One of the central issues in the study of neurodevelopmental disorders is the investigation of domain-general cognitive abilities that could underlying complex clinical phenotypes. On this vein, it has been recently proposed that impairments in domain-general implicit learning mechanisms might underlie language and communication disorders, such as specific language impairment (SLI), developmental dyslexia (DD) and autism spectrum disorders (ASD). The present thesis had the general aim to investigate the functioning of visual implicit learning in the development of SLI, DD and ASD. Specifically, we decided to focus on visual statistical (SL) and rule learning (RL) abilities. SL allows to extract the statistical relationships embedded in a sequence of elements (Saffran et al., 1996), while RL allows to extract high-order rules from a sequence of elements and to generalize these rules to novel stimuli (Marcus et al., 1999). As these mechanisms are thought to be a prerequisite for language acquisition and the development of social understanding, they could serve as possible precursors or mediators of deficits in language and social skills that defined SLI, DD and ASD. Here, I suggest the importance of investigating whether and how different types of learning mechanisms are related to different typical and atypical outcomes in language and communication development. To this end, we used four different approaches: 1) the study of typically developing infants; 2) the study of diagnosed children; 3) the study of infants at low risk to develop language and communication disorders by virtue of having a parent with sub-threshold high traits; 4) the study of infants with a family risk to develop these disorders by virtue of having a first degree relative with a certified diagnosis. The thesis includes four empirical studies in which we used these four different approaches. The first study provides evidence that visual RL at 7 months of age predicts grammatical outcome at 2 years in typically developing (TD) infants, showing that infants’ ability to extract and generalize abstract rules from a sequence of element is related to the ability to parse the structure of language. The second study demonstrates an impairment in visual RL abilities in DD children when compared with TD children, and that visual RL is overall correlated with children’s grammatical skills and in their ability to read a text. In the third study, we show that visual SL abilities are impaired in infants whose parents manifest subthreshold autistic social difficulties. Finally, the last study provides evidence for a deficit in visual RL abilities in infants with a family risk to develop SLI and DD, despite intact SL abilities. Overall, these findings suggest that an impairment in visual implicit learning abilities can underlie the development of SLI, DD and ASD, further confirming the importance of studying implicit learning mechanisms as early markers for language and communicative disorders, which in turns has strong implications for early intervention programs.

Uno dei problemi fondamentali nello studio dei disturbi del neurosviluppo è quello di individuare abilità cognitive di tipo generale che potrebbero sottostare a complessi fenotipi clinici. Uno dei possibili candidati che potrebbe contribuire a spiegare la sovrapposizione e la variabilità di sintomi che caratterizzano il disturbo specifico del linguaggio (DSL), dislessia evolutiva (DE), e il disturbo dello spettro autistico (ASD) è l’abilità di apprendimento implicito (Ullman, 2004). L’apprendimento implicito è una complessa ed eterogena abilità, composta da diversi tipi di meccanismi di apprendimento, e nel presente elaborato di tesi saranno indagati il meccanismo di statistical e rule learning in relazione ai disturbi del linguaggio e della comunicazione. Il meccanismo di SL permette di estrarre contingenze di tipo statistico tra elementi di una sequenza (Saffran et al., 1996), mentre, il RL permette di estrarre regole, high-order, da sequenze di stimoli e di generalizzarle tali regole a nuovi elementi (Marcus et al., 1999). Questi meccanismi sembrano coinvolti in diversi aspetti dello sviluppo linguistico, i.e. abilità fonologiche e di tipo grammaticale, ed è stato recentemente proposto che questi meccanismi potrebbero svolgere un ruolo fondamentale nello sviluppo della teoria della mente e di abilità di tipo comunicativo. Diversi studi hanno indagato se l’abilità di SL fosse importante per lo sviluppo di abilità di tipo comunicativi e linguistico in SLI, DE e ASD, mentre, a nostra conoscenza, non ci sono studi che hanno indagato il ruolo del meccanismo di RL nello sviluppo di abilità di linguaggio. Tenendo in considerazione queste evidenze, riteniamo sia importante indagare se e come differenti tipi di meccanismi di apprendimento siano legati allo sviluppo tipico e atipico di abilità di linguaggio e della comunicazione. Pertanto, lo scopo del presente lavoro di tesi era quello di indagare il funzionamento del meccanismo di SL e, in particolare, di RL in relazione allo sviluppo delle abilità del linguaggio e della comunicazione e nei disturbi di DSL, DE e DSA. Con questo fine, abbiamo usato quattro diversi approcci: 1) studiando infanti a sviluppo tipico utilizzando un disegno di tipo longitudinale; 2) studiando bambini con diagnosi certificata; 3) studiando infanti a basso rischio, con un genitore che presenta tratti comportamentali che sono sotto-soglia per avere una diagnosi clinica; 4) studiando infanti a rischio familiare, con un parente di primo grado con una diagnosi certificata. Il meccanismo di SL e RL sono stati indagati con compiti che utilizzavano stimoli di tipo visivo, figure geometriche, per rimuovere qualsiasi effetto dovuto alla familiarità/esperienza dello stimolo linguistico. Gli studi riportati in questa tesi hanno l’obiettivo di indagare il legame tra il meccanismo di RL visivo e le abilità di linguaggio in infanti a sviluppo tipico, e il meccanismo di SL e RL in bambini con diagnosi di DD, ed infine in infanti a rischio per ASD e DSL/DD. In generale, i risultati mostrano che il meccanismo di apprendimento implicito è implicato nei disturbi di DSL, DD, e ASD, e suggeriscono che l’abilità di SL e RL potrebbero essere compromessi a differenti livelli nei disturbi del neurosviluppo. Nello specifico, i risultati mostrano che il meccanismo di SL visivo sembra essere implicato a una difficoltà di tipo comunicativo (ASD), mentre il meccanismo di RL visivo sembrerebbe essere più coinvolto in difficoltà di tipo linguistico (DSLI, DE). Queste evidenze suggeriscono che, invece di considerare l’apprendimento implicito come un unico costrutto, ricerche future dovrebbero indagare in che modo differenti meccanismi di apprendimento operano nei disturbi del neurosviluppo, con il fine di individuare le comunanze e le differenze tra i disturbi, e quindi esplorare in che modo piccole variazioni nel funzionamento di uno stesso meccanismo possano condurre a differenti fenotipici clinici.

(2018). VISUAL STATISTICAL AND RULE LEARNING IN LANGUAGE, LEARNING AND COMMUNICATIVE DISORDERS. (Tesi di dottorato, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2018).

VISUAL STATISTICAL AND RULE LEARNING IN LANGUAGE, LEARNING AND COMMUNICATIVE DISORDERS

BETTONI, ROBERTA
2018

Abstract

One of the central issues in the study of neurodevelopmental disorders is the investigation of domain-general cognitive abilities that could underlying complex clinical phenotypes. On this vein, it has been recently proposed that impairments in domain-general implicit learning mechanisms might underlie language and communication disorders, such as specific language impairment (SLI), developmental dyslexia (DD) and autism spectrum disorders (ASD). The present thesis had the general aim to investigate the functioning of visual implicit learning in the development of SLI, DD and ASD. Specifically, we decided to focus on visual statistical (SL) and rule learning (RL) abilities. SL allows to extract the statistical relationships embedded in a sequence of elements (Saffran et al., 1996), while RL allows to extract high-order rules from a sequence of elements and to generalize these rules to novel stimuli (Marcus et al., 1999). As these mechanisms are thought to be a prerequisite for language acquisition and the development of social understanding, they could serve as possible precursors or mediators of deficits in language and social skills that defined SLI, DD and ASD. Here, I suggest the importance of investigating whether and how different types of learning mechanisms are related to different typical and atypical outcomes in language and communication development. To this end, we used four different approaches: 1) the study of typically developing infants; 2) the study of diagnosed children; 3) the study of infants at low risk to develop language and communication disorders by virtue of having a parent with sub-threshold high traits; 4) the study of infants with a family risk to develop these disorders by virtue of having a first degree relative with a certified diagnosis. The thesis includes four empirical studies in which we used these four different approaches. The first study provides evidence that visual RL at 7 months of age predicts grammatical outcome at 2 years in typically developing (TD) infants, showing that infants’ ability to extract and generalize abstract rules from a sequence of element is related to the ability to parse the structure of language. The second study demonstrates an impairment in visual RL abilities in DD children when compared with TD children, and that visual RL is overall correlated with children’s grammatical skills and in their ability to read a text. In the third study, we show that visual SL abilities are impaired in infants whose parents manifest subthreshold autistic social difficulties. Finally, the last study provides evidence for a deficit in visual RL abilities in infants with a family risk to develop SLI and DD, despite intact SL abilities. Overall, these findings suggest that an impairment in visual implicit learning abilities can underlie the development of SLI, DD and ASD, further confirming the importance of studying implicit learning mechanisms as early markers for language and communicative disorders, which in turns has strong implications for early intervention programs.
BULF, HERMANN SERGIO
neurodevelopmental; disorders; implicit; learning; infants
neurodevelopmental; disorders; implicit; learning; infants
M-PSI/04 - PSICOLOGIA DELLO SVILUPPO E PSICOLOGIA DELL'EDUCAZIONE
English
20-feb-2018
PSICOLOGIA, LINGUISTICA E NEUROSCIENZE COGNITIVE - 77R
30
2016/2017
open
(2018). VISUAL STATISTICAL AND RULE LEARNING IN LANGUAGE, LEARNING AND COMMUNICATIVE DISORDERS. (Tesi di dottorato, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2018).
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Descrizione: tesi di dottorato
Tipologia di allegato: Doctoral thesis
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10281/199059
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