想象一下，你每次的對話都像是在和一個你只部分理解的外國人交談。你的對話——如果可以稱之為對話的話——將會充滿令人惱火的困惑、沮喪，甚至因為無法理解母語使用者視為理所當然的許多詞語和短語而感到尷尬。對於近 8% 的美國幼兒園兒童來說，情況就是如此，他們患有一種叫做特定語言障礙（SLI）的發育障礙，只不過他們不是在努力學習外語，而是在任何語言中都難以進行口頭交流。
患有 SLI 的兒童（也稱為發育性語言障礙）聽力正常，但在處理口語單詞的含義時存在困難。他們學習說話的時間比其他孩子長。當他們開始形成單詞和句子時，他們傾向於省略表示過去時態的動詞語法結尾，並且他們的單詞並不總是以正確的順序出現。這些困難影響了他們的閱讀能力，從而影響了他們的整體學習能力。多年來，研究人員一直努力瞭解這種疾病，並受到與他們研究的兒童之間的溝通障礙的挑戰。近年來，科學家們開始意識到，關於 SLI 的最佳資訊來源是視覺而非口頭——當語言失敗時，孩子的目光勝過千言萬語。
眼動追蹤技術已經在許多研究領域證明了其價值。廣告商和出版商長期以來都在仔細研究眼球運動，以更好地瞭解廣告或文章的哪些部分最能吸引讀者的注意力。汽車製造商使用類似的資料來研究駕駛員分心問題，而軟體公司則使用眼動追蹤技術來幫助他們設計遊戲和虛擬現實體驗。研究人員在研究患有 SLI 和其他語言障礙的兒童時重視眼動追蹤，因為它提供了一個瞭解他們年輕思維運作方式的視窗。
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追蹤眼球運動的技術已經存在了幾十年，並且有幾種不同的型別，但基本原理是相同的。將 LED 或其他近紅外 (IR) 光源照射到人的眼睛上。光線在角膜（眼睛的透明前層）上產生反射圖案，這些圖案由數碼相機捕獲，這些數碼相機可以檢測到瞳孔或虹膜（眼睛的中心部分，控制進入的光量）的確切位置。軟體使用此資料來計算一個人正在看的位置。最新的眼動追蹤器類似於谷歌放棄的 Glass 頭戴裝置，紅外燈和眼動追蹤感測器內建在眼鏡的框架中。更傳統的設定由一個長方形的感測器條組成，該感測器條包含放置在計算機顯示器前方或嵌入計算機顯示器中的燈和攝像頭，用於測量一個人在螢幕上注視的位置和時間。
啟用和抑制
在他在曼哈頓中城的辦公室，理查德·施瓦茨 使用來自瑞典公司 Tobii 的眼動追蹤感測器和軟體來研究 SLI 對兒童語言和言語的影響。“在某些方面，這是一個服務不足的群體，”紐約市立大學的言語、語言和聽力科學教授施瓦茨說，“很多這些孩子在早期上學時都會獲得服務來幫助他們，但在某個時候他們會迷失方向，因為他們最終可能會出現閱讀問題或其他學習障礙，人們不再專門關注他們的語言。”
在過去的七年中，施瓦茨一直使用眼動追蹤來研究患有 SLI 的兒童。在一種型別的測試中——稱為視覺世界正規化——在連線到眼動追蹤器的計算機螢幕上向兒童展示四張圖片。例如，這些圖片可能包括一隻貓、一隻蝙蝠、其他以字母“b”開頭的物體以及通常與貓相關的圖片，例如牛奶。計算機說出一個描述其中一張圖片的單詞，然後每三毫秒捕獲一次孩子的眼球運動，直到孩子使用計算機滑鼠單擊其中一張圖片。“在孩子聽到單詞到孩子單擊圖片之間的時間裡，眼動追蹤使我們能夠觀察他們是如何無意識地啟用資訊的，”施瓦茨說，他還使用眼動追蹤來研究依賴人工耳蝸的聽力損失兒童的言語問題。
例如，“貓”這個詞應該會促使大腦至少瞥一眼蝙蝠，因為這兩個詞聽起來很相似，並且瞥一眼牛奶，因為它通常與貓科動物相關聯。施瓦茨說，當一個人聽到一個詞時，許多相關的詞會變得活躍，然後大腦開始抑制或忽略某些詞，以得出正確的答案。“患有 SLI 的兒童不一定會啟用所有相關的詞，”這反映在他們的眼球運動中，他補充說。“他們得到了正確的答案，但他們的心理詞彙與正常發育的兒童或成人之間的聯絡程度不同。如果競爭圖片有任何啟用，它也會比正常情況慢得多。這意味著在某些非常重要的方面，他們潛在的語言系統存在缺陷。”
沒有語言的生活
“我們評估孩子的傳統方法只能告訴您一個非常複雜的過程的最終結果，”倫敦大學學院的發育語言和交流障礙教授考特尼·諾伯裡說，他曾使用 Tobii 眼動追蹤技術來研究患有語言發育障礙（包括 SLI 和自閉症）的兒童。“眼動追蹤的吸引力在於它可以讓您瞭解過程本身。您可以即時瞭解孩子們是如何處理語言的。”
儘管眼動追蹤有很多用途，但仍然存在侷限性。首先，“您希望瞭解孩子們在與他人互動而不是與計算機螢幕互動時是如何處理語言的，”諾伯裡說。“視覺世界正規化非常有用，但仍然與我們在日常互動中做的事情相去甚遠。”眼動追蹤器還會生成大量資料，研究人員必須篩選這些資料才能找到有意義的資訊。“隨著技術的進步，捕獲眼球運動變得越來越容易，但另一端的處理過程非常複雜且耗時，”諾伯裡說。“在[資料]的解釋方面仍然存在一些比我希望的更大的靈活性——很容易找到不同的注視模式，但這告訴我們關於認知的資訊仍然有些不確定。”
SLI 的確切病因尚不清楚，但最近的研究表明，它與遺傳的關係比與兒童環境的關係更大。根據美國衛生與公共服務部的說法，在患有 SLI 的兒童中，有 50% 到 70% 的人至少有一位患有該疾病的其他家庭成員。SLI 的治療是有限的。教師可能會使用兒童和木偶或其他玩具之間的互動，在此期間，會要求兒童描述他們所看到的內容，從而引出特定的動詞時態——例如，讓兒童描述木偶正在做什麼，以刺激第三人稱的使用。另一種方法是將患有 SLI 的兒童與語言發展正常的同學配對，後者可以作為榜樣。
未能診斷和治療患有 SLI 的兒童可能會在他們長大後產生非常嚴重的後果。一些研究表明，患有語言障礙的兒童在青少年時期面臨更大的社交、情感和心理健康問題的風險，諾伯裡說。他們還存在注意力、社交焦慮和社交恐懼症的問題，因為他們發現口頭互動非常困難。“你需要語言來找工作、與人談判、解決問題——因此，語言障礙患者更有可能無法獲得或維持就業，”她說。“我們如此理所當然地認為語言是理所當然的，以至於我們忽略瞭如果我們不能使用語言會產生的影響。”