Развитие восприятия пространства у младенцев: как зрительные объекты влияют на тактильную обработку в 4 месяца

Введение в исследование мультисенсорного развития младенцев

Способность действовать в окружающей среде и воспринимать свое место в ней требует умения представлять динамические отношения между сенсорными событиями, происходящими во внешнем пространстве (часто аудиовизуальные особенности объектов или людей) и сенсорными событиями на теле (часто соматосенсорные стимулы). Последние 20 лет стали свидетелями значительных успехов в нашем понимании этой способности представлять события в периперсональном пространстве. Учитывая динамический характер периперсональных пространственных взаимодействий — когда события во внешнем (визуальном и слуховом) пространстве влияют на последующие соматосенсорные события и наоборот — более recentние исследования рассматривали роль сенсорных predictions в основе representations периперсонального пространства у взрослых людей.

Методология исследования

В исследовании участвовали младенцы в возрасте 4 (n=20, 9 девочек) и 8 (n=20, 10 девочек) месяцев. Им показывали визуальный объект, который двигался к их телу или удалялся от него. Это представлялось в нижней половине экрана, и младенцы не фиксировали на нем взгляд, вместо этого focusing на attention getter в верхней части экрана. Затем движущийся визуальный объект исчезал, и за ним следовал вибротактильный стимул, происходящий позже во времени и в другом месте в пространстве (на их руках).

Электрофизиологические измерения

Соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП) — это электрические реакции мозга, регистрируемые с поверхности кожи головы в ответ на тактильную стимуляцию. У 4-месячных младенцев ССВП усиливались, когда тактильные стимулы предшествовались непри attended приближающимся визуальным движением, что демонстрирует, что динамические визуально-соматосенсорные корковые взаимодействия, лежащие в основе representations тела и периперсонального пространства, начинаются рано в первый год жизни.

Результаты исследования

В выборке 8-месячных младенцев ССВП все больше усиливались (неожиданными) тактильными стимулами, следующими за удаляющимся визуальным движением, по мере увеличения возраста в днях, что демонстрирует изменения в нейронной основе representations периперсонального пространства в течение первого года жизни.

Анализ данных 4-месячных младенцев

Сначала мы провели simulations, чтобы определить, являются ли какие-либо различия между conditions в ССВП 4-месячных младенцев статистически надежными на основе sample point by sample point. Этот simulation approach исследовал различия в ССВП в каждой sample point между 100 мс до начала тактильного стимула и 900 мс после него, корректируя для autocorrelation последовательных sample points. Simulation сгенерировала 1000 random datasets с тем же уровнем autocorrelation observed данных, а также с тем же количеством participants и sample points.

Выявленные компоненты ССВП

Мы identificровали пять основных components, labeled согласно их polarity и peak latency: P286 (202–354 мс); N398 (356–440 мс); P506 (442–548 мс); N560 (550–598 мс); P662 (600–700 мс). В пределах каждого component мы провели paired t-test для сравнения mean individual amplitudes waveform между двумя conditions.

Обсуждение результатов

По крайней мере с 4-месячного возраста корковая соматосенсорная обработка человеческих младенцев модулируется направлением движения относительно тела ранее presented (и непри attended) визуального объекта. Предыдущие исследования уже identificровали, что маленькие младенцы чувствительны к движению визуальных объектов относительно тела, а также к пространственным и временным соответствиям между тактильными и визуальными стимулами на их теле.

Настоящее исследование впервые показывает, что маленькие младенцы могут комбинировать эти способности и, таким образом, чувствительны к динамическим relations между визуальными и тактильными стимулами, когда эти стимулы presented в разных местах и через временной gap

Значение для понимания развития

Это важно, потому что такая способность является prerequisite для младенцев, чтобы иметь возможность воспринимать мультисенсорные interactions, которые characterize динамические interactions между объектами и телом в периперсональном пространстве. Наши findings показывают, что ССВП 4-месячных (и младших 8-месячных) младенцев enhanced после приближающегося визуального движения, в то время как старшие 8-месячные, по-видимому, показывают обратную pattern.

Нейронные основы периперсонального пространства

Исследования нейронной основы периперсонального пространства у зрелых приматов и взрослых людей identificровали neural network, обслуживающий быстрые нейронные и behavioral responses к объектам и sounds, приближающимся к телу. Считается, что эти responses underpinned predictive mechanisms, использующие visual motion cues для принятия judgments о времени и location надвигающегося тактильного стимула и последующего enhancing тактильной processing в время и location надвигающегося контакта.

Возможные объяснения findings

Мы предложили четыре потенциальных explanation визуально-тактильных abilities, observed здесь у 4- и 8-месячных младенцев: что младенцы способны обрабатывать визуально-тактильные периперсональные events через (i) визуально-тактильные predictive process, (ii) визуально-тактильное crossmodal attention, (iii) визуальное cuing motor preparation, и (iv) визуально-тактильное crossmodal binding.

• Визуально-тактильные predictive process
• Визуально-тактильное crossmodal attention
• Визуальное cuing motor preparation
• Визуально-тактильное crossmodal binding

Заключение и выводы

Здесь мы показали, что уже с 4-месячного возраста младенцы обрабатывают соматосенсорную информацию по-разному, когда ей предшествует временно и пространственно distant визуальный объект, приближающийся к телу. Это finding указывает на то, что фундаментальные aspects мультисенсорных processes, underpinning representations периперсонального пространства и self-awareness в более общем плане, находятся на месте до onset skilled action.

Тем не менее, существуют поразительные developmental changes в том, как мозг младенцев обрабатывает визуально-тактильные events, происходящие across периперсональное пространство между 4 и 8 месяцами жизни. По мере того как младенцы приближаются к 9 месяцам, мы все больше видим, в более поздних соматосенсорных components, больше processing тех тактильных стимулов, которые не были predicted предшествующим непри attended визуальным движением.