Name: quantifying learning in young infants: tracking leg actions during a discovery-learning task
Uploaded: 2015-06-01T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task at JoVE.com

Esta investigación fue apoyada por la Promoción de Estudios de Doctorado (PODS) I y II premios de la Fundación para la Terapia Física y una Beca de Adopt-A-Doc de la Sección de Educación de la Asociación Americana de Terapia Física de Barbara Sargent.

La Junta de Revisión Institucional de la Universidad del Sur de California aprobó este estudio. 1. Sistema de Preparación <ol><li> Establecer el sistema de captura de movimiento. Nota: estos pasos son diferentes para cada sistema de captura de movimiento. <ol><li> Alinear los sistemas de los dos sensores de captura de movimiento a la de un sensor de coordenadas haciendo clic en &quot;Realizar Nuevo Registro&quot; en el programa de captura de movimiento, entrando en un tiempo de...

<ol>
	<li>Gibson, E. J., Pick, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Ecological Approach to Perception, Learning and Development. , (2000).</li><li>Thelen, E., Smith, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Dynamic Systems Approach to the Development of Cognition and Action. , (1994).</li><li>Sargent, B., Schweighofer, N., Kubo, M., Fetters, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infant+exploratory+learning:+influence+on+leg+joint+coordination.">Infant exploratory learning: influence on leg joint coordination.</a> PLoS One. 9 (3), e91500 (2014).</li><li>Rovee-Collier, C. K., Gekoski, M. J., Reese, H. W., Lipsitt, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+economics+of+infancy:+A+review+of+conjugate+reinforcement.">The economics of infancy: A review of conjugate reinforcement.</a> Adv Child Dev Behav. 13, 195-255 (1979).</li><li>Heathcock, J. C., Bhat, A. N., Lobo, M. A., Galloway, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+performance+of+infants+born+preterm+and+full-term+in+the+mobile+paradigm:+learning+and+memory.">The performance of infants born preterm and full-term in the mobile paradigm: learning and memory.</a> Phys. Ther. 84 (9), 808-821 (2004).</li><li>Haley, D. W., Weinberg, J., Grunau, R. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constrained+motor-perceptual+task+in+infancy:+effects+of+sensory+modality.">Constrained motor-perceptual task in infancy: effects of sensory modality.</a> J. Mot. Behav. 40 (2), 133-142 (2008).</li><li>Chen, Y., Fetters, L., Holt, K., Saltzman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+the+mobile+move:+constraining+task+and+environment.">Making the mobile move: constraining task and environment.</a> Infant Behav. Dev. 25 (2), 195-220 (2002).</li><li>Ohr, P. S., Fagen, J. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=skills:+A+dynamical+system+analysis+of+treadmill+stepping+in+the+first+year.">skills: A dynamical system analysis of treadmill stepping in the first year.</a> Monogr Soc Res Child Dev. 56 (1), 1-98 (1991).</li><li>Soderkvist, I., Wedin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+the+movements+of+the+skeleton+using+well-configured+markers.">Determining the movements of the skeleton using well-configured markers.</a> J. Biomech. 26 (12), 1473-1477 (1993).</li><li>Schneider, K., Zernicke, R. F., Ulrich, B. D., Jensen, J. L., Thelen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+movement+control+in+infants+through+the+analysis+of+limb+intersegmental+dynamics.">Understanding movement control in infants through the analysis of limb intersegmental dynamics.</a> J. Mot. Behav. 22 (4), 493-520 (1990).</li><li>Jensen, J. L., Schneider, K., Ulrich, B. D., Zernicke, R. F., Thelen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+dynamics+of+the+leg+movement+patterns+of+human+infants:+I.+the+effects+of+posture+on+spontaneous+kicking.">Adaptive dynamics of the leg movement patterns of human infants: I. the effects of posture on spontaneous kicking.</a> J. Mot. Behav. 26 (4), 303-312 (1994).</li><li>Fetters, L., Sapir, I., Chen, Y. 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Biomech. 25 (2), 145-148 (1992).</li><li>Sun, H., Jensen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Body+segment+growth+during+infancy.">Body segment growth during infancy.</a> J. Biomech. 27 (3), 265-275 (1994).</li><li>Murray, R. M., Li, Z., Sastry, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation. , (1994).</li><li>Galloway, J. C., Koshland, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+coordination+of+shoulder,+elbow+and+wrist+dynamics+during+multijoint+arm+movements.">General coordination of shoulder, elbow and wrist dynamics during multijoint arm movements.</a> Exp. Brain Res. 142 (2), 163-180 (2002).</li><li>Angulo-Kinzler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploration+and+selection+of+intralimb+coordination+patterns+in+3-month+old+infants.">Exploration and selection of intralimb coordination patterns in 3-month old infants.</a> J. Mot. Behav. 33, 363-376 (2001).</li><li>Fetters, L., Chen, Y. P., Jonsdottir, J., Tronick, E. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kicking+coordination+captures+differences+between+full-term+and+premature+infants+with+white+matter+disorder.">Kicking coordination captures differences between full-term and premature infants with white matter disorder.</a> Hum. Mov. Sci. 22, 729-748 (2004).</li><li>Jeng, S., Chen, L., Yau, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+analysis+of+kicking+movements+in+preterm+infants+with+very+low+birth+weight+and+full-term+infants.">Kinematic analysis of kicking movements in preterm infants with very low birth weight and full-term infants.</a> Phys. Ther. 82, 148-159 (2002).</li><li>Jensen, J. L., Thelen, E., Ulrich, B. D., Schneider, K., Zernicke, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+dynamics+of+the+leg+movement+patterns+of+human+infants:+III.+age-related+differences+in+limb+control.">Adaptive dynamics of the leg movement patterns of human infants: III. age-related differences in limb control.</a> J. Mot. Behav. 27, 366-374 (1995).</li><li>Piek, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+analysis+of+spontaneous+kicking+in+two-month-old+infants.">A quantitative analysis of spontaneous kicking in two-month-old infants.</a> Hum. Mov. Sci. 15, 707-726 (1996).</li><li>Thelen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+origins+of+motor+coordination:+Leg+movements+in+human+infants.">Developmental origins of motor coordination: Leg movements in human infants.</a> Dev. Psychobiol. 18, 1-22 (1985).</li><li>Vaal, J., van Soest, A. J., Hopkins, B., Sie, L. T. L., van der Knaap, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+spontaneous+leg+movements+in+infants+with+and+without+periventricular+leukomalacia.">Development of spontaneous leg movements in infants with and without periventricular leukomalacia.</a> Exp. Brain Res. 135, 94-105 (2000).</li></ol>

Diseño de las tareas de descubrimiento y aprendizaje de los niños pequeños Tareas de descubrimiento y aprendizaje para los niños pequeños deben ser cuidadosamente diseñados para asegurar que los niños están descubriendo de forma independiente la contingencia. En varios paradigmas móviles en el comienzo de la condición de adquisición, los bebés se muestran ya sea que el móvil se activa por una activación no contingente del 7,22 móvil o la pierna de cada bebé se muev...

Acciones de tareas específicas surgen de movimientos espontáneos durante la infancia. Se ha propuesto que las acciones de tareas específicas surgen a través de un proceso de descubrimiento de 1,2-aprendizaje. Las tareas son descubiertos por los bebés, ya que de forma espontánea se mueven y exploran las acciones que producen efectos nuevos en el medio ambiente. Acciones de tareas específicas emergen como los bebés explotan las conexiones entre sus acciones y sus efectos sobre el mundo que les rodea. Sin embargo, poco se sabe acerca de los procesos precisos que los niños exploran y explotan para aprender a modificar sus movimientos espontáneos para realizar acciones de tareas específicas. Aquí se describe un método en el que 3-4 meses de edad los bebés aprender una tarea por el descubrimiento y sus movimientos de las piernas son capturados para cuantificar el proceso de aprendizaje. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52841/52841fig1.jpg" /> Figura 1: Niño tarea móvil patadas desactivados. </strong&gt; El centro de diodo emisor de luz (LED) unido al cuerpo rígido de cada pie (círculo amarillo) activa el móvil cuando se cruza el umbral virtual (línea roja discontinua). Re-impreso con el permiso de Sargent et al. 3 Esta tarea de descubrimiento de aprendizaje utiliza un móvil activado infantil que gira y toca música en base a la acción de la pierna especificado de infantes 3. Los bebés colocados en posición supina bajo el móvil activan moviendo sus pies verticalmente a través de un umbral virtual (Figura 1). Este paradigma es único en que a medida que los niños independientemente descubren que sus acciones piernas activan el móvil, movimientos de las piernas de los bebés son rastreados utilizando un sistema de captura de movimiento que permite la cuantificación del proceso de aprendizaje. El protocolo experimental incluye dos días de recolección de datos. Día 1 se compone de una condición de línea de base 2 min en el que un bebé tira espontáneamente pero sus acciones de la piernano puede activar el infante móvil, seguido por una condición de adquisición de 6 min en que las acciones de las piernas del bebé activan el móvil bebé si el bebé mueve sus pies verticalmente para cruzar un umbral virtual. Este protocolo permite la cuantificación de las acciones espontáneas de las piernas de los bebés, así como la cuantificación de los diversos aspectos de los movimientos como los bebés exploran la relación entre sus acciones en las piernas y la activación del móvil infantil. En el Día 2, además de la condición de línea de base 2 min y la condición de adquisición de 6 min, se añade una condición de extinción 2 min en el que las acciones de las piernas del bebé no activan el móvil infantil. Esto permite la cuantificación de cómo los niños cambian sus acciones en las piernas cuando se interrumpe una respuesta ambiental ya aprendido. En anteriores paradigmas móviles infantiles, la frecuencia de movimiento de la pierna 4-6, la cadera y la rodilla específica ángulos de 7,8, o patear un panel 9 han sido reinforced con el movimiento móvil. Rendimiento cada día se definió como un aumento en estas acciones de la pierna durante la condición de adquisición o extinción en comparación con la condición de línea de base 4-9. Aprender a través de día se definió como un aumento en estas acciones de la pierna durante la condición de línea de base o la adquisición de los Días 2 o 3 y la condición de línea de base del Día 1 5,6. Estos paradigmas móviles anteriores demuestran que los bebés aumentan la frecuencia de las acciones de la pierna que se refuerza con la activación celular, sin embargo, no proporcionan información sobre el movimiento Opciones niños tienen a su disposición en el aprendizaje de la tarea. Por ejemplo, si se refuerza tasa de patear, los bebés demuestran el rendimiento y el aprendizaje cuando sus patadas aumentos de las tasas ya sea en la interacción con el móvil o cuando el móvil ya no se activa. Esto demuestra que los bebés pueden refinar su tasa de patadas, pero no se sabe si los niños pueden refinar su patrón o el par de producción coordinación pierna para GENERATacciones de la pierna e que no están dentro de su repertorio movimiento preferido. Este paradigma móvil es único, ya que los niños están obligados a demostrar acción de la pierna más refinado para activar el móvil que en paradigmas móviles anteriores. En este paradigma móvil, la altura de cada pie encima de la mesa se calcula durante la condición de línea de base 2 min utilizando los datos de posición de un diodo emisor de luz (LED) unido a cada pie. Un umbral virtual está configurada entonces paralelo a la mesa a una altura que está dentro de la gama superior de la altura de los dos pies durante la condición de línea de base. Durante adquisición, que gira móviles y reproduce música si cualquier pie cruza el umbral. Después de 3 seg, los topes móviles y reactiva sólo si el bebé se mueve el pie debajo del umbral, y luego se mueve el pie verticalmente y otra vez cruza el umbral. Para activar el móvil para la mayor cantidad de tiempo, los bebés necesitan para mover un pie por encima del umbral y mantenerlo contra gravdad durante 3 segundos, y luego mover rápidamente el pie por debajo del umbral y otra vez moverlo por encima del umbral y mantenerlo allí durante 3 s, etc. Esto requiere acción de la pierna más refinado que el simple aumento de velocidad de patear. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52841/52841fig2.jpg" /> Figura 2: datos de posición sin filtro de efectores finales (pies) de un bebé representante datos de posición sin filtrar desde el día 2 de un bebé de 3 meses de edad que demostró aprendizaje basado en los criterios individuales de aprendizaje.. La línea roja es datos de la posición de la coordenada z del diodo emisor de luz (LED) colocados en el pie derecho. La línea azul es datos de la posición del LED en el pie izquierdo. Línea de negro grueso es la tabla. La línea punteada es el umbral virtuales colocado 14 cm por encima de la mesa como individual determinado para cada niño basado en el apogeo de su patadas durante la línea basecondición del Día 1. eje X es el tiempo marcado por los intervalos de 2 min. Nótese cómo el bebé mueve sus pies durante la línea de base cuando el móvil no se activa y durante los primeros 30 segundos de la adquisición de 1, entonces se mantiene constantemente los dos pies fuera de la mesa y se mueve sus pies a la vuelta del umbral para el próximo 5 ½ min hasta que el móvil ya no se activa durante la condición de extinción. La segunda característica única de este paradigma móvil es que la acción de la pierna de cada bebé es rastreado utilizando técnicas de captura de movimiento con tecnología de última generación para cuantificar cómo los niños usan sus opciones de movimiento para aprender la tarea. Datos de posición sin filtrar del LED en cada pie que activa el móvil de un bebé representante se incluye en la Figura 2. Nótese cómo el niño mueve sus pies a diferentes alturas por encima de la mesa durante la línea de base y la primera parte de la adquisición, pero entonces se mueve ambos pies a la vuelta del umbral durante el resto de la condi adquisiciónción hasta que el móvil ya no se activa durante la extinción. Esta es una de muchas estrategias de los movimientos posibles para llevar a cabo la tarea de descubrimiento y aprendizaje. Las estrategias se pueden cuantificar mediante el cálculo de la cinemática y la cinética tridimensionales utilizando datos de posición adquiridos desde el sistema de captura de movimiento. Específicamente, el proceso de aprendizaje se cuantifica en términos del porcentaje de acción de la pierna reforzado (% RLA), que es igual a la duración de la activación móvil, varianza posición de los efectores finales (pies) que activan los móviles, los patrones de coordinación de la cadera hasta la rodilla y la cadera y la rodilla pares de conjuntos.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Optotrak Certus Position Sensor, Far Focus, with stand</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">8800852</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optotrak Data Acquisition Unit II (ODAU II)</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">8800767</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optotrak Vinten Stand, Certus with Quick Fix Adapter</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">8800855.002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Certus S-Type, Standard Configuration</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">8800761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marker (7 mm) pair, c/w RJII connector and 8 ft cable</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">8001029.001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AC Line Cord, Medical Grade, North America</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">7500010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cubic Reference Emitter Kit - Certus</td>
			<td>Northern Digital Inc</td>
			<td align="right">8800768</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 Pylon IEEE 1394 cameras</td>
			<td>Basler</td>
			<td>A6021c</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vixia HG10 camcorder</td>
			<td>Canon</td>
			<td>2183B001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive Disks</td>
			<td>MVAP Medical Supplies</td>
			<td>E401-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reversible head support</td>
			<td>Eddie Bauer</td>
			<td align="right">52556</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Softstrap Strap</td>
			<td>Sammons Preston</td>
			<td>A34960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Pediatric Scale</td>
			<td>Healthometer</td>
			<td>Model 524KL</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantifying learning in young infants: tracking leg actions during a discovery-learning task

Acciones de tareas específicas emergen de movimiento espontáneo durante la infancia. Se ha propuesto que las acciones de tareas específicas emergen a través de un proceso de descubrimiento y aprendizaje. Aquí se describe un método en el que 3-4 meses de edad los bebés aprender una tarea por el descubrimiento y sus movimientos de las piernas son capturados para cuantificar el proceso de aprendizaje. Esta tarea de descubrimiento de aprendizaje utiliza un móvil activado infantil que gira y toca música basado en la acción de la pierna especificado de infantes. Bebés supina activan el móvil moviendo sus pies verticalmente a través de un umbral virtual. Este paradigma es único en que a medida que los niños independientemente descubren que sus acciones piernas activan el móvil, movimientos de las piernas de los bebés son rastreados utilizando un sistema de captura de movimiento que permite la cuantificación del proceso de aprendizaje. En concreto, el aprendizaje se cuantifica en términos de la duración de la activación de móvil, la varianza posición de los efectores finales (pies) que activan el móvil, los cambios en coordi la cadera hasta la rodillapatrones ción, y los cambios en el par músculo de la cadera y la rodilla. Esta información describe la exploración y la explotación infantil en la interacción de la persona y ambientales limitaciones que apoyan la acción específica de la tarea. Investigaciones posteriores utilizando este método puede investigar cómo impedimentos específicos de diferentes poblaciones de recién nacidos en riesgo de trastornos del movimiento influyen en el proceso de descubrimiento de aprendizaje para la acción específica de la tarea.

El proceso de aprendizaje de los niños pequeños se puede cuantificar en términos del RLA%, la varianza posición de los efectores finales (pies), la cadera hasta la rodilla coeficientes de correlación ángulo, y pares de articulación de la cadera y de la rodilla. Cada nivel de análisis proporciona información única acerca de cómo los niños exploran la relación entre sus acciones en las piernas y la activación del móvil bebé durante el proceso de descubrimiento y aprendizaje. Pa...

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Quantifying Learning in Young Infants: Tracking Leg Actions During a Discovery-learning Task

A method is described in which 3-4 month old infants learn a task by discovery and their leg movements are captured to quantify the learning process.

La cuantificación de aprendizaje en jóvenes Bebés: Seguimiento de la pierna acciones durante una tarea de descubrimiento-learning

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Research

JoVE Journal

Behavior

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Investigación

Comportamiento

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