De spontane bewegingen van een baby hebben een doel

Newswise – De automatische en willekeurige bewegingen van baby’s helpen hun sensorische systeem te ontwikkelen, volgens nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Tokio. Gedetailleerde motion capture van pasgeborenen en baby’s werd gecombineerd met een musculoskeletaal computermodel, om de onderzoekers in staat te stellen de communicatie tussen spieren en sensaties in het hele lichaam te analyseren. Onderzoekers hebben patronen van spierinteractie gevonden die zich ontwikkelen op basis van het willekeurige verkennende gedrag van de kinderen, waardoor ze later als baby’s opeenvolgende bewegingen kunnen uitvoeren. Een beter begrip van hoe ons sensorisch systeem zich ontwikkelt, kan ons helpen inzicht te krijgen in de oorsprong van menselijke beweging en een vroege diagnose van ontwikkelingsstoornissen.

Als je ooit tijd met een baby hebt doorgebracht, is het je misschien opgevallen dat hij nauwelijks stil blijft staan. Vanaf de geboorte – en zelfs in de baarmoeder – beginnen baby’s te schoppen, te wiebelen en te bewegen, schijnbaar zonder doel of externe stimulatie. Dit worden “spontane bewegingen” genoemd en onderzoekers geloven dat ze een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van het sensorische systeem, namelijk ons ​​vermogen om onze spieren, bewegingen en coördinatie te controleren. Als we deze ogenschijnlijk willekeurige bewegingen beter kunnen begrijpen en hoe ze betrokken zijn bij de vroege menselijke ontwikkeling, kunnen we misschien ook vroege indicatoren van sommige ontwikkelingsstoornissen, zoals hersenverlamming, identificeren.

Momenteel is er beperkte kennis over hoe pasgeborenen en baby’s leren hun lichaam te bewegen. “Eerder onderzoek op het gebied van sensorische ontwikkeling was gericht op kinematische eigenschappen, de spieractiviteiten die beweging in een gewricht of een deel van het lichaam veroorzaken”, zegt projectmedewerker Hoshinori Kanazawa van de Graduate School of Information Science and Technology. Ons onderzoek richtte zich echter op spieractiviteit en sensorische inputsignalen van het hele lichaam. Door een musculoskeletaal model te combineren met een neurowetenschappelijke methode, ontdekten we dat spontane bewegingen, die geen duidelijke missie of doel lijken te hebben, bijdragen aan een gecoördineerde sensorische ontwikkeling.”

Eerst registreerde het team de gezamenlijke bewegingen van 12 gezonde pasgeborenen (minder dan 10 dagen oud) en 10 jonge kinderen (ongeveer 3 maanden oud) met behulp van motion capture-technologie. Vervolgens schatten ze de spieractiviteit en sensorische inputsignalen van de kinderen met behulp van een computermodel op volledige lichaamsschaal van skeletspieren, dat ze maakten. Ten slotte gebruikten ze computeralgoritmen om spatiotemporele kenmerken (zowel ruimte als tijd) van de interactie tussen invoersignalen en spieractiviteit te analyseren.

“We waren verrast dat de bewegingen van baby’s tijdens spontaniteit ‘dwaalden’ en verschillende sensorische interacties volgden. We noemden dit fenomeen sensorimotorische fuga, ‘zei Kanazawa. “Algemeen wordt aangenomen dat de ontwikkeling van het sensorimotorische systeem in het algemeen afhangt van het optreden van herhaalde sensorische interacties. , wat betekent dat hoe meer je dezelfde actie doet, hoe groter de kans dat je het leert en onthoudt. Onze resultaten gaven echter aan dat kinderen hun sensomotorisch systeem ontwikkelen op basis van onderzoekend gedrag of nieuwsgierigheid, zodat ze niet alleen dezelfde handeling herhalen, maar een verscheidenheid aan handelingen. Bovendien bieden onze bevindingen een conceptueel verband tussen vroege spontane bewegingen en spontane neurale activiteit.”

Eerdere studies bij mensen en dieren hebben aangetoond dat locomotorisch gedrag (beweging) een klein aantal primitieve spiercontrolepatronen omvat. Dit zijn patronen die meestal te zien zijn in specifieke of periodieke bewegingen, zoals lopen of reiken. De resultaten van deze laatste studie ondersteunen de theorie dat pasgeborenen en baby’s sensorische eenheden kunnen verwerven, dat wil zeggen gesynchroniseerde spieractiviteiten en sensorische input, door spontane bewegingen van het hele lichaam zonder een expliciet doel of taak. Zelfs door zintuiglijk dwalen vertoonden de baby’s een toename in gecoördineerde bewegingen van het hele lichaam en in anticiperende bewegingen. De bewegingen van de zuigelingengroep vertoonden meer algemene sequentiële patronen en bewegingen, vergeleken met de willekeurige bewegingen van de pasgeborenengroep.

Vervolgens wil Kanazawa kijken hoe kinesthetisch dwalen de latere ontwikkeling beïnvloedt, zoals lopen en reiken, samen met complexer gedrag en hogere cognitieve functies. “Mijn oorspronkelijke achtergrond is kinderrevalidatie. Mijn grote doel met mijn onderzoek is om de basismechanismen van vroege motorische ontwikkeling te begrijpen en om kennis te vinden die de ontwikkeling van kinderen zal helpen verbeteren.”

####

Titel van het document:

Hoshinori Kanazawa, Yasunori Yamada, Kazutoshi Tanaka, Masahiko Kawai, Fusako Niwa, Kougoro Iwanaga en Yasuo Kuniyoshi”Sensorische informatie over de structuur van open bewegingen aan het begin van de menselijke ontwikkeling.. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika. https://doi.org/10.1073/pnas.2209953120

Financiering:

Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door JSPS KAKENHI (subsidienummers 22H04770, 21K11495 en 21H00937).

Handige links:

Graduate School voor informatiewetenschappen en technologie: https://www.iu-tokyo.ac.jp/index_e.shtml

Hoshinori Kanazawa-webpagina: http:// www.isi.imi.iu-tokyo.ac.jp/~kanazawa/

Over de Universiteit van Tokio
De Universiteit van Tokio is een toonaangevende universiteit in Japan en een van de beste onderzoeksuniversiteiten ter wereld. De enorme onderzoeksoutput van zo’n 6.000 onderzoekers wordt gepubliceerd in de belangrijkste internationale tijdschriften op het gebied van kunst en wetenschap. Onze levendige studentenorganisatie omvat ongeveer 15.000 niet-gegradueerde studenten, 15.000 postdoctorale studenten en meer dan 4.000 internationale studenten. Ga voor meer informatie naar www.u-tokyo.ac.jp/en/ of volg ons op Twitter op @UTokyo_News_en.