Латерализация взгляда у младенцев: влияние генетики и среды на восприятие лиц и объектов

Введение в латерализацию мозговых функций

Церебральная латерализация относится к функциональной специализации двух полушарий головного мозга. Эта латерализация была обнаружена у большого числа видов из разных экосистем, что позволяет предположить, что она предоставляет важные эволюционные преимущества. В соответствии с этой идеей многие исследования обнаружили эволюционные преимущества, связанные с гемиспheric латерализацией. У людей функциональная латерализация была обнаружена, например, в восприятии, моторной функции, языке и памяти, и многие исследования обнаружили связи со структурными асимметриями в мозге. Кроме того, результаты свидетельствуют о некоторых общих паттернах латерализации между людьми и некоторыми видами животных, таких как специализация левого полушария для коммуникации и смещение правого полушария в сторону социальной отзывчивости.

Важность взгляда на лица в социальном взаимодействии

Взгляд на лицо других людей является важным аспектом социальной коммуникации, поскольку он дает нам информацию о намерениях, эмоциональных состояниях и familiarity других. Несколько исследований обнаружили, что люди имеют тенденцию предпочтительно смотреть на правую сторону лиц (то есть, смотреть на левую сторону лица с точки зрения наблюдателя). Это левое смещение взгляда extensively изучалось у взрослых и hypothesized быть тенденцией, основанной на преимуществе правого полушария в социальном восприятии и обработке лиц, учитывая, что визуальная информация в левом полуполе изначально направляется в правое полушарие. В соответствии с этой идеей, преимущество левого зрительного поля было обнаружено в определении пола и facial выражений, и направление взгляда определяется более точно, когда presented в левом, а не в правом зрительном поле. Кроме того, была обнаружена правосторонняя активация полушария во время обработки эмоциональных facial выражений, что поддерживает гипотезу о преимуществе правого полушария в обработке лиц.

Теории, объясняющие доминирование правого полушария

Несколько теорий attempted объяснить доминирование правого полушария в обработке лиц. Было suggested, что правое полушарие обращает внимание как на левое, так и на правое полуполе, в то время как левое полушарие обращает внимание только на правое полуполе, что приводит к left-sided neglect при повреждении правого полушария. Другие suggested, что правое полушарие полагается на configural обработку, в то время как левое полушарие полагается на featural обработку. Эта точка зрения была поддержана findings, показывающими большее left-sided perceptual смещение в задачах оценки эмоций при просмотре upright лиц (configural обработка) по сравнению с просмотром inverted лиц (featural обработка).

Исследования латерализации взгляда в младенчестве и детстве

Несмотря на большое количество исследований, анализирующих левое смещение взгляда в зрелом возрасте, относительно few исследования были сосредоточены на латерализации взгляда в детстве и младенчестве. Однако, facespecific левое смещение взгляда было обнаружено у 4-летних и 5-летних детей. Одно исследование обнаружило левое смещение взгляда при просмотре лиц уже в возрасте 3 месяцев, но только для нижней части лица при просмотре естественно движущихся лицевых стимулов. Facespecific левое смещение взгляда также было обнаружено в возрасте 11 месяцев, в то время как два других исследования found, что младенцы в возрасте 6 и 14 месяцев show левое смещение взгляда как для лиц, так и для объектов, предполагая, что латерализация взгляда в младенчестве может быть общей и развиваться в facespecific с течением времени, возможно, через процесс perceptual narrowing. Это означает, что facespecific левое смещение взгляда, обнаруженное у детей старшего возраста и взрослых, может быть experience-dependent процессом постепенной специализации, когда младенцы начинают с общей левой тенденции взгляда, которая через опыт looking at vast amount лиц развивается в facespecific левое смещение взгляда. Подобная постепенная специализация была предложена для распознавания лиц. Однако неизвестно, когда происходит этот потенциальный переход от общего к facespecific левому смещению взгляда, и как опыт может формировать эту trajectory.

Латерализация при расстройствах аутистического спектра

В то время как исследования латерализации у typically развивающихся детей проливают свет на раннее emergence церебральных асимметрий и потенциальное влияние на социальные и когнитивные способности при типичном развитии, также важно исследовать, присутствуют ли атипичные паттерны латерализации при neurodevelopmental условиях. Одним из таких условий является аутизм, который характеризуется трудностями в социальной коммуникации, restrictive/repetitive поведениями и сенсорными атипиями. Растущее количество литературы обнаружило атипичную латерализацию у аутичных individuals, включая атипичную латерализацию connectivity моторных цепей, структурную асимметрию в языковых regions и ambiguous hand preferences. Несколько исследований показали, что дети и toddlers с аутизмом обрабатывают лица иначе, чем typically развивающиеся дети, sparking вопрос о том, могут ли быть различия в латерализации взгляда между аутичными и неаутичными детьми.

Цели и методы настоящего исследования

В этом исследовании мы analyzed специфичность латерализации взгляда в раннем младенчестве (5 месяцев) путем presentation как лиц, так и более широких классов стимулов. Условие facespecific состояло из динамически движущихся лиц (социальное условие), в то время как другие условия состояли из collections точек (несоциальное условие) и статических лиц, перемежающихся несоциальными объектами (смешанное условие). Основываясь на более ранних findings левого смещения взгляда у младенцев как для социальных, так и для несоциальных стимулов, мы hypothesized, что мы найдем, на групповом уровне, значительное preference для левой стороны лица в Социальном условии и левой стороны экрана в Несоциальном и Смешанном условиях, и что латерализация взгляда в этих условиях будет correlated.

Роль генетических и environmental факторов

В то время как функциональная латерализация seems быть эволюционно advantageous, наследственность, например, handedness и speech laterality в зрелом возрасте low, предполагая большое влияние environmental факторов. Это probes вопрос о том, influenced ли латерализация взгляда в основном генетикой или средой. Для того чтобы elucidate этиологию латерализации взгляда в раннем младенчестве и increase понимание emerging левого смещения взгляда, мы analyzed генетическое и environmental (shared и unique) влияние на индивидуальные различия в латерализации взгляда, используя классический близнецовый подход сравнения similarity в монозиготных и дизиготных близнецовых парах.

Участники исследования

Выборка состояла из участников longitudinal BabyTwins Study Sweden (BATSS), которые были recruited из национального population registry (был selected только район Стокгольма due to личных оценок в Стокгольме). С 2016 по 2020 год 311 семей (29% от всей популяции однополых близнецов, родившихся в этом районе) приняли участие в multimethods оценке в 5 месяцев. Сбор данных проводился в Центре нарушений нейроразвития Каролинского института (KIND) в Стокгольме, Швеция. В целом, выборка исследования имеет высокий socioeconomic статус и включает в основном семьи, родившиеся в Швеции (90% близнецовых пар имели по крайней мере одного родителя, родившегося в Швеции). Родители дали informed согласие на участие. BATSS был approved региональным ethics советом в Стокгольме и conducted в соответствии с Хельсинкской декларацией.

Методы отслеживания взгляда и стимулы

Стимулы, использованные в этом исследовании (Несоциальное условие; Социальное условие; Смешанное условие), не были purposefully designed для измерения латерализации взгляда, но были использованы для этой цели, так как мы believe, что они fulfil характеристики, необходимые для ответа на наши исследовательские вопросы. Во всех трех условиях выборка основана на одном и том же наборе младенцев из BATSS, хотя выборка slightly varies в каждом условии due to стимул-specific критериев исключения.

Результаты исследования

Вопреки preregistered гипотезе, было обнаружено статистически значимое правое смещение взгляда в Социальном условии. Значительное правое смещение взгляда также было found в Смешанном условии, в то время как значительное левое смещение взгляда было found в Несоциальном условии. Не было значительной разницы в этих результатах при анализе близнеца 1 и близнеца 2 separately. Были clear индивидуальные различия во всех условиях, предполагающие, что некоторые individuals preferred смотреть на левую сторону, а некоторые preferred смотреть на правую сторону.

Генетический анализ

Близнецовые корреляции для Социального условия suggested генетическое влияние на эту measure (т.е. корреляция MZ выше, чем корреляция DZ), но близнецовые корреляции для Несоциального и Смешанного условий did not. Модель ACE была fitted, separately для каждого условия. Наилучшая fitting модель для Социального условия была модель AE, где компонент shared environment был dropped. Эта модель suggested умеренное генетическое влияние на латерализацию в Социальном условии. Наилучшая fitting модель для Несоциального условия была модель CE, которая suggested низкое влияние shared environment и большое влияние unique environment. Наилучшая fitting модель для Смешанного условия была модель E, что означает, что никакие семейные факторы (генетические или негенетические) не влияют на латерализацию взгляда в этом условии.

Обсуждение результатов

Цели этого исследования consisted в оценке латерализации взгляда во время наблюдения за лицами и более широкой оценке тенденций латерализации across wider set стимулов, а также в оценке влияния генетических и environmental факторов на латерализацию взгляда. Взрослые tend смотреть влево при просмотре лиц, и некоторые исследования обнаружили similar левое смещение взгляда в младенчестве. Здесь мы не обнаружили левого смещения взгляда при presentation лиц (как по отдельности, так и вперемешку с несоциальными объектами), но instead значительное правое смещение взгляда. Хотя мы обнаружили левое смещение взгляда, когда младенцы viewed несоциальные события (коллекция numerically меняющихся точек), эти результаты suggest, что в этом возрасте нет общего или facespecific левого смещения взгляда.

Причины правостороннего смещения взгляда у младенцев

Что может быть причиной правостороннего смещения взгляда для лиц в раннем младенчестве? В возрасте 5 месяцев мозг еще не mature, и миелинизация ongoing, что означает, что specialized circuitry для обработки лиц, возможно, еще не emerged. Было argued, что neural специализация для обработки лиц является продуктом innate preference для ориентирования на лица и опыта, полученного от looking at vast amount лиц в течение development. Поэтому plausible, что младенцы в первые несколько месяцев жизни еще не gained enough опыта с лицами, чтобы развить определенные specialized корковые circuits, involved в обработке лиц. Это может объяснить, почему мы не находим левого смещения взгляда, которое часто attributed к преимуществу правого полушария в обработке лиц. В отсутствие holistic модуля обработки лиц возможно, что специализация левого полушария на fine-grained обработке driving взгляд вправо.

Выводы и значение исследования

В возрасте 5 месяцев младенцы show левое смещение взгляда при просмотре несоциальных стимулов (коллекция numerically меняющихся точек) и правое смещение взгляда при просмотре динамических лиц и статических лиц, перемежающихся несоциальными объектами. Индивидуальные различия в тенденции смотреть на левую или правую сторону лиц были умеренно heritable, в то время как не было обнаружено генетического влияния на латерализацию взгляда при взгляде на более широкие классы социальных и несоциальных стимулов, что позволяет предположить genetic специфичность латерализованного взгляда при viewing лиц. Это исследование вносит важный вклад в понимание развития зрительного восприятия и роли генетических факторов в формировании индивидуальных различий у младенцев.