قياس التعلم في الرضع يونغ: تطبيقات تتبع الساق خلال مهمة للتعلم ديسكفري
Summary
A method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process.
Abstract
إجراءات مهمة محددة تبرز من حركة عفوية في مرحلة الطفولة. وقد اقترح أن إجراءات مهمة محددة تبرز من خلال عملية التعلم الاكتشاف. هنا يتم وصف أسلوب الذي الرضع بعمر 3-4 أشهر تتعلم مهمة قبل اكتشاف وألقت القبض على حركات الساق لتحديد عملية التعلم. هذه المهمة التعلم اكتشاف يستخدم لتنشيط المحمول الرضع التي تدور وتلعب الموسيقى على أساس عمل المحطة محدد من الأطفال الرضع. الرضع مستلق تفعيل المحمول عن طريق تحريك أقدامهم عموديا عبر عتبة افتراضية. هذا نموذج فريد من نوعه في أنه الرضع اكتشاف مستقل أن الإجراءات ساقهم تفعيل المحمول، يتم تعقب حركات الساق الرضع "باستخدام نظام التقاط الحركة مما يسمح لتقدير حجم عملية التعلم. على وجه التحديد، وكميا التعلم من حيث مدة التنشيط المحمول، وتباين الموقف من المؤثرات نهاية (أقدام) التي تنشط المحمول، والتغيرات في الفخذ الركبة COORDINAأنماط نشوئها، والتغييرات في الورك والركبة عزم العضلات. توضح هذه المعلومات التنقيب الرضع والاستغلال على التفاعل بين الشخص والبيئة القيود التي تدعم عمل مهمة محددة. بحث لاحق باستخدام هذه الطريقة يمكن تحقيق العاهات كيف محددة من مجموعات مختلفة من الأطفال المعرضين للخطر لاضطرابات الحركة تؤثر على عملية التعلم بالاكتشاف للعمل مهمة محددة.
Introduction
إجراءات مهمة محددة تبرز من الحركات العفوية في مرحلة الطفولة. وقد اقترح أن إجراءات مهمة محددة تبرز من خلال عملية 1،2 التعلم الاكتشاف. اكتشاف المهام من قبل الأطفال الرضع لأنها عفوية التحرك واستكشاف الإجراءات التي تنتج آثار جديدة في البيئة. إجراءات مهمة محددة تظهر وكأنها الرضع استغلال الصلات بين أفعالهم وآثارها على العالم من حولهم. ومع ذلك، لا يعرف إلا القليل عن العمليات الدقيقة التي الرضع استكشاف واستغلال لتعلم لتعديل حركاتهم العفوية لتنفيذ إجراءات مهمة محددة. هنا يتم وصف أسلوب الذي الرضع بعمر 3-4 أشهر تتعلم مهمة قبل اكتشاف وألقت القبض على حركات الساق لتحديد عملية التعلم.
الشكل 1: الرضع تنشيط الركل مهمة النقالة. </قوية> مركز ينبعث منها ضوء الصمام الثنائي (LED) التي تعلق على جسم جامد من كل قدم (دائرة صفراء) ينشط المحمول عندما يعبر عتبة الظاهرية (خط متقطع أحمر). إعادة طبع بإذن من سارجنت وآخرون. 3
هذه المهمة التعلم اكتشاف يستخدم لتنشيط المحمول الرضع التي تدور وتلعب الموسيقى على أساس عمل المحطة المحددة للرضع 3. الرضع وضعت مستلق تحت المحمول تفعيلها عن طريق تحريك أقدامهم عموديا عبر عتبة الظاهرية (الشكل 1). هذا نموذج فريد من نوعه في أنه الرضع اكتشاف مستقل أن الإجراءات ساقهم تفعيل المحمول، يتم تعقب حركات الساق الرضع "باستخدام نظام التقاط الحركة مما يسمح لتقدير حجم عملية التعلم.
ويتضمن البروتوكول التجريبي يومين من جمع البيانات. يوم 1 يتكون من حالة أساسية 2 دقيقة في الرضيع الذي يبدأ من تلقاء أنفسهم ولكن الإجراءات ساقهلا يمكن تفعيل الرضع المحمول، تليها 6 دقائق حالة الاستحواذ في الإجراءات التي الرضيع الساق تفعيل الرضع المحمول في حالة الرضيع يتحرك قدميه عموديا لعبور عتبة افتراضية. هذا البروتوكول يسمح لتقدير حجم الأعمال الساق عفوية الرضع وكذلك الكمي لمختلف جوانب الحركات الرضع استكشاف العلاقة بين الإجراءات الساق وتفعيل الرضع المحمول. في يوم 2، بالإضافة إلى حالة أساسية 2 دقيقة و 6 دقائق حالة الشراء، يتم إضافة شرط انقراض 2 دقيقة في الإجراءات التي الرضيع الساق لا تفعيل الرضع المحمول. وهذا يسمح لتقدير حجم كيف الرضع تتغير الإجراءات ساقهم عندما يتم التوقف عن الاستجابة البيئية تعلمت بالفعل.
في النماذج السابقة الرضع النقالة، وتواتر حركة الساق 4-6، والورك والركبة زوايا محددة 7،8، أو ركل لوحة 9 كانت reinforcإد مع حركة النقالة. تم تحديد أداء كل يوم حيث أن زيادة هذه الإجراءات الساق خلال الاستحواذ أو الانقراض حالة بالمقارنة مع حالة الأساس 4-9. التعلم عبر أيام كان يعرف بأنه زيادة في هذه الإجراءات الساق خلال خط الأساس أو الاستحواذ حالة من يوم 2 أو 3 والشرط الأساس من يوم 1 5،6. وتوضح هذه النماذج النقالة السابقة التي الرضع تزيد من وتيرة الإجراءات الساق التي عززت تفعيل المحمول، إلا أنها لا توفر معلومات عن حركة الخيارات الرضع لديهم المتاحة لهم عندما تعلم المهمة. على سبيل المثال، إذا تم تعزيز معدل الركل والرضع اظهار الاداء والتعلم عندما يزيد معدل الركل بهم إما عند التعامل مع الهاتف الجوال أو الهاتف النقال عندما لم يعد ينشط. هذا يدل على أن الأطفال الرضع يمكن صقل معدل الركل، ولكن من غير المعروف إذا الرضع يمكن صقل نمط أو عزم الدوران الإنتاج التنسيق ساقهم إلى generatالإجراءات الساق الإلكترونية التي ليست ضمن المفضل حركة ذخيرتهم.
هذا النموذج المحمول هي فريدة من نوعها في ذلك الرضع مطلوبة لإثبات عمل المحطة أكثر دقة لتفعيل المحمول مما كانت عليه في النماذج النقالة السابقة. في هذا النموذج المحمول، ويتم احتساب ارتفاع كل قدم فوق الطاولة خلال الشرط الأساس 2 دقيقة باستخدام بيانات الموقع من التي ينبعث منها ضوء الصمام الثنائي (LED) تعلق على كل قدم. ثم يتم وضع عتبة افتراضية موازية لطاولة في الارتفاع الذي يقع ضمن النطاق العلوي من ارتفاع كلا القدمين أثناء حالة خط الأساس. خلال الاستحواذ، تدور المحمولة وتلعب الموسيقى إذا إما القدم يعبر عتبة. بعد 3 ثوان، توقف النقالة وينشط إلا إذا كان الرضيع يتحرك القدم تحت عتبة، ثم ينتقل القدم عموديا ومرة أخرى تعبر العتبة. لتفعيل المحمول لأكبر قدر من الوقت، تحتاج الرضع لتحريك القدم فوق عتبة والحفاظ عليه ضد المرقإيتي لمدة 3 ثوان، ثم التحرك بسرعة القدم تحت عتبة ومرة أخرى تحريكه فوق عتبة والاحتفاظ بها هناك لمدة 3 ثوان، الخ. وهذا يتطلب عمل المحطة أكثر دقة من مجرد زيادة معدل الركل.
الشكل 2: بيانات الموقع التي لم تتم تصفيتها من المؤثرات نهاية (أقدام) من الرضع تمثيلي بيانات الموقع غير مرشح من يوم 2 لرضيع يبلغ من العمر 3 أشهر الذين تظاهروا التعلم القائم على معايير التعلم الفردية. الخط الأحمر هو بيانات موقف ض تنسيق من الصمام الثنائي الباعثة للضوء (LED) وضعت في القدم اليمنى. الخط الأزرق هو البيانات الموقف من LED على القدم اليسرى. خط أسود سميك هو الجدول. خط منقط هو عتبة افتراضية وضعت 14 سم فوق الطاولة كما فردي المقررة لكل الرضع على أساس ارتفاع لها خلال الركل الأساسحالة من يوم 1. X-محور هو الوقت المسمى بنسبة 2 فترات دقيقة. لاحظ كيف الرضيع يتحرك قدميه خلال خط الأساس عندما لا يتم تنشيط الهاتف النقال وخلال ثانية 30 الأول من الاستحواذ 1، ثم قال انه يحتفظ باستمرار كلا القدمين من على الطاولة ويتحرك قدميه حق حول عتبة 5½ دقيقة المقبل حتى المحمول لم يعد ينشط خلال حالة انقراض.
الميزة الثانية الفريدة لهذا النموذج المحمول هو أن يتم متابعة عمل كل الرضيع الساق باستخدام أحدث ما وصلت إليه تقنيات التقاط الحركة لتحديد كيفية الرضع استخدام خيارات حركتهم لتعلم المهمة. يتم تضمين بيانات الموقع التي لم تتم تصفيتها من الصمام في كل قدم الذي ينشط النقال من الرضع ممثل واحد في الشكل 2. لاحظ كيف الرضيع يتحرك قدميه على ارتفاعات مختلفة فوق الطاولة خلال خط الأساس والجزء الأول من الشراء، ولكن بعد ذلك يتحرك كلا القدمين حق حول عتبة خلال ما تبقى من كوندي اكتسابنشوئها حتى الهاتف النقال لم يعد ينشط خلال الانقراض. هذا هو واحد من العديد من الاستراتيجيات الحركة المحتملة لإنجاز المهمة التعلم الاكتشاف. استراتيجيات يمكن قياسها كميا عن طريق حساب الكينماتيكا وحركية ثلاثية الأبعاد باستخدام بيانات الموقع تم الحصول عليها من نظام التقاط الحركة. على وجه التحديد، وكميا في العملية التعليمية من حيث النسبة المئوية لتعزيز العمل الساق (٪ RLA)، أي ما يعادل مدة التنشيط المحمول، وموقف الفرق من المؤثرات نهاية (أقدام) التي تنشط الهاتف النقال، وأنماط التنسيق الهيب الركبة والورك والركبة العزم المشتركة.
Protocol
Representative Results
Discussion
تصميم المهام اكتشاف والتعلم للأطفال الصغار
المهام اكتشاف والتعلم للأطفال الصغار يجب أن تكون مصممة بعناية للتأكد من أن الأطفال يكتشفون مستقل للطوارئ. في العديد من النماذج النقالة في بداية حالة الاستحواذ، وترد الرضع إما أن المحم?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من قبل ترويج للدراسات الدكتوراه (PODS) الأول والثاني جوائز من مؤسسة للعلاج الطبيعي ومنح اعتماد-A-دوك من قسم التربية والتعليم في الجمعية الأمريكية للعلاج الطبيعي لباربرا سارجنت.
Materials
| Optotrak Certus Position Sensor, Far Focus, with stand | Northern Digital Inc | 8800852 | |
| Optotrak Data Acquisition Unit II (ODAU II) | Northern Digital Inc | 8800767 | |
| Optotrak Vinten Stand, Certus with Quick Fix Adapter | Northern Digital Inc | 8800855.002 | |
| Certus S-Type, Standard Configuration | Northern Digital Inc | 8800761 | |
| Marker (7 mm) pair, c/w RJII connector and 8 ft cable | Northern Digital Inc | 8001029.001 | |
| AC Line Cord, Medical Grade, North America | Northern Digital Inc | 7500010 | |
| Cubic Reference Emitter Kit – Certus | Northern Digital Inc | 8800768 | |
| 3 Pylon IEEE 1394 cameras | Basler | A6021c | |
| Vixia HG10 camcorder | Canon | 2183B001 | |
| Adhesive Disks | MVAP Medical Supplies | E401-500 | |
| Reversible head support | Eddie Bauer | 52556 | |
| Softstrap Strap | Sammons Preston | A34960 | |
| Digital Pediatric Scale | Healthometer | Model 524KL |
References
- Gibson, E. J., Pick, A. D. . An Ecological Approach to Perception, Learning and Development. , (2000).
- Thelen, E., Smith, L. B. . A Dynamic Systems Approach to the Development of Cognition and Action. , (1994).
- Sargent, B., Schweighofer, N., Kubo, M., Fetters, L. Infant exploratory learning: influence on leg joint coordination. PLoS One. 9 (3), e91500 (2014).
- Rovee-Collier, C. K., Gekoski, M. J., Reese, H. W., Lipsitt, L. P. The economics of infancy: A review of conjugate reinforcement. Adv Child Dev Behav. 13, 195-255 (1979).
- Heathcock, J. C., Bhat, A. N., Lobo, M. A., Galloway, J. C. The performance of infants born preterm and full-term in the mobile paradigm: learning and memory. Phys. Ther. 84 (9), 808-821 (2004).
- Haley, D. W., Weinberg, J., Grunau, R. E. Cortisol, contingency learning, and memory in preterm and full-term infants. Psychoneuroendocrinology. 31 (1), 108-117 (2006).
- Angulo-Kinzler, R., Ulrich, B. D., Thelen, E. Three-month-old infants can select specific leg motor solutions. Motor Control. 6 (1), 52-68 (2002).
- Tiernan, C. W., Angulo-Barroso, R. M. Constrained motor-perceptual task in infancy: effects of sensory modality. J. Mot. Behav. 40 (2), 133-142 (2008).
- Chen, Y., Fetters, L., Holt, K., Saltzman, E. Making the mobile move: constraining task and environment. Infant Behav. Dev. 25 (2), 195-220 (2002).
- Ohr, P. S., Fagen, J. W. Conditioning and long-term memory in three-month-old infants with Down syndrome. Am. J. Ment. Retard. 96 (2), 151-162 (1991).
- Thelen, E., Hidden Ulrich, B. D. skills: A dynamical system analysis of treadmill stepping in the first year. Monogr Soc Res Child Dev. 56 (1), 1-98 (1991).
- Soderkvist, I., Wedin, P. Determining the movements of the skeleton using well-configured markers. J. Biomech. 26 (12), 1473-1477 (1993).
- Schneider, K., Zernicke, R. F., Ulrich, B. D., Jensen, J. L., Thelen, E. Understanding movement control in infants through the analysis of limb intersegmental dynamics. J. Mot. Behav. 22 (4), 493-520 (1990).
- Jensen, J. L., Schneider, K., Ulrich, B. D., Zernicke, R. F., Thelen, E. Adaptive dynamics of the leg movement patterns of human infants: I. the effects of posture on spontaneous kicking. J. Mot. Behav. 26 (4), 303-312 (1994).
- Fetters, L., Sapir, I., Chen, Y. P., Kubo, M., Tronick, E. Spontaneous kicking in full-term and preterm infants with and without white matter disorder. Dev. Psychobiol. 52 (6), 524-536 (2010).
- Emmerick, R., Wagenaar, R. Effects of walking velocity on relative phase dynamics in the trunk in human walking. J. Biomech. 29 (9), 1175-1184 (1996).
- Kelso, J. A., Scholz, J. P., Schoner, G. Nonequilibrium phase transitions in coordinated biological motion: critical fluctuations. Physics Letters A. 134 (6), 8-12 (1986).
- Schneider, K., Zernicke, R. F. Mass, center of mass, and moment of inertia estimates for infant limb segments. J. Biomech. 25 (2), 145-148 (1992).
- Sun, H., Jensen, R. Body segment growth during infancy. J. Biomech. 27 (3), 265-275 (1994).
- Murray, R. M., Li, Z., Sastry, S. S. . A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation. , (1994).
- Galloway, J. C., Koshland, G. F. General coordination of shoulder, elbow and wrist dynamics during multijoint arm movements. Exp. Brain Res. 142 (2), 163-180 (2002).
- Angulo-Kinzler, R. Exploration and selection of intralimb coordination patterns in 3-month old infants. J. Mot. Behav. 33, 363-376 (2001).
- Fetters, L., Chen, Y. P., Jonsdottir, J., Tronick, E. Z. Kicking coordination captures differences between full-term and premature infants with white matter disorder. Hum. Mov. Sci. 22, 729-748 (2004).
- Jeng, S., Chen, L., Yau, K. Kinematic analysis of kicking movements in preterm infants with very low birth weight and full-term infants. Phys. Ther. 82, 148-159 (2002).
- Jensen, J. L., Thelen, E., Ulrich, B. D., Schneider, K., Zernicke, R. F. Adaptive dynamics of the leg movement patterns of human infants: III. age-related differences in limb control. J. Mot. Behav. 27, 366-374 (1995).
- Piek, J. P. A quantitative analysis of spontaneous kicking in two-month-old infants. Hum. Mov. Sci. 15, 707-726 (1996).
- Thelen, E. Developmental origins of motor coordination: Leg movements in human infants. Dev. Psychobiol. 18, 1-22 (1985).
- Vaal, J., van Soest, A. J., Hopkins, B., Sie, L. T. L., van der Knaap, M. S. Development of spontaneous leg movements in infants with and without periventricular leukomalacia. Exp. Brain Res. 135, 94-105 (2000).
