Genç Bebeklerdeki Öğrenme miktarının: Takip Bacak Eylemler Discovery-öğrenme Görev sırasında
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
Görev özgü eylemler bebeklik döneminde kendiliğinden hareket ortaya çıkar. Bu görev özel eylemler bir keşif-öğrenme sürecinde ortaya ileri sürülmektedir. İşte yöntem tarif edildiği 3-4 aylık bebeklerde keşif tarafından bir görev öğrenmek ve bacak hareketleri, öğrenme sürecini ölçmek için yakalanır. Bu keşif-öğrenme görev bebeklerin belirtilen bacak eylem dayalı müziği döner ve oynatan bir bebek aktive cep kullanır. Sırtüstü bebekler sanal eşikten dikey ayaklarını hareket ettirerek mobil etkinleştirin. Bebekler bağımsız olarak bacak eylemleri bebeklerin bacak hareketleri öğrenme sürecinin ölçümü için izin veren bir hareket yakalama sistemi kullanılarak izlenir, mobil aktive keşfetmek gibi bu paradigma bu benzersizdir. Özellikle, öğrenme mobil aktivasyon süresi açısından ölçülür, son efektörler mobil aktive (ayak), kalça-diz koordinasyonu sağlamak değişiklikler konumu varyansıyon desenleri ve kalça ve diz kas tork değişiklikler. Bu bilgiler, görev özgü eyleme destek kişi ve çevresel kısıtlamalar etkileşimi de bebek keşif ve sömürüyü anlatır. Hareket bozuklukları görev özgü eylem için keşif-öğrenme sürecini etkileyen riski taşıyan bebeklerin farklı popülasyonlarının nasıl belirli bozuklukları araştırmak bu yöntemi kullanarak sonradan araştırmalar.
Introduction
Görev özgü eylemler bebeklik döneminde spontan hareketler ortaya çıkar. O görev özel eylemler bir keşif-öğrenme süreci 1,2 ile ortaya sürülmüştür. Kendiliğinden hareket ve çevre roman etkilere eylemleri keşfetmek gibi görevler bebekler tarafından keşfedilir. Bebeklerin kendi eylem ve çevrelerindeki dünya üzerindeki etkileri arasındaki bağlantıları istismar olarak görev özgü eylemler ortaya çıkar. Ancak, küçük bebekler keşfetmek ve görev spesifik eylemleri gerçekleştirmek için kendi spontane hareketler değiştirmek öğrenmek için istismar kesin süreçler hakkında bilinmektedir. İşte yöntem tarif edildiği 3-4 aylık bebeklerde keşif tarafından bir görev öğrenmek ve bacak hareketleri, öğrenme sürecini ölçmek için yakalanır.
Şekil 1: Bebek mobil görevi aktive tekme. </sanal eşiği (kırmızı kesikli çizgi) geçtiğinde strong> her bir ayak (sarı daire) katı gövdesine bağlı merkez ışık yayan diyot (LED) mobil harekete geçirir. Yeniden basılan Sargent ve ark izni ile. 3
Bu keşif-öğrenme görev bebeklerde 3 belirtilen bacak eylem dayalı müziği döner ve oynatan bir bebek aktive cep kullanır. Mobil altında yatar yerleştirilen bebekler sanal eşikten dikey (Şekil 1) ayaklarını hareket ettirerek etkinleştirebilirsiniz. Bebekler bağımsız olarak bacak eylemleri bebeklerin bacak hareketleri öğrenme sürecinin ölçümü için izin veren bir hareket yakalama sistemi kullanılarak izlenir, mobil aktive keşfetmek gibi bu paradigma bu benzersizdir.
Deney protokolü veri toplama, iki gün içerir. 1. Gün bir bebek kendiliğinden başladı hangi bir 2 dk temel koşul oluşur ama onun bacak hareketleribebek sanal eşiği geçmeye dikey ayaklarını hareket ederse bebeğin bacak eylemleri bebek mobil aktive olan bir 6 dk edinim durumunun ardından mobil bebek, aktive olamaz. Bu protokol bebeklerin kendiliğinden bacak eylemlerinin miktarının yanı sıra bebeklerin bacak eylem ve bebek mobil aktivasyonu arasındaki ilişkiyi keşfetmek gibi hareketlerin çeşitli yönleri ölçümü için izin verir. 2. günde, 2 dakika bazal durumu ve 6 dakika alma durumuna ek olarak, 2 dakika ekstinksiyon durumu bebek bacak eylemleri bebek mobil aktive etmeyen ilave edilir. Bu zaten öğrenmiş çevre tepkisi kesildiğinde bebeklerin bacak eylemlerini nasıl değiştiğini ölçümü için izin verir.
Önceki bebek mobil paradigmaların, bacak hareketi 4-6, belirli kalça ve diz sıklığı reinforc olmuştur 7,8 veya panel 9 tekme açılarıMobil hareketi ile ed. Bazal durumuna 4-9 kıyasla her gün Performans edinimi veya tükenme durumuna sırasında bu bacak eylemlerde bir artış olarak tanımlandı. Gün boyunca Öğrenme Günleri 2 ya da 3 bazal veya satın alma koşulu sırasında bu bacak eylemlerin artmasına ve Gün 1 5,6 bazal koşulu olarak tanımlandı. Bu önceki mobil paradigmalar ancak, görev öğrenirken seçenekleri bebeklerin kendilerine kullanılabilir olması hareketi bilgi vermemektedir, bebekler mobil aktivasyon ile takviye edilmiştir bacak eylemlerin sıklığını artırmak olduğunu göstermektedir. Tekme oranı takviye Örneğin, bebekler performansı ve öğrenmeyi göstermek zaman onların tekme oranı artar ya mobil veya mobil artık aktive etkileşimde. Bu bebekler kendi tekme oranını rafine olduğunu gösteriyor, ancak bebekler generat kendi bacak koordinasyon desen veya tork üretimini rafine eğer o bilinmeyentercih ettikleri hareket repertuarında dahilinde değildir, e bacak hareketleri.
Bu mobil paradigma bu bebeklerde benzersiz bir önceki mobil paradigmalar daha mobil etkinleştirmek için daha rafine bacak eylem göstermek gerekmektedir. Bu cep paradigmada, tablonun üzerindeki her ayağın yüksekliği, her ayak bağlanmış bir ışık yayan diyot (LED) gelen konum verilerini kullanarak 2 dakika mevcut durum sırasında belirlenir. Sanal bir eşik daha sonra başlangıç durum sırasında her iki ayak yüksekliğinin üst aralığı içinde bir yükseklikte tablo paralel olarak ayarlanır. Her iki ayak eşiği geçerse satın alma sırasında, mobil döner ve müzik çalar. 3 saniye sonra, mobil durur ve bebek eşiğinin altında ayak hareket yalnızca reactivates ve sonra dikey ayak taşır ve yeniden eşiği geçer. Zamanın en büyük miktar için mobil etkinleştirmek için, bebeklerin eşiğin üstünde bir ayak taşımak ve grav karşı korumak gerekirSığ 3 sn, sonra hızlı bir şekilde eşiğin altında ayak taşımak ve yeniden eşiğin üstünde taşımak ve vb 3 saniye, orada tutun. Bu sadece tekme oranını artırarak daha rafine bacak eylem gerektirir.
Şekil 2: temsili bir bebek gelen uç efektörlerinin (feet) Unfiltered konum verileri bireysel öğrenme kriterlerine göre öğrenme göstermişlerdir 3 aylık bir bebeğin Gün 2 Unfiltered pozisyon bilgisi.. kırmızı çizgi sağ ayak üzerine yerleştirilen ışık yayan diyot z koordinatı (LED) konumu veridir. mavi çizgi, sol ayak üzerinde LED pozisyon verileridir. Kalın siyah çizgi tablodur. Noktalı çizgi onların başlangıç sırasında tekme yüksekliğine göre her bebek için bireysel olarak 14 cm tablonun üstünde belirlenen sanal eşikGün 1. X ekseni durumu 2 dk aralıklarla zaman etiketli. Cep aktive etmez ve satın alma 1 ilk 30 sn boyunca, o zaman sürekli masadan her iki ayak tutar ve mobil kadar gelecek 5½ dakika için doğru eşik etrafında ayaklarını hareket ettiğinde bebek başlangıca sırasında ayaklarını nasıl hareket ettiğini unutmayın artık tükenme durumuna sırasında aktif hale getirir.
Bu cep paradigmanın ikinci benzersiz özellik, her bebeğin bacak eylem bebeklerin görevi öğrenmek için kendi hareket seçeneklerini kullanabilirsiniz nasıl ölçmek için state-of-the-art hareket yakalama teknikleri kullanılarak izlenir olmasıdır. Tek temsilci bebek gelen mobil aktive her yürüyerek LED filtresiz konum verileri Şekil 2'de yer almaktadır. Bebek taban ve satın alma ilk bölümü sırasında tablonun üzerindeki çeşitli yüksekliklerde ayaklarını hareket, ama sonra iki ayak nasıl hareket ettiğini unutmayın Sağ iktisap Condi geri kalanı boyunca eşik etrafındamobil kadar yon artık nesli sırasında aktif hale getirir. Bu keşif-öğrenme görevi başarmak için birçok potansiyel hareket yöntemlerden biridir. stratejiler hareket yakalama sisteminden elde edilen konum verilerini kullanarak üç boyutlu kinematik ve kinetik bilgisayar ile ölçülebilir. Özellikle, öğrenme sürecinin mobil aktivasyon süresi, son efektörler mobil, kalça-diz koordinasyon desenleri aktive (feet) konum varyans eşittir güçlendirilmiş bacak eylem (% RLA), yüzdesi cinsinden ölçülür ve kalça ve diz eklem momentleri.
Protocol
Representative Results
Discussion
Genç bebeklerde keşif-öğrenme görevleri Tasarımı
Genç bebeklerde Keşif-öğrenme görevleri düşünceli bebeklerin bağımsız olasılık keşfediyorlar sağlamak için tasarlanmış olmalıdır. Alıcı durumunun başlangıcında birkaç cep örneklerimizde, bebekler ya da cep pasif için bebek tanıtmak için araştırmacı tarafından taşınır mobil 7,22 ya da her bir bebeğin bacak olmayan bir koşullu aktivasyonu ile aktive olduğu gösterilmiştir acil 9.</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Doktora Çalışmaları Teşvik (PODS) tarafından desteklenmiştir I ve Fizik Tedavi için Vakfı'ndan II ödül ve Barbara Sargent Amerikan Fizik Tedavi Derneği Eğitim Bölümünden bir Adopt-A-Doc Bursu.
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).
