse, mit denen Kinder auf der ganzen Welt Wörter lernen und sich merken, ähnlich zu sein und einen vergleichbaren Wortschatz zu entwickeln. Die Begriffe, die ein Kind lernt - wie Katze, Hund oder Nudeln - unterscheiden sich jedoch drastisch von einem Kind zum anderen. Wir haben diese Unterschiede mit der Annahme begründet, dass Kinder zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihrer Entwicklung mit Wörtern in Berührung kommen. Neue Forschungsergebnisse weisen jedoch in eine andere Richtung: Das Interesse des Kindes an der Objektkategorie prägt seine Fähigkeit, neue Wörter zu lernen. So fällt es beispielsweise Kindern, die Tiere mögen, leichter, neue Tiernamen zu lernen als Objekte, die zu einer Kategorie gehören, die sie nicht interessiert, wie Blumen oder Fahrzeuge.

Diese neue Untersuchung wurde an einer Gruppe 30 Monate alter einsprachiger deutschsprachiger Kinder durchgeführt, die voll entwickelt waren und normal hören und sehen konnten. Um eine Ausgangsbasis zu schaffen, setzten die Forscher das Aufmerksamkeits-Computing ein, um das Interesse der Kinder an verschiedenen Arten von Objekten - Tiere, Kleidung, Getränke und Fahrzeuge - zu bewerten . Indem den Kindern Wort-Objekt-Assoziationskarten gezeigt wurden, konnte die Aufmerksamkeits-Computerlösung ihr Interesse anhand von Messungen der Pupillenerweiterung bewerten.

In einem zweiten Test setzten die Forscher die Kinder einem anderen Satz von Wort-Objekt-Karten aus, so dass sie beurteilen konnten, wie gut jedes Kind neue Wörter lernen und abrufen konnte. Sie fanden heraus, dass Kinder besonders gut lernen, wenn sie sich für die Objektkategorie interessieren, und dass persönliche Leidenschaft und Aufregung das Lernen fördern.

Das vollständige Papier der Forscher Lena Ackermann (Universität Göttingen), Robert Hepach (Universität Leipzig) und Nivedita Mani (Universität Leipzig) ist hier verfügbar.

3. Kinder lernen schneller, wenn die Aufgabe soziale Interaktion beinhaltet

Für die meisten Eltern und Betreuer ist es einleuchtend, dass soziale Interaktion das Lernen von Kleinkindern fördert. Jüngste Forschungsarbeiten (finanziert von der Universität Leipzig und der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften) haben mit Hilfe des Attention Computing gezeigt, dass dies der Fall ist. Interessanterweise bestärkt die Studie unsere Überzeugung, dass es für die Entwicklung von Kindern förderlich ist, wenn sie Zeit mit ihnen verbringen. Sie ergab aber auch, dass Situationen, in denen sich Menschen bei der Kommunikation ansehen, das Lernen fördern.

Die in der Studie verwendete Aufmerksamkeits-Computing-Lösung zeigte einen schnelleren Sakkaden-Rhythmus und vorausschauendere Blickverschiebungen - Bewegungen, die auf ein intensives Lernniveau hinweisen - in Szenarien, die soziale Interaktion von Angesicht zu Angesicht beinhalteten.

Das vollständige Papier von Maleen Thiele , Robert Hepach , Christine Michel , Gustaf Gredebäck und Daniel B. M. Haun ist hier verfügbar.

Attention Computing - ist die Konvergenz von Sensortechnologien, die es Menschen und Maschinen ermöglichen, auf ähnliche Weise zu kommunizieren, wie Menschen miteinander interagieren. Es handelt sich um eine fortgeschrittene Stufe der Mensch-Computer-Interaktion, bei der herkömmliche gerätebasierte Eingabemethoden wie Mäuse, Tastaturen und Touchscreens durch Sprache, Gesten, Gesichtsausdrücke und Bewegungen ergänzt werden. Sie stützt sich auf Computer Vision, maschinelles Lernen und die Verarbeitung natürlicher Sprache, um menschliche Reaktionen in hochgradige Aufmerksamkeitszustände wie kognitive Belastung, Fokusbereich, Augenöffnung und Pupillenerweiterung zu übersetzen. Eine Anwendung kann diese Erkenntnisse nutzen, um zu dekodieren, was die Aufmerksamkeit einer Person erregt (und was nicht), sowie deren Absicht. Attention Computing zielt darauf ab, die Barrieren zwischen Menschen und Maschinen zu beseitigen, Technologie für alle zugänglich zu machen und die Demokratisierung von Dienstleistungen zu fördern.

Eltern oder Technik - wer weiß es am besten?

Wenn wir davon ausgehen, dass Menschen, die viel Zeit mit einem Kind verbringen, ein gutes Gespür dafür bekommen, was das Kind braucht, um sich zu entwickeln, dann wird uns die Nutzung dieses Wissens helfen, innovative und integrative Lernlösungen zu entwickeln, die sich skalieren lassen. Die drei in diesem Beitrag vorgestellten Studien zeigen, dass das Attention Computing Entwicklungsforschern helfen kann, genau das zu tun. Kinder zu verstehen - insbesondere jene, die noch keine verbalen Fähigkeiten entwickeln - ohne in ihre Umgebung einzugreifen oder ihr Verhalten zu beeinflussen.

Während die Eltern also wahrscheinlich wissen, was für ihre Kinder am besten ist, ermöglicht es die Technologie den Forschern, dieses Wissen systematisch zu erfassen, so dass es für alle nützlich ist.

Ein Unternehmen, das genau das getan hat, ist BrainLeap - ein in Kalifornien ansässiges Tech-Startup, das es sich zur Aufgabe gemacht hat, das Potenzial von mehr als einer Million Kindern mit Aufmerksamkeitsproblemen zu erschließen - jedes Jahr. Sie haben eine Lösung entwickelt, die ihre eigene Forschung über den Zusammenhang zwischen Augenbewegungen und Aufmerksamkeit nutzt und ein Aufmerksamkeitstrainingsspiel entwickelt, das nachweislich die Aufmerksamkeitsfähigkeiten verbessert und sich positiv auf die allgemeinen Lernfähigkeiten junger Kinder auswirkt.