Что видят младенцы? На что они смотрят? Ответы на эти вопросы у самых маленьких детей сильно отличаются от ответов у младенцев старшего возраста, детей и взрослых. Эти ранние сцены, отличающиеся несколькими высококонтрастными краями в простых узорах, также содержат те самые материалы, которые необходимы для создания прочной основы человеческого зрения.

Таковы результаты нового исследования «Тенденция к упрощению визуального восприятия маленьких младенцев», опубликованного 10 мая в Science Advances исследователями IU Эрин Андерсон, Роуэн Кэнди, Джейсоном Голдом и Линдой Смит.

Исходным предположением для всех, кто думает о роли опыта в развитии зрения, всегда было то, что в масштабе повседневного опыта визуальный вклад практически одинаков для всех. Тем не менее, это исследование говорит, что нет, визуальный вклад меняется с развитием. Это не одинаково для всех. Вклад в повседневную жизнь очень маленьких детей, по-видимому, уникален для этого возраста. »

Линда Смит, главный исследователь, профессор кафедры психологии и наук о мозге

Предыдущие исследования, проведенные в лаборатории и клинике, показали, что маленькие дети предпочитают смотреть на простые высококонтрастные изображения с большими черными полосами и шахматными досками. В текущем исследовании впервые задается вопрос о том, в какой степени эти предпочтения влияют на их повседневную жизнь. «Чтобы увидеть, что видят маленькие дети», — говорит Андерсон, бывший научный сотрудник Лаборатории когнитивного развития Смита, она и ее коллеги надевают на головы младенцев видеокамеры, которые они носят дома во время повседневной деятельности.

«Вы можете купить «детские флеш-карты» для новорожденных, на которых показаны эти простые высококонтрастные изображения», — объясняет она. «Что показывают видеозаписи с камеры наблюдения на голове, что показывает эта работа, так это то, что маленькие дети находят подобные изображения повсюду вокруг себя в повседневной жизни, просто глядя на такие предметы, как светильники и углы потолка «.

«То, что мы обнаружили, — это совершенно особая ранняя «диета» для развития зрения», — добавляет Смит. «Как и в случае с питанием, маленькие дети начинают не с сытных и сложных блюд или пиццы, а с простого питания, специфичного для их развития».

В предыдущей работе был признан критический характер этого раннего периода для будущего развития зрения человека. Например, было показано, что у младенцев, родившихся с нарушениями зрения, такими как катаракта, или у воспитанников детских домов с ограниченным зрительным опытом, на протяжении всей жизни наблюдаются нарушения зрения. Текущее исследование предлагает некоторые предварительные данные для устранения этих недостатков. Это также имеет важные последствия для создания визуальных систем искусственного интеллекта, которые также приобретают более сильные визуальные навыки, когда обучение начинается с того же простого, высококонтрастного визуального контента.

«Огромный масштаб вклада в повседневную жизнь»

Чтобы определить свойства зрительного восприятия у младенцев примерно в возрасте от трех до 13 месяцев, исследователи установили видеокамеры на головах 10 младенцев и 10 взрослых лиц, осуществляющих уход за ними, собрав и проанализировав 70 часов визуальной документации повседневной жизни дома. Между содержанием изображений младенцев и взрослых возникают четкие различия: в изображениях младенцев более высокая концентрация простых узоров и высококонтрастных краев, чем у взрослых.

Смит приходит к выводу, что причина таких взглядов заключается не только в том, что младенцы поворачивают головы, чтобы посмотреть на особенности мира, который они могут видеть, но и в том, что родители или опекуны, скорее всего, помещают их в места, где им нравится смотреть на вещи. «Вы должны подумать, почему они находятся там, где они есть. Вероятно, у родителей есть какое-то естественное знание, позволяющее оставлять младенцев там, где им нравится смотреть на вещи. Мама не будет тебя беспокоить, если ты не будешь суетиться «, — замечает она.

Тем не менее, является ли эта небольшая группа участников из Блумингтона, штат Индиана, представителем младенцев в более широком смысле по всему миру? Чтобы ответить на этот вопрос, лаборатория Смита провела тот же эксперимент с сотрудником в маленькой многолюдной рыбацкой деревушке в Ченнаи, Индия, где электричества мало и большая часть повседневной жизни проходит на открытом воздухе. И хотя изображения с головных камер 6-месячных и 12-месячных детей сильно отличались от их аналогов в Блумингтоне, у самых маленьких детей общая «диета» с высококонтрастными краями и простыми узорами как в Ченнаи, так и в Блумингтоне.

Более масштабные картины прошлого и будущего

Смит и ее сотрудники также показали, что одна и та же последовательность изображений улучшает тренировку зрительных систем искусственного интеллекта. В продолжение текущего исследования, опубликованного в материалах конференции по системам обработки нейронной информации 2023 года, они обнаружили, что если вы обучите систему искусственного интеллекта, сначала скармливая ей изображения, характерные для раннего младенчества, она добьется большего успеха в обучении распознаванию визуальных образов, чем если вы скармливаете ей изображения в случайном порядке развития или просто предоставляете изображения, типичные для повседневной жизни взрослого. Более точная последовательность развития дала наилучшие результаты.

Их работа открывает новые возможности для эволюционных предположений. Как объясняет Смит, «Одна из вещей, которую я всегда задавал, будучи аспирантом, – и, возможно, у нас есть шанс ответить на нее, – почему у человеческих младенцев такое медленное развитие моторики. Около трех месяцев они просто слушают и смотрят, и еще шесть месяцев они немного учатся осанке и контролю головы. Почему они такие медлительные? Лошади выходят и бегают наперегонки. »

Это исследование предполагает, что «с течением эволюционного времени эти медленные, постепенные и оптимизированные отклонения работают над созданием очень умной зрительной и слуховой системы», — говорит она. «Это история, которую можно было бы рассказать».

Тем временем их работа поднимает новые вопросы о визуальном содержании раннего младенчества и его роли в развитии зрительной системы, будь то человека или искусственного интеллекта.