Stanislas Dehaene számfeldolgozási modellje

Általános összegzés

Dehaene számfeldolgozással kapcsolatos vizsgálatai témájukban, így vizsgálati módszerükben is igen változatosak. Számfeldolgozási modelljében az arab és verbális számok feldolgozását végző folyamat mellett helyet kap a preverbális számolás, például becslés feldolgozása is. Ez utóbbi teszi szükségessé azt, hogy a kísérleti pszichológia vizsgálati módszerein túl (pl. számok verifikációja) esettanulmányokhoz, MRI vizsgálatokhoz, ezen felül a csecsemők és az állatok számolási képességeinek összehasonlító vizsgálatához folyamodjon.

Vizsgálatai - szemben McCloskey-vel - nemcsak a számfeldolgozási modelljébe építhető jelenségekre vonatkozik, hisz foglalkozik különböző, a számfeldolgozás során megjelenő hatással is. Tanulmányaiban az empírikus vizsgálatok mellett sok az elméleti összehasonlító elem és hipotézis.

Dehaene a szemantikus közvetítő kód mellett feltételez egy aszemantikus (szám-szemantikai reprezetáció nélküli) átkódolást. Ez a kétféle belső út lehetőséget ad arra, hogy két számot kétféle úton vessünk össze: az aszemantikus úton csak formai összevetés történik; a szemantikus úton van lehetőség a tartalmi összevetésre. (Szemben McCloskey modelljével, ahol a kétféle számforma összevetésekor a belső szemantikai reprezetáció lép működésbe). Azaz Dehaene szerint van lehetőség a csak gyors, formai összevetésre, összehasonlításra, McClosey szerint akármi is az instrukci, a számokat feldolgozzuk szemantikailag is.® formai és tartalmi összevetés között nincs időbeli eltérés.

I. -Dehaene szerint a preverbális számolási képesség (csecsemők és állatok számolása, illetve a felnőttek becslési és mennyiségi meghatározási folyamatai) ellentmondanak a számolás nyelvi képességgel való összekapcsolásának (Chomsky; Byshop;), hisz a nyelvi – tehát szimbolikus - folyamatokon kívül van nonverbális jelenség is.

Kisbabák számfeldolgozása

Piaget (1952) szerint a a számolási képesség nem jelenik meg 4-7 éves kor előtt.

Azóta, nem verbális tesztekkel kimutatták, hogy a gyerekek másfél és négyéves koruk között már elsajátitják a számállandóságot (Mehler és Bever, 1967; MCGarrigle és Donaldson, 1974;).

Ezen túlmenően az utóbbi 20 évben azt is demonstrálták, hogy a verbalitással még nem biró csecsemők is képesek az elemi számitási folyamatok elvégzésére.

Mennyiségek megkülönböztetése habituációs vizsgálattal

6-7 hónapos csecsemőknél a vizuális mennyiségek (számértékek) megkülönböztetését a következőképpen vizsgálták: a kisgyermekkel szemben egy csúsztatható állvány, rajta fix számú tárgy, addig mutatták a tárgyakat, mig meg nem szokta a gyerek őket, és el nem fordult a tárgyaktól. Ekkor megváltoztatják a tárgyak számát a csúszkán, s közben figyelik a gyereket, hogy feltűnt-e neki a változás. Ha a megváltozott helyzetet szignifikánsan hosszabb ideig nézi, akkor ez diszhabituációt jelent, melyből arra következtetnek, hogy a gyerek meg tudta különböztetni a két mennyiséget. A tárgyak színének, formájának megváltoztatása ellenére a kisgyerek meg tudta különböztetni a számmennyiségeket, alátámasztva a velünkszületett mennyiségi megkülönböztetési képességet.

A számmennyiséget sok egyéb formában is képes volt megkülönböztetni: látott események összevetése - kettőt vagy hármat ugrott a bábú; össze tudnak vetni két vagy három dobütést; sőt modalitások között is tudnak mennyiségi kapcsolatot kialakítani (dobütés száma és látott tárgyak mennyisége).

Azzal, hogy két modalitás között kapcsolatot tud kialakaítani a gyerek, feltételezhető, hogy már az első évben rendelkezik egy amodális számfogalommal.

Azonban annak eldöntésére, hogy ez a jeléenség csupán egy párositás az ingerek között, vagy valódi amodális képesség, még további vizsgálatokat igényel.

Számolási műveletek vizsgálata a ’várakozási csalódás’ paradigmával

Wynn (1992) vizsgálata 5 hónapos csecsemőkkel a következőképpen zajlott: a gyerekkel szemben volt egy paraván, ami mögé egy tárgyat rejtettek, ezt látta a gyerek, majd –szintén előtte - egy további játékot rejtettek mögé. Ezután elvették a paravánt és mérték a gyerek reakcióját. Ha az elvárttal (két tárgy) ellentétben három ill. egy tárgyat látott, akkor megnőtt a nézési idő, melyről arra következtetnek, hogy képes minimális összeadásra.

Ez a jelenség reprodukálható a tárgyak helyétől és milyenségétől függetlenül.

Állatok számfeldolgozása

A humán csecsemőkhöz hasonlóan számos állatfaj is (pl. patkány, galamb, delfin, papagáj, majom, csimpánz) képes többféle kísérleti helyzetben a számmennyiségek megkülönböztetésére, értve itt a vizuális tárgyak egymás melletti, vagy egymás utáni bemutatását, ezen túlmenően hangingerek egymásutániságát is.

Meck és Church (1984) patkányokat tanítottak meg arra, hogy billentyűnyomással reagáljanak arra, ha meg tudtak különböztetni a rövid, két elemből álló hangsort a hosszú, nyolc hangból állótól.

Ugyanők arra is kondicionálták az állatokat, hogy meg tudják különböztetni a hangot a vizuális ingertől.

A szimbolikus nyelvtanulás is hasonló folyamatot jelez. Majmoknak és csimpánzoknak sikerült megtanítani az 1-9-ig tartó Arab számok felismerését. Papagájokkal pedig sikeresen taníttatták meg sok angol szó és néhány szám felismerését és produkálását.

Alapvető számolási műveletekre is képesek: összeadás, kivonás, összehasonlítás.

Például csimpánzok ki tudják választani, hogy melyik a legnagyobb – előzetesen táplálékdarabkákból eltérő nagyságú halmokat képeztek –, itt összeadásra van szükség.

A Karen Wynn-féle ’várakozási csalódás’ technikája alkalmazható az állatokra is.

- számok mentális reprezetációs formái:

arab repr.

verbális repr.

analóg nagysági repr. (csecsemőknél és állatoknál csak ez érhető el)

Ez magában rejti a számolási képességek egyedfejlődését is: kezdetben csak analóg nagysági, később verbális és arab, bár megmarad az analóg is, ha a feladat ezt a fajta összevetést igényli.

- formaspecifikus bemenet: minden külső inger inputspecifikus belső feldolgozáson megy keresztül

- formaspecifikus produkció: output produkció szintén igénynek megfelelő specifikus modulokon keresztül zajlik

II. becslés/preverbális számformák létének bizonyítékai:

-becslés, a felnőttek esetében megjelenő analóg nagysági reprezetációt aktivizáló folyamat. Dehaene többféle becslést különböztet meg csecsemőnél is:

mennyiségmeghatározás elhelyezkedési forma alapján (subitize): a geometriai elhelyezkedés informál a formát alkotó elemek számáról

becslés

számlálás

csak felnőttnél:

becslési folyamat felnőtteknél: arab és verbális számok körülbelüli összevetése egy képzeletbeli számegyenesen

Összegezve, egy új egységet feltételez a számfeldolgozás elemei közt, ez az analóg nagysági reprezetáció (ami preverbális, tehát ellene szól a számfolyamatok verbális gyökereinek), ezt alátámasztó vizsgálati körök:

csecsemő és állat vizsgálatok, ahol tapasztalható minimális képesség a mennyiségek megkülönböztetésére

felnőttként a számolási helyzetekben ugyancsak sok nonverbális/nem pontos számolást igénylő helyzet áll elő, melyet csak egy analóg nagysági reprezetáció feltételezésével magyarázhatunk (becslés, mennyiségi meghatározás elhelyezkedési forma alapján )

A felnőttek esetében ezeket a folyamatokat és a feldolgozás során felmerülő jelenségeket egy un. képzeletbeli számegyenessel lehet magyarázni. Ennek jellegzetességei adnak magyarázatot több, számolás közben megfigyelhető hatásnak::

-távolsági hatás (Moyer és Landauer, 1967)(állatnál is: Dehaene 1998)

-szubjektív értékváltozás hatása pl. Bruner

stb.

III. A számfeldolgozás három kód modellje (a triple code modell of numerical cognition)

Dehaene 2 premisszára építi elméletét:

® A számok mentálisan a következő 3 kódformában reprezentálódhatnak:

hallási verbális kód vagy hallási verbális szókeret melynek szerkezete analóg a szószekvenciával pl. /hat/ /száz/

vizuális arab kód vagy vizuális arab szám forma pl. 22

analóg nagysági kód, mely a Weber-Fechner törvény alapján a képzeletbeli számegyenes megfelelő részének aktiválásával képződik

McCloskey modelljéhez hasonlatosan minden reprezetáció szoros kapcsolatban van a jelölésspecifikus input és outputtal. Például a vizuális arab szám elemeit az arab szám olvasó folyamat kategorizálja (a jel felismerése), aztán a választ a belső arab kódból az arab számot író folyamat alakítja át. Hasonlóan közvetlen kapcsolódással működnek a következő kapcsolódások: hallott input-beszélt output; írott input-írott output.

Azonban a nagysági kód ezekhez képest sokkal spekulatívabb, mely közvetlenül kap bemenetet a következő folyamatoktól: becslési és mennyiség meghatározás elhelyezkedés alapján (subitizing).

Szubjektív benyomás (ha lenyúlod, megeszlek): olyan, mintha a 3 reprezentációs rendszer 3 egyedfejlődési folyamat eredménye lenne, melyek felnőttkorban összekapcsolódnak: ekkor már lehetőség van minden reprezetációs forma közötti átjárásra. A fejlődés útja: preverbális rendszer (legősibb) ® verbális rendszer ® arab szám rendszer.

® A három nagy reprezetáció közti összeköttetést a nagy betűk jelölik (vagyis itt nem egy központi összekötő kódrendszer van, mint McCloskey-nál, hanem annyi, ahány összeköttetés lehet a 3 reprezetáció között, ez is jelezheti a 3 rendszer eltérő eredetét):

A arab® verbális

bonyolult, többlépcsős folyamatot foglal magába, tartalmazva a szintaktikai folyamatot és a lexikai jelek visszahívását

B verbális® arab

C arab® analóg

C’ verbális® analóg

a bemeneti szám hozzávetőleges értéke szerint aktivizálódik a számegyenes

D analóg® arab

D’analóg® verbális

itt pont fordított a folyamat, hisz az a fontos, hogy meg tudjuk határozni, hogy egy-egy számegyenes szegmenshez milyen pontos érték tartozik

Minden számolási folyamat hozzá van kötve egy speciális input és output kódhoz, vagyis a számoknak elszeparáltan kell a meghatározott feldolgozási egységhez kerülni. Ezt több kódforma biztosítja. Ez ellentmond McCloskey egységes belső kód elképzelésének. Sokkal közelebb áll Campbell és Clark (1988, 1992) elképzeléséhez, azzal a megszorítással, hogy jelen esetben csak 3 mentális kódforma lehetséges, másrészt a folyamatoknak kijelöl specifikus kódokat:

-ha a feladat számösszevetés, akkor az összevetés előtt analóg kódba konvertálódnak a számok

-többjegyű számokkal végzendő műveletek arab kódformát involválnak

-az összeadási és a szorzási feladat a verbális formát aktivizálja

-a számok párosságával kapcsolatos információk az arab formával asszociálódnak össze

A számolási képesség Dehaene szerint nem kapcsolódik a verbalitáshoz, hisz állatok, csecsemők, de felnőttként is pl. becsléskor számolásunk nem kapcsolódik a verbalitáshoz.

Ezzel látja bizonyítva a számolási képesség evolúciós eredetét