Kwantificeren Learning bij jonge kinderen: Tracking Been Acties Tijdens een Discovery-leertaak

Taak-specifieke acties komen uit spontane bewegingen tijdens de kinderschoenen. Er is voorgesteld dat taakspecifieke acties ontstaan ​​door een discovery-leerproces ^1,2. Taken worden ontdekt door baby's als ze spontaan bewegen en acties die nieuwe effecten op het milieu te onderzoeken. Taak-specifieke acties naar voren als zuigelingen te exploiteren de verbindingen tussen hun acties en hun effecten op de wereld om hen heen. Er is echter weinig bekend over de precieze processen die zuigelingen te verkennen en te benutten om te leren om hun spontane bewegingen wijzigen om taak-specifieke acties uit te voeren. Hier wordt een methode beschreven waarbij 3-4 maanden oude baby leren een taak van ontdekking en hun been bewegingen worden vastgelegd om het leerproces te kwantificeren.

Figuur 1: Infant schoppen-geactiveerde mobiele taak. </strong> Het centrum light-emitting diode (LED) bevestigd aan het stijve lichaam van elke voet (gele cirkel) activeert het mobiele als het kruist de virtuele drempel (rode stippellijn). Re-bedrukt met toestemming van Sargent et al. ³

Deze ontdekking-leertaak maakt gebruik van een kind geactiveerde mobiele dat draait en speelt muziek op basis van de opgegeven been actie van zuigelingen ^3. Zuigelingen liggende onder de mobiele geplaatst activeren door het verplaatsen van hun voeten verticaal over een virtueel niveau (figuur 1). Dit paradigma is uniek in dat als baby zelfstandig ontdekken dat hun been acties activeren van de mobiele, beenbewegingen de zuigelingen 'worden gevolgd met behulp van een motion capture systeem dat voor de kwantificering van het leerproces.

Het experimentele protocol bevat twee dagen van het verzamelen van gegevens. Dag 1 bestaat uit een 2 min basislijn aandoening waarbij een kind schopt spontaan, maar zijn been actieskan de zuigeling mobiel, gevolgd door 6 min overname aandoening waarbij been optreden van de zuigeling activeert het kind mobiele indien het kind beweegt zijn voeten verticaal virtuele drempel niet geactiveerd. Dit protocol maakt de kwantificering van spontane been acties zuigelingen en de kwantificering van de verschillende aspecten van de bewegingen zuigelingen staand het verband tussen hun benen handelen en activering van het kind mobile. Op dag 2, behalve de 2 min referentietoestand en 6 min verwerving toestand wordt een 2 min extinctie toestand toegevoegd waarbij been optreden van het kind niet het kind mobiele activeren. Dit maakt de kwantificering hoe zuigelingen veranderen hun been maatregelen wanneer een reeds geleerd milieu reactie wordt beëindigd.

In vorige zuigeling mobiele paradigma's, de frequentie van het been beweging ^4-6, specifieke heup en knie hoeken ^7,8, of schoppen van een panel ⁹ zijn reinforc geweested met mobiele beweging. Prestaties elke dag werd gedefinieerd als een toename van deze been acties tijdens de verwerving of uitsterven toestand in vergelijking met de referentietoestand ^4-9. Leren over dagen werd gedefinieerd als een toename van deze been acties tijdens de basislijn of overname toestand van dagen 2 of 3 en de basislijn conditie van dag 1 ^5,6. Deze vorige mobiele paradigma aantonen dat zuigelingen verhoging van de frequentie van het been acties die zijn versterkt met mobiele activering, echter, ze niet informatie over het verkeer opties zuigelingen tot hun beschikking bij het leren van de taak geven. Als bijvoorbeeld schoppen rate is versterkt, zuigelingen demonstreren prestaties en leren wanneer hun schoppen toeneemt hetzij bij de interactie met de mobiele of wanneer het mobiele niet langer geactiveerd. Dit toont aan dat baby's hun schoppen tarief kunnen verfijnen, maar het is onbekend of zuigelingen hun benen coördinatie patroon of torque productie kunnen verfijnen om generate leg acties die niet binnen hun voorkeur beweging repertoire.

Deze mobiele paradigma is uniek doordat kinderen moeten verfijnder beenactie het toestel aanzet dan voorgaande mobiele paradigma aantonen. In deze mobiele paradigma, wordt de hoogte van elke voet boven de tabel berekend tijdens de 2 min referentietoestand middels positiegegevens uit een licht emitterende diode (LED) die aan elke voet. Een virtuele drempel wordt vervolgens parallel aan de tafel op een hoogte die binnen het bovenste bereik van de hoogte van beide voeten in de referentietoestand. Tijdens de overname, de mobiele draait en speelt muziek als een van beide voet kruist de drempel. Na 3 sec, de mobiele stopt en reactiveert alleen als het kind beweegt de voet onder de drempel, en dan beweegt de voet verticaal en weer kruist de drempel. Om de mobiel voor de grootste hoeveelheid tijd activeren moet zuigelingen om een ​​voet te verplaatsen boven de drempel en handhaven tegen gravteit voor 3 sec, dan snel naar de voet onder de drempel en weer bewegen boven de drempel en houd het daar voor 3 sec, enz. Dit vereist meer verfijnde been actie dan alleen het verhogen van schoppen tarief.

Figuur 2: Unfiltered positiegegevens eindeffectoren (voet) van een representatieve baby Unfiltered positiegegevens van dag 2 van de 3 maanden oude baby die onderwijs op basis van het individueel leren criteria gedemonstreerd.. De rode lijn is positiegegevens van de z-coördinaat van de lichtemitterende diode (LED) geplaatst op de rechtervoet. De blauwe lijn is de positie van de gegevens van de LED op de linkervoet. Dikke zwarte lijn is de tafel. Stippellijn is de virtuele drempel geplaatst 14 cm boven de tabel afzonderlijk bepaald voor elke zuigeling basis van de hoogte van de schoppen tijdens basislijntoestand van de Dag 1. X-as is de tijd gelabeld door 2 min intervallen. Merk op hoe het kind beweegt zijn voeten tijdens de uitgangswaarde wanneer de mobiele niet activeren en gedurende de eerste 30 seconden van de overname 1, dan houdt hij consequent beide voeten van de tafel en beweegt zijn voeten direct om de drempel voor de komende 5½ min tot het mobiele niet langer wordt geactiveerd tijdens het uitsterven conditie.

De tweede unieke eigenschap van deze mobiele paradigma is dat been actie elke zuigeling wordt gevolgd met behulp van state-of-the-art motion capture technieken te kwantificeren hoe kinderen gebruik maken van hun beweging opties om de taak te leren. Ongefilterde positiegegevens van de led op de steunen die de mobiele tussen gemachtigden zuigeling geactiveerd is in figuur 2. Merk op hoe het kind beweegt zijn voeten op verschillende hoogten boven de tafel tijdens basislijn en het eerste deel van de overname, maar beweegt vervolgens beide benen rechts rond de drempel gedurende de rest van de overname Conditie tot de mobiele niet meer geactiveerd tijdens uitsterven. Dit is één van vele mogelijke bewegingstrategieën de ontdekking-learning taak. De strategieën kunnen worden gekwantificeerd door het berekenen van driedimensionale kinematica en kinetiek met positiegegevens verkregen van de motion capture systeem. Specifiek wordt het leerproces gekwantificeerd in termen van het percentage van versterkte beenactie (% RLA), die gelijk is aan de duur van de mobiele activatie positie variantie van de eindeffectoren (voet) waarbij de mobiele, heup knie coördinatiepatronen activeren is en heup en kniegewricht koppels.