Introduction

V posledních čtyřech desetiletích jeden z nás (GFM) zkoumal faktory ovlivňující vývoj dětských preferencí používání rukou jako prostředek k pochopení toho, jak dětské senzomotorické zkušenosti přispívají k rozvoji hemisférických rozdílů ve zpracování jazyka (srov. Michel, 1988, 1991). Teoretický základ této práce byl částečně odvozen z teorií Piageta (1952) a Brunera (1973), kteří navrhovali, že kojenecké senzomotorické zkušenosti tvoří základ pro tvorbu symbolů, jazykových dovedností, vytváření pojmů a uvažování. Také vývojové psychobiologické poznatky o tom, jak může být fungování nervové soustavy formováno ranými zkušenostmi, byly použity na podporu představy, že preference kojeneckých rukou mohou formovat funkční lateralizaci hemisfér (Michel, 1998, 2002). Vzhledem k tomu, že většina neuropsychologických výzkumů byla a je prováděna v rámci předpokladu, že hemisférická funkční specializace vychází z genově řízených rozdílů ve strukturální organizaci obou hemisfér, jsou preference rukou a související kognitivní funkce často považovány spíše za deriváty hemisférické specializace, než že by k ní přispívaly. V posledním desetiletí však některé formy teorie ztělesnění (např. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009) znovu otevřely teoretické úvahy o tom, že senzomotorické zkušenosti mohou přispívat k funkční organizaci mozku.

Některé formy teorie ztělesnění (např. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009, 2011) navrhují, že vývoj symbolických kognitivních a sociálních znalostí závisí na senzomotorickém zapojení jedince do kontaktu se sociálními společníky a fyzickými objekty v dětství. Kojenecké vokalizace, výrazy obličeje a postoje těla (jako senzomotorické akce) vyvolávají akce sociálních společníků, které poskytují vyvíjejícímu se kojenci informace o pravidlech sociálně vztahového zapojení. Je to podobné tomu, jak manipulace s předměty odhaluje vlastnosti předmětů, jejich vztahy a pravidla kombinací. To, jak se kojenci zapojují do těchto aspektů svého prostředí, formuje fungování a strukturu jejich mozku (Boulenger et al., 2009), což následně ovlivňuje jejich kognitivní a sociální vývoj. Pokud tedy existují skupinové rozdíly v těchto vzorcích zapojení, pak by měly existovat i skupinové rozdíly v kognitivních a sociálních schopnostech. Jedním ze způsobů, jak ověřit, zda takové zapojení do objektů formuje kognitivní vývoj, by bylo porovnat kognitivní vývoj skupin jedinců, kteří se v kojeneckém věku zapojují do světa odlišně.

Navrhujeme, že vývoj preferencí kojeneckých rukou vytváří skupiny kojenců, kteří se do světa zapojují odlišně, a proto by se u nich měly vyvinout rozdíly v kognitivních funkcích. Tato teze je v souladu s Casasantovou (2011) hypotézou tělesné specifičnosti a tezí tohoto speciálního čísla Frontiers (příspěvek senzomotorické zkušenosti ke kognitivnímu vývoji). Stručně shrneme některé z našich studií, které ukazují, že konzistentní preference rukou kojenců předpovídají vývojové pokroky ve vývoji jazyka, používání nástrojů a dovednosti konstrukce předmětů. Navrhujeme, aby tyto pokroky přispívaly nejen k rozvoji jazyka, vytváření pojmů a uvažování, ale také k funkčnímu uspořádání mozku jedince.

Fenomén preference rukou

Preference rukou u dospělých souvisí s rozdíly v hemisférické specializaci pro jazykové dovednosti (např. v jazykových dovednostech), Corballis, 2009; Häberling et al., 2015), rozdíly ve zpracování textu mezi hemisférami (např. Willems et al., 2010) a pozoruhodně širokou škálou výkonnostních rozdílů v úlohách kognitivního, sociálního a emočního fungování (Annett, 2002). Navíc se zdá, že zjevně atypický vývoj preference ruky souvisí s téměř všemi psychickými a zdravotními problémy (např. Michel et al., 2013b, s. 207-208). Někteří badatelé proto tvrdí, že zkoumání kognitivních a sociálních schopností různých skupin preferujících ruce je dokonalým testem pro hodnocení teorie ztělesnění (např. Casasanto, 2009). Preference rukou představuje různé vzorce hemisférické specializace a tato specializace může být relevantní pro projevy specifických aspektů kognitivního, sociálního a emočního fungování. Proto by vývoj preference ruky měl souviset s typickým a atypickým vývojem mnoha psychologických funkcí.

Než však budeme moci pochopit, jak by preference ruky mohly přispět k variabilitě ztělesněných kognitivních zkušeností, musíme nejprve porozumět tomu, jak se preference ruky vyvíjejí. Preference rukou jsou produktem mnohostranných vývojových procesů, které začínají před narozením a rozšiřují se během raného dětství (Michel et al., 2013b). Zjistili jsme, že preference rukou se vyvíjejí kaskádovitě, přičemž preference dříve se rozvíjejících manuálních dovedností (např. natahování, uchopování/pořizování) se spojují v preference později se rozvíjejících dovedností (např. unimanuální a bimanuální manipulace, konstrukce artefaktů a používání nástrojů). Pozorovali jsme, že preference ruky pro získávání předmětů se začíná projevovat před 6. měsícem věku, stává se výraznou v období 6-12 měsíců a poté klesá (Michel, 2002; Ferre et al., 2010; Michel et al., 2014). Rovněž, ačkoli se dovednosti unimanuální manipulace rozvíjejí do 7-8 měsíců, teprve ve věku 10-11 měsíců se u kojenců projevuje preference unimanuální manipulace rukou a tato preference odpovídá preferenci získávání (Campbell et al., 2015a). Ve věku 13-14 měsíců dochází k výraznému nárůstu preference ruky pro bimanuální manipulaci diferencovanou podle rolí (RDBM, Babik a Michel, 2016). Zdá se, že preference rukou pro RDBM se stabilizuje do 18 měsíců věku (Nelson et al., 2013), přičemž 80 % batolat si zachovává stejnou preferenci až do 24 měsíců. Stálá preference ruky pro RDBM pravděpodobně ovlivňuje vývoj preference ruky pro používání nástrojů, protože RDBM je vzor manipulace s předměty charakteristický pro většinu činností spojených s konstrukcí a používáním nástrojů v průběhu celého života (Vauclair, 1984). Ačkoli u všech manuálních dovedností kojenců převažuje preference pravé ruky, zdá se, že preference rukou jsou u kojenců rozloženy kontinuálně (podobně jako u dospělých, Annett, 2002).

Ačkoli přibližně 12 % kojenců má konzistentní preferenci levé ruky (Michel et al., 2014), nezdá se, že by preference levé ruky byla tak robustní jako preference pravé ruky. Částečně to může být důsledkem vlivu matky na vývoj preference ruky u kojenců (Harkins a Michel, 1988; Michel, 1992, 1998; Mundale, 1992, nepublikováno). Pravoruké matky neúmyslně zapojují do hry s předměty pravou ruku svého dítěte (Michel, 1998). Naproti tomu levoruké matky sice při hře s kojenci častěji používají levou ruku, ale rozdíl v jejím používání je malý ve srovnání s převažujícím používáním pravé ruky u pravorukých matek. Kojenci preferující levou ruku pravorukých matek (většina kojenců preferujících levou ruku) jsou tedy pravděpodobně povzbuzováni (jednáním matky během sociálně interaktivní hry s předměty) k používání pravé ruky mnohem více než kojenci preferující pravou ruku levorukých matek (menšina kojenců preferujících pravou ruku). U kojenců, kteří zpočátku preferovali při získávání předmětů levou ruku a jejichž matky preferovaly pravou ruku, se do 11 měsíců výrazně snížila preference levé ruky, zatímco u kojenců, kteří zpočátku preferovali pravou ruku a jejichž matky preferovaly pravou ruku, se do 11 měsíců zvýšila preference pravé ruky (Michel, 1992).

Posouzení vývoje preference ruky pomocí analýzy založené na trajektorii

Projevy preference ruky u kojenců odrážejí důsledky nezralé, ale rychle se vyvíjející nervové soustavy a projevy se mohou měnit v závislosti na takových faktorech, jako je cirkadiánní rytmus, situační vzrušení a vývoj dalších neuromotorických schopností, jako je posturální kontrola a lokomoce (Corbetta a Thelen, 2002; Babik et al., 2014). Navíc se zdá, že identifikace preference je citlivá na různé postupy a podmínky hodnocení (Campbell et al., 2015b). Hodnocení preferencí rukou u kojenců proto vyžaduje longitudinální projekty využívající úkoly, které jsou napříč věkem relativně podobné, pokud jde o manuální náročnost, kterou pro kojence představují. K hodnocení vývoje preferencí rukou v období od 6 do 14 měsíců věku lze využít dovednosti získávání předmětů, protože tato manuální dovednost je v repertoáru kojence převažující, ale je dostatečně náročná na to, aby vyvolala preferenci rukou napříč tímto věkovým obdobím. Navíc je součástí všech ostatních manuálních dovedností zahrnujících manipulaci s předměty (konstrukce předmětů a používání nástrojů). Preference ruky při dosahování a kontaktu s předměty předpovídá preferenci ruky při získávání předmětů (Michel a Harkins, 1986) a preference ruky při získávání předmětů předpovídá preferenci ruky při unimanuální manipulaci s předměty (Hinojosa et al., 2003; Campbell et al., 2015a) a RDBM (Nelson et al., 2013; Babik a Michel, 2016). Časně se vyvíjející preference ruky pro získávání předmětů je tedy klíčová pro vývoj preference ruky pro další sofistikovanější manuální dovednosti.

Předpokládali jsme, že by měly existovat konzistentní vývojové trajektorie pro preferenci ruky pro získávání předmětů, a to i přes určité rozdíly napříč věkem hodnocení. Devět měsíčních hodnocení během období 6-14 měsíců umožnilo spolehlivě identifikovat čtyři latentní skupiny podle vzorce jejich vývojových trajektorií pomocí skupinového modelování trajektorií (GBTM, Nagin, 2005; Michel et al., 2013a). GBTM umožňuje identifikovat charakteristické vzorce v rozložení trajektorií vzorku, které definují preferenci ruky kojence Zjistili jsme, že 32 % z 380 kojenců má od 6 do 14 měsíců věku konzistentní preferenci pravé ruky, 12 % má konzistentní preferenci levé ruky a 26 % má vývojovou trajektorii s tendencí k později se rozvíjející preferenci pravé ruky. Zbývajících 30 % kojenců mělo konzistentní trajektorii používání ruky, která nevykazovala žádné rozdíly v používání ruky napříč věkem. Hierarchické lineární modelování (HLM, Raudenbush et al., 2004), potvrdilo, že kojenci zařazení do těchto čtyř latentních tříd vykazovali významně odlišné trajektorie ve vývoji preferencí ruky. Kojenci s preferencí pravé ruky si tuto preferenci vytvořili do 6 měsíců věku a udržují si ji po dalších 9 měsíců (s mírným poklesem používání pravé ruky ve 13 a 14 měsících). Kojenci s preferencí levé ruky si tuto preferenci nevytvořili před 8. měsícem věku, ale poté si ji udržují. Kojenci s tendencí k preferenci pravé ruky začínají v 6 měsících bez preference, ale do 14 měsíců mají preferenci pravé ruky ustálenou. Kojenci bez preference ruky si ji udržují po celé období 6-14 měsíců. Na začátku druhého roku tedy preference ruky vykazují společný charakter preference pravé ruky u většiny a preference levé ruky u přibližně 12 % kojenců a přibližně 30 % s nejasnou preferencí. Počet zjištěných skupin je samozřejmě méně důležitý než poznání, že pouze sběrem takovýchto longitudinálních údajů lze zjistit konzistence napříč hodnotícími obdobími. Právě tyto konzistence preferencí odrážejí fungování nervových mechanismů, které by měly přispívat k rozvoji dalších mechanismů spojených s kognitivními funkcemi.

Preference rukou a jazyk

Rozvoj manuálních dovedností dynamicky mění způsob, jakým kojenci vnímají svůj svět, a různé změny motorických dovedností byly spojeny se změnami jazykových schopností (např. Iverson, 2010). Zde upozorňujeme na naše longitudinální studie, které k charakterizaci preference ruky použily přístup založený na trajektoriích a zabývají se tím, jak mohou trajektorie preference ruky diferencovaně souviset s osvojováním jazyka.

Nelson et al. (2014) předpokládali, že konzistentní preference ruky u kojenců je markerem pokročilé dovednosti manipulace s předměty, zatímco nekonzistentní preference bude ukazatelem nižší úrovně dovedností a možná i odlišného vzorce hemisférické specializace. Nelson et al. (2014) popsali trajektorie v načasování a směru preference ruky u dětí hodnocených měsíčně jako kojenci (6-14 měsíců) a poté jako batolata (18-24 měsíců): děti s konzistentní preferencí pravé ruky jako kojenci, které zůstaly praváky i jako batolata, a děti bez konzistentní preference ruky jako kojenci, které se staly praváky nebo leváky jako batolata. Důslednost versus nedůslednost v preferenci ruky od kojeneckého věku do batolecího věku vysvětlovala 25 % rozptylu v jazykových schopnostech ve dvou letech. Rovněž důsledná preference pravé ruky od kojeneckého věku byla spojena s pokročilými jazykovými schopnostmi. Gonzalez et al. (2015) rozšířili tuto práci o jazykové výsledky ve 3 letech u stejného vzorku a zjistili, že děti s konzistentní trajektorií preference ruky v batolecím věku měly vyšší expresivní jazykové výsledky. Rané, konzistentní preference rukou tedy mohou usnadnit rozvoj jazyka (Nelson et al., 2014; Gonzalez et al., 2015). Ačkoli je třeba provést další práce, Michel et al. (2013a) použili Arbibovu teorii schémat (Arbib, 2006) k vymezení některých mechanismů, kterými by senzomotorická zkušenost spojená s preferencí ruky mohla přispívat k nervové kontrole expresivních jazykových dovedností.

Preference ruky a manuální ovládání předmětů

Dá se předpokládat, že u kojenců s preferencí ruky při zacházení s předměty by se vyvinula větší manuální zručnost a dovednost s preferovanou rukou a tato preference by ovlivnila vývoj jejich manuálního ovládání předmětů. Stavba objektů vyžaduje manuální spojování více objektů do jedné sjednocující struktury, například skládání kostek do věže nebo skládání puzzle (Marcinowski, 2015). Konstrukce objektů je v poslední době spojována s řadou kognitivních dovedností v pozdějším věku, včetně matematických schopností (Wolfgang et al., 2003; Nath a Szucs, 2014), jazyka (Marcinowski a Campbell, 2015) a vizuálně-prostorových dovedností (Caldera et al., 1999; Levine et al., 2011; Verdine et al., 2014).

Marcinowski (2015) zjistil, že u kojenců s důslednou preferencí ruky se v období 10-14 měsíců rozvíjí skládání na sebe rychleji než u kojenců bez preference ruky. Děti, které důsledně preferují levou a pravou ruku, vykazovaly ve 14 měsících větší dovednost skládání na hromádku než děti bez důsledné preference ruky. Kromě toho se kojenci s tendenční preferencí pravé ruky nelišili ve vývoji svých stohovacích dovedností od kojenců bez preference. Vzhledem k tomu, že skupina s tendencí k pravé ruce nevykazovala v období 6-9 měsíců před zahájením hodnocení stohování žádnou preferenci ruky pro získávání, pravděpodobně se u nich nerozvinula manuální zručnost potřebná pro stohování předmětů (Chen et al., 2010). Důslednost preference ruky tedy mění vztah mezi preferencí ruky a kognitivní dovedností stavění objektů.

Také Kotwica et al (2008) uvádějí, že kojenci s konzistentní preferencí ruky ve čtyřech obdobích hodnocení (v 7, 9, 11 a 13 měsících věku) jsou efektivnější v dovednosti nakládání s objekty – ukládání objektů – než kojenci bez konzistentní preference v tomto období. Když kojenci dostanou více hraček (po jedné), musí si vyvinout schopnost manipulovat s těmito předměty a spravovat je tak, aby byly k dispozici pro budoucí interakci. Kojenci s konzistentní preferencí rukou vykazovali větší dovednosti pro ukládání předmětů, jako je umisťování předmětů na dosažitelná místa a intermanuální přenos, než kojenci bez preference rukou (Kotwica et al., 2008). Díky efektivnějšímu ukládání předmětů mohou kojenci s preferencí ruky zkoumat vlastnosti předmětů, chápat vztahy mezi předměty a „plánovat“ akce efektivněji než kojenci bez preference (srov. Bruner, 1973). Bruner (1973) totiž považoval dovednost ukládání předmětů za důležitou pro rozvoj symbolické reprezentace (a tím i pro rozvoj jazyka), protože nepoužívaný, ale uložený předmět musí kojenec mentálně reprezentovat pro pozdější vyvolání.

Používání nástrojů je další důležitou kognitivní dovedností, která často zahrnuje napodobování komplexních činností, plánování, rozhodování a schopnost zohlednit prostorové a časové charakteristiky předmětů, jejich vlastnosti a situaci. Mnozí tvrdí, že používání nástrojů vyžaduje pokročilé symbolické myšlení a reprezentativní analýzu prostředků a cílů (Bates et al., 1980), pokročilé chápání příčinných souvislostí (Carpenter et al., 1998; Buttelmann et al., 2008) a dosažení prostorového uvažování, které umožňuje koordinovat více mobilních referenčních rámců (Lockman, 2000). Fraz et al. (2014) testovali vývoj dovednosti používat nástroje longitudinálně od 10 do 14 měsíců u 60 kojenců s preferencí pravé, levé nebo žádné ruky pro získávání předmětů. Zjistili, že kojenci s důslednou preferencí pravé nebo levé ruky předčili kojence bez preference ruky v počtu úspěšně dokončených činností při používání nástrojů ve věku 10, 11 a 12 měsíců. Po 12 měsících však rozdíly mezi skupinami preferujícími ruku přestaly být statisticky významné. Fraz et al. (2014) dospěli k závěru, že časný vývoj konzistentní preference používání ruky při získávání předmětů usnadňuje nástup kognitivní dovednosti používání nástrojů. Ukázali jsme tedy, jak longitudinální hodnocení konzistence preferencí rukou souvisí s rozvojem manipulace s předměty, o nichž se má za to, že přispívají k rozvoji symbolických kognitivních schopností.

Závěr

Prokázali jsme, že časně vytvořené preference rukou (odhalené jejich konzistencí napříč longitudinálními hodnoceními) pro získávání předmětů a manipulaci s předměty významně předpovídají vývojový pokrok v tak důležitých prvcích kognitivního vývoje, jako je expresivní jazyk, konstrukce předmětů, dovednost manipulace s předměty a používání nástrojů. Proto je důležité, aby se při zkoumání vzorců neurobehaviorálního fungování a kognitivního vývoje brala v úvahu longitudinální konzistence dětských preferencí rukou. Naše výsledky jsou v souladu s předpoklady Casasantovy (2009, 2011) hypotézy o tělesné specifičnosti. Mít více nacvičenou, preferovanou ruku by mohlo kojencům pomoci v podpoře jejich manuální zručnosti, a tím i v porozumění vlastnostem předmětů. Takové chápání by zase mohlo přispívat k rozvoji dalších kognitivních schopností, jak se ukazuje při konstrukci předmětů, používání nástrojů a rozvoji jazyka. Zbývá prokázat, jak tyto rozdíly ve vývoji preference ruky ovlivnily funkční uspořádání mozku kojence.

Příspěvky autorů

JC, EM, EN, IB a GM vytvořili koncepci a napsali článek.

Financování

Příprava tohoto rukopisu byla podpořena grantem NSF DLS0716045 uděleným GM a stipendiem NIH T32HD007376 uděleným JC a EN.

Prohlášení o střetu zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl prováděn bez jakýchkoli komerčních nebo finančních vztahů, které by mohly být chápány jako potenciální střet zájmů.

.