KR20090084860A

KR20090084860A - 청각 처리에서 결함들을 나타내는 유아들의 스크리닝 및 치료 방법들 및 시스템들

Info

Publication number: KR20090084860A
Application number: KR1020097009700A
Authority: KR
Inventors: 테레사 릴페보닐라; 나심 초우두리; 에이프릴 에이. 베나시크; 신디아 피. 레슬러; 제이슨 나윈
Original assignee: 러트거스, 더 스테이트 유니버시티
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-13
Publication date: 2009-08-05
Also published as: US8231543B2; CN101557753B; US20120271195A1; WO2008046091A2; EP2114240B1; EP2114240A2; KR101484930B1; CN102988059B; US8951206B2; US9320458B2; US20100094162A1; JP5399251B2; JP2010506630A; EP2114240A4; US20150190073A1; CN101557753A; CN102988059A; WO2008046091A3

Abstract

본 발명은 중앙 청각 처리 결함들에 대한 위험이 높은 유아들을 스크리닝(screening)하고 나서, 고속으로 발생하는 자극 스트림들에 대한 감도를 점진적으로 증가시키는 적응형 훈련 알고리즘을 사용하여 행동적으로 덜 효율적인 처리를 치료하는 방법 및 장치를 제공한다.

청각 정보 처리 결함, 제어 자극, 테스트 자극, 사운드-방출 디바이스, 리코더, 합성 자극, 강화 자극

Description

청각 처리에서 결함들을 나타내는 유아들의 스크리닝 및 치료 방법들 및 시스템들{METHODS AND SYSTEMS FOR SCREENING AND TREATMENT OF YOUNG INFANTS DEMONSTRATING DEFICITS IN AUDITORY PROCESSING}

본 명세서는 2006년 10월 13일자로 출원된 미국 가출원 제 60/851,851 호에 대해 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 우선권을 주장한다. 이 가출원의 내용은 본 출원의 내용과 모순되지 않는 정도까지 전체적으로 본원에 통합된다.

본 발명은 일반적으로 언어 습득 장애에 대한 위험이 높은 유아들을 스크리닝(screening) 및 치료할 뿐만 아니라, 정상적으로 발달되는 유아들의 언어 습득을 개선시키는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.

초기의 삶의 경험들은 성숙한 두뇌에 크고 오래 지속되는 영향을 주는 것으로 나타난다. 결정적 기간(critical period)이라고 통상적으로 칭해지는 강화된 신경계 수용성(heightened nervous system receptivity)의 짧지만 극단적인 생후 기간(postnatal epoch) 동안의 경험-종속적 적응성(experence-dependent plasticity)(Wiesel & Hubel, 1965; Simons & Land, 1987)은 성인의 피질(adult cortex)에 안정적 지각적 바이어스(perceptual bias)들을 용이하게 한다(de Villers-Sidani, Chang, Bao, Merzenich, 2007).

유아들에 대한 장기적인 연구들은 LLI의 병인론(etiology)에 대한 통찰력을 제공한다. 출생으로부터, 유아들은 발화(speech) 뿐만 아니라, 비-발화(non-speech) 사운드(non-speech sound)들을 지각하도록 하는 크게 정교한 음향 능력들을(acoustic capabilities) 소유한다. 이 현상은 발화 언어(spoken language)가 나타나기 훨씬 전에, 언어 전구체(linguistic precursor)의 연구를 가능하게 한다. (빠른 청각 처리와 같은) 이러한 초기의 전구체들을 탭핑(tapping)하는 과제(task)들에 대한 수행의 레벨들은 16, 24, 및 36개월의 나이에 언어 숙련도를 예측하도록 해왔다.

더 낮은-레벨 처리 숙련도들이 이후의 언어 결과들에 영향을 주는 메커니즘은 음향 및 음운론 맵(acoustic and phonological map)들이 구성되고 있을 때, 일찍 발달될 수 있다. 시간이 지남에 따라, 양호하지 않게 인코딩된 표현들의 누적 효과들은 언어 숙련도들의 지연 또는 장애를 초래할 수 있다. 그러나, 초기의 중재(intervention)가 초기의 청각 처리의 효율을 증가시키는데 성공적이라면, 이후의 언어 장애가 감소 또는 제거될 수 있다. 이 분야에서의 진척은 유아들에 대한 언어-관련 기술들이 매우 적다는 사실로 인하여 방해를 받는다.

하나의 이와 같은 예는 유아들 또는 발달이 지연된 아이들에게 이들이 의사소통하거나 자신들의 환경을 제어할 수 있도록 하는 메커니즘을 제공하기 위하여 개발된 시스템인 BBB(Baby Babble-Blanket)이다. 담요 위에 누울 때, 유아들은 머리 굴림, 또는 다리 올림과 같은 단순한 동작들을 사용하여, 디지털화된 사운드들을 활성화시킨다. BBB 중재는 제한된 물리적인 능력을 갖는 5개월된 아이들의 인과 관계들을 훈련(training)하는데 사용되었고, 어머니의 목소리의 사운드에 응답하여 스위치 활성화(switch activation)를 증가시키는데 성공적이라는 것이 발견되었다.

유아 의사소통과 관련된 또 다른 프로젝트는 유아 발성들의 디지털화된 리코딩(recording)들을 자동적으로 분석하는 프로그램인 EVA(Early Vocalization Analyzer)이다. EVA의 제 1 목적은 인간 코딩(human coding)에서 에러들을 제거하는 표준화된 방식으로 발화전 발성(prespeech utterance)을 분석하는 것이다. 다양한 병인들과 정상상태의 또는 위험상태의 유아들의 언어이전 발성(prelinguistic utterance)을 비교함으로써, EVA는 또한 이후의 언어 장애들을 평가하고 아마도 예측하는데 사용될 수 있다. 그러나, EVA는 주로 발화 언어 장애(spoken language disorder)들을 검출하는 것에 초점을 맞추며, 수용 및 표현 언어 결함들에 대한 위험상태의 아이들의 식별과 관련된 문제들을 적절하게 해결하지 않는다.

따라서, 유아들에 사용될 수 있는 치료(remediation)에 대한 새로운 방법들이 필요하다. 언어 습득 장애로 진단받은 아이를 갖는 가족들은 유아 형제에 대한 교정적 또는 예방적 조치의 역할을 할 수 있는 이와 같은 기술(인터페이스)에 매우 관심이 있을 것이다. 언어 습득 장애들의 이력을 갖는 가정에 태어난 유아들은 이와 같은 장애들에 대한 위험이 크게 더 높다. 대중은 일반적으로 최적의 언어 발달을 지원하는 인터페이스 디바이스에 관심이 있을 것이다.

유치원 및 취학연령의 아이들의 대략 20%가 언어의 결함들을 겪는다고 추정된다. 언어에 특정한 초기의 장애들을 나타내는 아이들의 50% 이상이 식자 도메인(literacy domain)에서의 평생의 장애와 관련된 장애인 난독증(dyslexia)으로 계 속 발전한다.

그러므로, 언어 습득 장애에 대한 위험 상태의 유아들을 스크리닝하고 일단 발견되면 이 장애를 치료하는 방법들 및 시스템들이 이 분야에서 필요하다.

본 발명은 하나의 양상에서, a) 유아에게 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 테스트 자극(test stimulus)을 포함하는 청각 자극들의 시퀀스(sequence)를 실시하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 제어 자극은 진폭, 주파수, 피치(pitch), 및 지속기간 중 적어도 하나에 의하여 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 상이하며, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 서로의 약 1 ms 내지 약 3 초 내에 실시되고, 상기 유아는 상기 적어도 하나의 제어 자극에 익숙해지는, 상기 청각 자극들의 시퀀스를 실시하는 단계; 및 b) 상기 적어도 하나의 테스트 자극 또는 상기 적어도 하나의 제어 자극에 대한 상기 유아의 응답을 기록하는 단계를 포함하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법을 제공함으로써 종래 기술의 이러한 결점들 및 다른 결점들을 해결한다. 한 세트의 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 테스트 자극에 대한 상기 유아의 응답은 자발적으로-조절되는 행동 응답이다. 일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 약 10^-3 초로부터 약 1 초까지의 범위인 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격들에 의해 분리되는 복수의 감각 구성요소(sensory component)들로 이루어지는 합성 자극들(compound stimuli)이며, 상기 합성 자극들은 하나의 자극 내에서 구성요소들을 분리하는 시간 간격들보다 더 큰 시간 간격들에 의해 분리된다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 a) 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 테스트 자극을 포함하는 청각 자극들의 시퀀스를 방출할 수 있는 사운드-방출 디바이스(sound-emitting device)로서, 상기 적어도 하나의 제어 자극은 진폭, 주파수, 피치, 및 지속기간 중 적어도 하나에 의하여 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 상이하며, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 서로의 약 500 ms 내지 약 3 초 내에 실시되는, 상기 사운드-방출 디바이스; b) 상기 사운드-방출 디바이스에 동작가능하게 접속되는 프로세서; c) 상기 프로세서에 동작가능하게 접속되고, 상기 청각 자극의 시퀀스들을 시작 또는 변경할 수 있고, 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 함께 강화 자극(reinforcement stimulus)을 시작할 수 있는 입력 디바이스; 및 d) 상기 적어도 하나의 테스트 자극 또는 적어도 하나의 제어 자극에 대한 유아의 응답을 등록하도록 적응되는 리코더(recoder)를 포함하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템을 제공한다.

제 3 양상에서, 본 발명은 a) 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 테스트 자극을 포함하는 청각 자극들의 제 1 패턴의 실시를 시작하는 컴퓨터 코드로서, 상기 적어도 하나의 제어 자극은 진폭, 주파수, 지속기간, 및 피치 중 적어도 하나에 의하여 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 상이하며, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 서로의 약 10^-3 초 내지 약 3 초 내에 실시되는, 상기 컴퓨터 코드; b) 상기 적어도 하나의 테스트 자극 또는 상기 적어도 하나의 제어 자극에 대한 유아의 응답을 등록하는 컴퓨터 코드; 및 c) 컴퓨터 프로그램의 사용자에게 피드백(feedback)을 제공하는 컴퓨터 소프트웨어를 포함하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 컴퓨터-판독 가능한 매체 상에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 소프트웨어 제품을 제공한다.

도 1은 유아들의 청각 처리에서의 결함들을 진단 및 치료하는 방법에서 사용될 수 있는 청각 자극의 예들을 도시한 도면.

도 2는 본 발명을 구현하는 장치에 의해 전달될 자극의 한 예시적 시퀀스를 도시한 도면.

도 3은 이 방법의 "친숙화(familiarization)" 시퀀스를 도시한 블록도.

도 4는 이 방법의 "훈련(training)" 시퀀스를 도시한 블록도.

도 5는 이 방법의 "기준(criterion)" 시퀀스를 도시한 블록도.

도 6은 이 방법의 "테스팅(testing)" 시퀀스를 도시한 블록도.

도 7은 이 방법의 "중재(intervention)" 시퀀스를 도시한 블록도.

도 8은 자동화된 눈 응시 추적 인터페이스(eye gaze tracking interface)를 사용한 본 발명의 실시예에 대한 한 예시적 장치를 도시한 도면.

도 9는 자동화된 눈 응시 추적 인터페이스를 사용한 본 발명의 한 실시예에서 유아에게 제공된 시각적 자극의 한 샘플을 도시한 도면.

도 10은 유아의 빠른 청각 처리 능력들(6~9개월)이 다섯 살에서의 언어 측정 에 대한 수행을 예측하는 방법을 도시한 도면.

도 11은 유아의 빠른 청각 처리 능력들(6~9개월)이 일곱 살에서의 언어 측정에 대한 수행을 예측하는 방법을 도시한 도면.

도 12는 빠른 순차적인 톤(tone)들에 대한 가변 수동 노출 및 능동 동작 훈련을 갖는 3개의 그룹들에서의 표준 자극들에 대한 뇌파 응답들을 도시한 도면.

도 13은 빠른 순차적인 톤들에 대한 가변 수동 노출 및 능동 동작 훈련을 갖는 3개의 그룹들에서의 표준 및 이탈 자극(standard and deviant stimulus)들에 대한 뇌파 응답들을 도시한 도면.

본 발명의 더 양호한 이해를 위하여, 다음의 정의들이 제공된다:

용어 "결함" 혹은 "결손"은 본 발명의 방법들의 실시 동안 정상적인 응답들로부터의 이탈(deviation)들을 칭한다. 결함은 병리학적인 필요는 없다.

용어 "유아"는 아이가 정시에 분만되었다고 가정하면 약 2살보다 더 어린 아이를 포함한다. 아이가 조산된 경우에, 이와 같은 아이는 정상적인 임신기간(40주) 및 실제 임신기간 사이의 시간차만큼 2살보다 더 나이가 많을 수 있다.

용어 "정확한 응답"은 제어 자극에 대한 조절된 응답의 결여뿐만이 아니라 테스트 자극에 대한 조절된 응답의 존재를 지칭한다.

용어 "리코더"는 청각 자극에 대한 유아의 응답을 평가할 수 있고, 일부 실시예들에서, 응답들의 (저장 및/또는 처리와 같은) 추적에 사용될 수 있는 는 디바이스를 칭한다.

용어 "테스트 자극"은 제어 자극과 상이한 자극을 칭하며, 상기 테스트 자극에 대한 유아의 응답은 자발적으로 작동되거나 자발적으로 작동된다고 예측된다.

용어 "제어 자극"은 유아가 익숙해지는 것으로 예측되는 자극을 칭한다.

용어 "수동 노출(passive exposure:PE)"은 프리 필드 세팅(free field setting)에서 유아를 다수의 세션들에 걸쳐 청각 자극들의 동일한 블록들에 노출시키는 것을 칭한다.

용어 "능동 행동 훈련(active behavioral training:ABT)"은 자발적으로-조절되는 머리-회전 절차를 사용한 구별 훈련을 칭한다.

패턴화된 청각 입력들이 초기 유아기 동안 1차 청각 피질에서 뉴런 처리 및 디코딩 회로들을 형성하는데 결정적 역할을 한다는 것이 나타났다(Bao, 2003, Kilgard & Merzenich, 1998; Zhang 등, 2001, 2202). 따라서, 초기에서의 피질 적응성의 기반이 되는 신경 메커니즘들은 더 나이가 많은 아이들 및 어른들에 관여된 것들과 상이하며, 중재 기술들이 이 나이 그룹에 대해 특별히 조정되어야 한다.

본 발명의 방법들 및 시스템들은 언어가 습득되기 전에 언어-기반 습득 장애들에 대한 가장 큰 위험이 있는 유아들의 정보 처리를 "정상화" 및 최적화할 수 있다. 따라서, 언어 장애가 개선되거나 완전히 발생하지 않을 수 있다. 이와 같은 기술들은 또한 정상적으로 발달하는 유아들에서도 인입 음향(및 시각적) 정보의 더 효율적이고 최적의 처리를 지원할 수 있다.

본 발명은 양호하지 않은 언어 결과들에 대한 가장 높은 위험이 있는 유아들을 식별하고 나서, 진행중인 빠르고 순차적인 음향 정보의 상기 유아들의 처리를 개선시킴으로써 매우 어린 나이(2살 이하, 또는 더 바람직하게는, 12개월 이하, 또는 더 바람직하게는, 6개월 이하, 또는 가장 바람직하게는 약 3개월 및 약 5개월 사이)에서 상기 유아들을 치료하는 기회를 제공하는 것이다. 이 초기의 비-언어적 처리(non-verbal processing)는 발달하는 두뇌에서 초기 언어 맵핑(initial language mapping)을 정확하게 설정하기 위하여 적소에 있어야 하는 결정적 토대이다.

(적절한 자극 매개변수들(parameters)을 사용한) 수동 노출 방안(passive exposure padadigm)(Ortiz-Mantilla, Chojnowska, Choudhury & Benasich, 2006)을 사용하여 이와 같은 치료가 가능하고, 수렴하는 능동 패러다임(즉, 자발적 훈련) 및 눈-추적기(eye-tracker) 안내되는 컴퓨터화된 자발적 조절 훈련을 사용하여 부가적인 치료가 가능하다는 것이 본 발명에 의한 연구를 통해 제시된다.

따라서, 한 넓은 양상에서, 본 발명은 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 및 개선하는 방법을 제공한다. 일반적으로, 이와 같은 방법은 여러 단계들에서 성취된다. 첫째로, 제어 자극의 패턴이 유아에게 실시된다. 바람직하게는, 상기 패턴은 동일한 자극, 즉, 동일한 사운드들을 포함한다. 그러나, 이러한 제어 자극이 개별적으로, 또는 2개, 3개, 4개 등의 시퀀스들에서와 같이 그룹들로 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서, 단지 간소화를 위하여, 자극의 쌍들이 논의된다. 한 쌍 내의 자극들이 약 1 밀리초로부터 약 1 초까지, 바람직하게는 약 10 밀리초로부터 약 500 밀리초, 또는 약 70 밀리초로부터 약 300 밀리초의 범위인 자극내 간격들(intrastimulus intervals)(ISI라고도 칭해짐)에 의해 분리될 수 있 다. 이러한 자극들의 쌍들은 유아가 자극들의 결과 쌍들 사이에, 전형적으로 약 0.5 및 약 3 초 사이를 구별하도록 할만큼 충분히 길어야 하는 시도간 시간 간격들(intertrial time intervals)(ITI라고도 칭해짐)에 의해 분리된다. 하나의 실시예에서, 시도간 시간 간격들은 모든 감각 구성요소들의 지속기간 및 모든 채워지거나 채워지지 않은 자극내 간격들을 포함한 합성 제어 자극 지속기간(compound control stimulus duration: CCSD)에 따른다. 따라서, 시도간 시간 간격은 식 ITI = X × (CCSD)에 따라 계산될 수 있고, 여기서 X는 1.5보다 더 크다. 따라서, ITI는 CCSD의 적어도 1.5배이고, CCSD보다 2배 길거나 또는 3배 길거나, 또는 10배까지 길 수 있다. 상기 패턴은 약 2 및 약 10쌍들 사이의 자극들을 포함할 수 있다.

일단 유아가 제어 자극에 익숙해지면, 제 2 단계가 구현된다. 상이한 자극, 즉, 테스트 자극이 제어 자극들의 시퀀스 내로 추가된다. 도 1에 도시된 하나의 단지 설명적인 실시예에서, 새로운 시퀀스는 2개의 동일한 사운드 구성요소들을 갖는 합성 제어 자극(자극 A(101)) 및 하나 이상이 합성 제어 자극의 구성요소들과 상이한 2개의 구성요소들을 갖는 합성 테스트 자극(자극 B(102))을 포함할 것이다. 합성 제어 자극 및 합성 테스트 자극은 예를 들어, 피치, 주파수, 지속기간, 및 진폭과 같은 이들의 각각의 특성들 중 적어도 하나에 의하여 상이해야 한다. 하나의 실시예에서, 테스트 자극은 주파수, 그리고 피치 및 지속기간 중 적어도 하나에 의하여 제어 자극과 상이하다. 도 2에 도시된 하나의 한 예시적 실시예에서, 합성 제어 자극(자극 A)이 합성 테스트 자극(자극 B)보다 더 자주 약 5회 실시된다. 강화 자극이 자극 B와 함께 실시된다. 강화 자극의 디자인(design)은 예를 들어, 유아의 나이 및 유아의 선호도와 같은 많은 변수들에 따른다. 예를 들어, 더 어린 대상(예를 들어, 6개월보다 더 어림)에 대하여, 강화 자극은 바람직하게는 아이에게 비디오를 재생하는 스크린 쪽으로 자신의 눈들을 이동시키도록 요구하는 위치에 위치되는 강화 자극 소스와 함께, 아이의 나이에 적합한 비디오를 포함할 수 있다. 나이가 더 많은 유아들(예를 들어, 6개월 이상)에 대하여, 강화 자극 소스는 대상에게 자신의 머리를 강화물(reinforcer)로 회전시키도록 요구하는 위치에 위치될 수 있다. 대안적으로, 나이가 더 많은 그룹(예를 들어, 9개월 이상)은 테스트 자극의 정확한 인식 시에 강화 자극의 출현을 시작하는 테스크(task)를 수행하도록 교육받을 수 있다. 예를 들어, 일단 아이가 테스트 자극을 들으면, 아이는 버튼 또는 패널을 터치하고, 강화 자극이 실시된다(예를 들어, 비디오 또는 노래가 재생된다).

본 발명의 방법들의 친숙화 단계의 하나의 예시적 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 블록(301)에서, 청각 자극 A(101)이 제공된다. 블록(302)은 청각 자극의 각각의 제공 사이의 고요한 시도간 간격을 나타내고; ITI의 지속기간은 시퀀스의 각각의 실시에서 일정하게 유지된다. 판정 블록(303)에서, 블록들(301-302)로 리턴하여 청각 자극 A를 반복하거나, 또는 블록(304)로 진행한다. 블록(304)에서, 청각 자극 B(102)가 제공된다. 청각 자극 B가 제공될 때, 강화 자극(블록(305))이 즉시 활성화된다. 강화 자극이 종료될 때, 판정 블록(306)으로 진행한다. 판정 블록(306)에서, 블록(301)으로 리턴하고 시퀀스를 계속할지 또는 종료하고(블록(307)) 다음 시퀀스로 진행할지에 대한 결정이 행해진다. 친숙화 시퀀스(블록들 301 내지 306)는 아이를 청각 자극 B 및 강화 자극의 쌍에 노출시키기 위하여 소정 회수 반복된다. 친숙화 시퀀스는 전형적으로 상기 방법의 실시 동안 임의의 부가적인 시퀀스들 이전에 행해진다.

유아가 강화 자극이 테스트 자극(자극 B)을 수반한다는 것을 습득한 후, 훈련 단계가 행해진다. 훈련 단계의 하나의 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 블록(401)에서, 청각 자극 A(101)이 제공된다. 블록(402)은 청각 자극의 각각의 제공 사이의 고요한 시도간 간격을 나타내고; ITI의 지속기간은 시퀀스의 각각의 실시 내에서 일정하게 유지된다. 판정 블록(403)에서, 블록들(401-402)로 리턴하여 청각 자극 A(101)을 반복하거나, 또는 블록(404)으로 진행한다. 블록(404)에서, 청각 자극 B(102)가 제공된다. 청각 자극 B가 제공된 후, 판정 블록(405)으로 진행한다. 판정 블록(405)에서, 아이가 조절된 응답을 나타내지 않는 경우에 블록(406)으로 진행한다. 블록(406)에서, 강화 자극이 제공되는 블록(407)으로 진행하기 전에 고요한 시도간 간격(402)과 동일한 지정된 고요한 중단 시간이 발생한다. 그러나, 아이가 강화 자극의 출현을 예상하고 조절된 응답을 정확하게 나타내는 경우에(판정 블록(405)), 강화 자극이 즉시 나타날 것이다(블록(407)). 강화 자극이 종료될 때, 판정 블록(408)으로 진행한다. 판정 블록(408)에서, 블록(401)으로 리턴하고 시퀀스를 계속할지 또는 종료하고(블록(409)) 다음 시퀀스로 진행할지에 대한 결정이 행해진다. 상기 시퀀스(블록들 401 내지 408)는 아이가 전달된 테스트 시도(test trial)들의 소정 비율을 정확하게 예상할 때까지 반복된다. 동일한 청각 자극, 고요한 중단 시간 및 강화 자극이 친숙화(도 3) 및 훈련(도 4)에 사용된다.

도 5의 도면을 참조하면, 상기 방법의 기준 시퀀스를 도시하는 블록도가 제 공된다. 블록(501)에서, 청각 자극 A(101)가 제공된다. 블록(502)은 청각 자극의 각각의 제공 사이의 고요한 시도간 간격을 나타내고; ITI의 지속기간은 시퀀스의 각각의 실시 내에서 일정하게 유지된다. 판정 블록(503)에서, 취해질 3개의 가능한 방향들이 존재한다: 블록들(501-502)로 리턴하여, 청각 자극 A를 반복하는 것, 블록(504)으로 진행하거나 또는 블록(511)으로 진행하는 것. 블록(504)에서, 청각 자극 B(102)가 제공된다. 청각 자극 B가 제공된 후, 판정 블록(505)으로 진행한다. 판정 블록(505)에서, 아이가 조절된 응답을 나타내지 못하는 경우에 블록(506)으로 진행한다. 블록(506)에서, 고요한 시도간 간격(502)과 시간적으로 동일한 고요한 중단이 발생하고, 강화 자극이 제공되는 블록(509)으로 진행하기 전에 스코어링 블록(scoring block)(508)(미스(MISS))이 발생한다. 그러나, 아이가 강화 자극의 출현을 예상하고 조절된 응답을 정확하게 나타내는 경우에(판정 블록(505)), 스코어링 블록(507)(HIT)이 발생하고, 강화 자극이 즉시 나타날 것이다(블록(509)). 강화 자극이 종료될 때, 판정 블록(510)으로 진행한다.

랜덤화된 스케줄(randomized schedule)에 따르면, 상기 방법은 시퀀스가 블록(504)의 발생과 동일한 주파수로 블록(511)으로 흐르는 판정 블록(503)에서 상기 시퀀스로부터 벗어날 수 있다. 블록(511)에서, 청각 자극 A가 블록(502)의 고요한 ITI와 동일한 고요한 ITI(블록(512))보다 앞서 제공된다. 아이가 이 기간 동안 조절된 응답을 나타내지 못하는 경우에, 상기 방법은 스코어링 블록(515)에 정확한 거절(CORRECT REJECTION)을 기록하고, 판정 블록(510)으로 리턴할 것이다. 아이가 블록(512) 동안 조절된 응답을 나타내는 경우에, 상기 방법은 스코어링 블록(514) 에 잘못된 알람(FALSE ALARM)을 기록하고, 판정 블록(510)으로 리턴할 것이다.

시퀀스(501~510)는 아이가 전달된 시도들의 소정 비율을 정확하게 예상할 때까지 반복되며, 이 시간에 기준 시퀀스가 통과(PASS)로서 스코어링된다. 정확한 응답들은 히트들(HITS) 및 정확한 거절들의 조합이어야 하고, 여기서 이러한 응답들의 백분율(percentage)은 미스들 및 잘목된 알람들의 백분율보다 크게 더 높다. 아이가 고정된 수의 시도들 내에서 정확한 응답들의 소정 임계값을 초과하지 않는 경우에, 기준 시퀀스가 실패(FAIL)로서 저장된다.

도 6의 도면을 참조하면, 상기 방법의 테스팅 시퀀스를 도시하는 블록도가 제공된다. 예를 들어, 설명적인 한 실시예에서, 3개의 레벨들의 차이들이 구상된다: 기본(BASIC), 보통(MODERATE), 및 난해(DIFFICULT). 테스트들이 자극간 간격(ISI)에 의해 상이한 경우에, 기본 난이도 레벨에서, 제어 자극 및 테스트 자극 둘 모두 내의 ISI는 상대적으로 더 긴 지속기간(예를 들어, 300 ms)으로 이루어질 것이고; 보통 레벨에서, ISI는 더 짧은 지속기간(예를 들어, 100 ms)으로 이루어질 것이며; 난해 레벨에서, ISI는 상대적으로 더 짧은 지속기간(예를 들어, 40 ms)으로 이루어질 것이다. 도 6을 참조하여 이 예를 사용하면, 블록(601)에서, 난해 레벨로 제공된 청각 자극을 사용하여 도 5에서와 같이 기준 시퀀스를 실시한다. 아이가 기준 시퀀스 상에서 통과(602)의 스코어를 받는 경우에, 블록(603)으로 진행하고 난해 레벨로 제공된 청각 자극을 사용하여 중재 시퀀스(도 7)를 시작한다. 아이가 기준 시퀀스 상에서 실패(604)의 스코어를 받는 경우에, 블록(605)으로 진행하여 보통 레벨로 제공된 청각 자극을 사용하여 도 5에서와 같이 기준 시퀀스를 실시 한다. 아이가 기준 시퀀스 상에서 통과(606)의 스코어를 받는 경우에, 블록(607)으로 진행하여 보통 레벨로 제공된 청각 자극을 사용하여 중재 시퀀스(도 7)를 시작한다. 아이가 기준 시퀀스 상에서 실패(608)의 스코어를 받는 경우에, 블록(609)으로 진행하여 기본 레벨로 제공된 청각 자극을 사용하여 도 5에서와 같이 기준 시퀀스를 실시한다. 아이가 기준 시퀀스 상에서 통과(610)의 스코어를 받는 경우에, 블록(611)으로 진행하여 기본 레벨로 제공된 청각 자극을 사용하여 중재 시퀀스(도 7)를 시작한다. 아이가 기준 시퀀스 상에서 실패(612)의 스코어를 받는 경우에, 블록(613)으로 진행하여 세션을 중단한다. 도 4에서와 같은 훈련 절차로 다음 세션을 시작한다.

훈련 시퀀스 동안 통과된 최종적인 난이도 레벨은 상기 방법의 중재 시퀀스에 대한 아이의 기준선 처리 인덱스(baseline processing index)로서 간주될 것이다.

도 7의 도면을 참조하면, 상기 방법의 중재 시퀀스를 도시하는 블록도가 제공된다. 블록(701)에서, 테스팅 시퀀스(도 6) 동안 또는 이전 중재 시퀀스 동안 결정된 아이의 기준선 처리 인덱스의 청각 자극을 사용하여 도 3에서와 같이 친숙화 시퀀스를 실시한다. 블록(702)으로 진행하고 도 5에서와 같이 기준 시퀀스를 실시한다. 아이가 통과한 경우에, 스코어링 블록(703)으로 진행하고 나서, 미리규정된 증분(increment)만큼 자극 레벨의 난이도를 증가시킨다(블록(704)). 블록(702)에서, 아이가 기준 시퀀스에 실패한 경우에, 스코어링 블록(705)으로 진행하여, 블록(704)에서의 증분보다 더 작은 미리규정된 감소분(decrement)에 따라 자극 난이 도를 감소시킨다(블록(706)). 판정 블록(707)에서, 2개의 연속적인 기준 블록들이 실패한 경우에, 시추 시도(probe trial)를 실시한다(블록(708)). 시추 시도는 아이의 현재 기준선 처리 인덱스를 사용하여 기준 시퀀스로 이루어진다. 아이가 통과한 경우에(블록(709)), 블록(702)으로 리턴한다. 아이가 실패한 경우(블록(710)), 판정 블록(702)으로 리턴하여, 시추 시도를 2회까지 반복한다. 아이가 판정 블록(707)에서 3회의 연속적인 실패들 또는 5회의 비연속적인 실패들을 기록한 경우에, 블록(711)으로 진행하고 세션을 중단한다. 중재 세션들은 이전 세션 동안 통과된 최고 레벨의 난이도를 사용하여 또 다른 시간에 재개될 수 있다.

초기의 삶의 경험들은 성숙한 두뇌에 크고 오래 지속되는 영향을 주는 것으로 나타났다. 결정적 기간이라고 통상적으로 칭해지는 강화된 신경계 수용성의 잠시이지만 극단적인 생후 시대 동안의 경험-종속적 적응성(Wiesel & Hubel, 1965; Simons & Land, 1987)은 성인의 피질에서의 안정적 지각적 바이어스들(biases)을 용이하게 한다(de Villers-Sidani, Chang, Bao, Merzenich, 2007).

쥐의 청각 피질에서의 결정적 기간은 P11-P12에서 저-임계값 청취의 온셋(onset)에 따르며, 쥐의 생후 삶의 첫 번째 달을 지나서 연장되지 않지만(Zhang 등, 2001), 이의 온셋 및 지속기간은 인간 유아들을 포함하는 임의의 다른 포유류 종들에서 현재까지 결정되지 않았다. 그러나, 유아들을 효율적인 중앙 청각 처리에 필수적인 것으로 여겨지는 빠른 시간적 구성요소들에 민감하게 하는 것이 발달하는 청각 피질의 경험-종속적 변경들에 대해 이 초기의 결정적 기간 동안 성취될 수 있다.

유아의 피질에서의 피질의 적응성의 메커니즘들은 (쥐 연구들에 의해 설명된 바와 같이) 기저핵(nucleus basalis) 및 기저 전뇌(basal forebrain)에 의해 작동되는 것으로 여겨지므로, 나이가 더 많은 아이들 및 성인들에 대해 가정된 것들과 상이한 신경 메커니즘들에 관여된다.

다수의 연구자들이 동물 모델들, 주로 쥐를 사용하여 청각 피질의 구성 및 적응성을 연구하였다(Bao 등, 2003; Percaccio 등, 2005; Zhang 등, 2001). 발달하는 청각 피질의 경험-종속적인 경쟁적 변경이 효율적인 시간적 패턴화의 구성을 발생시키는 초기의 "결정적 기간"이 존재한다는 것이 최근의 연구결과들을 통해 강하게 제시된다(Katz & Shatz, 1996; Zhang 등, 2001, 2002). 구체적으로, 패턴화된 청각 입력들이 초기 동안 1차 청각 피질에서 뉴런 처리 및 디코딩 회로들을 형성하는데 결정적 역할을 한다는 것이 나타났다. 따라서, 경쟁적 뉴런 활동들이 Al(1차 청각 피질의) 뉴런들의 스펙트럼-시간적 구조들을 정의하는 신경 회로들을 형성하는데 특히 중요하고 지도적 역할을 하고(Zhang 등, 2001), 기저 전뇌로의 콜린성 투사(cholinergic projections) 및 기저핵의 제어 하에서 그렇게 행할 수 있다(Bao, 2003, Kilgard & Merzenich, 1998). 인간 유아들의 이 결정적 기간의 경계들이 아직 정의되지 않았을지라도(de Villers-Sidani 등, 2007), 초기 유아기는 언어 습득에 대해 결정적인 정확하고 효율적인 스펙트럼-시간적 경로들을 설정하도록 발달하는 뇌를 안내하는 이상적인 시간이다. 유아기에서 피질 적응성이 유도되는 신경 메커니즘들이 나이가 더 많은 아이 또는 어른들에 관여된 것들과 상이하다는 것이 연구를 통해 제시된다.

따라서, 본 발명의 방법들은 유아들에게 적용될 때 유익하고, 유아의 뇌의 발달에 오래-지속되는 긍정적인 영향을 제공하여, 더 양호한 인식적 및 언어적 수행을 발생시킨다고 여겨진다. 언어 습득 장애들("LLI")에 대한 위험이 있는 유아들이 본 발명으로부터 가장 이득을 얻을 것이라고 또한 여겨진다. LLI에 대한 위험이 있는 이와 같은 유아들은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 테스팅의 결과들, 및/또는 LLI의 가족 이력의 존재, 및/또는 조산 또는 낮은 출생시 체중의 존재를 포함하는 다양한 요인들에 따라 결정될 수 있다.

본 발명의 방법들은 다양한 시스템들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 상기 시스템은 상술된 바와 같이 희망하는 사운드 패턴들을 방출할 수 있는 사운드-방출 디바이스; 상기 사운드-방출 디바이스에 동작가능하게 접속되는 프로세서; 상기 프로세서에 동작가능하게 접속되고, 청각 자극의 패턴을 시작 또는 변경할 수 있고, 또한 강화 자극을 시작할 수도 있는 입력 디바이스; 및 적어도 하나의 테스트 자극에 대한 유아의 응답을 등록하도록 적응되는 리코더를 포함할 것이다.

본 발명에 적합한 사운드-방출 디바이스들은 공지되어 있다. 이와 같은 스피커의 적절한 비-제한적 예가 개인용 컴퓨터, 예를 들어, 랩톱 또는 데스크톱에 접속될 수 있다. 입력은 복수의 키들을 갖는 변경된 키보드일 수 있다. 상이한 키들을 누르면 상이한 패턴의 청각 자극 및/또는 강화 자극이 시작될 것이다. 상기 시스템은 적어도 하나의 스크린을 더 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 강화 자극은 가장 적절하게는, 비디오(예를 들어, 만화)일 수 있다.

상기 시스템의 리코더의 선택은 훈련 절차에 따른다. 예를 들어, 훈련이 눈-응시 변화들로 유도되는 경우에, 비디오 카메라 또는 디지털 카메라가 눈 이동들을 추적하는데 사용될 수 있다. 당업계에서 공지되어 있는 적절한 소프트웨어가 카메라에 의해 획득된 이미지들을 처리하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 카메라에 추가하여, 예를 들어, 본 명세서의 예들에서 설명되는 바와 같이, 뇌의 어떤 영역들로부터의 뇌 활동과 같은 생리학적 응답들이 기록될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 눈 이동들 또는 머리 이동들이 인간 관측자 또는 근육의 전기생리학적 측정들에 의하여 기록될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 단일 디바이스가 입력 및 리코더 기능들 둘 모두를 수행할 수 있다. 예를 들어, 또 다른 실시예에서, 유아는 테스트 자극에 응답하여 버튼 또는 패널을 터치하거나 또 다른 동작을 수행하도록 훈련될 수 있다. 정확한 시간에 버튼 또는 패널을 터치하는 동작은 청각 자극의 새로운 패턴을 시작하고, 정확한 응답을 기록하고, 강화 자극을 실시할 것이다. 대안적으로, 버튼이 부정확한 시간에(예를 들어, 제어 자극 후) 눌러지는 경우 또는 버튼이 정확한 시간에 눌러지지 않는 경우에, 응답은 부정확한 응답으로서 등록될 것이다.

다른 비-제한적 실시예들에서, 본 발명의 시스템은 컴퓨터 서버, 컴퓨터들의 네크워크화된 세트, 또는 당업계에 공지되어 있거나 앞으로 고안될 수 있는 임의의 다른 적절한 구현예의 형태로 구현될 수 있는 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 사용자들(즉, 케어기버(caregiver)들 및 유아들)은 (개인용 컴퓨터, 개인용 디지털 보조장치(personal digital assistant), 핸드헬드 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 노트 북 컴퓨터, 키오스크(kiosk), 셀룰러 전화 등과 같은) 임의의 적절한 컴퓨팅 시스템 또는 입력 및/또는 디스플레이 디바이스를 통하여 상기 시스템과 상호작용할 수 있다. 더구나, 사용자의 컴퓨팅 시스템은 궁극적으로 임의의 적절한 데이터 통신 네트워크를 통하여 본 발명의 시스템에 접속될 수 있다. 사용자 및 상기 시스템 사이의 통신은 예를 들어, 전화 네트워크, 공중 교환 전화 네트워크, 인트라넷(intranet), 인터넷, 엑스트라넷(extranet), WAN, LAN, 무선 통신들, 위성 통신들 등과 같은 임의의 적절한 통신 수단을 통하여 성취될 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크는 도청자들에게 개방되고 불안정한 것으로 가정되는 공중 네트워크일 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 네트워크는 인터넷으로 구현된다. 이 상황에서, 컴퓨터들(예를 들어, 사용자 및/또는 시스템)은 언제나 인터넷에 접속되거나 접속되지 않을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 때때로 인터넷에 접속하기 위하여 모뎀을 사용하거나, 인터넷으로의 영구적인 접속을 유지할 수 있다. 상기 네트워크가 상호작용식 텔레비전(interactive television: ITV) 네트워크와 같은 다른 유형들의 네트워크들로서 구현될 수 있다는 점이 주의된다.

자동화된 눈 응시 추적 시스템을 갖는 본 발명의 시스템의 하나의 비-제한적 예가 도 8에 도시되어 있다. 이 실시예는 하나 이상의 디스플레이 스크린들(802, 803), 청각 확성기들(804), 눈 이미지 카메라(805), 및 상기 방법을 전달하고 유아들의 눈들의 이동을 추적함으로써 유아가 주시하는 시각적 포인트(visual point)를 인식하는데 필요한 하드웨어 및 소프트웨어 구성요소들을 갖는 마이크로컴퓨터(801)를 포함한다.

이 실시예에서, 유아는 눈 이미지 카메라, 디스플레이 스크린, 및 확성기들로부터 적절한 거리에서 높은 의자에 앉혀진다. 청각 자극 A(101) 및 자극 B(102)는 상기 방법의 규칙들에 따라 계속해서 확성기들로부터 제공된다.

도 9의 도면을 참조하면, 자동화된 눈 응시 추적 시스템을 사용한 실시예에 대하여 디스플레이 스크린(803) 상에 전달될 시각적 자극들의 한 예시적인 도면이 도시되어 있다. 이 과제에서 사용된 강화 자극은 풀-컬러 애니메이팅된 비디오 세그먼트(full-color animated video segment)이다. 강화 자극은 상기 방법의 규칙들이 강화를 요구하지 않는 한, 도시된 바와 같이 공백(901)인 디스플레이 스크린의 정의된 영역에서 제공된다.

강화가 지정될 때, 비디오는 도시된 바와 같이 나타난다(902). 강화 자극 디스플레이는 사라져서 참조부호(901)로서 도시된 상태로 되돌아갈 때까지 소정의 지속기간 동안 유지된다. 상기 방법을 행하는 동안 언제나, 애니메이팅, 펄싱(pulsing) 또는 플래싱(flashing)될 수 있는 기하학적 패턴들로 이루어지는 고정 포인트(903)가 아이가 강화가 존재하지 않는 동안 아이가 비디오 디스플레이 영역(901) 내에 머무르지 않도록 하기 위하여 사용된다.

부가적인 실시예들에서, 상기 시스템은 청각 자극들의 적어도 하나의 패턴, 바람직하게는, 청각 자극들의 복수의 상이한 패턴들을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 적어도 하나의 테스트 자극에 대한 유아의 응답은 적어도 청각 자극들의 제 2 패턴을 사운드-방출 디바이스에 송신한다. 본 발명의 이 실시예의 장점은 이와 같은 시스템이 장난감 또는 게임 내에 포함될 수 있다는 것이다. 이와 같은 장난감 또는 게임에서, 유아는 실시예에 따라, 시각적 자극(예를 들어, 만화 이미지) 또는 청각 자극(예를 들어, 노래 세그먼트) 또는 임의의 다른 선택된 양성(positive) 강화 자극(예를 들어, 장난감 열차의 이동)일 수 있는 강화 자극을 즐기기 위하여 자신이 테스트 자극을 인식할 때 과제를 수행하도록(예를 들어, 버튼 또는 패널에 터치하거나 레버(lever)를 끌어당기도록) 교육받는다.

또 다른 실시예에서, 상기 시스템은 윈도우즈, 윈도우즈 NT, 윈도우즈 2000, 윈도우즈 98, Mac OS, Mac OS X, 리눅스, UNIX 등 중 어느 한 버전과 같은 임의의 운영 시스템을 실행하는 개인용 컴퓨터, 개인용 디지털 보조장치, 핸드헬드 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, 미니컴퓨터, 메인프레임(mainframe) 등 중 어느 한 유형과 관련하여 사용자에 의해 구현될 수 있는 소프트웨어 프로그램을 포함할 수 있다. 이 상황에서, 소프트웨어는 임의의 적절한 저장 매체(예를 들어, 하드 디스크, CD-ROM 등) 내에 구현되고/되거나, 통신 네트워크를 통하여 또 다른 컴퓨팅 시스템으로부터 다운로딩될 수 있다.

예들

예 1. 빠르고, 순차적인 청각 신호들로의 수동 노출은 시간에 걸친 피질 응답을 변화시킨다

재료들 및 방법들

참여자들: 표 1에 요약된 바와 같이, 3개의 그룹들로 분할되는 보고된 청취, 언어, 또는 신경학적 문제들이 없는 47명의 건강한 만삭출생 유아(full-term infant)들.

HT 과제에 대한 자극이 다음과 같이 선택되었다:

쌍 ISI 내에 70, 300, 또는 500 ms 중 하나를 갖는 15개의 고조파(harmonics)(옥타브(octave) 당 6-dB 롤-오프(roll-off))를 포함하는 100 또는 300 Hz를 가진 70 ms 복합 톤들(complex tones).

표준(2개의 제어 구성요소들을 갖는 자극) = 100-100 Hz.

타겟(target)(제어 구성요소 및 테스트 구성요소를 각각 갖는 자극) 100-300 Hz.

사상 관련 전위(Event Related Potential:"ERP")에 대한 자극들은 다음과 같이 선택되었다:

100 또는 300 Hz의 기본적인 주파수 및 300 또는 70 ms 쌍내 자극간 간격(ISI) 중 하나를 가진 복합 톤 쌍들.

저-고 쌍들(100-300 Hz)이 700 ms의 쌍간 간격을 갖는 저-저(100-100 Hz) 표준들 사이의 이탈들(15%)로서 양자극 방안(oddball paradigm)에서 제공되었다.

상기 쌍들은 확성기들을 통하여 참여자의 좌측 및 우측에 75dB SPL 자유장(free field)에서 제공되었다.

유아들은 경보를 받아서 깨어났고 고요한 비디오를 보았거나 또는 고요한 인형극(puppet show)을 즐겼다.

EEG/ERP 데이터가 센서 넷(sensor net)(Electrical Geodesics, Inc) 내에 접속된 62 Ag/Agcl 전극들로 기록되었다.

EEG 전극들은 꼭지점 전극(vertex electrode)들에 참조되고, 평균 레퍼런스(average reference)(전체 머리)에 오프-라인(off-line)으로 리-레퍼런스(re-reference)된다. ERP는 0.2~25 Hz의 대역필터(bandpass)로 오프라인으로 필터링되었고, +/- 200 μV보다 더 높은 신호들을 포함하는 기간(epoch)들은 폐기되었다.

나머지 아티팩트가 없는 기간들은 시도들의 각각의 블록에 대해 자극 유형(이탈 또는 이탈전(pre-deviant) 표준)에 의해 평균화되었다.

피크 진폭 및 지연 값들이 전두부(frontal)(F_z, F₃ & F₄), 전두-중심부(fronto-central)(Fc_z, Fc₃ & Fc₄), 중심부(C₃ & C₄), 측두부(temproal)(T₃ & T₄), 및 후두부(occipital)(O₁ & O₂) 영역들에서 N250, P350 및 MMR 구성요소에 대해 추출되었다.

중간 지연 및 진폭에서 그룹 차이들을 조사하기 위하여, 일련의 단방향 ANOVA들이 70 및 300 ms ISI 조건들에 대해 수행되었다.

그룹 상호작용들에 의해 자극(표준 및 이탈)을 조사하기 위하여, 2 ×3 ANOVA들이 70 및 300 ms ISI 조건들에 대해 수행되었다.

그룹 상호작용들에 의해 대뇌반구(hemisphere)를 조사하기 위하여, 2 ×3 ANOVA들이 70 및 300 ms ISI 조건들에 대해 수행되었다.

결과들

300 ms ISI에서:

N250: 표준 및 이탈 응답의 지연 또는 진폭 중 하나에서 그룹 차이들이 없음.

P350: 그룹 A: 전두부, 전두-중심부 및 중심부 영역들에서 그룹 B 및 C보다 더 빠른 P350 지연

MMR: 그룹 A: MMR(오정합-형(mismatch-like)) 응답은 전두-중심부 및 중심부 영역들에서 그룹 B 및 C보다 일찍 나타남

70 ms ISI에서:

N250: 그룹 A: 표준(모든 뇌 영역들) 및 이탈(전방 영역)에 대한 지연이 그룹 B 및 그룹 C보다 더 빨랐다. 그룹 B는 그룹 C보다 표준 자극에 대해 더 빠른 전방 지연 응답 및 이탈 자극에 대해 더 빠른 시간적 응답을 나타냈다.

N250: 좌측 및 우측 대뇌반구들 사이의 표준 및 이탈에 대한 N250 지연들에서 큰 차이들이 발견되지 않았다.

P350: 그룹 A는 그룹들 B 및 C보다 전두부 및 전두-중심부 채널들에서 이탈에 대한 더 빠른 지연들을 가졌다.

MMR: 전두부 영역에서 그룹 A에 대해 오정합-형 응답이 더 빨리 나타났다.

이러한 실험들의 더 상세한 결과들이 표 2에 제공되어 있다.

표 2는 70 ms ISI 조건에서 N250 응답의 지연(ms)의 평균(S.D.) 차이를 나타낸다. 그룹 A는 24개월에서 표준 및 이탈 둘 모두에 대해 더 빠른 응답을 갖는다.

도 12에 도시된 바와 같이, 그룹 A는 24개월에서 좌측 중심부 영역에서 측정된 바와 같이, 70 ms ISI 조건에서 표준 자극에 대한 더 빠른 응답을 나타낸다.

도 13에 도시된 바와 같이, 그룹 A는 24개월에서 좌측 중심부 영역에서 측정된 바와 같이, 70 ms ISI 조건에서 제공된 이탈 자극에 대한 더 빠르고 더 견고한(robust) 응답을 나타낸다.

하나로 합쳐서 생각하면, 이러한 데이터는 동일한 빠르고, 순차적인 청각 신호들로의 누적 수동적 노출이 시간이 지남에 따라 피질 응답을 변조하여, 구체적으로는, 저속 및 고속 청각 구별들 둘 모두에 대해 처리 효율을 증가시키는 것(즉, 지연을 감소시키고 진폭을 증가시키는 것)을 나타낸다. 그러나, 가장 강한 촉진적 효과는 빠른 연속적인 청각 신호들, 즉, 초기의 언어 습득에 대한 결정적으로 중요한 기반에 대해 관측된다. 능동 행동 훈련의 타이밍이 처리 효율을 더 강화할 수 있다는 증거가 또한 보여졌다. 관측된 그룹 차이들은 더 장기의 프리밍 효과(priming effect)를 나타내거나, 이러한 유형들의 구별들을 행하는데 사용되는 대표 지도(representational map)의 정제화(refining)를 반영할 수 있다.

예 2: 하드웨어 구성.

상기 시스템은 도 8에 도시된 주 구성요소들: Applied Science Laboratories로부터의 팬-틸트 옵틱스(pan-tilt optics) 및 자기 헤드 추적기를 갖는 원격 눈 추적 시스템(모델 504), 눈 추적기를 제어하는 지정된 PC, 및 평가 소프트웨어를 제어하는 제 2 PC로 이루어진다. 과제에 대한 특정한 상호작용 시퀀스는 눈 추적기 제어 유닛으로부터 직렬 데이터 링크를 통하여 60Hz에서 송신된 주시 포인트(point-of-regard) 좌표들로부터 결정되는 유아의 행동에 따른다.

이 과제에서 사용된 시각적 자극들은 유아의 높은 의자에 앉아 있을 때 대상의 머리로부터 28"에 위치된 24" 넓은 종횡비(wide-aspect) LCD 모니터(wide-aspect LCD monitor) 상에 제공되었다. 디스플레이 영역은 시각적 각도를 수평적으로 대략 40°및 수직적으로 25°확장한다. 대상들이 테스팅 환경에서 물체들에 의해 혼란스러워질 가능도를 감소시키기 위하여, 주변 조명은 자극 디스플레이 스크린에서 대략 10 룩스(lux)의 레벨로 흐려진다.

현재의 시스템 평가 단계 동안, 상기 시스템이 적절하게 기능을 하고 있다는 것을 보장하기 위하여 최소 두 오퍼레이터들(operators)이 제공되었다. 인접한 관측실의 제 3 오퍼레이터는 자극 디스플레이 아래의 중앙선에 위치된 적외선 카메라로부터 공급된 비디오를 사용하여 유아의 응시의 수동 블라인드-코딩(blind-coding)을 제공하였다. 부모 또는 케어기버가 발생할 수 있는 임의의 요구들에 주의하기 위하여 유아 옆에(하지만 유아로부터 안보이는 곳에) 앉았다.

예 3: 과제 구성

평가의 전체 디자인은 자발적 조절 절차가 성공되기 전에 적소에 있어야 하는 여러 핵심 요소들 사이의 신중한 균형을 나타낸다. 구체적으로, 이것들은 (1) 다가오는 리워드(reward)를 시그널링하는데 사용될 조절된 자극 큐(stimulus cue), (2) 리워드 자극 자체, 즉, 아이들의 주의를 끌고 과제와의 지속된 연계를 자극할 만큼 충분히 강화하고 있는 디스플레이, 및 (3) 유아가 리워드에 대한 예상을 나타내는 자발적 응답이다.

a. 조절된 자극(오디오)

본 출원의 목적이 인입 청각 정보를 처리하는 유아의 능력을 평가하는 것이기 때문에, 조절된 자극을 생성하는데 있어서 한 쌍의 대조적 사운드들이 사용된다. 이러한 2개의 사운드들은 전형적으로 단일 음향 특성에서 상이하여, 이러한 매개변수를 변경하는 것이 매우 유사한 것으로부터 매우 상이한 것까지의 범위의 표본들(exemplars)의 어레이를 발생시킬 수 있게 된다. 탐구된 특정 연구 질물들에 따라, 이와 같은 매개변수들은 발화의 주파수, 복잡성, 변조, 진폭, 또는 다양한 음운론 특성들을 포함할 것이다.

자발적 조절 과제에서, 하나의 사운드는 친숙한 자극으로 지정되고, 음향적으로 변화하지 않은 채로 유지될 것이다. 친숙한 자극은 하나의 인스턴스(instance)의 오프셋(offset) 및 다음 인스턴스의 온셋 사이에 1.5s의 고요한 시도간 간격(ITI)이 반복적으로 제공된다. 정확한 ITI가 사용 중인 사운드들의 특성에 기초하여 조정될 수 있을지라도, 상기 정확한 ITI는 효율적인 테스팅을 가능하게 할 만큼 충분히 짧지만, 자극들이 개별 유닛들로서 처리되는 것을 보장할 만큼 충분히 길어야 한다. 선택된 적절한 ITI에 의하여, 유아가 친숙한 자극에 빨리 익숙해질 것이라고 예측된다.

제 2 사운드는 새로운 자극으로 지정되고, 이전 작업의 권고들(recommendations) 당 대략 1:5의 비율로 친숙한 자극 대신 제공된다. 후술된 바와 같이 다가오는 리워드에 대해 아이에게 경보를 발하기 위하여 최초에 사용되는 것이 새로운 자극이다. 시간이 지남에 따라, 상기 사운드의 음향 매개변수들은 유아가 검출할 수 있는 최소 차이의 대충의 인덱스(index)를 설정하기 위하여 체계적으로 가변될 수 있다.

b. 리워드 자극(비디오)

이 과제에서 사용된 리워드는 나이에 적합한 DVD 타이틀들의 집합collection)으로부터 선택된 풀-컬러 애니메이팅된 비디오 세그먼트이다. 비디오는 25 x 15도의 시각적 각도를 나타내는 정의된 영역에서 디스플레이 스크린의 좌측에 조용히 제공된다. 도 9(A)는 친숙한 오디오 자극에 의한 시도들 동안 나타나는 공백 비디오 디스플레이 영역을 도시한다.

새로운 자극 시도들 동안, 비디오가 도 9(B)에 도시된 바와 같이 나타날 것이다. 리워드 디스플레이는 사라지기 전에 4초 지속된다. DVD는 리워드가 보이지 않을 때도 배경에서 지속적으로 재생되어, 아이가 볼 정확한 비디오 세그먼트가 가변되고 비-결정론적이도록 한다. 리워드 자극은 아이의 주의를 끌기에 충분한 복잡성 및 지속기간으로 이루어져야 되지만, 상기 리워드 자극이 과제를 습득할 능력을 방해하도록 자극하지 않아야 한다.

c. 자발적 응답

이 과제의 핵심 전제는 유아가 조절된 새로운 자극 및 비디오 리워드의 온셋 사이의 관계를 습득할 수 있는지의 여부이다. 이 컨틴전시(contingency)의 성공적인 습득은 유아가 새로운 자극이 제공된 후, 그러나, 리워드가 나타나기 전에, 자신의 응시를 비디오 디스플레이 영역 내로 지향시킬 때 나타내진다.

대상이 비디오 디스플레이 영역을 단순히 응시하고 있지 않고 리워드가 나타나기를 기다리고 있지 않다는 것을 보장하기 위하여, 실험적 소프트웨어는 아이의 응시가 정의된 영역 밖에 있지 않는다면 새로운 시도를 전달하지 않을 것이다. 애니메이팅, 펄싱 또는 플래싱될 수 있는 기하학적 패턴들로 이루어지는 고정 포인트(도 9(C))가 친숙한 시도들 동안 아이가 비디오 디스플레이 영역 내에 머무르는 것으로부터 관심을 전환시키는데 사용된다.

예 4: 과제 시퀀스

도 2의 시간라인은 과제의 30초 샘플이 무엇처럼 보일 수 있는지를 도시한다. 친숙한(F) 오디오 자극은 각각의 새로운(N) 시도 사이에서 2 내지 7회 반복된다. 유아가 새로운 사운드를 청취한 후 자발적 응답을 정확히 나타내는 경우에, 비디오 리워드는 즉시 활성화된다. 응답이 검출되지 않는 경우에, 시스템은 2회까지 새로운 자극을 반복할 것이다. 제 2 반복 이후에 응답이 수신되지 않는 경우에, 시스템은 유아의 행동에 관계없이 비디오를 재생함으로써, 새로운 자극 및 리워드 사이의 관계를 강화하거나 재각성시킬 것이다. 리워드 비디오의 빈번한 제공은 또한 유아가 과제에 관여된 채로 유지되는 전체 시간 량을 증가시키도록 디자인되는 짧은 "브레이크(break)"의 역할을 한다.

예 5: 실시(administration) 프로토콜

자발적으로 조절되는 보기 과제는 유아가 2개의 사운드들 사이를 구별할 수 있는지의 여부, 및 유아가 자발적 컨틴전시를 습득할 수 있는지를 설정하도록 디자인된 실험적 연구 프로토콜 내로 임베딩(embedding)된다. HT 과제에 대한 자극들은 다음과 같이 선택되었다: 다른 자발적으로 조절되는 과제들에서 사용된 것과 유사한 3-단계 프로토콜이 이 연구에서 사용된다.

a. 훈련 단계

평가의 제 1 단계는 새로운 자극 및 리워드 사이의 관계를 조절하는데 사용된다. 유아가 2개의 청각 자극들 사이를 구별할 수 있다는 것을 보장하기 위하여, 가장 큰(즉, 가장 구별 가능한) 음향 분리를 갖는 표본들이 사용된다. 총 10회의 변화 시도들이 제공된다. 용어 "변화 시도들"은 단순히 새로운 자극이 리워드보다 앞서는 그러한 인스턴스들에 제공된 이름이다.

이 단계에서의 초기에, 유아가 새로운 자극의 두 번째 반복 후 1.5초(표준 시도간 간격의 길이) 발생하는 리워드의 전달 후에만 비디오 디스플레이 영역으로 향한다고 예측된다. 첫 번째 새로운 제공의 오프셋 및 비디오의 온셋 사이의 시간 기간은 스코어링 간격이라고 칭해진다. 훈련이 진행됨에 따라, 자극-리워드 컨틴전시를 습득하는 유아들은 전형적으로 스코어링 간격 동안 어떤 포인트에서 비디오 영역 쪽을 보기 시작할 것이다. 이 응답은 '히트(hit)'로서 스코어링되고, 비디오의 즉각적인 활성화에 의해 강화된다. 유아가 리워드의 예상에서 보기를 나타내지 않는 변화 시도들은 '미스(miss)'로서 스코어링된다. 지난 6회의 변화 시도들에서 4회 이상의 히트들을 스코어링한 유아들은 과제에 대해 훈련되었다고 간주되고, 기준 단계로 진행할 것이다. 테스트 실시자의 자유재량으로, 이 기준선을 충족하지 못한 아이들은 훈련 단계를 반복하거나 기준으로 진행할 수 있다.

b. 기준 단계

평가의 제 2 단계는 변화 시도들 사이에 산재된 10회의 비-변화 시도들의 도입을 제외하면, 훈련 단계와 유사하다. 유아의 관점에서, 비-변화 시도는 단순히 친숙한 자극의 인스턴트이다. 연구자의 관점에서 상이한 것은 친숙한 자극들로의 스코어링 간격의 추가이다. 비-변화 시도들은 연구자가 변화 시도들로부터 발생된 히트들이 정확한 수행인지 또는 비디오 디스플레이 영역를 좋아하는 보기 바이어스(looking bias)인지를 결정하도록 한다. 유아가 비-변화 스코어링 간격 동안 리워드 영역을 보는 경우에, 시도는 '잘못된 알람(false alarm)'으로 스코어링된다. 그렇지 않은 경우에, 시도는 '정확한 거절'로 스코어링된다.

종래의 유아 수행 메트릭들(performance metrics)에 따르면, 참여자는 자신이 5회의 연속적인 시도들에서 적어도 2개의 히트들 및 2개의 정확한 거절들을 스코어링할 때 기준을 통과하였다고 간주될 수 있다. 이 "4/5 규칙"을 충족시킬 시에, 아이는 테스트 단계로 직접 이동할 수 있다. 그러나, 현재의 프로토콜에서, 모든 20회의 기준 시도들이 실시되고, 수행에 관계없이 스코어링된다.

C. 테스팅 단계

테스팅 단계는 2개의 청각 자극들 사이의 음향 분리가 감소된다는 것을 제외하면, 기준 단계와 유사하게 진행된다. 유아의 상태에 따라, 두 20회-시도 테스팅 단계들이 각각 상이한 난이도 레벨로 실시될 수 있다. 각각의 난이도 레벨에서의 수행이 정확하게(히트들 또는 정확한 거절들 중 하나) 스코어링된 모든 시도들의 백분율로 보고된다. 60% 이상의 정확한 백분율들은 전형적으로 아이가 과제를 습득하고 구별을 수행할 수 있었다는 사실을 암시하는 것으로 간주된다. 더 높은 값들은 대상의 수행이 가능성 이상이었다는 더 큰 확신을 나타낸다: 70%에서, t(19) = -2.179, p < 0.05; 80%에서, t(19) = -2.854, p = 0.01.

예 6: 평가

케어기버가 동의서 및 짧은 질의서에 기입하는 잠시의 미트-앤-그리트 세션(meet-and-greet session) 후에, 유아는 높은 의자에 앉혀지고, 최적의 뷰잉(viewing)을 위해 위치된다. 이 시간 동안, 고요한 애니메이팅된 비디오가 자극 스크린 상에 제공된다.

그 후, 비디오는 디폴트(default) 눈 추적기 캘리브레이션(calibration)이 평가 과제에 적합한지를 검증하기 위하여 루밍(looming) 자극 캘리브레이션 절차에서 재위치(repositioning) 및 리스케일링(rescaling)된다. 이것은 대부분의 유아들에 대하여 그러하다. 그렇지 않으면, 2-포인트 "급속(quick)" 캘리브레이션이 시도되기 전에 2개까지의 저장된 캘리브레이션들이 테스팅된다. 급속 캘리브레이션이 실패하면, 9-포인트 "풀(full)" 캘리브레이션이 최후 수단으로서 사용된다. 규정으로서, 우리는 실험적 절차 동안 유아의 에너지 소모를 줄이기 위하여 캘리브레이션 단계를 가능한 한 짧게 유지하려고 노력하고 있다.

일단 캘리브레이팅되면, 유아는 즉시 3-단계 평가 절차로 전이되었다. 이 때의 우리의 의도들이 유아 처리 능력을 연구하기보다는, 자발적인 보기 과제의 효율을 평가하는 것이었기 때문에, 상대적으로 간단한 청각 대조가 사용되었다. 이 전략은 어려운 자극이 도입할 수 있는 가능한 혼동 효과를 감소시킴으로써 결과 데이터의 해석을 간소화하는 것을 돕는다.

자극들은 800 또는 1200 Hz 중 하나의 기본적인 주파수들을 갖는 정현파 복합 톤들의 쌍들로서 구성되었다. 각각의 톤은 옥타브 당 6 dB 롤-오프를 갖는 제 1의 15개 고조파들을 포함하였다. 각각의 톤의 지속기간은 70ms이다. 친숙한 자극은 짧은 자극간 간격(ISI)에 의해 분리되는 2개의 800 Hz 톤들로 이루어졌다. 새로운 자극은 동등한 ISI에 의해 분리되는 하나의 800 Hz 톤 및 하나의 1200 Hz 톤으로 이루어졌다. 유사한 톤-쌍 자극들이 유아들과 함께 작업하는데 사용되었고, 언어 습득 장애들의 가족 이력이 없는 유아들에 의해 구별 가능하도록 전기 피질 사상 전위들을 통하여 제시되었다.

모든 사운드들은 자극 디스플레이 스크린의 양측에 위치된 스테레오 스피커들로부터 72 dB SPL로 제공되었다. 테스트 단계들 사이에서 가변되는 음향 매개변수는 자극간 간격의 지속기간이었다. 훈련 및 기준에 대하여, 200 ms의 ISI가 사용되었는데, 그 이유는 이 저속 제공 속도가 모든 유아들에 의해 구별 가능할 것이기 때문이다. 2개의 테스팅 단계들에 대하여, 60 ms 및 100 ms의 더 도전적인 ISI들이 테스트 1 및 테스트 2 각각에 대해 사용되었다. 있을 수 있는 피로 효과들에 대해 제어하기 위하여, 이들이 제공되는 순서가 평형화되었다.

유아들이 과제에서 얼마나 많은 시간을 기꺼이 소비하는지를 평가하기 위하여, 우리는 각각의 아이에 대해 가능한 한 많이 평가를 실시하고자 하였다. 실제로, 이것은 대부분의 대상들이 자신들의 상태가 부가적인 테스팅을 배제하는 포인트에 도달했다는 것을 의미한다. 실험적 세션 동안 또는 그 후에, 비디오 검토에 기초하여, 연구자들은 아이의 주의를 끄는 것 대 주위를 딴 데로 돌리는 것으로 간주되는 시점에 주석을 달았다.

보기 과제 평가를 끝낸 후, 참여자들은 표준 지능 테스트가 실시되는 또 다른 방으로 인도되었다.

예 7: 결과들

상술된 연구 프로토콜에 대하여, 나이가 12 개월 이하인 21명의 유아들이 평가 연구되었다. 이들 중에서, 3명은 기질, 상태, 기술적 실패, 또는 방법론적 불규칙들의 이유들로 인하여 만족스럽게 테스팅될 수 없었다. 나머지 18명의 참여자들(12명의 남자, 6명의 여자) 중에서, 평균 나이는 6m 2d였다. 모두는 베일리 유아 발달 척도(Bayley Scales of Infant Development)(제 4 판)에서 정상적인 IQ 범위 내에 있는 것으로 발견되었다. 이 연구에 대한 모평균(population mean)은 12.4의 표준 편차를 갖는 105였다.

표 3은 파일럿 참여자들(pilot paticipants) 각각에 대한 요약 데이터를 제공한다. 기준 및 테스팅 단계들에 대하여, 제공된 값들은 실시된 시도들의 총수에 대한 정확한 응답들의 백분율을 참조한다.

표 3. 파일럿 유아들로부터의 데이터. 부호 **는 p<0.05를 나타내고; 부호 **는 p≤0.01을 나타낸다. ¹ 2개의 테스트들 중 처음 것이 실시되었다.

전체적으로, 참여자들 중 89%가 훈련 단계를 통과하였다. 형식적인 실시 프로토콜 하에서, 훈련에 실패한 그러한 대상들은 기준 및 테스팅으로 진행하지 않을 것이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 단계들은 다른 연구 질문들을 조사하기 위하여 현재의 평가에서 실시되었다. 실험적 세션들은 모든 단계들이 실시되거나 유아의 상태가 비협조적이 될 때까지 종료되지 않았다. 18명의 유아들로부터 14명이 적어도 하나의 테스트 실시를 수신하기 위하여 기준 이후에 충분히 조용하였다. 이들 중 3명 만이 제 2 테스트 실시를 계속하여 수신하였다.

기준 단계에 대한 그룹 수행은 가능성(t(16) = -8.796, p < 0.001)보다 크게히 더 높다는 것이 발견되었고, 훈련을 통과한 16명의 개인들 중 11명(69%)이 가능성보다 크게 높이 수행하였다. 기준에 대해 종래의 4/5 규칙을 받을 때, 훈련된 개인들 중 100%가 통과 수행을 나타내었다.

테스트 단계들(1 및 2)에서의 수행은 기준에 대해 관측된 것보다 더 낮았지만, 가능성(t(14) = -4.750, p < 0.001)보다는 여전히 크게 더 높았다. ISI 테스트 조건들 사이에 큰 차이들이 관측되지 않았다.

평균하여, 완전한 실험적 프로토콜은 유아가 높은 의자에 위치된 시간으로부터 세션이 종료될 때까지 11분 지속되었다. 이 전체는 설정, 캘리브레이션 및 유아와의 상호작용 시에 소비된 시간에 추가하여, 과제 실시의 모든 단계들을 포함한다. 테스트 단계들에 따라 분할될 때, 평균 지속기간들은 다음과 같다: 블록 당, 훈련 - 2m 15s, 기준 - 3m 14s, 테스팅 - 3m 10s.

예 8: 정량 분석

훈련 단계를 통과한 대상들의 비율은 유아가 연속적인 청각 스트림에서의 변화들에 응답하여 예상하고 보기를 나타내도록 조절될 수 있다는 결론을 지원한다. 기준 단계 동안 관측된 정확한 시도들의 높은 백분율은 자발적인 응답이 일반적인 예상 바이어스를 나타내기보다는, 새로운 청각 자극들에 선택적이라는 것을 또한 제시한다.

기준 단계의 대상들내의 분석은 나이: 2-3 개월, 4-5 개월, 및 6-11 개월로 그룹화될 때 응답들의 더 의미있는 패턴을 드러냈다. 전체 수행이 모든 그룹들에 대해 유사하였을지라도, 가장 어린 유아들은 시도들의 제 2 절반(second half)에 더 양호하게 수행을 내는 경향이 있는 반면, 나이가 더 많은 유아들은 제 1 절반(first half)에 더 양호하게 수행하였다. 중간 그룹의 대상들은 절반들 둘 모두에서 일관되게 수행했다.

이 관측은 더 어린 유아들이 과제를 습득할 더 많은 시간을 필요로 하지만, 상기 유아들이 일단 과제를 습득하면 양호하게 수행할 수 있다는 것을 제시하는 것 처럼 보인다. 대조적으로, 나이가 더 많은 유아들은 과제에 급속으로 숙달하지만, 그 후에 관심을 잃는 것처럼 보인다. 최적의 수행 패턴이 시간에 걸쳐 일관된 것이라면, 이 증거는 현재의 과제가 4-5개월의 나이인 개인들에게 가장 적합할 수 있다는 것을 제시한다.

모든 인용된 간행물들은 전체적으로 본원에 참조로써 병합된다.

상기의 명세서가 설명을 위해 제공된 예들과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하지만, 본 발명의 실제 범위를 벗어남이 없이 형태 및 세부사항에서의 다양한 변화들이 행해질 수 있다는 것이 본 명세서를 판독하는 것으로부터 당업자에 의해 인식될 것이다.

Claims

유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝(screening) 또는 치료하는 방법에 있어서:

a) 상기 유아에게 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 테스트 자극을 포함하는 청각 자극들의 시퀀스를 실시하는 단계로서,

상기 적어도 하나의 제어 자극은 진폭, 주파수, 피치(pitch), 및 지속기간 중 적어도 하나에 의하여 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 상이하며,

상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 서로의 약 10^-3 ms 내지 약 3 초 내에 실시되고,

상기 유아는 상기 적어도 하나의 제어 자극에 익숙해지는, 상기 청각 자극들의 시퀀스를 실시하는 단계; 및

b) 상기 적어도 하나의 테스트 자극 또는 상기 적어도 하나의 제어 자극에 대한 상기 유아의 응답을 기록하는 단계를 포함하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 약 10^-3 초로부터 약 1 초까지의 범위인 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격들에 의해 분리되는 복수의 감각 구성요소들로 이루어지는 합성 자극들이 며, 상기 자극들은 하나의 자극 내에서 구성요소들을 분리하는 상기 시간 간격들보다 더 큰 시간 간격들에 의해 분리되는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 응답은 눈 이동인, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 함께 강화 자극(reinforcement stimulus)을 실시하는 단계를 더 포함하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 테스트 자극에 대한 상기 유아의 상기 응답은 자발적으로-조절되는 행동 응답인, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유아에게 적어도 제 2 제어 자극 및 적어도 제 2 테스트 자극을 포함하는 적어도 청각 자극의 제 2 시퀀스를 실시하는 단계를 더 포함하며;

b) 상기 적어도 제 2 제어 자극 및 상기 적어도 제 2 테스트 자극 사이의 차이는 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극 사이의 차 이보다 더 작고;

c) 상기 적어도 청각 자극들의 제 2 시퀀스는 청각 자극들의 이전 시퀀스에 대한 정확한 응답 시에 실시되는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 자극 내의 구성요소들의 수는 상기 테스트 자극 내의 구성요소들의 수와 동일한, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 자극 내의 구성요소들의 수는 2와 동일하고, 상기 테스트 자극 내의 구성요소들의 수는 2와 동일한, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 각각의 주파수들, 그리고 각각의 피치들과 각각의 지속기간들 중 적어도 하나에 의해 상이한, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 주파수들은 약 100 Hz 및 약 4000 Hz 사이의 범위인, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 방법.
유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템에 있어서:

a) 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 테스트 자극을 포함하는 청각 자극들의 시퀀스를 방출할 수 있는 사운드-방출 디바이스로서,

상기 적어도 하나의 제어 자극은 진폭, 주파수, 피치, 및 지속기간 중 적어도 하나에 의하여 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 상이하며,

상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 서로의 약 0.5 초 내지 약 3 초 내에 실시되는, 상기 사운드-방출 디바이스;

b) 상기 사운드-방출 디바이스에 동작가능하게 접속되는 프로세서;

c) 상기 프로세서에 동작가능하게 접속되고, 상기 청각 자극들의 시퀀스를 시작 또는 변경할 수 있고, 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 함께 강화 자극을 시작할 수 있는 입력 디바이스; 및

d) 상기 적어도 하나의 테스트 자극 또는 적어도 하나의 제어 자극에 대한 상기 유아의 응답을 등록하도록 구성되는 리코더(recorder)를 포함하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 리코더는 상기 입력 디바이스에 동작가능하게 접속되는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 복수의 감각 구성요소들을 포함하는 메모 리를 더 포함하며, 상기 구성요소들은 청각 자극들의 복수의 시퀀스들을 생성하도록 결합 또는 변경되고, 상기 메모리는 상기 프로세서에 동작가능하게 접속되는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 메모리는 청각 자극들의 복수의 시퀀스들을 포함하며, 상기 적어도 하나의 테스트 자극에 대한 상기 유아의 응답은 상기 사운드-방출 디바이스에 적어도 청각 자극들의 제 2 시퀀스를 송신하는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 14 항에 있어서, 상기 적어도 청각 자극들의 제 2 시퀀스는 청각 자극들의 제 1 시퀀스와 동일한, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 적어도 청각 자극들의 제 2 시퀀스는 상기 유아의 부정확한 응답에 의해 시작되는, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 청각 자극들의 제 2 시퀀스는 청각 자극들의 제 1 시퀀스와 상이하고, 상기 적어도 청각 자극들의 제 2 시퀀스는 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 부가적인 테스트 자극을 포함하 며, 상기 적어도 하나의 부가적인 테스트 자극은 주파수, 지속기간, 피치 및 진폭으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 특성에 의하여 적어도 하나의 테스트 자극과 상이한, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 부가적인 테스트 자극 사이의 차이는 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극 사이의 차이보다 더 큰, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 포함하는 장난감 또는 장난감 세트.
제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 자극 내의 구성요소들의 수는 상기 적어도 하나의 테스트 자극 내의 구성요소들의 수와 동일하며,

상기 유아의 응답은 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극 내의 구성요소들 사이의 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격들의 지속기간을 변경하고,

상기 적어도 하나의 제어 자극 내의 상기 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격의 지속기간은 상기 적어도 하나의 테스트 자극 내의 상기 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격의 지속기간과 동일한, 유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 시스템.
유아의 정보 처리 결함들을 스크리닝 또는 치료하는 컴퓨터-판독 가능한 매체 상에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서:

a) 적어도 하나의 제어 자극 및 적어도 하나의 테스트 자극을 포함하는 청각 자극들의 제 1 패턴의 실시를 시작하는 컴퓨터 코드로서,

상기 적어도 하나의 제어 자극은 진폭, 주파수, 지속기간, 및 피치 중 적어도 하나에 의하여 상기 적어도 하나의 테스트 자극과 상이하며,

상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극은 서로의 약 10^-3 초 내지 약 1 초 내에 실시되는, 상기 컴퓨터 코드,

b) 상기 적어도 하나의 테스트 자극 또는 상기 적어도 하나의 제어 자극에 대한 상기 유아의 응답을 등록하는 컴퓨터 코드; 및

c) 상기 컴퓨터 프로그램의 사용자에게 피드백을 제공하는 컴퓨터 소프트웨어를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
제 21 항에 있어서, 정확한 응답 및 부정확한 응답을 구별하는 컴퓨터 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 응답에 따라 강화 자극을 시작하는 컴퓨터 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
제 23 항에 있어서, 상기 강화 자극은 시각적 자극인, 컴퓨터 프로그램.
제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 청각 자극들의 복수의 패턴들의 데이터베이스를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 자극 내의 구성요소들의 수는 상기 적어도 하나의 테스트 자극 내의 구성요소들의 수와 동일하며,

상기 유아의 응답은 상기 적어도 하나의 제어 자극 및 상기 적어도 하나의 테스트 자극 내의 구성요소들 사이의 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격들의 지속기간을 변경하고,

상기 적어도 하나의 제어 자극 내의 상기 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격의 지속기간은 상기 적어도 하나의 테스트 자극 내의 상기 채워지거나 채워지지 않은 시간 간격의 지속기간과 동일한, 컴퓨터 프로그램.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 응답에 따라 청각 자극들의 상기 복 수의 패턴들의 적절한 멤버를 선택하는 컴퓨터 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 훈련 기간에 걸쳐 상기 유아의 상기 응답들을 추적하는 컴퓨터 코드를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램.