Quantificare l'apprendimento nei bambini piccoli: azioni di monitoraggio gamba durante una task-Discovery apprendimento

Azioni Task-specifici emergono dai movimenti spontanei durante l'infanzia. E 'stato proposto che le azioni specifiche attività emergono attraverso un processo di rilevamento ^{1,2-learning.} Le attività vengono scoperti da bambini come si muovono spontaneamente ed esplorare le azioni che producono effetti nuovi per l'ambiente. Azioni specifiche Task emergono come i bambini sfruttano le connessioni tra le loro azioni ei loro effetti sul mondo che li circonda. Tuttavia, si sa ancora poco sui processi precisi che i bambini esplorano e sfruttano per imparare a modificare i loro movimenti spontanei di eseguire azioni specifiche attività. Qui il metodo è descritto in che 3-4 mesi di età i bambini imparano un compito per scoperta e loro movimenti delle gambe sono catturati per quantificare il processo di apprendimento.

Figura 1: Infante calci-attivati ​​compito mobile. </strong> Il light-emitting diode centro (LED) attaccato al corpo rigido di ogni piede (cerchio giallo) attiva il cellulare quando si varca la soglia virtuale (linea rossa tratteggiata). Re-stampata con il permesso di Sargent et al. ³

Questa task di rilevazione-learning utilizza un telefono cellulare attivato infante che ruota e suona musica in base all'azione gamba specificato di neonati ^3. Neonati posizionato supino sotto il cellulare attivano spostando i piedi verticalmente attraverso una soglia virtuale (Figura 1). Questo paradigma è unico in quanto come i bambini scoprono indipendentemente che le loro azioni gambe attivano il cellulare, i movimenti delle gambe dei bambini 'sono monitorati con un sistema di motion capture che consente per la quantificazione del processo di apprendimento.

Il protocollo sperimentale comprende due giorni di raccolta dei dati. 1 ° giorno è costituito da una condizione di base 2 minuti in cui un bambino prende spontaneamente, ma le sue azioni gambanon può attivare il neonato cellulare, seguita da una condizione di acquisizione 6 min in cui le azioni delle gambe del bambino attivano mobile infante se il bambino muove i piedi verticalmente per attraversare una soglia virtuale. Questo protocollo consente la quantificazione delle azioni gamba spontanee infanti e la quantificazione dei vari aspetti dei movimenti come neonati esplorano il rapporto tra le loro azioni gamba e l'attivazione del cellulare infante. Il giorno 2, oltre alle condizioni originarie 2 min e 6 min condizioni di acquisizione, una condizione di estinzione 2 min si aggiunge in cui le azioni delle gambe del bambino non attivano mobile infante. In questo modo per la quantificazione di come i bambini cambiano le loro azioni gamba quando una risposta ambientale già imparato è interrotto.

Nelle precedenti paradigmi mobili infantili, la frequenza di movimento delle gambe ^4-6, specifica anca e ginocchio angoli ^7,8, o calciare un pannello ⁹ sono stati reinforccato con il movimento cellulare. Prestazioni ogni giorno è stata definita come un aumento di tali azioni gamba durante la condizione di acquisizione o di estinzione rispetto alle condizioni originarie ^4-9. Imparare attraverso giorni è stata definita come un aumento di queste azioni gamba durante la linea di base o l'acquisizione di condizioni Giorni 2 o 3 e alle condizioni originarie del Day 1 ^5,6. Questi paradigmi mobili precedenti dimostrano che i bambini aumentano la frequenza delle azioni delle gambe che sono rinforzati con l'attivazione cellulare, tuttavia, non forniscono informazioni sul movimento opzioni bambini hanno a loro disposizione quando si impara il compito. Ad esempio, se il tasso di calciare è rafforzata, i bambini dimostrano le prestazioni e l'apprendimento quando i loro calci aumenti dei tassi sia durante l'interazione con il cellulare o quando il telefono non è più attiva. Ciò dimostra che i bambini possono perfezionare il loro tasso di calci, ma non si sa se i bambini possono perfezionare le loro modello o la coppia di produzione coordinamento gamba per generatle azioni delle gambe e che non sono nel loro movimento repertorio preferito.

Questo paradigma cellulare è unico in quanto i bambini sono tenuti a intraprendere azioni gamba più raffinata per attivare il cellulare che nelle precedenti paradigmi mobili. In questo paradigma cellulare, l'altezza di ciascun piede sopra la tabella viene calcolato durante la condizione basale 2 min utilizzando i dati di posizione da un diodo emettitore di luce (LED) collegato a ciascun piede. Una soglia virtuale viene quindi impostato parallelamente al tavolo ad una altezza che è all'interno della gamma superiore dell'altezza di entrambi i piedi durante le condizioni originarie. Durante l'acquisizione, la rotazione mobili e riproduce musica se sia piede varca la soglia. Dopo 3 sec, le fermate mobili e riattiva solo se il bambino muove il piede di sotto della soglia, e quindi sposta il piede verticalmente e ancora attraversa la soglia. Per attivare il dispositivo mobile per la maggior quantità di tempo, i neonati devono spostare un piede sopra la soglia e mantenerla contro gravlità per 3 secondi, quindi spostare rapidamente il piede sotto la soglia e di nuovo spostarla sopra la soglia e tenerlo premuto per 3 secondi, ecc. Ciò richiede un'azione gamba più raffinato che semplicemente aumentando il tasso calci.

Figura 2: dati di posizione non filtrate di dispositivi di estremità (piedi) da un bambino di dati rappresentativi posizione non filtrato dal Day 2 a 3 mesi di età infantile che hanno manifestato l'apprendimento basato sui singoli criteri di apprendimento.. La linea rossa è dati di posizione della coordinata z del diodo luminescente (LED) posti con il piede giusto. La linea blu è dati di posizione del LED sul piede sinistro. Thick linea nera è la tabella. La linea tratteggiata è la soglia virtuale collocato 14 centimetri sopra il tavolo come individualmente determinato per ogni bambino in base all'altezza dei loro calci durante basalecondizioni di Day 1. asse X è tempo etichettato con intervalli di 2 min. Si noti come il bambino muove i suoi piedi durante basale quando il cellulare non si attiva e durante i primi 30 secondi di acquisizione 1, quindi tiene costantemente entrambi i piedi dal tavolo e si muove i suoi piedi proprio dietro la soglia per la prossima 5½ minuti fino a quando il cellulare non è più attiva durante la condizione di estinzione.

La seconda caratteristica unica di questo paradigma mobile è che l'azione gamba di ogni bambino viene monitorato con tecniche state-of-the-art di motion capture per quantificare come i bambini usano i loro opzioni di movimento per imparare l'attività. Dati di posizione non filtrati del LED su ogni piede che attiva il dispositivo mobile da un infante rappresentante è incluso in Figura 2. Si noti come il bambino muove i piedi a varie altezze sopra il tavolo durante basale e la prima parte di acquisizione, ma poi si sposta entrambi i piedi proprio dietro la soglia durante il resto del Condi acquisizionezione fino a quando il cellulare non si attiva durante l'estinzione. Questo è uno dei molti potenziali strategie di movimento per realizzare il compito di scoperta-apprendimento. Le strategie possono essere quantificati calcolando cinematica tridimensionali e cinetiche, utilizzando i dati di posizione acquisiti dal sistema di motion capture. In particolare, il processo di apprendimento è quantificato in termini di percentuale di azione gamba rinforzato (% RLA), che è pari alla durata di attivazione cellulare, posizione varianza dei dispositivi di estremità (piedi) che attivano i mobili, anca-ginocchio modelli coordinamento , e anca e ginocchio coppie comuni.