Quantifizierung Lernen bei jungen Säuglingen: Tracking-Leg Aktionen während eines Ermittlungs-Learning-Task-

Aufgabenspezifische Maßnahmen ergeben sich aus spontanen Bewegungen während der Kindheit. Es wurde vorgeschlagen, dass aufgabenspezifische Aktionen entstehen durch eine Entdeckung-Lern-Prozess ^1,2. Aufgaben werden von Kleinkindern entdeckt, als sie sich spontan bewegen und erkunden Sie neue Aktionen, die Auswirkungen auf die Umwelt zu erzeugen. Aufgabenspezifische Aktionen hervorgehen, wie Kleinkinder nutzen die Verbindungen zwischen ihren Handlungen und ihre Auswirkungen auf die Welt um sie herum. Allerdings ist nur wenig über die genauen Prozesse, die Kleinkinder zu erkunden und zu nutzen lernen, ihre spontanen Bewegungen zu modifizieren, um aufgabenspezifische Aktionen ausführen bekannt. Hier wird ein Verfahren beschrieben, in dem 3-4 Monate alten Säuglingen Lösen einer Aufgabe durch Entdeckung und ihre Beinbewegungen erfasst werden, um den Lernprozess zu quantifizieren.

Abbildung 1: Infant kicking-aktivierte Mobil Aufgabe. </strong> Das Zentrum Leuchtdiode (LED) auf dem starren Körper jedes Fußes (gelber Kreis) angebracht aktiviert den mobilen als es kreuzt die virtuellen Schwelle (rot gestrichelte Linie). Re-gedruckt mit Genehmigung von Sargent et al. ³

Diese Entdeckung-Learning-Task verwendet einen Säugling aktivierten Mobil, der sich dreht und spielt Musik basierend auf der angegebenen Beinaktion von Säuglingen ^3. Kleinkinder auf dem Rücken unter der Mobil platziert aktivieren Sie es, indem Sie die Beine vertikal über einem virtuellen Schwelle (Abbildung 1). Dieses Paradigma ist einzigartig, als Säuglinge unabhängig entdecken, dass ihr Bein Aktionen aktivieren das Handy, die Säuglinge "Beinbewegungen werden mit einem Motion-Capture-System ermöglicht für die Quantifizierung des Lernprozesses verfolgt.

Das experimentelle Protokoll umfasst zwei Tagen der Datenerhebung. Tag 1 besteht aus einer 2 min Ausgangszustand, in dem ein Kind schlägt spontan, aber sein Bein Aktionenkann das Kind Mobile, gefolgt von einer 6 min Erwerb Zustand, in dem Bein Aktionen des Säuglings aktivieren Sie die Säuglings Handy, wenn das Kind bewegt seine Füße vertikal, um eine virtuelle Schwelle nicht zu aktivieren. Dieses Protokoll ermöglicht für die Quantifizierung von spontanen Aktionen Bein Kleinkinder sowie die Quantifizierung der verschiedenen Aspekte der Bewegungen als Kleinkinder erforschen die Beziehung zwischen ihrem Bein Aktionen und Aktivierung des Säuglings Handy. Am 2. Tag, zusätzlich zu den 2 min Ausgangszustand und 6 min Erfassungsbedingung wird eine 2 min Aussterben Zustand aufgenommen, in dem Bein Aktionen des Kindes nicht den Säugling Handy zu aktivieren. Dies ermöglicht die Quantifizierung, wie Säuglinge ändern ihre Beinaktionen, wenn ein bereits gelernt Umwelt Reaktion abgebrochen.

In früheren Kindermobil Paradigmen, die Häufigkeit der Beinbewegung ^4-6, spezifische Hüft- und Kniewinkel ^7,8 oder Treten eines Feld ⁹ haben reinforc gewesenmit mobilen Bewegung ed. Performance jeden Tag wurde als ein Anstieg dieser Bein Aktionen bei der Erfassung oder Aussterben Zustand im Vergleich zum Ausgangszustand ^4-9 definiert. Lernen über Tage wurde als ein Anstieg dieser Bein Aktionen während der Baseline oder Übernahme Zustand Tage 2 oder 3 und der Ausgangszustand von Tag 1 ^5,6 definiert. Diese früheren mobilen Paradigmen zeigen, dass Säuglinge erhöhen die Frequenz der Bein Aktionen, die mit mobilen Aktivierung verstärkt werden, jedoch bieten sie keine Informationen über die Bewegungsoptionen Kleinkinder beim Lernen die Aufgabe haben, die ihnen. Zum Beispiel, wenn treten Rate wird verstärkt, Säuglinge zeigen, Leistung und Lernen, wenn ihre Tritte Zinserhöhungen sowohl bei der Interaktion mit dem Handy oder wenn das Mobil nicht mehr aktiviert. Dies zeigt, dass Säuglinge können ihre Tritte Rate zu suchen, aber es ist nicht bekannt, ob Säuglinge können ihre Beinkoordination Muster oder Drehmomenterzeugung zu verfeinern, um Generate Bein Maßnahmen, die nicht im Rahmen ihrer bevorzugten Bewegungsrepertoire sind.

Diese mobile Paradigma ist in diesem einzigartigen Säuglinge sind erforderlich, um mehr verfeinert Beinaktion, um die mobile als in früheren mobilen Paradigmen aktivieren demonstrieren. In diesem Mobil Paradigma ist die Höhe jedes Fußes oberhalb des Tisches während der 2 Minuten in den Ausgangszustand unter Verwendung von Positionsdaten aus einer Leuchtdiode (LED) auf jedem Fuß befestigt berechnet. Eine virtuelle Schwelle wird dann parallel zur Tisch in einer Höhe, die im oberen Bereich der Höhe der beiden Füßen in der Ausgangszustand ist eingestellt. Während der Erwerb, die mobilen dreht und spielt Musik, wenn entweder zu Fuß über die Schwelle. Nach 3 sec, die mobilen Stationen und reaktiviert, wenn das Kind bewegt den Fuß unterhalb der Schwelle, und dann bewegt sich der Fuß senkrecht und wieder über die Schwelle. Zu der mobilen für die größte Menge an Zeit zu aktivieren, müssen Kleinkinder, einen Fuß über dem Schwellenwert bewegen und pflegen sie gegen gravkeit für 3 Sekunden, dann schnell bewegen Sie den Fuß unterhalb der Schwelle und wieder bewegen sie über dem Schwellenwert und halten Sie ihn dort für 3 sec, etc. Dies erfordert mehr verfeinert Beinaktion als einfache Erhöhung Treten Rate.

Abbildung 2: Ungefilterte Positionsdaten von Werkzeugen (Fuß) von einem Vertreter Säugling Unfiltered Positionsdaten von Tag 2 eines 3 Monate alten Säugling, der das Lernen anhand demonstrierten auf den individuellen Lernkriterien.. Die rote Linie Positionsdaten der Z-Koordinate der Leuchtdiode (LED) auf dem rechten Fuß platziert. Die blaue Linie ist die Positionsdaten von der LED auf dem linken Fuß. Dicke schwarze Linie ist die Tabelle. Gepunktete Linie ist der virtuelle Grenzwert 14 cm über dem Tisch angeordnet, wie bestimmt für jeden Säugling basierend auf der Höhe ihrer treten während der BaselineZustand 1. Tag X-Achse ist die Zeit von 2 min Intervallen markiert. Beachten Sie, wie das Kind bewegt seine Füße während der Baseline, wenn das Mobil nicht aktivieren und während der ersten 30 Sekunden des Erwerbs 1, dann ist er konsequent hält beide Füße vom Tisch und bewegt seine Füße gleich um die Schwelle für die nächsten 5 ½ min, bis das Mobil nicht mehr aktiviert, während der vom Aussterben Zustand.

Die zweite Besonderheit dieses Mobil Paradigma ist, dass Beinaktion jeder Säugling wird mit state-of-the-Art-Motion-Capture-Techniken zu quantifizieren, wie Kleinkinder nutzen ihre Bewegungsmöglichkeiten, um die Aufgabe zu lernen verfolgt. Ungefiltert Positionsdaten der LED an jedem Fuß, die das mobile von einem Vertreter Säugling aktiviert ist in Abbildung 2 enthalten. Beachten Sie, wie das Kind bewegt seine Füße in verschiedenen Höhen über dem Tisch während der Baseline und den ersten Teil der Akquisition, sondern bewegt sich dann beide Füße direkt um die Schwelle während der Rest der Erfassungs bedingungention, bis das Mobil nicht mehr aktiviert, während der Löschung. Dies ist eines von vielen möglichen Bewegungsstrategien, um die Entdeckung lern Aufgabe. Die Strategien können durch Berechnung dreidimensionaler Kinematik und Kinetik mit der Motion-Capture-System erfassten Positionsdaten quantifiziert werden. Insbesondere wird der Lernprozess in Bezug auf den Anteil der verstärkten Beinaktion (% RLA), die gleich der Dauer mobiler Aktivierung Position Varianz der Endeffektoren (Fuß), die die mobilen, Hip-Knie Koordinationsmuster zu aktivieren ist quantifiziert und Hüft- und Kniegelenksmomente.