Quantifier l'apprentissage chez les jeunes enfants: Suivi Leg Actions Au cours d'une tâche de découverte-learning

L'objectif de l'expérience suivante est d'étudier l'apparition et le développement des mouvements des jambes lorsque les nourrissons apprennent une tâche spécifique. Pour ce faire, on place d'abord un nourrisson sous un mobile pour nourrissons et on fixe des marqueurs visibles par caméra sur ses jambes. Ensuite, on suit les mouvements des jambes du nourrisson pendant qu'il participe à une tâche d'apprentissage par découverte, au cours de laquelle le mobile tourne et joue de la musique.

Chaque fois que le nourrisson déplace l'un de ses pieds verticalement au-delà d'un seuil virtuel, ses mouvements des jambes sont analysés afin de déterminer s'il a appris que l'action de sa jambe active le mobile, et comment il a modifié ses mouvements des jambes au cours de l'expérience. En fin de compte, ce nouveau paradigme d'apprentissage par découverte fournit des informations sur les processus que les nourrissons explorent et utilisent lorsqu'ils apprennent à modifier leurs mouvements spontanés pour accomplir des actions spécifiques à une tâche. Ce paradigme est unique en ce sens que les nourrissons découvrent indépendamment que c'est leur action de jambe qui active le mobile.

Les mouvements de leurs jambes sont suivis à l'aide d'un système de capture de mouvement. Les précédents paradigmes pouvaient présenter l'une de ces caractéristiques, mais les deux sont nécessaires pour quantifier le processus d'apprentissage des jeunes nourrissons. Cette méthode peut nous aider à répondre à certaines des questions fondamentales du domaine, comme la manière dont les nourrissons apprennent en explorant le monde qui les entoure.

Pour commencer, configurez le système de capture du mouvement en alignant d'abord le système de coordonnées des deux capteurs de capture du mouvement sur celui d'un capteur de référence. Pour ce faire, cliquez d'abord sur « effectuer un nouvel alignement » dans le programme de capture du mouvement. Saisissez ensuite une durée d'acquisition de 30 secondes et cliquez sur « aligner ».

Une fois le bouton d'inscription cliqué, déplacez l'objet d'inscription dans le volume de capture du système pendant 30 secondes. Lorsque l'inscription est terminée, une inscription par racine carrée moyenne s'affichera sur l'écran de l'ordinateur. Ensuite, cliquez sur Effectuer un nouvel alignement dans le programme de capture de mouvement pour aligner le système de coordonnées global avec la table d'essai à l'aide de l'objet d'inscription, puis définissez l'origine en plaçant l'objet d'inscription sur le coin supérieur droit de la table d'essai et en cliquant sur numériser dans le programme de capture de mouvement.

Ensuite, définissez l'axe Z en plaçant l'objet de calibrage sur un livre et en cliquant ; numériser l'axe Z perpendiculaire à la table. Définissez ensuite le plan positif ZY en déplaçant l'objet de calibrage sur le livre le long de la longueur de la table et en cliquant sur numériser. L'axe Y est parallèle à la longueur de la table, et l'axe X est parallèle à la largeur de la table.

Branchez les DEL sur les deux ports de stroboscopie et saisissez le nombre de DEL par port de stroboscopie dans le programme du système de capture de mouvement. Reportez-vous à la figure trois illustrée ici. Pour le nombre et l'emplacement de chaque DEL, sélectionnez la vue des données manquantes afin d'obtenir un affichage sous forme de diagramme en bande des DEL suivies en temps réel pour configurer le programme du mobile pour nourrisson.

Tout d'abord, saisissez le nombre de minutes pour chaque condition du premier jour, entrée deux. Pour la phase un, la condition sans renforcement. Six pour la phase deux, la condition avec renforcement, et zéro pour la phase trois du deuxième jour, saisissez deux pour la phase un, six pour la phase deux et deux pour la phase trois.

Vérifiez également la case. Utilisez xin par défaut afin que le seuil calculé pendant la phase de référence du premier jour devienne le seuil utilisé pour la condition d'acquisition du deuxième jour. Enfin, sélectionnez « stream frames », « all frames », puis cliquez sur « send » pour permettre au programme mobile d'utiliser les données du système de capture de mouvement afin d'activer le mobile pour nourrisson selon des critères spécifiés.

Ensuite, positionnez trois caméras autour du dispositif mobile, une sur le côté droit, une sur le côté gauche et une vue du dessus. Connectez-les au système informatique. Lancez le logiciel de vidéo pour synchroniser les trois entrées.

En outre, placez une quatrième caméra au-dessus de la tête du nourrisson pour enregistrer les expressions faciales et suivre le regard oculaire. Commencez par décrire l'expérience aux parents et informez-les d'interagir le moins possible avec leur nourrisson. Ensuite, déshabillez le nourrisson et placez-le sous le mobile.

Fixez le nourrisson sur la table à l'aide d'une bande Velcro placée en travers du tronc. Une fois le nourrisson bien immobilisé, fixez les marqueurs sternaux, puis les corps rigides du pied, de la jambe, de la cuisse et du bassin du nourrisson. Au début de chaque journée de test, lancez la tâche d'apprentissage mobile en démarrant simultanément le logiciel informatique de capture de mouvement et les caméras vidéo afin d'observer les mouvements spontanés de ruade du nourrisson pendant la période de référence des deux premières minutes.

Pendant cette période, le programme du mobile pour nourrissons calculera en continu le seuil d'activation du mobile à partir des données Z provenant de l'une des LED fixée sur le corps rigide de chaque pied, à la fin de la période de deux minutes de ligne de base. Observez comment le programme du mobile fixe le seuil à une hauteur correspondant à un écart-type au-dessus de la hauteur moyenne des deux pieds durant la période de ligne de base. Ensuite, pendant la condition d'acquisition, observez le mobile pour nourrisson qui tourne et joue de la musique lorsque la LED placée sur l'un ou l'autre pied franchit le seuil calculé durant la condition de deux minutes de ligne de base du premier jour de test, pendant la phase d'extinction.

Le deuxième jour du test, observer l'enfant qui donne des coups de pied spontanément, sans aucune récompense provenant du mobile. Après l'interaction de l'enfant avec le mobile fixe, fixer 10 LED individuelles bilatéralement sur la peau de l'enfant à l'aide de colliers EKG doubles faces comme indiqué ici, maintenir l'extrémité inférieure de l'enfant en position anatomique étendue pendant cinq secondes. Définir les angles articulaires dans cette position d'étalonnage comme étant de zéro degré.

Après le deuxième jour de test, peser le nourrisson sur une balance électronique numérique. Ensuite, mesurer la longueur du nourrisson, sa circonférence au niveau du segment médian de la cuisse, du tibia et du pied. Puis, mesurer la largeur du genou au niveau de la ligne articulaire du genou.

La largeur de leur cheville au niveau de la ligne de Malia ainsi que la largeur de leur pied au niveau des têtes métatarsiennes. Enfin, mesurer la longueur de leur cuisse depuis le grand trochanter jusqu'à la ligne de l'articulation du genou, la longueur de leur jambe depuis la ligne de l'articulation du genou jusqu'au maléole latéral, et la longueur de leur pied depuis le malléole médial jusqu'à l'articulation métatarso-phalangienne du premier orteil. Analyser la performance et l'apprentissage du nourrisson en calculant le pourcentage d'action des jambes renforcée, comme décrit dans le protocole accompagnant.

Pour analyser les mouvements des membres inférieurs, chargez les fichiers de données de position issus du système de capture du mouvement dans un programme MATLAB personnalisé afin d'interpoler les données de position manquantes sur jusqu'à 20 images consécutives à l'aide d'une spline cubique. Ensuite, chargez les fichiers interpolés dans un programme MATLAB personnalisé pour filtrer d'abord les données de position à l'aide d'un filtre de Butterworth du quatrième ordre avec une fréquence de coupure de cinq hertz, puis calculez les angles articulaires selon la méthode décrite par Soderquist et Wedin. Ce graphique illustre les différences de résultats comportementaux entre les nourrissons classés comme apprenants et ceux classés comme non-apprenants.

Les nourrissons ont été classés comme apprenants si leur action de jambe renforcée dans l'ensemble de la condition d'acquisition du deuxième jour était égale ou supérieure à 1,5 fois l'action de jambe renforcée de leur condition de base du premier jour. Remarquez la diminution initiale du pourcentage d'ARL chez les apprenants pendant les deux premières minutes de la condition d'acquisition du jour un. Les nourrissons ayant réussi la tâche ont réduit leur activité globale lorsque le mobile infantile a commencé à s'activer, peut-être d'abord comme une réponse d'orientation, puis peut-être comme une stratégie pour déterminer si leurs actions étaient associées à l'activation du mobile. Illustré.

Voici les différences de coordination hanche-genou entre les nourrissons classés comme apprenants et non apprenants. Les apprenants, mais pas les non apprenants, ont significativement diminué leur coefficient de corrélation entre les angles de la hanche et du genou entre la condition d'acquisition du jour deux et la condition de référence du jour un. Ici, les différences d'impulsion de couple musculaire au niveau de la hanche et du genou ont été analysées dans le groupe de nourrissons classés comme apprenants.

Un résultat solide était l'augmentation de l'impulsion du couple musculaire au niveau de la hanche et du genou pendant la condition d'extinction par rapport aux autres conditions. Les nourrissons ayant appris la tâche semblent produire de forts couples musculaires au niveau de la hanche et du genou pendant la condition d'extinction afin de tenter de réactiver le mobile. Ce paradigme expérimental peut être étendu aux nourrissons à risque de dysfonctionnement moteur.

Il peut être utilisé pour étudier comment les déficits affectant différentes populations de nourrissons influencent le processus d'apprentissage par découverte et la capacité à exécuter une action spécifique des membres inférieurs.