Development of face recognition: Infancy to early childhood

Perception and recognition of faces are fundamental cognitive abilities that form a basis for our social interactions. Research has investigated face perception using a variety of methodologies across the lifespan. Habituation, novelty preference, and visual paired comparison paradigms are typically used to investigate face perception in young infants. Storybook recognition tasks and eyewitness lineup paradigms are generally used to investigate face perception in young children. These methodologies have introduced systematic differences including the use of linguistic information for children but not infants, greater memory load for children than infants, and longer exposure times to faces for infants than for older children, making comparisons across age difficult. Thus, research investigating infant and child perception of faces using common methods, measures, and stimuli is needed to better understand how face perception develops. According to predictions of the Intersensory Redundancy Hypothesis (IRH; Bahrick & Lickliter, 2000, 2002), in early development, perception of faces is enhanced in unimodal visual (i.e., silent dynamic face) rather than bimodal audiovisual (i.e., dynamic face with synchronous speech) stimulation. The current study investigated the development of face recognition across children of three ages: 5 – 6 months, 18 – 24 months, and 3.5 – 4 years, using the novelty preference paradigm and the same stimuli for all age groups. It also assessed the role of modality (unimodal visual versus bimodal audiovisual) and memory load (low versus high) on face recognition. It was hypothesized that face recognition would improve across age and would be enhanced in unimodal visual stimulation with a low memory load. Results demonstrated a developmental trend (F(2, 90) = 5.00, p = 0.009) with older children showing significantly better recognition of faces than younger children. In contrast to predictions, no differences were found as a function of modality of presentation (bimodal audiovisual versus unimodal visual) or memory load (low versus high). This study was the first to demonstrate a developmental improvement in face recognition from infancy through childhood using common methods, measures and stimuli consistent across age.

The role of contingency and gaze direction in the emergence of social referencing

The current study assessed the importance of infant detection of contingency and head and eye gaze direction in the emergence of social referencing. Five- to six-month-old infants' detection of affect-object relations and subsequent manual preferences for objects paired with positive expressions were assessed. In particular, the role of contingency between toys' movements and an actress's emotional expressions as well as the role of gaze direction toward the toys' location were examined. Infants were habituated to alternating films of two toys each paired with an actress's affective expression (happy and fearful) under contingent or noncontingent and gaze congruent or gaze incongruent conditions. Results indicated that gaze congruence and contingency between toys' movements and a person's affective expressions were important for infant perception of affect-object relations. Furthermore, infant perception of the relation between affective expressions and toys translated to their manual preferences for the 3-dimensional toys. Infants who received contingent affective responses to the movements of the toys spent more time touching the toy that was previously paired with the positive expression. These findings demonstrate the role of contingency and gaze direction in the emergence of social referencing in the first half year of life.^

Self-organized criticality and the predictability of human behavior

The behavior of normal individuals and psychiatric patients vary in a similar way following power laws. The presence of identical patterns of behavioral variation occurring in individuals with different levels of activity is suggestive of self-similarity phenomena. Based on these findings, we propose that the human behavior in social context can constitute a system exhibiting self-organized criticality (SOC). The introduction of SOC concept in psychological theories can help to approach the question of behavior predictability by taking into consideration their intrinsic stochastic character. Also, the ceteris paribus generalizations characteristic of psychological laws can be seen as a consequence of individual level description of a more complex collective phenomena. Although limited, this study suggests that, if an adequate level of description is adopted, the complexity of human behavior can be more easily approached and their individual and social components can be more realistically modeled. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The perceptual magnet effect in Australian English vowels

Recent research (Kuhl, 1991) has suggested that the internal structure of vowel categories is graded in terms of stimulus goodness. It has been proposed that a best instance stimulus reflects a central point or prototype, which effectively renders within-category members perceptually more similar. Discrimination experiments suggest a nonlinear relationship between acoustic and perceptual space near category centers (Iverson & Kuhl, 1995b). This phenomenon has been described as the perceptual magnet effect. The present study investigated the presence of the perceptual magnet effect in five Australian vowel categories. Australian English speakers identified, rated, and discriminated between a pool of 32 vowel stimuli that varied in F1 and F2 values. The results from Experiments 1 and 2 showed that subjects were able to judge the quality and identity of each stimulus and that a general grading of stimulus quality was reported. This was not symmetrical, and the subjects' responses varied considerably. In Experiment 3, closer control of the methodology in the discrimination task and of contextual factors influencing the test materials was exercised. Despite this, evidence of the warping of perceptual space in discrimination data was not found. In general, these results do not provide support for the existence of the perceptual magnet effect, and explanations for this finding are discussed.

Relational learning in children with deafness and cochlear implants

This four-experiment series sought to evaluate the potential of children with neurosensory deafness and cochlear implants to exhibit auditory-visual and visual-visual stimulus equivalence relations within a matching-to-sample format. Twelve children who became deaf prior to acquiring language (prelingual) and four who became deaf afterwards (postlingual) were studied. All children learned auditory-visual conditional discriminations and nearly all showed emergent equivalence relations. Naming tests, conducted with a subset of the: children, showed no consistent relationship to the equivalence-test outcomes.. This study makes several contributions: to the literature on stimulus equivalence. First; it demonstrates that both pre- and postlingually deaf children-can: acquire auditory-visual equivalence-relations after cochlear implantation, thus demonstrating symbolic functioning. Second, it directs attention to a population that may be especially interesting for researchers seeking to analyze the relationship. between speaker and listener repertoires. Third, it demonstrates the feasibility of conducting experimental studies of stimulus control processes within the limitations of a hospital, which these children must visit routinely for the maintenance of their cochlear implants.

Moderating effect of ear preference on personality in the prediction of sales performance

This study examined the relationship between ear preference, personality, and performance ratings on 203 telesales staff. Social desirability scores were a significant predictor of two relatively independent sets of supervisor ratings (actual performance and developmental potential) in interaction with ear preference. It was found that the social desirability scale was a significant positive predictor for staff preferring a right ear headset, but a negative predictor for staff preferring a left ear headset. These results were interpreted in terms of different strategies used to achieve successful sales.

Semantic priming in Alzheimer's dementia: Evidence for dissociation of automatic and attentional processes

The nature of the semantic memory deficit in dementia of the Alzheimer's type (DAT) was investigated in a semantic priming task which was designed to assess both automatic and attention-induced priming effects. Ten DAT patients and 10 age-matched control subjects completed a word naming semantic priming task in which both relatedness proportion (RP) and stimulus-onset asynchrony (SOA) were varied. A clear dissociation between automatic and attentional priming effects in both groups was demonstrated; however, the DAT subjects pattern of priming deviated significantly from that of the normal controls. The DAT patients failed to produce any priming under conditions which encouraged automatic semantic processing and produced facilitation only when the RP was high. In addition, the DAT group produced hyperpriming, with significantly larger facilitation effects than the control group. These results suggest an impairment of automatic spreading activation in DAT and have implications for theories of semantic memory impairment in DAT as well as models of normal priming. (C) 2001 Academic Press.

Experimental conversion of colony social organization in fire ants (Solenopsis invicta): worker genotype manipulation in absence of queen effects

Colony social organization in the fire ant Solenopsis invicta appears to be under strong genetic control. In the invasive USA range, polygyny (multiple queens per colony) is marked by the presence of the Gp-9(b) allele in most of a colony's workers, whereas monogyny (single queen per colony) is associated with the exclusive occurrence of the Gp-9(B) allele. Ross and Keller, Behav Ecol Sociobiol 51:287-295 (2002) experimentally manipulated social organization by cross-fostering queens into colonies of the alternate form, thereby changing adult worker Gp-9 genotype frequencies over time. Although these authors showed that social behavior switched predictably when the frequency of b-bearing adult workers crossed a threshold of 5-10%, the possibility that queen effects caused the conversions could not be excluded entirely. We addressed this problem by fostering polygyne brood into queenright monogyne colonies. All such treatment colonies switched social organization to become polygyne, coincident with their proportions of b-bearing workers exceeding 12%. Our results support the conclusion that polygyny in S. invicta is induced by a minimum frequency of colony workers carrying the b allele, and further confirm that its expression is independent of queen genotype or history, worker genotypes at genes not linked to Gp-9, and colony genetic diversity.

Multimodal Strategies in Development.Predictive Value of early simultaneosgesture-speech comination

The present study investigates the predictive value of the early appearance of simultaneous pointing-speech combinations. An experimental task was used to obtain a communicative productive sample from nineteen children at 1;0 and 1;3. Infant’s communicative productions, in combination with gaze joint engagement patterns, were analyzed in relation to different social conditions. The results show a significant effect of age and social condition on infants’ communicative productions. Gesture-speech combinations seem to work as a strong communicative resource to attract the adult’s attention in social demanding communicative contexts. Gaze joint engagement was used in combination with simultaneous pointing-speech combinations to attract adults’ attention during social demanding conditions. Finally, the use of simultaneous pointing-speech combinations at 1;0 in demanding conditions predicted greater expressive vocabulary acquisition at 1;3 and 1;6. These results indicate that the use of gesture-speech combinations may be considered a significant step towards the early integration of language components.

The establishment of communication systems depends on the scale of competition

How communication systems emerge and remain stable is an important question in both cognitive science and evolutionary biology. For communication to arise, not only must individuals cooperate by signaling reliable information, but they must also coordinate and perpetuate signals. Most studies on the emergence of communication in humans typically consider scenarios where individuals implicitly share the same interests. Likewise, most studies on human cooperation consider scenarios where shared conventions of signals and meanings cannot be developed de novo. Here, we combined both approaches with an economic experiment where participants could develop a common language, but under different conditions fostering or hindering cooperation. Participants endeavored to acquire a resource through a learning task in a computer-based environment. After this task, participants had the option to transmit a signal (a color) to a fellow group member, who would subsequently play the same learning task. We varied the way participants competed with each other (either global scale or local scale) and the cost of transmitting a signal (either costly or noncostly) and tracked the way in which signals were used as communication among players. Under global competition, players signaled more often and more consistently, scored higher individual payoffs, and established shared associations of signals and meanings. In addition, costly signals were also more likely to be used under global competition; whereas under local competition, fewer signals were sent and no effective communication system was developed. Our results demonstrate that communication involves both a coordination and a cooperative dilemma and show the importance of studying language evolution under different conditions influencing human cooperation.

Développement et fonctionnement des mécanismes de résonance motrice chez l'humain

La découverte dans le cerveau du singe macaque de cellules visuo-motrices qui répondent de façon identique à la production et la perception d’actes moteurs soutient l’idée que ces cellules, connues sous le nom de neurones-miroirs, encoderaient la représentation d’actes moteurs. Ces neurones, et le système qu’ils forment, constitueraient un système de compréhension moteur; par delà la simple représentation motrice, il est également possible que ce système participe à des processus de haut niveau en lien avec la cognition sociale. Chez l’humain adulte, des études d’imagerie récentes montrent d’importants chevauchements entre les patrons d’activité liés à l’exécution d’actes moteurs et ceux associés à la perception d’actions. Cependant, malgré le nombre important d’études sur ce système de résonance motrice, étonnamment peu se sont penchées sur les aspects développementaux de ce mécanisme, de même que sa relation avec certaines habiletés sociales dans la population neurotypique. De plus, malgré l’utilisation répandue de certaines techniques neurophysiologiques pour quantifier l’activité de ce système, notamment l’électroencéphalographie et la stimulation magnétique transcrânienne, on ignore en grande partie la spécificité et la convergence de ces mesures dans l’étude des processus de résonance motrice. Les études rassemblées ici visent à combler ces lacunes, c'est-à-dire (1) définir l’existence et les propriétés fonctionnelles du système de résonance motrice chez l’enfant humain, (2) établir le lien entre ce système et certaines habiletés sociales spécifiques et (3) déterminer la validité des outils d’investigation couramment utilisés pour mesurer son activité. Dans l’article 1, l’électroencéphalographie quantitative est utilisée afin de mesurer l’activité des régions sensorimotrices chez un groupe d’enfants d’âge scolaire durant la perception d’actions de la main. On y démontre une modulation de l’activité du rythme mu aux sites centraux non seulement lors de l’exécution de tâches motrices, mais également lors de l’observation passive d’actions. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations visuelles d’actes moteurs dans le cerveau immature. L’article 2 constitue une étude de cas réalisée chez une jeune fille de 12 ans opérée pour épilepsie réfractaire aux médicaments. L’électroencéphalographie intracrânienne est utilisée afin d’évaluer le recrutement du cortex moteur lors de la perception de sons d’actions. On y montre une modulation de l’activité du cortex moteur, visible dans deux périodes distinctes, qui se reflètent par une diminution de la puissance spectrale des fréquences beta et alpha. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations auditives d’actions chez l’enfant. L’article 3 constitue une recension des écrits portant sur les données comportementales et neurophysiologiques qui suggèrent la présence d’un système de compréhension d’action fonctionnel dès la naissance. On y propose un modèle théorique où les comportements d’imitation néonataux sont vus comme la résultante de mécanismes d’appariement moteurs non inhibés. Afin de mesurer adéquatement la présence de traits empathiques et autistique dans le but de les mettre en relation avec l’activité du système de résonance motrice, l’article 4 consiste en une validation de versions françaises des échelles Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) et Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001) qui seront utilisées dans l’article 5. Les versions traduites de ces échelles ont été administrées à 100 individus sains et 23 personnes avec un trouble du spectre autistique. Les résultats répliquent fidèlement ceux obtenus avec les questionnaires en version anglaise, ce qui suggère la validité des versions françaises. Dans l’article 5, on utilise la stimulation magnétique transcrânienne afin d’investiguer le décours temporel de l’activité du cortex moteur durant la perception d’action et le lien de cette activité avec la présence de traits autistiques et empathiques chez des individus normaux. On y montre que le cortex moteur est rapidement activé suivant la perception d’un mouvement moteur, et que cette activité est corrélée avec les mesures sociocognitives utilisées. Ces résultats suggèrent l’existence d’un système d’appariement moteur rapide dans le cerveau humain dont l’activité est associée aux aptitudes sociales. L’article 6 porte sur la spécificité des outils d’investigation neurophysiologique utilisés dans les études précédentes : la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie quantitative. En utilisant ces deux techniques simultanément lors d’observation, d’imagination et d’exécution d’actions, on montre qu’elles évaluent possiblement des processus distincts au sein du système de résonance motrice. En résumé, cette thèse vise à documenter l’existence d’un système de résonance motrice chez l’enfant, d’établir le lien entre son fonctionnement et certaines aptitudes sociales et d’évaluer la validité et la spécificité des outils utilisés pour mesurer l’activité au sein de ce système. Bien que des recherches subséquentes s’avèrent nécessaires afin de compléter le travail entamé ici, les études présentées constituent une avancée significative dans la compréhension du développement et du fonctionnement du système de résonance motrice, et pourraient éventuellement contribuer à l’élaboration d’outils diagnostiques et/ou de thérapeutiques chez des populations où des anomalies de ce système ont été répertoriées.

A Psychophysical Assessment of Multisensory Processing and Multiple Object Tracking in Autism Spectrum Disorders

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont actuellement caractérisés par une triade d'altérations, incluant un dysfonctionnement social, des déficits de communication et des comportements répétitifs. L'intégration simultanée de multiples sens est cruciale dans la vie quotidienne puisqu'elle permet la création d'un percept unifié. De façon similaire, l'allocation d'attention à de multiples stimuli simultanés est critique pour le traitement de l'information environnementale dynamique. Dans l'interaction quotidienne avec l'environnement, le traitement sensoriel et les fonctions attentionnelles sont des composantes de base dans le développement typique (DT). Bien qu'ils ne fassent pas partie des critères diagnostiques actuels, les difficultés dans les fonctions attentionnelles et le traitement sensoriel sont très courants parmi les personnes autistes. Pour cela, la présente thèse évalue ces fonctions dans deux études séparées. La première étude est fondée sur la prémisse que des altérations dans le traitement sensoriel de base pourraient être à l'origine des comportements sensoriels atypiques chez les TSA, tel que proposé par des théories actuelles des TSA. Nous avons conçu une tâche de discrimination de taille intermodale, afin d'investiguer l'intégrité et la trajectoire développementale de l'information visuo-tactile chez les enfants avec un TSA (N = 21, âgés de 6 à18 ans), en comparaison à des enfants à DT, appariés sur l’âge et le QI de performance. Dans une tâche à choix forcé à deux alternatives simultanées, les participants devaient émettre un jugement sur la taille de deux stimuli, basé sur des inputs unisensoriels (visuels ou tactiles) ou multisensoriels (visuo-tactiles). Des seuils différentiels ont évalué la plus petite différence à laquelle les participants ont été capables de faire la discrimination de taille. Les enfants avec un TSA ont montré une performance diminuée et pas d'effet de maturation aussi bien dans les conditions unisensorielles que multisensorielles, comparativement aux participants à DT. Notre première étude étend donc des résultats précédents d'altérations dans le traitement multisensoriel chez les TSA au domaine visuo-tactile. Dans notre deuxième étude, nous avions évalué les capacités de poursuite multiple d’objets dans l’espace (3D-Multiple Object Tracking (3D-MOT)) chez des adultes autistes (N = 15, âgés de 18 à 33 ans), comparés à des participants contrôles appariés sur l'âge et le QI, qui devaient suivre une ou trois cibles en mouvement parmi des distracteurs dans un environnement de réalité virtuelle. Les performances ont été mesurées par des seuils de vitesse, qui évaluent la plus grande vitesse à laquelle des observateurs sont capables de suivre des objets en mouvement. Les individus autistes ont montré des seuils de vitesse réduits dans l'ensemble, peu importe le nombre d'objets à suivre. Ces résultats étendent des résultats antérieurs d'altérations au niveau des mécanismes d'attention en autisme quant à l'allocation simultanée de l'attention envers des endroits multiples. Pris ensemble, les résultats de nos deux études révèlent donc des altérations chez les TSA quant au traitement simultané d'événements multiples, que ce soit dans une modalité ou à travers des modalités, ce qui peut avoir des implications importantes au niveau de la présentation clinique de cette condition.