כימות למידה בתינוקות צעירים: פעולות מעקב רגלו במהלך משימה למידת גילוי

מטרת הניסוי הבא היא לחקור את הופעתן והתפתחותן של תנועות רגליים כאשר תינוקות לומדים משימה מסוימת. זה מושג על ידי הנחת תינוק מתחת לניידת תינוק והצמדת סמנים גלויים למצלמה לרגלי התינוק. לאחר מכן, עוקבים אחר תנועות הרגליים של התינוק בזמן שהוא משתתף במשימת למידת גילוי שבה הנייד מסתובב ומשמיע מוזיקה.

בכל פעם שהתינוק נע באחת מרגליו אנכית על פני סף וירטואלי, תנועות הרגליים של התינוק מנותחות כדי לקבוע אם התינוק למד שפעולת הרגל שלו הפעילה את הנייד וכיצד התינוק שינה את תנועות הרגליים שלו במהלך הניסוי. בסופו של דבר, פרדיגמת למידת גילוי חדשה זו מספקת מידע על התהליכים שתינוקות חוקרים ומנצלים כאשר הם לומדים לשנות את תנועותיהם הספונטניות לביצוע פעולות ספציפיות למשימה. פרדיגמה זו ייחודית בכך שכאשר תינוקות מגלים באופן עצמאי שפעולת הרגליים שלהם היא שמפעילה את הנייד.

תנועות הרגליים שלהם עוקבות באמצעות מערכת לכידת תנועה. ייתכן שלפרדיגמות קודמות היה אחד מהמאפיינים הללו, אך שניהם נחוצים כדי לכמת את תהליך הלמידה של תינוקות צעירים. שיטה זו יכולה לסייע לנו לענות על כמה משאלות המפתח בתחום, כגון כיצד תינוקות לומדים על ידי חקר העולם סביבם.

כדי להתחיל, הגדר את מערכת לכידת התנועה על ידי יישור מערכת הקואורדינטות של שני חיישני לכידת התנועה לזו של חיישן ייחוס. על ידי לחיצה ראשונה על בצע רישום חדש בתוכנית לכידת התנועה. לאחר מכן הזן זמן איסוף של 30 שניות ולחץ על הירשם.

לאחר לחיצה על הרישום, העבר את אובייקט הרישום בתוך נפח הלכידה של המערכת למשך 30 שניות. לאחר השלמת הרישום, שורש פירושו רישום ריבועי יופיע על מסך המחשב. לאחר מכן לחץ על בצע יישור חדש בתוכנית לכידת התנועה כדי ליישר את מערכת הקואורדינטות הגלובלית לטבלת הבדיקה באמצעות אובייקט הרישום, הגדר את המקור על ידי הצבת אובייקט הרישום בפינה השמאלית העליונה של שולחן הבדיקה ולחיצה על דיגיטציה בתוכנית לכידת התנועה.

לאחר מכן הגדר את ציר Z על ידי הצבת אובייקט הרישום על גבי ספר ולחיצה, דיגיטציה של ציר Z בניצב לטבלה. לאחר מכן, הגדר את המישור החיובי של ZY על ידי הזזת אובייקט הרישום בספר לאורך הטבלה ולחיצה על דיגיטציה. ציר Y מקביל לאורך הטבלה וציר x מקביל לרוחב הטבלה.

חבר את נוריות ה-LED ליציאות שתי הפעימות והזן את מספר הנוריות לכל יציאת strobe בתוך תוכנית מערכת לכידת התנועה. עיין באיור 3 המוצג כאן. עבור המספר והמיקום של כל LED, בחר את תצוגת הנתונים החסרה כדי לספק תרשים רצועות כמו תצוגה של נוריות LED שנמצאות במעקב בזמן אמת כדי להגדיר את התוכנית הניידת לתינוקות.

ראשית, הזן את מספר הדקות עבור כל תנאי ליום הראשון, הזן שני. לשלב הראשון, התנאי ללא חיזוק. שישה לשלב השני, מצב החיזוק ואפס לשלב השלישי ביום השני, קלט שניים לשלב הראשון, שש לשלב השני ושניים לשלב השלישי.

סמן גם את התיבה. השתמש ב-xin כברירת מחדל כך שהסף המחושב במהלך קו הבסיס של היום הראשון יהיה הסף המשמש לתנאי הרכישה של היום השני. לבסוף, בחר מסגרות זרם, כל הפריימים ולחץ על שלח כדי לאפשר לתוכנית הניידת להשתמש בנתונים ממערכת לכידת התנועה כדי להפעיל את הנייד לתינוקות על סמך קריטריונים מוגדרים.

לאחר מכן, מקם שלוש מצלמות סביב המערך הנייד, אחת לרוחב ימין, אחת לרוחב השמאלי ואחת מעל. ולחבר אותם למערכת המחשב. הפעל את תוכנית מחשב הווידאו כדי לסנכרן את שלוש הכניסות.

בנוסף, הניחו מצלמה רביעית מעל ראשו של התינוק כדי להקליט הבעות פנים ולעקוב אחר מבט העיניים. התחילו בתיאור הניסוי להורים והודיעו להם לקיים כמה שפחות אינטראקציה עם התינוק שלהם. לאחר מכן, הפשיטו את התינוק והניחו את התינוק מתחת לנייד.

הצמידו את התינוק לשולחן באמצעות רצועת סקוטש המונחת על תא המטען. לאחר הקיבוע במקום, חבר את סמני החזה ואחריהם כף הרגל, השוק, הירך והגוף הנוקשה של האגן של התינוק. בתחילת כל יום מבחן, התחל את משימת הלמידה הניידת על ידי הפעלה סינכרונית של מערכת לכידת התנועה, תוכנת המחשב הנייד ומצלמות הווידאו צופות בתינוק בועט באופן ספונטני במהלך פרק הזמן הבסיסי של שתי הדקות הראשונות.

במהלך תקופה זו, התוכנית הניידת לתינוקות תחשב באופן רציף את הסף להפעלה ניידת על סמך נתוני Z מאחת מנורות ה-LED על הגוף הקשיח של כל רגל בסוף תקופת הבסיס של שתי דקות. שימו לב כאשר התוכנית הניידת קובעת את הסף בגובה של סטיית תקן אחת מעל הגובה הממוצע של שתי הרגליים במהלך תקופת הבסיס. לאחר מכן, במהלך תנאי הרכישה, שימו לב כאשר הנייד של התינוק מסתובב ומשמיע מוזיקה כאשר הנורית המונחת על שתי הרגליים חוצה את הסף שחושב במהלך מצב הבסיס של שתי דקות מהיום הראשון של הבדיקה בשלב ההכחדה.

ביום השני של הבדיקה, התבונן כיצד התינוק בועט באופן ספונטני ללא כל חיזוק נייד לאחר האינטראקציה של התינוק עם התיקון הנייד. 10 נוריות LED בודדות דו-צדדיות לעור התינוק באמצעות צווארוני א.ק.ג דו צדדיים כפי שמוצג כאן, מחזיקים את הגפה התחתונה של התינוק במצב אנטומי מורחב למשך חמש שניות. הגדר את זוויות המפרק במצב כיול זה כאפס מעלות.

לאחר היום השני של הבדיקה, שקלו את התינוק על משקל חשמלי דיגיטלי. לאחר מכן מדוד את אורך התינוק, היקפו בחלק האמצעי של הירך, השוק וכף הרגל. לאחר מכן, מדוד את רוחב הברך בקו מפרק הברך.

רוחב הקרסול שלהם בקו מאליה כמו גם רוחב כף הרגל שלהם בראשי המטטרסל. לבסוף, מדדו את אורך הירך שלהם מהטרוקנטר הגדול יותר לקו מפרק הברך, את אורך השוק שלהם מקו מפרק הברך למאלו הצדדי ואת אורך כף הרגל שלהם מהמולי המדיאלי למפרק הפלאנג' המטטרסלי הראשון. נתח את הביצועים והלמידה של התינוק על ידי חישוב אחוז פעולת הרגליים המחוזקות כמתואר בפרוטוקול הטקסט הנלווה.

כדי לנתח תנועות רגליים, טען קבצי נתוני מיקום המופקים ממערכת לכידת התנועה לתוכנית MATLAB מותאמת אישית כדי לאינטרפולציה של נתוני מיקום חסרים עבור עד 20 פריימים רצופים באמצעות ספליין מעוקב. לאחר מכן, טען את הקבצים האינטרפולציה לתוכנית MATLAB מותאמת אישית כדי לסנן תחילה את נתוני המיקום באמצעות באטרוורת' מסדר רביעי עם תדר חיתוך של חמישה הרץ, ולאחר מכן לחשב את זוויות המפרק כפי שתוארו על ידי soderquist ו-wedin. גרף זה מתאר הבדלים בתוצאות ההתנהגות בין תינוקות שסווגו כלומדים, לבין אלה שסווגו כלא לומדים.

תינוקות סווגו כלומדים אם פעולת הרגל המחוזקת שלהם בכל מצב הרכישה של היום השני הייתה שווה או גדולה פי 1.5 מפעולת הרגל המחוזקת של מצבם הבסיסי ביום הראשון. שימו לב לירידה הראשונית באחוז ה-RLA של הלומדים במהלך שתי הדקות הראשונות של תנאי הרכישה של היום הראשון. תינוקות שלמדו את המטלה הפחיתו את הפעולה הכוללת שלהם כאשר הנייד של התינוק החל לפעול, אולי תחילה כתגובה מכוונת, ואז אולי כאסטרטגיה לקבוע אם פעולותיהם קשורות להפעלה ניידת. המוצג.

להלן ההבדלים בתיאום ברך הירך בין תינוקות המסווגים כלומדים ולא לומדים. הלומדים, אך לא לא לומדים, הפחיתו באופן משמעותי את מקדם המתאם של זווית הברך בין מצב הרכישה ביום השני למצב הבסיס של היום הראשון. כאן, ההבדלים בדחף מומנט שרירי הירך והברך נותחו בקבוצת התינוקות שסווגו כלומדים.

ממצא חזק היה העלייה בדחף מומנט שרירי הירך והברך במהלך מצב ההכחדה בהשוואה למצבים האחרים. נראה כי תינוקות שלמדו את המשימה מייצרים מומנטים גדולים של שרירי הירך והברכיים במהלך מצב ההכחדה בניסיון להפעיל מחדש את הנייד. ניתן להרחיב פרדיגמה ניסויית זו לתינוקות בסיכון להפרעות בתפקוד התנועה.

ניתן להשתמש בו כדי לחקור כיצד ליקויים של אוכלוסיות שונות של תינוקות משפיעים על תהליך הגילוי, הלמידה והיכולת לבצע פעולת רגל ספציפית למשימה.