3 2 月, 2023

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婴儿的自发运动对于协调感觉系统的发展很重要

概括: 一项新的研究表明,儿童的自发和随机运动有助于感官系统的发育。

资源: 东京大学

根据东京大学的最新研究,儿童的自动和随机运动有助于发展他们的感官系统。

新生儿和婴儿的详细动作捕捉与骨骼肌的计算机模型相结合,使研究人员能够分析整个身体的肌肉交流和感觉。

研究人员发现了基于儿童随机探索行为而发展起来的肌肉相互作用模式,这些模式后来使他们能够在儿童时期进行连续运动。

更好地了解我们的感觉系统是如何进化的可以帮助我们深入了解人体运动的起源以及发育障碍的早期诊断。

从出生开始——甚至在子宫里——婴儿开始踢腿、扭动和移动,似乎没有目的或外部刺激。 这些被称为“自发运动”,研究人员认为它们在感觉系统的发育中发挥着重要作用,即控制肌肉、运动和协调的能力。

如果研究人员能够更好地理解这些看似随机的运动以及它们如何参与早期人类发育,我们或许也能够确定特定发育障碍(例如脑瘫)的早期指标。

目前,关于新生儿和婴儿如何学会四处走动的知识有限。 信息科学与技术研究生院的项目副教授 Hoshinori Kanazawa 说:“以前在感官发育领域的研究主要集中在运动学特性,即引起关节或身体一部分运动的肌肉活动。”

然而,我们的研究侧重于肌肉活动和全身感觉输入信号。 通过将肌肉骨骼模型与神经科学方法相结合,我们发现似乎没有明确任务或目的的自发运动有助于协调的感觉发育。”

首先,团队使用动作捕捉技术记录了 12 名健康新生儿(不足 10 天)和 10 名幼儿(约三个月大)的关节动作。 接下来,他们借助他们创建的全身比例的骨骼肌计算机模型来估计儿童的肌肉活动和感觉输入信号。

最后,他们使用计算机算法来分析输入信号与肌肉活动之间相互作用的时空特征(空间和时间)。

“令我们惊讶的是,在自发运动过程中,婴儿的运动会‘徘徊’并追踪不同的感官相互作用。我们将这种现象命名为感觉运动神游,”金泽说。

动作捕捉相机标签被轻轻贴在孩子的四肢、头部和腹部,使团队能够捕捉到全方位的动作。 图片来源:2022 Kanazawa 等人。

“人们普遍认为,感觉运动系统的发展通常是基于重复的感觉相互作用的发生,这意味着你执行相同动作的次数越多,你就越有可能学习和记住它。

然而,我们的研究结果表明,婴儿的感觉运动系统是基于探索行为或好奇心而发展起来的,因此他们不仅会重复相同的动作,还会重复多种动作。此外,我们的研究结果提供了早期自发运动和自动神经活动之间的概念联系”

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先前对人类和动物的研究表明,运动行为(运动)涉及一小组原始肌肉控制模式。 这些模式通常可以在特定或周期性运动中看到,例如步行或伸手。

这项最新研究的结果支持这样的理论,即新生儿和婴儿可以在没有明确目的或任务的情况下通过自发的全身运动获得感觉单元,即同步的肌肉活动和感觉输入。

即使通过感觉游荡,​​婴儿也表现出全身协调运动和预期运动的增加。 与新生儿组的随机动作相比,婴儿组的动作表现出更常见的顺序模式和动作。

接下来,Kanazawa 想研究动觉漫游如何影响后来的发展,例如行走和伸手,以及更复杂的行为和更高的认知功能。

“我最初的背景是婴儿康复。我研究的主要目标是了解早期运动发育的基本机制,并找到有助于促进儿童发育的知识。”

关于神经发育新闻的这项研究

作者: 新闻办公室
资源: 东京大学
沟通: 新闻办公室 – 东京大学
图片: 图片来自 Kanazawa 等人

原始搜索: 结果将出现在 美国国家科学院院士

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