Your words may predict your future mental health

Can we predict the emergence of mental illness or dementia from oral or written language samples?  How can we use these samples to study the development of concepts throughout history?

Dr. Mariano Sigman attempts to answer these questions in this fascinating TED talk, which was brought to my attention by Michelle Lisses Topaz. 

Here are excerpts from the transcript:

Can the theory that introspection built up in human history only about 3,000 years ago be examined in a quantitative and objective manner? 

  

The space of words (or  Latent Semantic Analysis -LSA)  is a computer simulation that contains all words in such a way that the distance between any two of them is indicative of how closely related they are.  So for instance, the words "dog" and "cat" are very close together, but the words "grapefruit" and "logarithm" are very far away. And this has to be true for any two words within the space. 

When two words are related, they tend to appear in the same sentences, in the same paragraphs, in the same documents, more often than would be expected just by pure chance. This simple method, with some computational tricks that have to do with the fact that this is a very complex and high-dimensional space, turns out to be quite effective.

 Words automatically organize into semantic neighborhoods. So you get the fruits, the body parts, the computer parts, the scientific terms and so on.  The algorithm also identifies that we organize concepts in a hierarchy. 

Once we've built the space, the question of the history of introspection, or of the history of any concept which before could seem abstract and somehow vague, becomes concrete -- becomes amenable to quantitative science.

All that we have to do is take the books, we digitize them, and we take this stream of words as a trajectory and project them into the space, and then we ask whether this trajectory spends significant time circling closely to the concept of introspection.

And with this, we could analyze the history of introspection in the ancient Greek tradition, for which we have the best available written record. So what we did is we took all the books -- we just ordered them by time -- for each book we take the words and we project them to the space, and then we ask for each word how close it is to introspection, and we just average that. And then we ask whether, as time goes on and on, these books get closer, and closer and closer to the concept of introspection.

And this is exactly what happens in the ancient Greek tradition. So you can see that for the oldest books in the Homeric tradition, there is a small increase with books getting closer to introspection. But about four centuries before Christ, this starts ramping up very rapidly to an almost five-fold increase of books getting closer, and closer and closer to the concept of introspection.

We  ran this same analysis on the Judeo-Christian tradition, and we got virtually the same pattern.

Can  the words we say today tell us something of where our minds will be in a few days, in a few months or a few years from now?

We can ask whether monitoring and analyzing the words we speak, we tweet, we email, we write, can tell us ahead of time whether something may go wrong with our minds. And with Guillermo Cecchi, who has been my brother in this adventure, we took on this task. And we did so by analyzing the recorded speech of 34 young people who were at a high risk of developing schizophrenia.

And so we measured speech at day one, and then we asked whether the properties of the speech could predict, within a window of almost three years, the future development of psychosis. But despite our hopes, we got failure after failure. There was just not enough information in semantics to predict the future organization of the mind. It was good enough to distinguish between a group of schizophrenics and a control group, a bit like we had done for the ancient texts, but not to predict the future onset of psychosis.

But then we realized that maybe the most important thing was not so much what they were saying, but how they were saying it. More specifically, it was not in which semantic neighborhoods the words were, but how far and fast they jumped from one semantic neighborhood to the other one. And so we came up with this measure, which we termed semantic coherence, which essentially measures the persistence of speech within one semantic topic, within one semantic category.

And it turned out to be that for this group of 34 people, the algorithm based on semantic coherence could predict, with 100 percent accuracy, who developed psychosis and who will not. And this was something that could not be achieved -- not even close -- with all the other existing clinical measures.

We may be seeing in the future a very different form of mental health, based on objective, quantitative and automated analysis of the words we write, of the words we say.

Want to read more?

    

 Bedi, G., Carrillo, F., Cecchi, G. A., Slezak, D. F., Sigman, M., Mota, N. B., ... & Corcoran, C. M. (2015). Automated analysis of free speech predicts psychosis onset in high-risk youths. npj Schizophrenia, 1.‏   https://neuro.org.ar/sites/neuro.org.ar/files/Automated%20analysis%20of%20free%20speech%20predicts%20psychosis%20onset%20in.pdf

This also reminds me of this post: Detecting signs of Alzheimer's disease through written language analysis – and what does it have to do with Iris Murdoch?

למידה וזיכרון של טקסט סיפורי לעומת טקסט מידעי

Wolfe, M. B., & Mienko, J. A. (2007). Learning and memory of factual content from narrative and expository text. British Journal of Educational Psychology,77(3), 541-564.‏  http://public.wsu.edu/~fournier/Teaching/psych592/Readings/narrexpos.pdf

האם הסוגה (הז'אנר) בו כתוב טקסט (סיפורי לעומת מידעי) משפיעה על היכולת ללמוד ולזכור אותו טוב יותר?  האם הידע הקודם הרלוונטי של הקורא משפיע באופן שונה על היכולת ללמוד ולזכור טקסטים הכתובים בסוגות שונות?

טקסט סיפורי (נרטיבי) מתאר אירועים המתרחשים בזמן והקשורים זה לזה באמצעות רשת תמתית או סיבתית.  טקסט מידעי מתאר את המבנה והתהליכים המעורבים במערכת כלשהיא או באירוע כלשהוא.

כאשר אדם מתבקש לספר טקסט שקרא או שהאזין לו מלה במלה, או לספר את הסיפור ששמע מלה במלה, כמו במבחן CMS, תהליך העיבוד שהוא מבצע הוא אינו עמוק, ונשאר קרוב למבנה או לאירגון של הטקסט המקורי.  

כאשר אדם מתבקש להשיב על שאלות היסק על טקסט שקרא או שהאזין לו,  הוא מבצע תהליך עיבוד עמוק יותר, הכולל אינטגרציה של פרטים בטקסט ואינטגרציה בין תוכן הטקסט לבין ידע קודם. 

במחקרים רבים, בהם תוכן הטקסט הסיפוריי והמידעי היה שונה, התגלה שאנשים זוכרים טוב יותר טקסט סיפורי מאשר טקסט מידעי.  במחקרים בהם הסוגה היתה שונה אך התוכן היה זהה (כמו במחקר הנוכחי) נמצאו תוצאות סותרות לגבי הסוגה "המועדפת", הסוגה שבאמצעותה אנשים זוכרים יותר מידע מהטקסט.   

בטקסט מידעי, היכולת לקשר בין המידע בטקסט לבין ידע קודם מנבאת את היכולת לשלוף את תוכן הטקסט.  בטקסט סיפורי, לעומת זאת, הדרך בה הטקסט מאורגן מנבאת טוב יותר את היכולת לשלוף אותו מאשר היכולת לקשר בין המידע בטקסט לבין ידע קודם.

כאשר אדם קורא טקסט מסויים כסיפור חדשותי, הוא מסיק טוב יותר מסקנות מהטקסט הנשענות גם על מאגר הידע שלו מאשר כאשר הוא קורא אותו טקסט כטקסט ספרותי.  כלומר, הדרך בה אנו תופסים את הטקסט ומגדירים אותו לעצמנו (סיפורי או מידעי) משפיעה על תהליך העיבוד.  כאשר אנו תופסים את הטקסט כטקסט מידעי, אנו מקשרים בין המידע בטקסט לידע הקודם שלנו יותר מאשר כאשר אנו מתייחסים לטקסט כאל טקסט סיפורי.  

מהי כמות הידע הקודם האופטימלית ללמידה?  היפתזת טווח הלמידה ZONE OF LEARNABILITY גורסת שאדם מבצע אינטגרציה אופטימלית בין תוכן הטקסט לבין הידע הקודם שלו כאשר מידת הידע הקודם הרלוונטי שלו היא בינונית.  אנשים עם ידע קודם מועט מדי יתקשו לעבד את תוכן הטקסט בשל חוסר יכלתם לקשור בינו לבין תכנים מוכרים להם.  אנשים עם כמות גדולה של ידע מוקדם רלוונטי עלולים לעבד את תוכן הטקסט באופן שטחי מדי, ואז לא יצליחו לשלב את המידע מהטקסט עם הידע הקודם שלהם.  לעומת זאת, אנשים עם כמות בינונית של ידע קודם יתאמצו לעבד את תוכן הטקסט ויצליחו מכיוון שיש להם מספיק ידע קודם כדי להיות מסוגלים להטמיע את התוכן החדש. 

Wolfe and Mienko בנו טקסט סיפורי ושני טקסטים מידעיים (רצפי ונושאי) בעלי תוכן זהה ככל האפשר, בנושא מערכת הדם.  התוכן הזהה איפשר לבודד את השפעת הסוגה על הלמידה והזיכרון של הטקסט.   בטקסט הסיפורי, הגיבור בנה מכונה שהקטינה אותו ומצא את עצמו בתוך גוף של אשה.  המטרה שלו היתה למצוא את דרכו החוצה.  במהלך הסיפור נמסרו תכנים על מערכת הדם.  בטקסט המידעי הרצפי, התוכן הוצג באמצעות מעקב אחר מסע הדם בגוף במהלך מחזור אחד.  המידע הוצג בטקסט הזה לפי סדר של מרחב, זמן  וסיבתיות, באופן דומה לדרך בה הוצג המידע בטקסט הסיפורי.  בטקסט המידעי הנושאי, המידע הוצג כשלושה נושאים (הלב, כלי הדם והדם), שכל אחד מהם תואר בפיסקה נפרדת.  הטקסטים היו בני  362-378 מלים כל אחד. 

במחקר השתתפו 90 סטודנטים.   בתחילת הניסוי, כל סטודנט עבר מבחן על מערכת הדם כדי לקבוע את רמת הידע הקודם שיש לו.  לאחר מכן הסטודנט קרא אחד מהטקסטים ("כאילו הוא לומד אותו למבחן").  הוא קיבל לצורך העניין חמש דקות, ואם נשאר לו זמן התבקש לעבור על הטקסט שוב.  לאחר משימה מסיחה בת שלוש דקות, הסטודנט התבקש לכתוב את כל מה שהוא זוכר מהטקסט שקרא, במלים של הטקסט ואם לא – באופן הקרוב ביותר לטקסט שהוא יכול.  לאחר מכן הסטודנט עבר אותו מבחן שעבר בהתחלה – שוב, כדי להעריך את מידת הלמידה מהטקסט. 

למידה: 

באופן כללי, היתה למידה מכל אחד משלושת הטקסטים, ובמידה דומה.  ההבדלים שכן נמצאו היו קשורים להבדלים בידע קודם:

לגבי שלושת הטקסטים, ובהתאם להיפותזת טווח הלמידה, כמות בינונית של ידע קודם היתה אופטימלית ללמידה.  כמות הידע שהיתה אופטימלית ללמידה היתה גבוהה יותר בטקסט המידעי הרצפי מאשר בטקסט הסיפורי.  ייתכן שזה אומר שהטקסט הסיפורי היה מובן יותר מהטקסט המידעי הרצפי, ולכן דרש שימוש פחות גדול בידע קודם. 

הסטודנטים עם הידע הקודם הגבוה ביותר למדו הכי טוב מהטקסט המידעי הרצפי, בעוד שהסטודנטים עם הידע המוקדם הנמוך ביותר למדו באופן הטוב ביותר מהטקסט הסיפורי.  זה אומר שטקסט מידעי פחות מועיל לתלמידים שאין להם מספיק ידע כדי לעבד אותו.  עבור תלמידים כאלה, טקסט סיפורי מספק לפחות סוג מסויים של מבנה מנטלי (גיבור, מטרה, בעיה, נסיונות לפתור את הבעיה וכו') אליו ניתן לקשור את תוכן הטקסט.  החסרון בזה הוא, שהתוכן עשוי להיות מיוצג כפרטים הקשורים לסיפור העלילה המרכזי, ולא להיות במוקד תהליך העיבוד של האדם.  כך, תוכן שנלמד באמצעות טקסט סיפורי עלול לדהות מהזיכרון מהר יותר מאשר תוכן שעובר אינטגרציה עם ידע קודם.  אנשים שלמדו תוכן מטקסט סיפורי עלולים לזכור פחות מידע  לאורך זמן מאשר אנשים שלמדו את אותו תוכן באמצעות טקסט מידעי.

שליפה: 

באופן כללי, לא היו הבדלים ביכולת השליפה בין שלושת הטקסטים.  הטקסטים חולקו ליחידות משמעות.  בשל התוכן הזהה, יחידות משמעות רבות היו משותפות לשלושת הטקסטים.  לא היה הבדל בין שלושת הטקסטים באחוז האלמנטים המשותפים שהסטודנטים שלפו.  ההבדלים שכן נמצאו היו קשורים להבדלים בידע קודם:

בטקסט הסיפורי, ידע קודם לא השפיע על שליפת האלמנטים המשותפים.  כלומר, סטודנטים שהיה להם ידע קודם גבוה על מערכת הדם לא השתמשו בידע הזה כדי לשלוף את תוכן הטקסט הסיפורי.  כשהם קוראים טקסטים סיפוריים, אנשים מתמקדים ביצירת ייצוג מנטלי של האירועים המתוארים בסיפור, ופחות באינטגרציה של תוכן הטקסט עם ידע קודם.   

בשני הטקסטים המידעיים, ידע קודם היה במתאם עם היכולת לשלוף אלמנטים משותפים.  כלומר, הסטודנטים השתמשו בידע הקודם שלהם בעת שליפת הטקסטים.  בטקסטים מידעיים, תהליך העיבוד מתמקד באינטגרציה בין התוכן של הטקסטים לידע הקודם של הקורא.   

החוקרים בדקו את פרוטוקול השליפה של כל סטודנט כדי לראות עד כמה סדר שליפת המשפטים התאים לסדר שבו המשפטים הוצגו בטקסט המקורי.   הסטודנטים שקראו את הטקסט הסיפורי שלפו את המשפטים בו באופן קצת יותר קרוב לסדר בו המשפטים סודרו בטקסט המקורי בהשוואה לסטודנטים שקראו את הטקסטים המידעיים (אך ההבדל היה דק וגבולי).  על פי ההשערה שהובאה למעלה, משמעות הדבר יכולה להיות שעיבוד הטקסט הסיפורי היה פחות עמוק מאשר עיבוד הטקסטים המידעיים.  כפי שנאמר קודם, טקסט מידעי  גורם לקורא לשים יותר דגש על אינטגרציה של תוכן הטקסט עם ידע קודם (מה שגורם להפחתה בחשיבות המיוחסת לסדר הדברים המוצג בטקסט המקורי), בעוד שטקסט סיפורי גורם לקורא לשים יותר דגש על האירועים הספציפים המתוארים בסיפור. 

The Homophone Meaning Generation Test

  

When people are asked to supply as many meanings as they can for a word presented orally and out of context, they begin with the most frequent meanings, and once these are exhausted, turn to other, less common, meanings.  This process requires a strategic search in the knowledge base and mental flexibility, which are part of executive functions.

The homophone meaning generation test – HMGT , developed in Hebrew by Prof. Gitit Kave and her colleagues,   tests this process.  Homophones are words which have different meanings that "sound the same".  For instance, the word "right" has the meaning of "a direction (opposed to "left")" and the meaning of "appropriate, suitable".  

The test in its Hebrew form is made of 24 homophones, each having between three and ten possible meanings.  Half of the words are also homographs (all their meanings are spelled  the same way).  The words are presented orally, one by one.  The person is asked to think about as many meanings as he can to each word.  There is no time limit.  When the person is not able to think about any more meanings, the next word is presented.  Each different meaning is assigned a point.  The score in the test is the number of meanings given to all presented words.  The production of meanings requires strategic search and mental flexibility, thus the test is supposed to measure executive functions. 

Prof. Kave and her colleagues performed a few experiments with this test, in children and adults, two of them will be presented here, 

In the adult study, the relation between the homophone test and shifting and clustering in fluency tests was examined.

What are shifting and clustering?

Phonemic fluency tests (in which the person is asked to name as many words beginning with a specific letter within one minute as he can) and semantic fluency tests (in which a person is asked to say as many words belonging to a specific category within one minute as he can) measure the ability to search and retrieve information from long term memory (thus they belong to the broad ability "Long Term Storage and Retrieval").

In both of these tests, the memory search includes two aspects:  clusters and switches.  During test performance people usually produce clusters of words that are related to each other semantically (for instance, "horse, cow, donkey, goat, sheep" is a cluster of "farm animals") or phonetically (for example, "buy, bug, bus" is a cluster of words beginning with "bu").  When the subcategory from which the words were retrieved is exhausted (the person cannot think about more farm animals or more words beginning with "bu"), the person shifts to another subcategory (for instance, he will transfer to "sea animals" or to "be").

Clusters reflect the semantic organization of the crystallized knowledge.  Shifts reflect executive functions (strategic search in the fund of lexical knowledge, monitoring, the initiation of response, flexibility, an ability to shift set).

The phonemic fluency test is presumed to require executive functions more than the semantic fluency test.  This is because when we retrieve information by content (like in the semantic fluency test) we perform a familiar act which fits the way our knowledge is organized.  But when we retrieve words beginning with a specific letter, we perform a new and unfamiliar task.  In order to optimally perform this task we have to come up with a search strategy, monitor the search process and act flexibly.  These are executive functions.

One hundred volunteers aged 18-35 and with an average of 13.8 years of  education participated in the study.  All participants were healthy native Hebrew speakers.  Each participant was tested with the homophone test and the semantic and phonemic fluency tests.

Since the homophone test was built as an executive functioning test, requiring directed and flexible memory search, the assumption was that the homophone test will be correlated with phonemic fluency more than with semantic fluency.  In fact, a significant and equal correlation was found between the homophone test and both fluency tests.

The authors offer 2 kinds of explanations for this finding:  it may be that the lexical knowledge component existing in the homophone test and the semantic fluency test caused the correlation between these tests to be higher than expected.  Another possibility is that both fluency tests require a similar executive search.  The relation between all three tests can be resulting from a common executive component, which is necessary for successful performance in these tasks.

When we look at the shifts and clusters data we get a finer picture:

Performance in the homophone test was related more to the number of switches or the number of clusters that a person performed in both fluency tests, than to the average size of the cluster in these tests.  This strengthens the hypothesis, that the relation between the three tests is stronger in the executive component than in the lexical semantic component.  While members in a sematic cluster (for example, "dog, cat, hare, gerbil") belong to a similar conceptual field, this is not the case with homophone representations.    Thus performance in the homophone test cannot be attributed to the spread of activation within a sub category in the semantic lexicon 

Participants in this study produced more meanings for non-homographic homophones than for words that are both homophones and homographs.  The score of the homographs was more strongly related to the switching component in both fluency tests than the score on the non homographs.  This means that finding different meanings for homophones that are also homographs requires more executive functions than finding different meanings for homophones that are not homographs. 

How do children perform in the homophone test?  A child cannot retrieve meanings that do not yet exist in his lexicon.  But sometimes a child will find it hard to retrieve meanings he is familiar with since his retrieval skills may not be flexible enough.  Children's retrieval skills are affected by the development of their vocabulary and the development of controlled search processes in their existing lexical knowledge. 

Children's vocabulary is developing constantly, as the child is exposed to reading and literature.  At the end of 2^nd grade, English speaking children's vocabulary contains 6000 word meanings.  Their vocabulary increases in the next few years at a rate of 1000 meanings per year.  In addition to the growing lexicon, knowledge about word meanings also grows.  The meanings of new words are gradually refined in a process that continues into adolescence.

Efficient  search strategies also develop throughout childhood and into adolescence.  These search strategies are one of the manifestations of executive functions. 

In the children's study, changes in word retrieval throughout childhood were assessed by four tasks:  a picture naming task, a phonemic fluency task, a semantic fluency task and the homophone test.  These tasks differ in the amount of flexibility needed to perform the test. 

In the picture naming task (in which the child sees a picture of an object and is asked to name it) there is no need for flexibility in lexical search.  Each picture corresponds to one word only.  When this word is found, the search is over.

Semantic and phonemic fluency tests require a more flexible search in the lexicon, using clustering and switching strategies as was discussed earlier.  There is a developmental improvement in the performance on these tests up to the age of 12 and beyond.  The fluency component that improves the most throughout childhood is the shifting component.  As was said before, this is an executive component which reflects strategic search, response initiation, monitoring and flexibility.

In order to perform the homophone test optimally, the word search has to continue much after the first word has been retrieved.  Unlike the fluency tests in which the search is performed on a limited set of the lexical knowledge, the homophone test requires searching and retrieving from the whole lexicon.  Thus it may require a more flexible search strategy than is required for the other tests.

Two hundred and seven children participated in the study, 20 from each age group in the age range of 8-17 and in grades 3^rd to 12^th.  The children were born in Israel and speak Hebrew as a first language.  They don't have learning disabilities, neurological or developmental problems and their socioeconomic status is average.

The children's scores on all four tests rose steadily between age 8 and age 17.  Picture naming ability rose the least (although the test being used was probably too easy in its Hebrew version, since the youngest children succeeded in 83% of its items).    Scores on the homophone test showed the steepest rise.  Thus, performance on the homophone test changed the most during development.

Like the adults, children produced less meanings for homophones that are also homographs (all their meanings are spelled the same) than for homophones that are not homographs.  The rate of development in performance on the homographs was identical to the rate of development in performance on non homographs. 

To summarize, this test assesses executive functions in a verbal task.  High scores on the homophone test indicate that the person has a rich lexical network and that he is able to shift between meanings flexibly.

How would this test be classified in CHC abilities?

I've recently written about the place of executive functions in CHC theory – "between" fluid ability and short term memory. 

  

The homophone test does not fit any of the definitions of the Fluid  narrow abilities (induction, deduction, quantitative reasoning).  In Hoelzle's study, other tests measuring executive functions are classified under fluid ability.  Hoelzle did not classify the homophone test or similar tests.  Due to the nature of this test and the classification of other executive function tests to fluid ability, perhaps we can classify this test also to fluid ability, at least tentatively.

The homophone test does not fit any of the definitions of narrow abilities within Short Term Memory.

The narrow ability "Ideational fluency" (in "Long Term Storage and Retrieval") is defined as the "ability to rapidly produce a series of ideas, words, or phrases related to a specific condition or object.".  Because of the speed factor, the homophone test cannot be classified here.

The narrow ability "Lexical knowledge" (in "Comprehension  - Knowledge") is "knowledge of the definitions of words and the concepts that underlie them".  The homophone test does require such knowledge and seems to fit here.

So it seems that in CHC terms the test can be considered to test Fluid ability and Comprehension Knowledge (Lexical Knowledge).

References:

KavÉ, G., Avraham, A., Kukulansky-Segal, D., & Herzberg, O. (2007). How does the homophone meaning generation test associate with the phonemic and semantic fluency tests? A quantitative and qualitative analysis. Journal of the International Neuropsychological Society, 13(03), 424-432.‏  

Kavé, G., Kukulansky-Segal, D., Avraham, A., Herzberg, O., & Landa, J. (2010). Searching for the right word: Performance on four word-retrieval tasks across childhood. Child Neuropsychology, 16(6), 549-563.‏

Hoelzle, J. B. (2008). Neuropsychological assessment and the Cattell-Horn-Carroll (CHC) cognitive abilities model. ProQuest.‏    PAGE 114   http://utdr.utoledo.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2213&context=theses-dissertations

פרופ' גתית קוה במבחן חדש: מבחן שליפת משמעויות של הומופונים

כאשר אנשים מתבקשים לספק כמה שיותר משמעויות למלה שמוצגת באופן שמיעתי ומחוץ להקשר, הם מתחילים מהמשמעויות השכיחות ביותר, ומשאלה מוצו, עוברים למשמעויות אחרות, פחות שכיחות.  תהליך זה דורש חיפוש אסטרטגי במאגר הידע וגמישות מנטלית, שהן חלק מהתפקודים הניהוליים. 

מבחן שליפת משמעויות של הומופונים (שיכונה מכאן ואילך בקיצור "מבחן ההומופונים), פותח בעברית ע"י פרופ' קוה וחבריה, ובודק תהליך זה.   מלים הומופוניות הן מלים בעלות משמעויות שונות ש"נשמעות אותו דבר".  למשל, למלה "OR" יש משמעות של "אור של מנורה" ומשמעות של "עור של גוף".

המבחן מורכב מ -  24 מלים הומופוניות, שלכל אחת מהן יש בין שלוש לעשר משמעויות אפשריות.  חצי מהמלים הן גם הומוגרפיות (כלומר, כל המשמעויות שלהן מאויתות באותה צורה, כמו במלה "גמל").  המלים מוצגות לאדם הנבחן בעל פה, בזו אחר זו.  הנבחן מתבקש לומר כמה שיותר משמעויות לכל מלה.   אין מגבלת זמן.  כאשר האדם הנבחן לא מצליח לחשוב על משמעויות נוספות, עוברים למלה הבאה.  כל משמעות שונה מקבלת נקודה.  הציון במבחן הוא מספר המשמעויות הכללי המופק עבור כל המלים שהוצגו.  כאמור למעלה, הפקת המשמעויות דורשת חיפוש אסטרטגי וגמישות מנטלית, ולכן המבחן נחשב לבודק תפקודים ניהוליים. 

פרופ' קוה וחבריה ביצעו מספר מחקרים במבחן זה, בילדים ובמבוגרים, ששנים מהם יוצגו כאן. 

במחקר במבוגרים, נבדק הקשר בין מבחן ההומופונים לבין "מקבצים" ו"מעברים" במבחני השטף הסמנטי והשטף הפונמי המפורסמים של קוה. 

מהם מקבצים ומעברים? 

מבחני שטף פונמי (בהם האדם מתבקש לומר כמה שיותר מלים שמתחילות באות מסוימת בתוך דקה) ומבחני שטף סמנטי (בהם האדם מתבקש לומר כמה שיותר מלים השייכות לקטגוריה מסויימת בתוך דקה) בודקים את יכולת החיפוש והשליפה מהזיכרון לטווח ארוך, (ולכן הם שייכים ליכולת הרחבה "אחסון ושליפה לטווח ארוך").  

בשני מבחנים אלה, החיפוש בזיכרון כולל שני היבטים:  מקבצים  CLUSTERS) ) ומעברים  (SWITCHES).  במהלך ביצוע המבחנים אנשים בדרך כלל מפיקים מקבצים של מלים הקשורות זו לזו באופן סמנטי (למשל, "סוס, פרה, חמור, עז, כבשה" הוא מקבץ של "חיות משק") או באופן פונמי (למשל,  "גשם, גזם, גשר, גרש" הוא מקבץ מלים שמתחילות בצירוף ""GE).  כאשר תת הקטגוריה ממנה נשלפו המלים מוצתה (האדם לא יכול לחשוב על עוד חיות משק או על עוד מלים בצליל GE), האדם מבצע מעבר לתת קטגוריה אחרת (למשל, הוא יעבור ל – "חיות ים" או לצירוף GA""). 

המקבצים משקפים את הארגון הסמנטי של מאגרי הידע המגובש.  המעברים משקפים תפקוד ניהולי (חיפוש אסטרטגי במאגר הידע המגובש, ניטור, יזימת תגובה, גמישות, יכולת לצאת מ"סט"). 

מבחן השטף הפונמי נחשב למבחן שנשען על תפקודים ניהוליים יותר ממבחן השטף הסמנטי.  זאת מכיוון שכאשר אנחנו שולפים מלים על פי קטגורית תוכן (כמו במבחן השטף הסמנטי) אנו מבצעים פעולה מוכרת התואמת את הדרך בה מאורגן הידע המגובש שלנו.  לעומת זאת, כאשר אנו צריכים לשלוף מלים על פי צליל (מלים שמתחילות באות מסויימת) אנו מבצעים משימה חדשה ובלתי שגרתית עבורנו.  כדי לבצע את המשימה אנו צריכים לייצר אסטרטגית חיפוש במאגרי הידע שלנו, להפעיל בקרה על האסטרטגיה ולפעול בגמישות כדי להגיע לתוצאה אופטימלית.  אלה תפקודים ניהוליים.

במחקר השתתפו מאה מתנדבים בגילאי 18-35, וברמת השכלה ממוצעת של   13.8 שנות לימוד.  כל המשתתפים היו אנשים בריאים, דוברי עברית בשפת אם.  כל משתתף עבר הן את מבחן ההומופונים והן את מבחני השטף הסמנטי והשטף הפונמי. 

מכיוון שמבחן ההומופונים נבנה כמבחן של תפקודים ניהוליים, הדורש חיפוש מונחה וגמישות, הנחת המחקר היתה, שמבחן ההומופונים יהיה במתאם גבוה יותר עם מבחן השטף הפונמי מאשר עם מבחן השטף הסמנטי.  אבל במחקר נמצא מתאם משמעותי מובהק ושווה בין מבחן ההומופונים לבין כל אחד משני מבחני השטף. 

המחברים מציעים לכך שני הסברים:  יתכן שמרכיב הידע הלקסיקלי הקיים הן במבחן ההומופונים והן במבחן השטף הסמנטי גרם לעליה במתאם בין שני מבחנים אלה והשווה את המתאם בין מבחן ההומופונים לשני מבחני השטף.   אפשרות שניה היא ששני מבחני השטף, הן הסמנטי והן הפונמי, דורשים תהליכי חיפוש ניהוליים במידה דומה.  הקשר בין כל שלושת המבחנים יכול להיות תוצר של מרכיב ניהולי משותף, שהוא הכרחי לביצוע מוצלח במשימות אלה. 

כאשר מתבוננים בנתוני המעברים והמקבצים התמונה מתעדנת:

הביצוע במבחן ההומופונים היה קשור יותר למספר המעברים או למספר המקבצים שהאדם ביצע בשני מבחני השטף, מאשר לגודל המקבץ הממוצע במבחנים אלה. זה מחזק את ההשערה, שהקשר בין שלושת המבחנים חזק יותר במרכיב הניהולי מאשר במרכיב הלקסיקלי-סמנטי.  בעוד שחברים במקבץ סמנטי (למשל, "כלב, חתול, אוגר, ארנב, גרביל") שייכים בהכרח לשדה המשגתי דומה, זה לא כך ביחס לייצוגים הומופונים (למשל, קלע גול, קלע צמה, חתן וכלה וחלה קלה הן משמעויות שונות של המלה KALA שאינן שייכות לאותו שדה סמנטי).    כך, לא ניתן לייחס את הביצוע במבחן ההומופונים להתפשטות של אקטיבציה בתוך תת קטגוריות בלקסיקון הסמנטי.

 

המשתתפים במחקר הפיקו יותר משמעויות למלים הומופוניות שאינן הומוגרפיות (למשל ET) מאשר למלים שהן גם הומופוניות וגם הומוגרפיות (למשל קרן).    הציון במלים ההומוגרפיות היה קשור חזק יותר למרכיב המעברים בשני מבחני השטף מאשר הציון במלים הלא הומוגרפיות.  משמעות הדבר היא שמציאת משמעויות שונות למלים הומופוניות והומוגרפיות דורשת יותר תפקודים ניהוליים ממציאת משמעויות שונות למלים הומופוניות שאינן הומוגרפיות.  ייתכן שיצירת אסטרטגיה של מעבר בעיני רוחנו על האיותים האפשריים השונים של המלה (כלה, קלה, קלע) מקלה על מציאת המשמעויות השונות כאשר הגירוי הוא מלה לא הומוגרפית. 

לסיכום, ממצאי המחקר במבוגרים מצביעים על כך ששלושת המבחנים (מבחן ההומופונים, מבחן שטף סמנטי ומבחן שטף פונמי) מפעילים מנגנונים של מעברים וגמישות מנטלית בתוך הלקסיקון המנטלי, גם אם בדרגות שונות במקצת.  הקשר של מבחן ההומופונים למרכיב המעברים הופך אותו למבחן שימושי לבדיקת תפקודים ניהוליים. 

כיצד ילדים מבצעים במבחן ההומופונים?  ילד לא יכול לשלוף משמעויות שעדיין לא נמצאות אצלו בלקסיקון.  אבל לעתים ילד יתקשה לשלוף משמעויות שהוא מכיר מכיוון שכישורי השליפה שלו אולי לא יהיו גמישים מספיק.  כישורי השליפה של ילדים מושפעים מהתפתחות אוצר המלים שלהם וכן מהתפתחות ושיפור בתהליכי חיפוש נשלטים בתוך הידע הלקסיקלי הקיים. 

אוצר המלים של ילדים מתפתח כל הזמן, עם החשיפה לקריאה ולשפה ספרותית.  בסוף כיתה ב' ילדים דוברי אנגלית הם בעלי אוצר מלים של 6000 משמעויות מלים.  מאגר אוצר המלים גדל במספר השנים הבאות בקצב של אלף משמעויות חדשות בשנה.  בנוסף להרחבת הלקסיקון, במהלך ההתפתחות חל שיפור גם בידע על המשמעויות השונות המיוצגות על ידי כל מלה.  המשמעויות של מלים חדשות מתעדנות בהדרגה בתהליך שנמשך לתוך גיל ההתבגרות.

גם אסטרטגיות החיפוש היעילות במאגר הידע הקיים הולכות ומתפתחות במהלך הילדות ולתוך גיל ההתבגרות.  אסטרטגיות חיפוש אלה הן אחד הביטויים של התפקודים הניהוליים.    

במחקר בילדים נבחנו שינויים בשליפת מלים במהלך הילדות, באמצעות ארבע משימות:  משימת שיום תמונות, משימת שטף פונמי, משימת שטף סמנטי ומבחן ההומופונים.   יש הבדל בין ארבע המשימות במידת הגמישות של החיפוש במאגר הידע המגובש הנדרשת לביצוע המשימה.

במשימת שיום תמונות (בה הילד רואה ציור של אובייקט ועליו לשיים אותו) אין צורך בגמישות בחיפוש לקסיקלי.  כל תמונה מתאימה למלה אחת בלבד, וברגע שהפריט הלקסיקלי הנדרש זוהה בהצלחה החיפוש מסתיים.

מבחני שטף סמנטי ופונמי דורשים חיפוש גמיש יותר במאגר המלים, תוך שימוש באסטרטגיות של מקבצים ומעברים כפי שנדון למעלה.  בביצוע במבחנים אלה קיימת עליה התפתחותית בציונים עד גיל 12 ואף יותר.  מרכיב השטף שמשתפר באופן הרב ביותר במהלך הילדות הוא מרכיב המעברים.  כפי שנאמר קודם, זהו מרכיב ניהולי המשקף חיפוש אסטרטגי, יוזמת תגובה, ניטור וגמישות. 

כדי לבצע את מבחן ההומופונים באופן אופטימלי, חיפוש המלים צריך להמשיך הרבה אחרי שליפת המלה הראשונה.   בניגוד למבחני השטף בהם החיפוש מתבצע בסט מוגבל של הידע הלקסיקלי, מבחן ההומופונים דורש חיפוש ושליפה מכל הלקסיקון.  לכן ייתכן שנדרשת בו אסטרטגית חיפוש גמישה יותר מאשר במבחנים האחרים.     

במחקר השתתפו 207 ילדים, עשרים ילדים בכל שכבת גיל, בין הגילאים 8-17 ובכיתות ג'- יב'.  הילדים נולדו בישראל ומדברים עברית בשפת אם.  אין להם לקויות למידה, בעיות נוירולוגיות או התפתחותיות, ומיצבם הסוציו אקונומי בינוני.   

הציונים של הילדים בכל ארבעת המבחנים עלו בהתמדה בין הגילאים 8 עד 17.  יכולת שיום התמונות עלתה במידה הפחותה ביותר (אם כי המבחן בו נעשה שימוש היה ככל הנראה קל מדי בגירסתו העברית, מכיוון שהילדים הצעירים ביותר הצליחו ב – 83% מהפריטים בו).  הציונים במבחן ההומופונים עלו במידה הגדולה ביותר.  כלומר, הביצוע במבחן ההומופונים עבר את השינוי הכי גדול במהלך ההתפתחות.  כמו המבוגרים, הילדים הפיקו פחות משמעויות למלים הומופוניות שהן גם הומוגרפיות  (שכל המשמעויות שלהן מאוייתות באותו אופן) מאשר למלים הומופוניות לא הומוגרפיות.  קצב ההתפתחות בביצוע במלים ההומופוניות וההומוגרפיות היתה זהה לקצב ההתפתחות בביצוע במלים ההומופוניות הלא הומוגרפיות. 

לסיכום, לפנינו מבחן הבודק תפקודים ניהוליים במשימה מילולית, עם נורמות לילדים ומבוגרים ישראלים.  ציונים גבוהים במבחן ההומופונים מעידים על כך שיש לאדם רשת לקסיקלית עשירה ושהוא מסוגל לעבור בין משמעויות באופן גמיש.

היכן נסווג את המבחן על פי תאורית CHC?

לא מכבר כתבתי על המיקום של התפקודים הניהוליים בתוך תאורית CHC – "בין" היכולת הפלואידית לזיכרון לטווח קצר. 

מבחן ההומופונים אינו מתאים לאף אחת מההגדרות של היכולות הצרות של היכולת הפלואידית (אינדוקציה, דדוקציה, חשיבה כמותית).  אולם במחקרו של  ,Hoelzle מבחנים אחרים שבודקים תפקודים ניהוליים מסווגים ליכולת  הפלואידית.    Hoelzle  לא סיווג את מבחן ההומופונים (בגירסתו האנגלית) או מבחנים דומים לו.  ובכל זאת בשל אופיו של המבחן וסיווג מבחנים אחרים שבודקים תפקודים ניהוליים ליכולת הפלואידית, נוכל לסווג אותו ליכולת זו, לפחות באופן טנטטיבי.

מבחן ההומופונים אינו מתאים לאף אחת מההגדרות של היכולות הצרות של זיכרון לטווח קצר.

היכולת הצרה "שטף רעיוני" (בתוך אחסון ושליפה לטווח ארוך) מוגדרת כ"יכולת להפיק במהירות סדרה של רעיונות, מלים או ביטויים הקשורים לתנאי או לאובייקט ספציפי".  בשל מרכיב המהירות, לא ניתן לסווג את מבחן ההומופונים לכאן.

היכולת הצרה "ידע לקסיקלי" (בתוך ידע מגובש) היא "ידע על הגדרות של מלים ושל מושגים העומדים בבסיסן".   מבחן ההומופונים אכן דורש ידע כזה ומתאים לכאן. 

כך שנראה שבהיבט של CHC ניתן להתייחס למבחן כבודק יכולת פלואידית וידע מגובש (ידע לקסיקלי).

מקורות:

KavÉ, G., Avraham, A., Kukulansky-Segal, D., & Herzberg, O. (2007). How does the homophone meaning generation test associate with the phonemic and semantic fluency tests? A quantitative and qualitative analysis. Journal of the International Neuropsychological Society, 13(03), 424-432.‏  

Kavé, G., Kukulansky-Segal, D., Avraham, A., Herzberg, O., & Landa, J. (2010). Searching for the right word: Performance on four word-retrieval tasks across childhood. Child Neuropsychology, 16(6), 549-563.‏

Hoelzle, J. B. (2008). Neuropsychological assessment and the Cattell-Horn-Carroll (CHC) cognitive abilities model. ProQuest.‏    PAGE 114   http://utdr.utoledo.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2213&context=theses-dissertations