June 1st, 2015
يتم وصف طريقة يتعلم فيها الرضع الذين تتراوح أعمارهم بين 3-4 أشهر مهمة عن طريق الاكتشاف ويتم التقاط حركات أرجلهم لتحديد عملية التعلم.
الهدف من التجربة التالية هو التحقيق في ظهور وتطور حركات الساق عندما يتعلم الرضع مهمة محددة. يتم تحقيق ذلك عن طريق وضع رضيع أولا تحت هاتف رضيع وربط علامات الكاميرا المرئية بأرجل الرضيع. بعد ذلك ، يتم تتبع حركات ساق الرضيع أثناء مشاركته في مهمة تعليمية استكشافية يدور فيها الهاتف المحمول ويشغل الموسيقى.
عندما يتحرك الرضيع إما قدميه عموديا عبر عتبة افتراضية ، يتم تحليل حركات ساق الرضيع لتحديد ما إذا كان الرضيع قد علم أن حركة ساقه قد نشطت الهاتف المحمول وكيف غير الرضيع حركات ساقه على مدار التجربة. في النهاية ، يوفر نموذج التعلم الاكتشاف الجديد هذا معلومات عن العمليات التي يستكشفها الأطفال ويستغلونها عند تعلم تعديل حركاتهم العفوية لأداء إجراءات محددة للمهام. هذا النموذج فريد من نوعه من حيث أنه عندما يكتشف الأطفال بشكل مستقل أن عمل ساقهم هو الذي ينشط الهاتف المحمول.
يتم تتبع حركات أرجلهم باستخدام نظام التقاط الحركة. ربما كان للنماذج السابقة إحدى هذه الميزات ، لكن كلاهما ضروري لتحديد عملية تعلم الرضع الصغار. يمكن أن تساعدنا هذه الطريقة في الإجابة على بعض الأسئلة الرئيسية في هذا المجال ، مثل كيف يتعلم الأطفال من خلال استكشاف العالم من حولهم.
للبدء ، قم بإعداد نظام التقاط الحركة عن طريق محاذاة نظام الإحداثيات لمستشعري التقاط الحركة أولا مع نظام المستشعر المرجعي. بالنقر أولا على إجراء تسجيل جديد في برنامج التقاط الحركة. ثم أدخل وقت التجميع لمدة 30 ثانية وانقر فوق تسجيل.
بمجرد النقر فوق التسجيل، حرك كائن التسجيل داخل وحدة تخزين الالتقاط للنظام لمدة 30 ثانية. عند اكتمال التسجيل ، يعني الجذر أن التسجيل المربع سيظهر على شاشة الكمبيوتر. بعد ذلك ، انقر فوق إجراء محاذاة جديدة في برنامج التقاط الحركة لمحاذاة نظام الإحداثيات العام مع جدول الاختبار باستخدام كائن التسجيل ، وحدد الأصل عن طريق وضع كائن التسجيل في الزاوية اليمنى العليا من جدول الاختبار والنقر فوق رقمنة في برنامج التقاط الحركة.
ثم حدد المحور Z عن طريق وضع كائن التسجيل أعلى كتاب والنقر فوق رقمنة المحور Z عموديا على الجدول. بعد ذلك ، حدد المستوى الموجب ZY عن طريق تحريك كائن التسجيل على الكتاب على طول الجدول والنقر فوق رقمنة. المحور Y مواز لطول الجدول ، والمحور x مواز لعرض الجدول.
قم بتوصيل مصابيح LED بمنفذي السكتة الدماغية وأدخل عدد مصابيح LED لكل منفذ قوي داخل برنامج نظام التقاط الحركة. راجع الشكل الثالث الموضح هنا. بالنسبة لعدد وموقع كل مصباح LED ، حدد عرض البيانات المفقود لتوفير مخطط شريطي مثل عرض مصابيح LED التي يتم تتبعها في الوقت الفعلي لإعداد برنامج الهاتف المحمول للرضع.
أولا ، أدخل عدد الدقائق لكل حالة لليوم الأول ، أدخل الثاني. بالنسبة للمرحلة الأولى ، حالة عدم التعزيز. ستة للمرحلة الثانية ، وحالة التعزيز والصفر للمرحلة الثالثة في اليوم الثاني ، ومدخلات اثنتين للمرحلة الأولى ، وستة للمرحلة الثانية ، واثنتان للمرحلة الثالثة.
حدد المربع أيضا. استخدم xin كافتراضي بحيث يكون الحد المحسوب أثناء خط الأساس لليوم الأول هو الحد المستخدم لشرط الاستحواذ في اليوم الثاني. أخيرا ، حدد إطارات البث وجميع الإطارات وانقر فوق إرسال لتمكين برنامج الهاتف المحمول من استخدام البيانات من نظام التقاط الحركة لتنشيط هاتف الرضع بناء على معايير محددة.
بعد ذلك ، ضع ثلاث كاميرات حول إعداد الهاتف المحمول ، واحدة في الجانب الأيمن ، وواحدة في الجانب الأيسر ، وواحدة في الجزء الجانبي الأيسر ، وواحدة علوية. وتوصيلها بنظام الكمبيوتر. ابدأ برنامج كمبيوتر الفيديو لمزامنة المدخلات الثلاثة.
بالإضافة إلى ذلك ، ضع كاميرا رابعة على رأس الرضيع لتسجيل تعابير الوجه وتتبع نظرة العين. ابدأ بوصف التجربة للوالدين وأبلغهم بالتفاعل بأقل قدر ممكن مع رضيعهم. بعد ذلك ، قم بخلع ملابس الرضيع وضع الرضيع تحت الهاتف المحمول.
قم بتثبيت الرضيع على الطاولة باستخدام شريط فيلكرو يوضع عبر الجذع. بمجرد تثبيتها في مكانها ، قم بإرفاق العلامات القصية متبوعة بالقدم والساق والفخذ وأجسام الحوض الصلبة للرضيع. في بداية كل يوم اختبار ، ابدأ مهمة التعلم المتنقل عن طريق بدء تشغيل نظام التقاط الحركة بشكل متزامن ، وبرنامج الكمبيوتر المحمول وكاميرات الفيديو ، ومراقبة الرضيع يركل تلقائيا خلال فترة خط الأساس من الدقيقتين الأوليين.
خلال هذه الفترة ، سيقوم برنامج الهاتف المحمول للرضع بحساب عتبة تنشيط الهاتف المحمول باستمرار بناء على بيانات Z من أحد مصابيح LED على الجسم الصلب لكل قدم في نهاية فترة خط الأساس التي تبلغ دقيقتين. لاحظ أن برنامج الهاتف المحمول يحدد العتبة على ارتفاع انحراف معياري واحد فوق متوسط ارتفاع كلا القدمين خلال فترة خط الأساس. بعد ذلك ، أثناء حالة الاستحواذ ، لاحظ أثناء دوران هاتف الرضيع وتشغيل الموسيقى عندما يعبر مؤشر LED الموجود على أي من القدمين العتبة التي تم حسابها خلال حالة خط الأساس لمدة دقيقتين من اليوم الأول للاختبار خلال مرحلة الانقراض.
في اليوم الثاني من الاختبار ، لاحظ أن الرضيع يركل تلقائيا دون أي تعزيز متحرك بعد تفاعل الرضيع مع الإصلاح المحمول. 10 مصابيح LED فردية ثنائية على جلد الرضيع باستخدام أطواق مخطط كهربية القلب على الوجهين كما هو موضح هنا ، أمسك الطرف السفلي للرضيع في وضع تشريحي ممتد لمدة خمس ثوان. حدد زوايا المفصل في موضع المعايرة هذا على أنها صفر درجة.
بعد اليوم الثاني من الاختبار ، قم بوزن الرضيع على ميزان كهربائي رقمي. ثم قم بقياس طول الرضيع ومحيطه في الجزء الأوسط من الفخذ والساق والقدم. بعد ذلك ، قم بقياس عرض ركبتهم عند خط مفصل الركبة.
يقععرض كاحلهم عند خط ماليا وكذلك عرض أقدامهم عند رؤوس مشط القدم. أخيرا ، قم بقياس طول فخذهم من المدور الأكبر إلى خط مفصل الركبة ، وطول ساقهم من خط مفصل الركبة إلى المالو الجانبي وطول قدمهم من المولي الإنسي إلى مفصل البصمة المشط الأول. تحليل أداء الرضيع وتعلمه عن طريق حساب النسبة المئوية لحركة الساق المعززة كما هو موضح في بروتوكول النص المصاحب.
لتحليل حركات الساق ، قم بتحميل ملفات بيانات الموضع التي تم إخراجها من نظام التقاط الحركة إلى برنامج MATLAB مخصص لاستيفاء بيانات الموضع المفقودة لما يصل إلى 20 إطارا متتاليا باستخدام شريحة مكعبة. بعد ذلك ، قم بتحميل الملفات المقحمة في برنامج MATLAB مخصص لتصفية بيانات الموضع أولا باستخدام Butterworth من الدرجة الرابعة بتردد قطع يبلغ خمسة هرتز ، ثم احسب زوايا المفصل كما هو موضح من قبل soderquist و wedin. يصور هذا الرسم البياني الاختلافات في النتائج السلوكية بين الرضع المصنفين على أنهم متعلمون ، وأولئك المصنفين على أنهم غير متعلمين.
تم تصنيف الرضع على أنهم متعلمون إذا كان عمل الساق المعزز في حالة اكتساب اليوم الثاني بأكمله مساويا أو أكبر من 1.5 مرة من حركة الساق المعززة لحالتهم الأساسية في اليوم الأول. لاحظ الانخفاض الأولي في نسبة المتعلمين RLA خلال الدقيقتين الأوليين من حالة اكتساب اليوم الأول. قلل الرضع الذين تعلموا المهمة من عملهم العام عندما بدأ هاتف الرضيع في التنشيط ، ربما أولا كاستجابة توجيهية ، ثم ربما كاستراتيجية لتحديد ما إذا كانت أفعالهم مرتبطة بالتنشيط المحمول. تفعيلك.
فيما يلي الاختلافات في التنسيق بين الورك والركبة بين الرضع المصنفين على أنهم متعلمون وغير متعلمين. انخفض المتعلمون ، ولكن ليس غير المتعلمين ، بشكل كبير من معامل ارتباط زاوية الركبة الورك بين حالة اكتساب اليوم الثاني وحالة خط الأساس في اليوم الأول. هنا ، تم تحليل الاختلافات في دافع عزم دوران عضلات الورك والركبة في مجموعة الرضع المصنفين على أنهم متعلمون.
كانت النتيجة القوية هي زيادة دافع عزم دوران عضلات الورك والركبة أثناء حالة الانقراض مقارنة بالظروف الأخرى. يبدو أن الأطفال الذين تعلموا المهمة يولدون عزم دوران كبير في عضلات الورك والركبة أثناء حالة الانقراض في محاولة لإعادة تنشيط الهاتف المحمول. يمكن توسيع هذا النموذج التجريبي ليشمل الرضع المعرضين لخطر ضعف الحركة.
يمكن استخدامه للتحقيق في كيفية تأثير إعاقات المجموعات المختلفة من الرضع على عملية التعلم والاكتشاف والقدرة على أداء عمل الساق الخاص بمهمة.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
تبحث هذه الدراسة في كيفية تعلم الرضع الذين تتراوح أعمارهم بين 3-4 أشهر مهمة من خلال الاكتشاف، مع التركيز على حركات أرجلهم. يلتقط البحث ويحلل هذه الحركات لفهم عملية التعلم.
This infant discovery-learning paradigm provides a quantitative framework for studying how spontaneous motor behaviors are shaped by environmental feedback, offering insights into early sensorimotor integration. By measuring changes in movement patterns, coordination, and torque in response to contingent reinforcement, the method enables mechanistic de-risking of neurodevelopmental hypotheses. It supports target validation in preclinical models by linking behavioral output to neuromuscular control systems relevant to movement disorder risk assessment.
The method fits within the discovery continuum from hypothesis testing in early biology to lead identification via phenotypic screening of neuromuscular modulators, particularly when supported by source-described outputs.