Introduktion

I de sidste fire årtier har en af os (GFM) undersøgt de faktorer, der påvirker udviklingen af spædbørns præferencer for håndbrug, som et middel til at forstå, hvordan spædbørns sensomotoriske erfaringer bidrager til udviklingen af hemisfæriske forskelle i sprogbehandling (jf. Michel, 1988, 1991). Det teoretiske grundlag for dette arbejde er delvist afledt af teorier af Piaget (1952) og Bruner (1973), som foreslog, at spædbarnets sensomotoriske erfaringer danner grundlaget for symboldannelse, sprogfærdigheder, begrebsdannelse og ræsonnement. Desuden blev udviklingspsykobiologiske beviser for, hvordan nervesystemets funktion kan formes af tidlige erfaringer, brugt til at understøtte forestillingen om, at spædbarnets håndpræferencer kunne forme funktionel lateralisering af hjernehalvdelene (Michel, 1998, 2002). Da det meste af den neuropsykologiske forskning blev og bliver udført inden for rammerne af, at hemisfærisk specialisering af funktion stammer fra genkontrollerede forskelle i den strukturelle organisering af de to hemisfærer, anses håndpræference og relaterede kognitive funktioner ofte for at være afledte af hemisfærisk specialisering snarere end at være bidragydere til den. I det sidste årti har nogle former for embodiment-teori (f.eks. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009) imidlertid genåbnet de teoretiske overvejelser om, at sensomotoriske erfaringer kan bidrage til hjernens funktionelle organisering.

Visse former for embodiment-teori (f.eks. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009, 2011) foreslår, at udviklingen af symbolsk kognitiv og social viden afhænger af individets sensomotoriske engagement med sociale kammerater og fysiske genstande i spædbarnsalderen. Spædbarnets vokaliseringer, ansigtsudtryk og kropsholdninger (som sensomotoriske handlinger) fremkalder handlinger fra sociale ledsagere, som giver det udviklende spædbarn oplysninger om reglerne for socialt-relationelt engagement. Dette svarer til den måde, hvorpå manipulation af genstande afslører genstandenes egenskaber, deres relationer og regler for kombination. Den måde, hvorpå spædbørn engagerer sig i disse aspekter af deres omgivelser, former deres hjernefunktion og -struktur (Boulenger et al., 2009), hvilket igen påvirker deres kognitive og sociale udvikling. Hvis der således er gruppeforskelle i sådanne engagementsmønstre, burde der også være gruppeforskelle i kognitive og sociale evner. En måde at teste, om sådanne engagementer med objekter former den kognitive udvikling, ville være at sammenligne den kognitive udvikling af grupper af individer, der engagerer sig forskelligt i verden i løbet af spædbarnsalderen.

Vi foreslår, at udviklingen af spædbørns håndpræferencer skaber grupper af spædbørn, der engagerer sig forskelligt i verden, og derfor bør de udvikle forskelle i kognitiv funktion. Denne tese er i overensstemmelse med Casasantos (2011) kropsspecificitetshypotese og tesen i dette Frontiers’ specialnummer (bidrag fra sensomotorisk erfaring til kognitiv udvikling). Vi gennemgår kort nogle af vores undersøgelser, som viser, at konsistente håndpræferencer hos spædbørn forudsiger udviklingsmæssige fremskridt i sprogudvikling, brug af værktøj og færdigheder i konstruktion af genstande. Vi foreslår, at disse fremskridt ikke kun bidrager til individets udvikling af sprog, begrebsdannelse og ræsonnement, men også til individets funktionelle organisering af hjernen.

Håndpræferencefænomenet

Håndpræferencer hos voksne er relateret til forskelle i hemisfærisk specialisering for sproglige færdigheder (f.eks, Corballis, 2009; Häberling et al., 2015), ordbehandlingsforskelle mellem hemisfærerne (f.eks. Willems et al., 2010) og en bemærkelsesværdig bred vifte af præstationsforskelle på opgaver vedrørende kognitiv, social og følelsesmæssig funktion (Annett, 2002). Desuden synes tilsyneladende atypisk udvikling af håndpræferencer at være forbundet med næsten alle mentale og medicinske sundhedsproblemer (f.eks. Michel et al., 2013b, s. 207-208). Derfor har nogle forskere hævdet, at undersøgelse af de kognitive og sociale evner hos forskellige håndpræferencegrupper er den perfekte test til at evaluere embodimentteori (f.eks. Casasanto, 2009). Håndpræference repræsenterer forskellige mønstre af hemisfærisk specialisering, og en sådan specialisering kan være relevant for manifestationen af specifikke aspekter af kognitiv, social og følelsesmæssig funktion. Derfor burde udviklingen af håndpræference forholde sig til den typiske og atypiske udvikling af mange psykologiske funktioner.

Hvor vi imidlertid kan forstå, hvordan håndpræferencer kan bidrage til variabilitet i kropsliggjorte kognitive oplevelser, må vi først forstå, hvordan håndpræferencer udvikles. Håndpræference er et produkt af mangefacetterede udviklingsprocesser, der begynder før fødslen og udvides i løbet af den tidlige barndom (Michel et al., 2013b). Vi har fundet ud af, at håndpræferencer udvikler sig i en kaskadeform med præferencer for tidligere udviklede manuelle færdigheder (f.eks. rækkevidde, gribe/erhvervelse), der sammenkædes til præferencer for senere udviklede færdigheder (f.eks. unimanuel og bimanuel manipulation, konstruktion af artefakter og brug af værktøj). Vi observerede, at en håndpræference for erhvervelse af genstande begynder at manifestere sig før 6 måneders alderen, bliver fremtrædende i løbet af 6-12 måneders perioden og falder derefter (Michel, 2002; Ferre et al., 2010; Michel et al., 2014). Selv om unimanuelle manipulationsfærdigheder udvikles ved 7-8 måneders alderen, viser spædbørn også først ved 10-11 måneders alderen en håndpræference for unimanuel manipulation, og denne præference svarer til præferencen for erhvervelse (Campbell et al., 2015a). Ved 13-14 måneders alderen er der en betydelig stigning i håndpræferencerne for rolle-differentieret bimanuel manipulation (RDBM, Babik og Michel, 2016). Håndpræferencen for RDBM synes at stabilisere sig ved en alder af 18 måneder (Nelson et al., 2013) med 80 % af småbørn, der opretholder den samme præference til 24 måneder. En konsekvent håndpræference for RDBM påvirker sandsynligvis udviklingen af håndpræference for værktøjsbrug, da RDBM er et objektmanipulationsmønster, der er karakteristisk for de fleste handlinger, der er involveret i værktøjskonstruktion og -brug gennem hele livsperioden (Vauclair, 1984). Selv om en højre håndpræference dominerer i alle spædbørns manuelle færdigheder, synes håndpræferencerne at være fordelt kontinuerligt på tværs af spædbørn (svarende til voksne håndpræferencer, Annett, 2002).

Men selv om ca. 12% af spædbørn har en konsekvent venstre håndpræference (Michel et al., 2014), synes den venstre håndpræference ikke at være så robust som den højre præference. Dette kan til dels være en konsekvens af en moderens indflydelse på udviklingen af spædbarnets håndpræferencer (Harkins og Michel, 1988; Michel, 1992, 1998; Michel, 1992, 1998; Mundale, 1992, upubliceret). Højrehåndede mødre engagerer utilsigtet brugen af deres spædbarns højre hånd under leg med genstande (Michel, 1998). Selv om venstrehåndede mødre derimod bruger deres venstre hånd mere, når de leger med deres spædbørn, er forskellen i deres håndbrug lille sammenlignet med højrehåndede mødres overvældende brug af højre hånd. Således vil venstrepræfererede spædbørn af højrehåndede mødre (flertallet af venstrepræfererede spædbørn) sandsynligvis blive tilskyndet (af deres mors handlinger under socialt interaktiv leg med objekter) til at bruge deres højre hånd i langt højere grad end højrepræfererede spædbørn af venstrehåndede mødre (et mindretal af højrepræfererede spædbørn) tilskyndes til at bruge deres venstre hånd. Spædbørn, der oprindeligt viste venstrehåndspræference for at erhverve genstande, og som havde en mor med højrehåndspræference, reducerede deres venstrehåndspræference betydeligt inden 11 måneder, mens spædbørn, der oprindeligt viste højrehåndspræference, og som havde en mor med højrehåndspræference, styrkede deres højrehåndspræference inden 11 måneder (Michel, 1992).

Vurdering af håndpræferenceudvikling ved hjælp af en banebaseret analyse

Udtrykket af spædbarnets håndpræferencer afspejler konsekvenserne af et umodent, men hurtigt udviklende nervesystem, og udtrykket kan variere i henhold til sådanne faktorer som cirkadisk rytme, situationel ophidselse og udviklingen af andre neuromotoriske evner, såsom postural kontrol og lokomotion (Corbetta og Thelen, 2002; Babik et al.., 2014). Desuden synes identifikationen af en præference at være følsom over for forskellige vurderingsprocedurer og betingelser (Campbell et al., 2015b). Derfor kræver vurdering af spædbarnets håndpræferencer langsgående design med opgaver, der er relativt ens, på tværs af alder, i den manuelle udfordring, som de udgør for spædbarnet. Færdigheder til erhvervelse af objekter kan bruges til at vurdere udviklingen af håndpræferencer i perioden fra 6 til 14 måneders alderen, fordi denne manuelle færdighed er fremherskende i spædbarnets repertoire, men den er tilstrækkelig udfordrende til at fremkalde en håndpræference i hele denne aldersperiode. Desuden indgår den i alle andre manuelle færdigheder, der involverer håndtering af genstande (konstruktion af genstande og brug af værktøj). En håndpræference i forbindelse med udstrækning og objektkontakt forudsiger håndpræference i forbindelse med erhvervelse af objekter (Michel og Harkins, 1986), og håndpræference for erhvervelse af objekter forudsiger håndpræference for unimanuel objektmanipulation (Hinojosa et al., 2003; Campbell et al., 2015a) og RDBM (Nelson et al., 2013; Babik og Michel, 2016). Således er tidligt udviklende håndpræference for genstandserhvervelse afgørende for udviklingen af håndpræference for andre mere sofistikerede manuelle færdigheder.

Vi antog, at der burde være konsistente udviklingsbaner for håndpræference for genstandserhvervelse på trods af en vis variation på tværs af vurderingsalderen. Ni månedlige vurderinger i løbet af perioden 6-14 måneder tillod pålidelig identifikation af fire latente grupper i henhold til deres mønster af udviklingstrajektorier ved hjælp af gruppebaseret trajektormodellering (GBTM, Nagin, 2005; Michel et al., 2013a). GBTM gør det muligt at identificere karakteristiske mønstre i fordelingen af en stikprøves baner for at definere spædbarnets håndpræference Vi fandt, at 32 % af 380 spædbørn har konsekvente højrehåndspræferencer fra 6 til 14 måneders alderen, 12 % har konsekvente venstrepræferencer, og 26 % har en udviklingsbane med tendens til en senere udviklende højrepræference. De resterende 30 % af spædbørnene havde et konsistent forløb med hensyn til håndbrug, som ikke viste nogen forskelle i håndbrug på tværs af alderstrin. Hierarkisk lineær modellering (HLM, Raudenbush et al., 2004) bekræftede, at de spædbørn, der blev tildelt disse fire latente klasser, udviste signifikant forskellige forløb i deres udvikling af håndpræferencer. Spædbørn med en højrepræference har etableret denne præference ved 6 måneders alderen og fastholder den i de næste 9 måneder (med et lille fald i brugen af højre hånd ved 13 og 14 måneder). Spædbørn med en venstrepræference havde ikke etableret denne præference før 8 måneders alderen, men opretholder den derefter. Spædbørn med en tendens til en højre præference starter ved 6 måneder uden en præference, men har etableret en højre præference ved 14 måneder. De spædbørn, der ikke har en håndpræference, bevarer denne præference i hele perioden 6-14 måneder. I begyndelsen af det andet år har håndpræferencerne således den fælles karakter af en højrepræference for de fleste og en venstrepræference for ca. 12 % af spædbørnene og ca. 30 % med uklare præferencer. Antallet af identificerede grupper er naturligvis mindre vigtigt end erkendelsen af, at det kun er ved indsamling af sådanne langsgående data, at der kan identificeres konsistenser på tværs af vurderingsperioder. Det er disse konsistenser af præferencer, der afspejler driften af neurale mekanismer, som burde bidrage til udviklingen af andre mekanismer, der er forbundet med kognitiv funktion.

Håndpræference og sprog

Udviklingen af manuelle færdigheder ændrer dynamisk den måde, spædbørn oplever deres verden på, og forskellige ændringer i motoriske færdigheder er blevet forbundet med ændringer i sproglige evner (f.eks. Iverson, 2010). Her fremhæver vi vores longitudinelle undersøgelser, der har brugt en banebaseret tilgang til at karakterisere håndpræference og behandle, hvordan håndpræferencebaner kan være differentielt relateret til sprogtilvækst.

Nelson et al. (2014) antog, at en konsistent spædbarns håndpræference var en markør for avanceret objektmanipulationsfærdighed, mens en inkonsekvent præference ville være en indikator for et lavere færdighedsniveau og måske et andet mønster af hemisfærisk specialisering. Nelson et al. (2014) beskrev baner i timing og retning af håndpræference blandt børn, der blev vurderet månedligt som spædbørn (6-14 måneder) og derefter som småbørn (18-24 måneder): børn med konsekvent højrehåndspræference som spædbørn, der forblev højrehåndede som småbørn, og børn uden konsekvent håndpræference som spædbørn, der blev enten højrehåndede eller venstrehåndede som småbørn. Konsistens versus inkonsekvens i håndpræference fra spæd- til småbørnsalderen forklarede 25 % af variationen i sproglige færdigheder i 2-årsalderen. Desuden var en konsekvent højrehåndspræference fra spædbarnsalderen forbundet med avancerede sprogfærdigheder. Gonzalez et al. (2015) udvidede dette arbejde til at omfatte sproglige resultater ved 3 år i den samme prøve og fandt, at børn med en konsistent håndpræferenceforløb som småbørn havde højere ekspressive sprogresultater. Således kan tidlige, konsekvente håndpræferencer lette udviklingen af sprog (Nelson et al., 2014; Gonzalez et al., 2015). Selv om der skal udføres mere arbejde, brugte Michel et al. (2013a) Arbibs skemateori (Arbib, 2006) til at afgrænse nogle af de mekanismer, hvormed den sensomotoriske erfaring, der er forbundet med en håndpræference, kan bidrage til den neurale kontrol af udtryksmæssige sprogfærdigheder.

Håndpræference og manuel kontrol af objekter

Det er rimeligt at antage, at spædbørn med en håndpræference til at engagere sig med objekter ville udvikle større manuel færdighed og færdighed med den foretrukne hånd, og at præference ville påvirke udviklingen af deres manuelle kontrol af objekter. Objektkonstruktion kræver manuel sammensmeltning af flere objekter til en enkelt, forenende struktur, f.eks. stabling af klodser til et tårn eller samling af et puslespil (Marcinowski, 2015). Objektkonstruktion er for nylig blevet relateret til en række kognitive færdigheder i senere aldre, herunder matematiske evner (Wolfgang et al., 2003; Nath og Szucs, 2014), sprog (Marcinowski og Campbell, 2015) og visuospatiale færdigheder (Caldera et al., 1999; Levine et al., 2011; Verdine et al., 2014).

Marcinowski (2015) fandt, at spædbørn med en konsekvent håndpræference udvikler stabling hurtigere i løbet af 10-14 måneders perioden end spædbørn uden en håndpræference. Spædbørn, der konsekvent foretrak venstre og højre hånd, udviste større stabelfærdigheder ved 14 måneder end spædbørn uden en konsekvent håndpræference. Desuden adskilte spædbørn med en tendens til højre præference sig ikke fra spædbørn uden præference i udviklingen af deres stablingsfærdigheder. Da gruppen med tendens til højre hånd ikke udviste en håndpræference for erhvervelse i perioden 6-9 måneder, før man begyndte at vurdere stabling, havde de sandsynligvis ikke udviklet den manuelle færdighed, der er nødvendig for at stable genstande (Chen et al., 2010). Således ændrer konsistensen af en håndpræference forholdet mellem en håndpræference og den kognitive færdighed i objektkonstruktion.

Også Kotwica et al. (2008) rapporterede, at spædbørn med konsistente håndpræferencer på tværs af fire vurderingsperioder (ved 7, 9, 11 og 13 måneders alderen) er mere effektive med objekthåndteringsfærdigheden opbevaring af objekter end spædbørn uden en konsistent præference i denne periode. Når spædbørn får flere stykker legetøj (et ad gangen), skal de udvikle evnen til at manipulere og håndtere disse genstande, så de er tilgængelige for fremtidig interaktion. Spædbørn med konsekvent håndpræference udviste større færdigheder inden for objektopbevaring, såsom at placere objekter på steder, hvor de kan nås, og intermanuel overførsel, end spædbørn uden en håndpræference (Kotwica et al., 2008). Ved at lagre objekter mere effektivt kan spædbørn med en håndpræference udforske objekters egenskaber, forstå relationer mellem objekter og “planlægge” handlinger mere effektivt end spædbørn uden en præference (jf. Bruner, 1973). Bruner (1973) mente faktisk, at færdigheder til opbevaring af objekter var vigtige for udviklingen af symbolsk repræsentation (og dermed sprogudvikling), da et ubrugt, men opbevaret objekt skal repræsenteres mentalt af spædbarnet for senere at kunne hentes frem.

Værktøjsbrug er en anden vigtig kognitiv færdighed, der ofte indebærer imitation af komplekse handlinger, planlægning, beslutningstagning og evnen til at redegøre for rumlige og tidsmæssige karakteristika ved objekter, deres egenskaber og situationen. Mange har hævdet, at værktøjsbrug kræver avanceret symbolsk tænkning og repræsentativ middel- og slutanalyse (Bates et al., 1980), avanceret kausalforståelse (Carpenter et al., 1998; Buttelmann et al., 2008) og en opnåelse af rumlig ræsonnering, der gør det muligt at koordinere flere mobile referencerammer (Lockman, 2000). Fraz et al. (2014) testede udviklingen af værktøjsbrugsfærdigheden longitudinalt fra 10 til 14 måneder hos 60 spædbørn med højre, venstre eller ingen håndpræference til erhvervelse af objekter. De fandt, at spædbørn med konsekvent højre eller venstre håndpræference udkonkurrerede dem uden håndpræference i antallet af succesfuldt gennemførte værktøjsbrugshandlinger i en alder af 10, 11 og 12 måneder. Efter 12 måneder var forskellene mellem de forskellige håndpræferencegrupper imidlertid ikke længere statistisk signifikante. Fraz et al. (2014) konkluderede, at en tidlig udvikling af konsekvente håndbrugspræferencer til at erhverve genstande letter indførelsen af den kognitive færdighed i værktøjsbrug. Vi har således vist, hvordan longitudinale vurderinger af konsistensen af håndpræferencer relaterer sig til udviklingen af manipulation af objekter, der anses for at bidrage til udviklingen af symbolske kognitive færdigheder.

Slutning

Vi har vist, at tidligt etablerede håndpræferencer (afsløret ved deres konsistens på tværs af longitudinelle vurderinger) til erhvervelse af objekter og manipulation af objekter forudsiger signifikant udviklingsmæssige fremskridt af sådanne vigtige elementer af kognitiv udvikling som ekspressivt sprog, objektkonstruktion, færdigheder i håndtering af objekter og værktøjsbrug. Det er derfor vigtigt, at der tages hensyn til den langsgående konsistens i spædbarnets håndpræferencer, når man undersøger mønstre for neuroadfærdsmæssig funktion og kognitiv udvikling. Vores resultater er i overensstemmelse med forudsigelserne i Casasanto’s (2009, 2011) kropsspecificitetshypotese. At have en mere øvet, foretrukken hånd kan hjælpe spædbørn med at støtte deres manuelle færdigheder og dermed deres forståelse af objekters egenskaber. En sådan forståelse kan igen bidrage til udviklingen af andre kognitive evner, som det fremgår af objektkonstruktion, brug af værktøj og sprogudvikling. Hvad der mangler at blive påvist, er, hvordan disse forskelle i udviklingen af håndpræference har påvirket den funktionelle organisation af spædbarnets hjerne.

Author Contributions

JC, EM, EN, IB og GM konceptualiserede og skrev artiklen.

Funding

Udarbejdelsen af dette manuskript blev støttet af NSF grant DLS0716045 tildelt GM og NIH T32HD007376 fellowship tildelt JC og EN.

Interessekonflikt erklæring

Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført uden kommercielle eller finansielle relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.