ASDの単語学習 - 発達障害論文紹介ブログ

自閉症スペクトラムの有無にかかわらず、場面横断的な単語学習と集中的な単語学習を行う。

コートニー・E・ヴェンカー

追加記事情報

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6580850/%23!po=41.6667

概要

幼児や児童は、個々に曖昧な文脈の中で、ラベルと対象物の共起を利用して言葉の意味を発見できることが、多くの実験研究により示されている。これは、状況横断的学習として知られる現象である。自閉症スペクトラム（ASD）の高機能学童は、定型発達児と同様に、状況横断的な学習が可能である。しかし、低年齢でより幅広い言語・認知能力を持つASDの子どもたちが、同様に状況横断的な学習を行えるかどうかはまだ明らかではない。本研究では、アイトラッキングの手法を用い、就学前および学齢初期のASD児が新しい単語を学ぶために、状況横断的な統計に頼ることができるという最初の証拠を提供した。実際、ASDの子どもたちは、同様の語彙知識を持つ定型発達の子どもたちと同じように学習していました。両グループにおいて、クロスシチュエーション学習の精度が最も高いのは、最も身近な単語処理能力を示した子どもたちであった。意外なことに、両群の子どもたちは、状況横断的課題でも、一度に1組のラベルと物体のみを提示する単語学習課題でも、同じように単語を学習していた。これらの結果は、典型的な発達を示す子どもとASDの子どもが持つ単語学習能力の類似性を示している。

キーワード：交差状況学習、単語学習、高速マッピング、統計的学習、自閉症スペクトラム障害、言語発達

1.はじめに

言葉の学習は言語発達の重要な部分であるが、新しい言葉の意味を特定することは必ずしも容易ではない。これは物体名詞の場合にも言えることで、言葉（ラベル）と意味（物体）の対応付けは最も単純なケースの一つである。なぜなら、環境には新しい単語が説明しうるものが数多く存在するからである（Quine, 1960）。子どもは、どの対象がラベル付けされているかを明示的に示す大人の手がかりを利用できることもあるが（例：指さし、視線）、明示的な手がかりが利用できない場合も多く遭遇する。このような手がかりがない場合、子どもたちは、見たり聞いたりするものがたくさんある忙しい世界の中で、どのようにして目的語の名詞の意味を決定するのだろうか。一つは、個々に曖昧な文脈の中で、ラベルと対象物の共起を利用して語義を発見する可能性である。これは、状況横断的学習と呼ばれる現象である（Smith & Yu, 2008; Suanda, Mugwanya, & Namy, 2014; Yu & Smith, 2007）。物体とラベルの関連性がすぐに明確でない場合でも、同じ物体とラベルが時間の経過とともに共起することで関連性が明らかになることがある。例えば、「アヒル」と「ボール」という単語が、その参照元を特定する明示的な手がかりがない状態で初めて提示された場合、学習者はどのラベルがどの対象を説明しているのかまだ分からないかもしれません。しかし、時間の経過とともに出現するラベルに注目することで、正しいラベルと物体の関連付けを判断することができます（例えば、「ボール」という単語が出現したときに丸い物体が常に見えること）。

大人や幼児、さらには乳児も、このような状況横断的な情報を用いて新しい言葉の意味を学習することができることが実験的に示されている（Smith & Yu, 2008; Suanda et al, 2014; Vouloumanos & Werker, 2009; Yu & Smith, 2007）。SmithとYuによる画期的な研究では、定型発達の12カ月と14カ月の乳児に、それぞれ2つの新しいラベル（例：ボサ、ガサ）と2つの見慣れない物体を提示する一連の個別曖昧試行を行いました。この試行では、ラベルと物体の関連付けが正しいかどうかを示す情報は得られない。そのため、幼児は共起現象の統計量、つまり、あるラベルが提示されたときにどの物体が常に見えていたかを知ることによって、正しい関連付けを発見することができた。ラベルとオブジェクトの組み合わせは、教育中に合計10回行われた。4分以内に、幼児の眼球運動は、共起統計のみに基づいて新しい単語を学習したことの証拠となった。

過去10年間、典型的な発達を遂げる乳幼児、子ども、成人において、状況横断的学習は、主にそれに影響を与える要因とその背景にある学習メカニズムという観点から、多くの経験的注目を集め続けてきました（Medina, Snedeker, Trueswell, & Gleitman, 2011; Suanda & Namy, 2012; Trueswell, Medina, Hafri, & Gleitman, 2013; Vlach & Johnson, 2013; Yu & Smith, 2012）。現在、議論されていることの1つに、状況横断的な学習がどのように行われるかということがあります。学習者は、ラベルと対象物の統計的な関連性を徐々に蓄積していくのか（L. Smith & Yu, 2008; Yu & Smith, 2007; Zettersten, Wojcik, Benitez, & Saffran, 2018）、単一の単語と参照のペアを提案しその後検証（または放棄）するのか（Smith, Smith, & Blythe, 2009; Trueswell et al.2013; Woodard, Gleitman, & Trueswell, 2016）。それとも、彼らの学習は、文脈的要因や個人の能力によって、連想学習と仮説検証の中間に位置するのでしょうか（MacDonald, Yurovsky, & Frank, 2017; Yurovsky & Frank, 2015）。これは、特に非定型発達において決定的に重要な問題であるが、本研究はこれらの可能性を区別するように設計されていないため、ここでは広範に論じないことにする。ただし、「考察」では、漸進的な連想学習と仮説検証の問題に戻り、今回の知見の解釈の可能性と今後の研究の道筋を提示する。

自閉症スペクトラム障害（ASD）は、社会的コミュニケーションの障害、反復行動、興味の制限（American Psychiatric Association, 2013）を特徴とする神経発達障害であり、社会的、言語的、認知的能力に大きなばらつきがある。ASDの子どもたちは、そのユニークな行動特性から、場面緘黙症を支えるスキルや、より一般的な言語発達における場面緘黙症の役割をより理解する機会を提供します。ASD児の状況横断的学習を調査することは、統計的単語学習における視聴覚統合の役割にも光を当てることになる。ASD児の聴覚情報と視覚情報の統合の仕方に違いがあることは多くの研究で明らかにされている（Iarocci & McDonald, 2006; ただしGrossman, Schneps, & Tager-Flusberg, 2009を参照）。例えば、ASDの人はASDでない人に比べて、視覚情報が聞き取り音声に与える影響が少ないかもしれません（Irwin, Tornatore, Brancazio, & Whalen, 2012）。また、ASDの人は「一致した視聴覚刺激に対する多感覚的な音声知覚の低下」（Woynaroskiら、2013、p.2900）、および視聴覚同期に対する選好性の低下（Bebko, Weiss, Demark, & Gomez, 2006; Grossman, Steinhard, Mitchell, & McIlvane, 2015）を示しています。一般的にこのように説明されることはありませんが、文脈を超えて聴覚ラベルを視覚オブジェクトと関連付けることは、視聴覚統合の一形態と考えることができます。したがって、ASD児はTD児と比較して、特にASD児と言語遅滞を併発する子どもにとって、場面横断的な学習は特に難しいかもしれません。

私たちの知る限り、ASD児の交差状況学習について調査した研究は1件しか発表されていない。McGregorら（2013）は、高機能な11歳のASD児が新しい単語を学習するために、状況横断的な統計学を用いることを発見し、それにより、少なくとも一部のASD児に状況横断的学習メカニズムが利用できることを初めて証明した。さらに、クロスシチュエーション学習が得意な子どもは、実験室以外の場所でより強い語彙力を獲得していたことから、McGregorらは、言語能力が全体的に弱いASDの子どもにとって、クロスシチュエーション学習はより困難であるという仮説を導き出しました。

McGregorら（2013）の研究結果は、いくつかの点で状況横断的学習に対する我々の理解を深めるものである。まず、ASDの子どもたちが、状況横断的な統計に基づいて単語を学習したという事実は、強い社会的コミュニケーション能力がなくても、状況横断的な学習がうまく機能することを示している。第二に、年齢ではなく語彙力と相関があることから、ASD児の語彙力発達に交差状況学習が重要な役割を果たす可能性が示唆された。しかし、McGregorらの研究は、年齢相応の言語・認知能力を持つ年長児のみを対象としており、年少でより幅広い言語・認知能力を示すASD児に対しても、同様にcross-situational learningが利用できるかという疑問が残されている。また、場面緘黙症と言語との関連は、特異的なものなのか、それとも全体的な認知能力でよりよく説明できるのかはまだ明らかではない。

定型発達とASDの両方において未解明の重要な問題の一つは、一度に一つの単語と一つの物体しか提示されないオステンシブ（曖昧でない）文脈における単語学習と比較して、交差状況学習がどのようになるかということである。情報処理という観点からは、曖昧な文脈の中で複数の共起を追跡し統合することは、1つの単語と1つの物体を関連づけるよりも難しいかもしれないと考えるのが自然であろう。しかし、我々は、同じグループの子どもたちにおいて、状況横断的な単語学習とオステンシブな単語学習を直接比較した研究発表を知らない。このことは、子どもがどの程度容易に特定の学習メカニズムにアクセスできるか、特定の文脈でどのような認知的要求が子どもに付加されるか、子どもが日常場面でどのような単語学習戦略に最も依存しやすいかを理解することにつながるため、調査すべき重要な問題であると言えます。

1.1.今回の研究内容

ASD児の言語発達に関する研究は、これまでASD児の言語能力の特徴を明らかにすること、すなわち、ある領域や発達のある時点における遅れを記述することに焦点が当てられてきた。本研究は、ASD児がどのような言語技能を獲得したのかではなく、どのようにこれらの技能を獲得したのかを強調する新しい研究ラインの一部である（Arunachalam & Luyster, 2016; Mayo & Eigsti, 2012; McGregor et al, 2013; Naigles, Kelty, Jaffery, & Fein, 2011; Venker, Kover, & Ellis Weismer, 2016）。本研究では、子どもたちが知っている単語だけでなく、初めて聞く単語に触れたときにアクセスできる単語学習能力にも着目しています。このような学習ベースのアプローチを採用することは、ASD児の言語発達に関する新たな疑問、すなわち、どのような学習メカニズムが損なわれていないのか、どこで破綻しているのか、に答えることができるため有益である。また、言語能力や認知能力に大きなばらつきのある集団に焦点を当てることで、より一般的な単語学習を支えるメカニズムに光を当て、TD児の研究を補完することができる。

本研究では、ASD児（4〜7歳）とTD児（2〜7歳）の語彙知識をマッチングさせ、場面横断的な単語学習について調べた。児童はSmith and Yu (2008)が開発した課題をモデルとした交差状況型アイトラッキング課題に参加した。各教育試行では、2つの新規ラベルと2つの物体が提示され、1つの試行ではどのラベルがどの物体を表しているかという情報は得られない。また、ラベルとオブジェクトのリンクを明示的に提示し（つまり、1度に1つのラベルと1つのオブジェクト）、単語の意味を決定するために複数の共起を追跡する必要がない、表出的な単語学習課題も実施した。

私たちは3つの目標を掲げていました。1つ目は、ASDの幼児は場面横断的な学習が可能かどうか、また、その学習が語彙の知識で一致するTD児と異なるかどうかを明らかにすることであった。ASD児は一般的に単語学習が難しく（Charman, Drew, Baird, & Baird, 2003; Luyster, Lopez, & Lord, 2007; McDuffie, Kover, Hagerman, & Abbeduto, 2012）、聴覚と視覚情報の統合が難しいことを考えると（e.g., Foss-Feig et al,2010; Iarocci & McDonald, 2006）、また、我々のサンプルには言語遅延のある子どもが含まれていることから、ASDの子どもは場面横断的課題において単語を学習するが、TDの子どもと比較して欠損を示すと仮定した。第二の目標は、いずれのグループにおいても、状況横断的学習における個人差が子どもの言語能力と関連しているかどうかを明らかにすることであった。そのため、診断群に関わらず、言語能力の高い子どもは、状況横断的学習が得意であると仮定した。このことは、異なる集団間で場面緘黙症を支えるスキルに類似性があることを示唆している。第三の目標は、TD児やASD児にとって、cross-situational word learningがostensive word learningよりも困難であるかどうかを明らかにすることであった。我々は、集中課題では一度に一つのラベルと物体しか提示されないので、両群の子どもは交差状況課題よりも集中課題においてより容易に単語を学習すると仮定した（一方、交差状況課題では各試行で二つのラベルと物体が提示される）。

2.方法

2.1.参加者数

サンプルはTD児24名、ASD児27名である。TD児3名は除外された。1名はアイトラッカーのエラーにより、2名は交差状況課題の成績が平均より2標準偏差以上低く、外れ値である可能性を示したためである。9人のASD児が除外された。2人はアイトラッカーエラー、6人はデータ欠損が多いため1、1人は単語学習課題の成績が平均より2標準偏差以上低かったためである。最終的な参加者サンプルは、TD児21名（男性15名）、ASD児18名（すべて男性）であった。2割合のz検定により，ASD群の男性の割合（18/18）は，TD群の男性の割合（15/21；z＝-2.47，p＝0.01）と有意に異なっていた；これは，男性におけるASDの有病率が高いことを考えると，当然である（Christensen他，2016）。TD群とASD群は，語彙知識（Peabody Picture Vocabulary Test, Fourth Edition（PPVT2; Dunn & Dunn, 2006）の成長スケール値，t（37） = 0.53, p = 0.60, d = .17）においてマッチしていた。参加者の特徴を表1に示す。

表1 f:id:inatti17:20211218071701p:image
表1
参加者の特徴
ASD群の子どもたちの言語能力や認知能力に関する包含基準や除外基準はなかった。ASD児は、ADOS-2で分類されるさまざまな音声言語能力を示した：音声言語なし（n=1）、音声言語あり（n=2）、「フレーズスピーチ」（すなわち、柔軟な3単語のフレーズ、n=5）、「流暢なスピーチ」（すなわち、複数の独立した句を含む発話、n=10）。ASD群の3名の子どもは、幼児期に能力の低下（＝発達退行）を経験したと報告された。ASD群の14名の子どもは、これまでに言語介入を受けたことがあった。

2.2.一般的な手順

子どもたちは、2～3時間にわたる1回の実験室訪問に参加した。保護者は、子どもの参加に書面で同意した。すべての手続きは、大学の施設審査委員会により前向きに承認された。訪問の最初に交差状況課題が行われ、その後、標準化された評価と強迫的な単語学習課題が行われた。さらに2つの実験課題（視覚的認識記憶課題と視覚的方向づけ課題）が実施されたが、ここでは報告しない。

PPVTは語彙の知識を評価するものである。PPVTは生得点，成長スケール値，年齢相当点，標準点を算出する．成長スケール値は、グループマッチングと分析に用いられた。PPVTのマニュアルにあるように、成長スケール値はPPVTの生得点を等間隔になるように変換したものである。PPVTのマニュアルにあるように、PPVTの生得点を等間隔に変換したもので、子どもの語彙力を同年齢の子どもたちと比較する標準得点とは異なり、成長スケール値は受容語彙力の絶対的なレベルを表すものである。Leiter International Performance Scale-Revised (Leiter; Roid & Miller, 2002) は、非言語的認知能力を評価するものである。Visualization and Reasoning Batteryから4つのサブテストが実施された。図地、形完成、順次順序、繰り返しパターンの4つの下位検査が実施された。これらの下位検査のスコアを集計して、Brief IQを算出した。

TD群の子どもの親は、ASDのスクリーニングのために、Social Communication Questionnaire Lifetime formを記入した（Rutter, Bailey, & Lord, 2003）。Social Communication Questionnaireのマニュアルでは、15点以上の子どもはASDのさらなる評価を受けることが推奨されているが、TD群の子どもはすべてこのカットオフ値以下であった。ASD群の子どもは全員、保護者からASD、自閉症、アスペルガー障害、または特定不能の広汎性発達障害（Pervasive Developmental Disorder-Not Otherwise Specified）の診断を受けていると報告されていた。ASD群の子どもには、ASDの診断確認と自閉症の重症度測定のために、ASDの半構造化行動診断尺度であるAutism Diagnostic Observation Schedule, 2nd Edition (ADOS-2; Lord et al., 2012) を実施した（Gotham, Pickles, & Lord, 2009）。2名の児童は挑戦的な行動のためADOS-2を実施できなかったが、これらの児童は既存のASD診断があり、評価中にASDと一致する行動を示したため、保留とした。

2.3.実験課題

2.3.1.手順児童は2つの実験課題に参加した。すなわち、状況横断的な単語学習課題と表出的な単語学習課題である。この2つの課題は密接に関連しているが、ラベルとオブジェクトの組が曖昧に提示されるか（交差状況学習課題）、明示的に提示されるか（表出性単語学習課題）という重要な点で異なっている。

両タスクとも4つの新規ラベルと4つの新規オブジェクトを学習させた。クロスシチュエーション課題では、2つの物体と2つのラベルが4秒間の試行で提示され、オステンシブ課題では、1つの物体と1つのラベルが2秒間の試行で提示されました。
表2 f:id:inatti17:20211218071726p:image
表2
単語学習タスクのデザイン
子どもたちは防音ブースの中で、アイトラッカーの前にある椅子に座りました。訓練されたリサーチアシスタントは、タスクの間ブース内に留まり、安心感を与えるとともに、必要であれば、子どもの肩に軽く手を置くなどして、子どもがトラッキング範囲内に留まるよう手助けをしました。リサーチアシスタントは、アイトラッカーに視線をとられないよう、視線を床に向けました。また、被験者の快適性を高めるため、被験者が親の膝の上に座るケースもありました。このような場合、親は黙っているように指示され、可能であれば子供と対話しないように指示された。また、保護者が画面を見て、子どもの行動に不用意に影響を与えないよう、不透明なメガネを着用した。

2.3.2.装置とキャリブレーション単語学習課題はいずれもTobii T60 XLアイトラッカー（Tobii社製）を用いて行った。実験刺激は、E-Prime 2.0 ソフトウェアと E-Prime Extensions for Tobii を使用して提示されました。視覚刺激は、画面解像度 1920 × 1200 ピクセルの 24 インチワイドスクリーンモニタに提示された。聴覚刺激は、アイトラッカーの内蔵スピーカーから65dBの音量で提示された。サンプリングレートは 60Hz で、視線位置は 1 秒間に 60 回（すなわち 16.7ms ごと）サンプリングされたことになります。Tobii は、近赤外線の照明により角膜と瞳孔に反射を生じさせることで、視線位置を決定しました。トビー・モニターの下部パネルに埋め込まれた2つのイメージセンサーが、子供の目の画像と角膜と瞳孔の反射のパターンを記録しました。標準的な内部処理アルゴリズムにより、目の位置と画面上の位置が推定されました。すべての参加者は、各実験タスクの直前にトビー・スタジオで 5 ポイントの幼児キャリブレーションを完了しました。幼児キャリブレーションは、各キャリブレーションポイントにアニメーションの動く刺激とそれに対応する音（短い音楽とともに揺れるガラガラ）を提示し、自動的に注意を喚起するものであったため、このオプションが使用されました。幼児キャリブレーションでは、試験官がキャリブレーションポイントの間に刺激を提示することで、子どもたちの注意が散漫になった場合にスクリーンに注意を戻すことができました。課題を開始する前に、検者は子どもの視線がキャリブレーションポイントの境界線に概ね収まっていることを確認した。個々のキャリブレーションポイントは、必要に応じて再測定されました。
2.3.3.状況横断的な単語学習課題。この課題は、慣れ、教え、テストの3段階から構成された（実験デザインの詳細は表2を参照）。タスクに慣れるために、慣らし試行が行われた。各慣れ化試行では、2つの見慣れた物体と2つの見慣れたラベル（例えば、「ボール、靴」）が提示された。教示試行では、2つの見知らぬ物体と2つの新しいラベル（例えば、「トマ、スボ」）を提示した。ティーチング時には、キャリアフレーズは使用しなかった。子どもたちは、ティーチング中に各ラベルとオブジェクトに合計10回接触した。各ラベルとオブジェクトのペアは、他のラベルとオブジェクトのペアと一緒に3回または4回出現した。また、慣らしと教示の両段階において、最初のラベルは試行の500ミリ秒後に、2番目のラベルは試行の2000ミリ秒後に呈示された。また、1回の試行で、どのラベルがどの物体であるかを示す情報（例えば、視線の手がかりなど）はなかった。

テスト試行では、知っている単語か新しい単語のどちらかが試される。親しみやすい試行では、親しみの段階で紹介された親しみやすいものを2つ見て、そのうちの1つについて質問された（例：ボールはどこ？好き？）新奇試行では、教示期に教示された新奇な物体を2つ見て、そのうちの1つについて質問した（例：「コロはどこ？見えますか」）。すべてのテスト試行で同じキャリアフレーズ（Where's the_?）各標的画像はテスト期間中に少なくとも1回、すべての新規フォイルとともに出現した（詳細は付録参照）。試験試行は1000msの無音で始まり、その後聴覚刺激が提示され、物体ラベルは試験試行の2000ms後に提示された。画像は5000msの試験時間中、画面上に表示されたままであった。

すべての段階において、刺激物の側方と提示順序はカウンターバランスされた。課題全体の所要時間は約4分であった。児童の注意力を高めるために、4〜5回ごとに短い動画（自然の情景を描いた音楽アニメ）を挟んだ。また、実験デザインに左右されないように、ラベルとオブジェクトの関連付けを変えたり、試行の順番を変えたりした2種類の課題を作成し、子どもたちに提示した。その結果、t(37) = -0.52, p = 0.603となり、2つのバージョン間で精度に有意差がなかったため、その後の分析ではデータを折りたたんだ。

身近な物体の画像は、オンライン画像検索で入手した。新規物体の画像は、Smith and Yu (2008)が使用したものをモデルとして、Microsoft PowerPointで作成した（図1参照）。この画像は、Smith and Yu (2008)が使用した画像に似せてMicrosoft PowerPointで作成したものである（図1参照）。オブジェクトの名前が一貫している場合は除外された（例えば、ある画像は一貫して星と表示されていた）。最終的な画像は切り取られ、375×825ピクセルの灰色の正方形に配置され、黒い背景で提示された（図1参照）。聴覚刺激は成人女性が子供向けの音声で録音した。

図1. f:id:inatti17:20211218071754j:image
図1.
視覚刺激の例。
2.3.4.攻撃的な単語学習課題単語学習課題も、慣らし、学習、テスト段階からなる（表2参照）。この課題では、ラベル-物体間のリンクが明示的に提示される点が異なるが、状況横断的学習課題を模倣した。慣れさせ試行では、1つの見慣れた物体と1つの見慣れたラベル（例えば、「犬」）が提示された。教示試行では、1つの見慣れない物体と1つの新しいラベル（例えば、「ボサ」）が提示された。慣らし実験と教示実験では、試行の500ms前に物体ラベルを提示した。試験相のデザインは、交差状況課題と同じであった。刺激提示の側方と順序は全段階においてカウンターバランスされ、注意喚起のための動画は4-5試行ごとに挿入された。課題全体の所要時間は約4分であった（状況横断的単語学習課題と同じ長さ）。課題は2種類作成された。2つのバージョンで精度に有意差がなかったため、t(36) = 1.18, p = .245、以降の分析ではデータを折りたたんだ。ASD児1名は、欠測が多いため、単語学習課題の分析から除外され、ASD児は17名となった。クロスシーチュエーション課題同様、見慣れた画像はオンライン画像検索で入手し、新規オブジェクトはナイーブな成人に試用させ、Microsoft PowerPointで作成した。最終的な画像はトリミングされ、375×825ピクセルの灰色の正方形に配置され、黒い背景の上に提示された。聴覚刺激は、成人女性が子供向けの音声を使用して録音した。新規ラベルの平均音韻確率は、交差状況学習タスクと集中的単語学習タスクの間で差がなく、t(6) = 1.86, p = .112 (Vitevitch & Luce, 2004)であった。

2.3.5.視線データの処理とクリーニング2つの実験課題に対するデータ処理は同一であった。試験試行の関心領域（AOI）は、画像を含む灰色の箱の外縁に10ピクセルを加えたもので定義した（図1参照）。実験試行中の各時間枠には、子どもが名前のついた画像を見ているか、名前のついていない画像を見ているか、どちらの画像も見ていないか（欠損データとして分類）に基づくコードが割り当てられた。先行研究（例えば、Mahr, McMillan, Saffran, Ellis Weismer, & Edwards, 2015; Wass, Smith, & Johnson, 2013）に従って、欠損データの発生前後に子供が同じAOIを見ていた場合、150msまでの欠損データのセグメントは補間された。解析ウィンドウは、テストフェーズの名詞開始後200～1800msとした。クロスシチュエーション課題では、TD群、ASD群ともにこの分析窓の中で2.33%の時間枠が補間された。Ostensive taskでは、TD群では1.69%の時間枠が補間され、ASD群では2.52%の時間枠が分析窓の間に補間された。
各課題の見慣れた試行を組み合わせ、見慣れた試行の数を最大で18個とし、その内、分析ウィンドウ内の画像への注視時間が50％未満の試行を除外した3。TD児は平均して、12回の身近な試行（SD = 3）、9回の状況横断的試行（SD = 4）、9回の攻撃的試行（SD = 4）を実施した。ASDの子どもは、平均して、身近な試行11回（SD=4）、状況横断的試行8回（SD=5）、集中的試行8回（SD=4）であった。貢献した試行数は、身近な試行ではt(37) = 0.52, p = .607、状況横断的試行ではt(37) = 0.90, p = .372、集中的試行ではt(36) = 0.58, p = .567と、群によって有意差はなかった。年齢とPPVT成長尺度の値は、いずれの群でも、身近な試行、状況横断的試行、不快な試行の貢献数と有意な相関はなかった（すべてps > .270）。

また、両課題のテスト試行の分析ウィンドウにおいて、各グループが寄与したデータの割合も調べた。ASD群は、cross-situational taskでは79.56%（SD=11.14%）、ostensive taskでは84.23%（SD=7.70%）の時間、画像を見ていた。TD群は、交差状況課題で87.25%の時間（SD = 4.05%）、集中課題で85.81%の時間（SD = 6.20%）で画像を見た。平均して、TD群はASD群よりも、条件によらず有意に多く画像を見ていた（p < 0.01）。条件の主効果、条件×群の相互作用は有意ではなかった（ps > .07）。

2.3.6.精度の定義まず、テスト試行の最初の2秒間、物体ラベルが提示される前の視線行動を調べた。予想通り、親展試行ではt(38) = 1.37, p = .180、交差状況試行ではt(38) = -0.98, p = .333、強行試行ではt(37) = 1.11, p = .274で、子どもたちはベースライン時にほぼ同じ時間をそれぞれの画像を見て過ごしていることがわかった。有意なベースライン効果がなかったため、解析は解析窓の間の精度に焦点を当てた。単語学習と単語認識に関する多くの先行視線研究（Tenenbaum, Amso, Righi, & Sheinkopf, 2017; Vouloumanos & Werker, 2009; Yu & Smith, 2011）と同様に、我々の関心の従属変数は、各テスト試行で名付けられたオブジェクトを子供がどの程度見ているか、逆に名付けられていないオブジェクトをどの程度見ているかについて注目した。標準的な手順（Fernald, Zangl, Portillo, & Marchman, 2008）に従い、精度は、分析ウィンドウ中に名前を付けられた画像を見た割合で、両方の画像を見た割合を除いたものとして定義された。精度の低下がタスク外行動への一般的な傾向に起因しないことを保証するために、画像から目をそらすことは分母に組み込まれなかった。

3.成果

我々の最初の目標は、ASDの幼児が状況横断的な統計量を追跡することによって単語を学習できるかどうか、またその学習が語彙の知識でマッチしたTD児と異なるかどうかを明らかにすることであった。ASD児は一般的に単語学習が困難であり（Charman et al., 2003; Luyster et al., 2007; McDuffie et al., 2012）、聴覚・視覚情報の統合が困難である（例：Foss-Feig et al., 2010; Iarocci & McDonald, 2006）ことから、我々はクロスシチュエーション課題では単語学習をするがTD児より劣った学習結果を示すと仮定した。まず、アイトラッキングが意図したとおりに機能しているかを確認するために、子どもたちが聞き慣れた単語をどのように理解しているかを調べました。各試験では一度に2つの画像が画面に表示されるため、偶然に名前のついた画像を見る可能性は0.50であった。親しい単語試行の平均精度は、TD群で.77（SD = .13、範囲 = .56 - .95）、ASD群で.75（SD = .11、範囲 = .55 - .94）であった。予想通り、平均精度はTD群、ASD群ともに偶然より有意に高く、t(20) = 9.58, p < .001, d = 2.08, t(17) = 9.56, p < .001, d = 2.27, そして両群間に差はなかった, t(37) = 0.55, p = .585, d = 0.17.

交差状況課題における平均精度は、TD群0.60（SD=0.15、範囲=0.41 - 1.0）、ASD群0.61（SD=0.16、範囲=0.37 - 0.87; 図2参照）であった。状況横断的な学習を評価するために、精度が偶然と異なるかどうかを検証した（.50）。TD群ではt(20) = 3.16, p = .005, d = .67、ASD群ではt(17) = 2.83, p = .012, d = .69で、精度は偶然より有意に高かった。予測に反して、交差状況学習には有意な群間差はなかった、t(37) = -0.18, p = .570, d = .06。

図2. f:id:inatti17:20211218071827p:image
図2.
実験課題のパフォーマンス
第二の目標は、状況横断的学習における個人差が子どもの言語能力と関連しているかどうかを明らかにすることであった。我々は、診断群に関係なく、言語能力が高い子どもほど、状況横断的な学習が上手であると仮定した。この仮説を検証するために、言語能力に関する2つの指標、語彙力（PPVT成長スケール値）と慣用語処理能力との相関を調べたところ、語彙力に関しては、診断群に関係なく、より高い言語能力を持つ児童がより優れた学習者であることが示された。語彙力は、TD群ではr(19) = 0.37, p = 0.103、ASD群ではr(16) = 0.46, p = 0.057 であり、相関はわずかであったが、状況横断的学習と有意な相関は認められなかった4。TD群ではr(19) = .46, p = .034、ASD群ではr(16) = .60, p = .009で、身近な単語の処理能力が高い子どもは、状況横断的な学習能力も高いことを示している（図3参照）。どちらの言語指標も年齢を考慮しなかったので、年齢と状況横断的学習の関係も検証した。年齢は、TD群ではr(19) = .71, p < .001と有意な相関を示したが、ASD群ではr(16) = .39, p = .112とわずかな相関であった。ASD群における交差状況学習は、Brief IQ（r(16)=0.25, p=0.314）やADOS-2（自閉症の重症度を測るもの）の比較得点（r(16)=-.20, p=0.434）とは有意な相関を示さなかった。TD群におけるBrief IQと場面緘黙症の学習との相関はわずかであり、負の相関であった（r(19) = -.35, p = .118）。

図3. f:id:inatti17:20211218071844j:image
図3.
身近な単語処理の精度とクロスシチュエーション学習の精度の関係。
第三の目標は、TD児やASD児にとって、状況横断的な単語学習が集中的な単語学習よりも困難であるかどうかを明らかにすることであった。我々は、両群の児童は、局所的単語学習課題の方が交差状況学習課題よりも容易に単語を学習すると仮定した。まず、新しい単語を学習したことを確認するために、単語学習課題での成績を調べた。表出課題の平均精度は、TD群0.60（SD=0.15、範囲=0.26 - 0.97）、ASD群0.64（SD=0.12、範囲=0.45 - 0.85; Figure 2を参照）であった。予想通り、TD群ではt(20) = 3.21, p = .004, d = 0.67、ASD群ではt(16) = 4.63, p < .001, d = 1.17と偶然より有意に高い精度を示した。交差状況課題と同様に、単語学習精度はTD群とASD群の間で有意差はなく、t(36) = -0.74, p = .769, d = 0.29であった。次に、どちらの群も、状況横断的な単語学習の方が、表出的な単語学習より優れているかどうかを検証した。予測に反して、2つの単語学習課題における精度は、TD群（t(20) = 0.08, p = .470, d = 0）、ASD群（t(16) = 0.33, p = .374, d = 0.14）とも差はなかった。

この課題は、すべてのセッションの最後に行われた。したがって、この課題中、子どもたちは、交差状況課題のときよりも、物体への注意が薄れた可能性がある。この可能性を検討するために、両教育段階において、児童が画像を見ている時間の割合を調べた。その結果、TD群では61.03%（SD=13.30%）の時間、ASD群では56.80%（SD=18.14%）の時間が画像を眺めていた。また、集中指導段階では、TD群では68.16%（SD=20.17%）の時間、ASD群では57.71%（SD=21.46%）の時間、画像を見ることができた。ASD群では、画像を見る時間は、交差状況教示段階でも仰向け教示段階でも有意差はなかった（p＝0.753）。TD群では、交差状況教示期よりも集中教示期の方が、画像を見る量が有意に多かった（p=0.039）。画像を見る時間は、いずれの課題でも群間で有意差はなかった（ps > .234）。

4.ディスカッション

本研究は、ASDの年長児（McGregor et al.2013）と同様に、就学前・学齢初期のASD児も、状況横断的な学習が可能であることを初めて証明した。実際、本研究のASD児は、低年齢ながら同程度の語彙知識を持つTD児と同程度の場面横断的学習能力を示しました。これは、ASDの幼児が社会的手がかりに頼らずに単語の意味を決定するために用いることのできる単語学習の一種-状況横断的学習-が存在することを確認するものであり、大変興味深いことである。McGregorらが年長の高機能児で示した知見と同様に、我々の知見は、社会的障害のある子どもでも状況横断的学習が効果的に機能することを示す証拠である。これらの知見は、ASDの子どもの多くは言語発達が遅れているものの、発話パターンに対する感受性、社会的手がかりの利用、構文ブートストラップなど、定型言語発達に見られるものと質的に類似した単語学習能力を利用できる、という経験的証拠の増加につながる（Arunachalam & Luyster, 2016; de Marchena, Eigsti, Worek, Ono, & Snedeker, 2011; Luyster & Lord, 2009; Mayo & Eigsti, 2012; McGregor et al,2013; Naigles et al., 2011; ただし、Tek, Jaffery, Fein, & Naigles, 2008 を参照）。

TD児もASD児も集団レベルでは場面横断的な学習が可能であったが、結果的には子どもによってかなりの個人差があることが明らかになった。ある子どもは非常によく学習したが、他の子どもは学習の明確な証拠を示さなかった。さらに、両グループにおいて、状況横断的学習の精度は、慣れ親しんだ単語処理と有意に関連しており、我々が観察した個人差は、ランダムなノイズではなく、意味のある変動であることが示唆された。一方、ASD群の自閉症重症度や非言語性IQには、両群とも交差状況学習は有意な関連を示さなかった。これらの結果は、空白の結果を過大評価しないことが重要であるが、交差状況下での単語学習と言語との間に特定の関連性がある可能性を示唆するものである。場面緘黙症と幅広い言語能力との関連は、ASDと定型発達の両方における先行研究とも概ね一致する。例えば、McGregorら（2013）は、ASDの青年における交差状況学習と語彙力との相関を明らかにした。定型発達の12ヶ月児と14ヶ月児を対象とした研究では、Smith and Yu（2013）は、クロスシチュエーション課題で学習した幼児は、学習しなかった子どもよりも語彙が多い（親の報告による）ことを明らかにしました。

両群の子どもにおいて、クロスシチュエーション学習が身近な単語処理と関連していたことは、何を意味するのだろうか。新奇な単語を見る時間が長い子どもは、見慣れた単語を見る時間も長いという事実は、視覚的注意の役割を強調している-特に、子どもは聞いたものと見たものを一致させる傾向がある。この聴覚と視覚を一致させる能力は、言語処理能力の強化に加え、子どもが慣れ親しんだ単語の表現を強化し、新しい単語を学習するのを助けることで、言語発達を促進すると考えられます（Kucker、McMurray、& Samuelson、2015年）。名前のついたものに注意を向けることが、必ずしも場面横断的な学習につながるとは限らないが（Smith & Yu, 2013）、それでも注意の違いによって、ASDの一部の子どもは、関連する視覚と聴覚の入力をTDの子どもほど効率的に揃えることができず、言語発達が妨げられる可能性がある（Keehn、Muller、& Townsend, 2013; Tenenbaum et al, 2017; Venker, 2017）。言語発達を混乱させる可能性のあるもう一つの要因は、視覚的不注意である。本研究では、交差状況課題の画像から最も頻繁に目をそらした（その結果、分析から除外された）6人のASD児は、言語能力も最も弱かった。このような極端な不注意の結果、これらの子どもたちは、他の子どもたちが得ていた学習の機会を逃していた。このような回避が日常生活でも起こっているとすれば、深刻な問題である。

本研究の結果にとっても、一般的な場面横断的学習にとっても、残された重要な問題の一つは、曖昧な学習文脈を提示されたとき、子どもはどのようにして言葉の意味を発見するのかということである。一方では、学習者は統計的な共起を長期にわたって追跡し、ラベルとオブジェクトの関連付けを徐々に複数蓄積することによってそうすることが提案されている（L. Smith & Yu, 2008; Yu & Smith, 2007）。一方、学習者は、1つの正しいラベル-オブジェクトの関連付けを仮定し、その後、新しいエクスポージャーに照らしてその仮定した関連付けの正しさを検討することが提案されています（K. Smith et al., 2009; Trueswell et al.）現在の経験則では、連想学習と仮説検証は完全に分離可能な構成要素ではなく、連続体の対極に存在することが示唆されています（MacDonaldら、2017；Trueswellら、2013；Yurovsky & Frank、2015）。学習者がその連続体のどこに位置するかは、学習者が経験する参照の不確実性の程度、学習暴露の構造（例：集団的対散在的）、単語の意味に対する他の手がかりの存在と強さ（例：視線の手がかり、MacDonaldら, 2017; Trueswellら, 2013; Yurovsky & Frank, 2015）等の多数の要因によって決まります。

ASD児の単語学習を理解するのはまだ初期段階であること（Arunachalam & Luyster, 2016）を考えると、今回の実験課題は、子どもの学習がどの程度、漸進的な連想学習と仮説検証に依存しているかを区別するようには設計されていない。しかし、少なくとも一部の子どもは、我々の実験課題のデザインもあり、試行間で共起統計量を徐々に蓄積していると推測されます（MacDonald et al.、2017；Trueswell et al.、2013；Yurovsky & Frank、2015）。成人学習者は、ラベルとオブジェクトの組み合わせの可能性が多い場合は単一の表現のみを記憶する傾向があるが、可能性の数がより限定されている場合はより多くの情報を記憶する（Yurovsky & Frank, 2015）。私たちの課題は、1回の試行に2つのラベルとオブジェクトのペアしか提示せず、合計4つのペアしか提示しなかったので、子どもたちは各単語に対して単一の関連付け以上のものを保持していた可能性があることを示唆しています。さらに、アイトラッキング課題は受動的であり（すなわち、子どもは意図的な反応を示す必要がなかった）、子どもは何を学ぶべきかについて明示的な指示を受けませんでした。もちろん、少なくとも一部の子どもは仮説検証型の学習方法をとっていた可能性があります。しかし、年齢、言語能力、認知能力、社会的能力に大きな差があることから、本研究で子どもたちが用いた戦略は、個々に大きく異なっている可能性がある。ASDのような多様な子ども集団におけるこの問題をよりよく理解するために、今後の研究では、より大きな参加者サンプルを用いて、より均質なサブグループの子どもたちの根本的なメカニズムを分析することが望まれる。

このことは、子どもたちが自然言語学習において、どちらか一方（あるいは両方）のタイプの単語学習に依存している可能性を示唆しています。興味深いことに、ASD児は両教育段階においてほぼ同じ時間画像を見ており、TD児はcross-situational教育段階よりもostensive教育段階において有意に多くの時間画像を見ていたにもかかわらず、このような結果が得られた。クロスシーチュエーション課題では複数の単語とオブジェクトが曖昧な学習文脈の中で提示されるのに対し、オステンシブ課題では一度に一つの単語とオブジェクトしか提示されないことから、情報処理的観点からすると、このパフォーマンスの類似性はやや予想外であった。このような状況下で、聴覚刺激と視覚刺激の双方に対応できる時間が限られていたことが、集中課題における成績不振の一因であると考えられる。また、2つの課題間で新規刺激への曝露をバランスよく行った結果、Ostensive課題は2秒しか続かなかったのに対し、Cross-situational課題は4秒であった。今後、より長い曝露時間と単語の反復回数を用いた研究（例：McDuffie et al.2012）が、限られた符号化時間の寄与を明らかにするために有益であろう。また、自然環境下での学習が、状況横断的な学習と集中的な学習のどちらに依存するのかを明らかにするための研究が必要である。

また、クロスシチュエーション課題とオステンシブ課題におけるパフォーマンスの類似性は、言語・認知能力が高いASD患者を含む個人の視聴覚統合障害という文脈で考えても興味深い（Grossman et al.2015; Woynaroski et al.2013 ）。クロスシチュエーション課題ではより複雑な視聴覚統合を行うにもかかわらず、なぜASDの子どもたちはどちらの学習状況でも同じように良い成績を修めたのでしょうか。この課題で用いられた刺激を考えることで、いくつかの洞察が得られるかもしれません。聴覚刺激は単語やフレーズであり、これまでの研究でASD患者の視聴覚統合をサポートする可能性が示唆されている(Grossman et al., 2009)。視覚刺激は認識可能な身近な物体であり、ASDの視聴覚統合に関する多くの先行研究で用いられた単純で低レベルな刺激（例：光の点滅；Foss-Feigら、2010；Stevensonら、2014）や動的で話す顔（例：Grossmanら、2015；Arwinら、2012；Woynaroskiら、2013）と大きく異なっていた。私たちのデザインのこれらの特徴はいずれも、子どもたちの聴覚と視覚の情報を統合する能力を最大化させたと思われます。今後の研究では、聴覚と視覚の情報が結合して単語とその意味を表現する時間帯に注目し、早期の単語学習における視聴覚統合の役割を明確に検討することが有用であろう（Woynaroski et al.、2013）。

また、本研究の結果は、効果的な指導の文脈は、一度に一つの単語と一つの意味だけに焦点を当てる必要はないことを示唆している。クロスシチュエーションの原則に基づく介入技法は、言語遅滞児の語彙発達を促進し（Alt, Meyers, Oglivie, Nicholas, & Arizmendi, 2014）、このアプローチもASD児に有効である可能性がある。しかし、今回の結果は、言語能力が高い子どもほど、場面横断的な学習を活用することができる可能性を示しており（McGregor et al.2013も参照）、治療戦略の個別化にも意味がある。臨床家がASD児の言語学習をどのように支援すればよいかを理解するのに役立つだけでなく、介入研究は、より一般的に言語発達における場面横断的学習の役割をよりよく理解するためのユニークな機会を提供するものである。例えば、ASD児の状況横断的学習を促進するような介入を開発することができるかもしれない。もし、状況横断的学習の改善が言語能力全体の改善につながれば、状況横断的学習が言語発達を支えているという強い証拠となる。このように、ASD児の研究は、TD児の研究とは異なる方法で、言語学習メカニズムに関する理解を深めることができる。

また、ASDの子どもにおいて、状況横断的学習が社会的要因とどのように相互作用しているかということも、今後の研究で取り組むべき重要な問題である。本研究では、社会的情報がない場合の状況横断的学習に焦点を当てたが、話者の意図に対する感受性（Frank, Goodman, & Tenenbaum, 2009）や談話情報（Frank, Tenenbaum, & Fernald, 2013）などの社会的要因も状況横断的学習に関連するというエビデンスが存在する。社会的情報を統合せず、場面横断的な統計だけに頼ると、予想以上に時間がかかり、間違いの多い学習となる可能性があります。このように、ASDの子どもの中には、自然な言語学習環境において、単語学習のために利用可能なすべての手がかりを活用しにくいため、相対的に不利な立場に置かれ続けることがある。

謝辞

この研究の開発と実施に際して指導してくれたSusan Ellis WeismerとJenny Saffranに、またこの原稿の前バージョンにコメントをくれたRhiannon LuysterとMartin Zetterstenに謝意を表します。また、Viridiana BenitezとHaley Vlachとの議論にも感謝する。データ収集とデータ入力に協力してくれたAnna Dorrance、Taryn Stricker、Kristina Fassbender、フィードバックとサポートをくれたLanguage Processes Lab (Ellis Weismer, PI)とInfant Learning Lab (Saffran, PI)のメンバーにも感謝したい。この研究に協力してくださったご家族と子どもたちに心から感謝します。

また、資金提供元にも感謝する。この研究は、F31DC012451 (Venker, PI), R01DC011750 (Ellis Weismer & Kaushanskaya, PI), R37HD037466 (Saffran, PI), P30HD003352 (Mailick, PI), the Friends of the Waisman Center, and the Wisconsin Speech-Language Pathology and Audiology Associationから支援されています。これらの資金提供者は、研究デザイン、データ収集・分析、原稿執筆、論文投稿の決定には直接関与していない。

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