Introduzione

Negli ultimi quattro decenni, uno di noi (GFM) ha studiato i fattori che influenzano lo sviluppo delle preferenze infantili nell’uso delle mani come mezzo per comprendere come le esperienze sensorimotorie infantili contribuiscano allo sviluppo delle differenze emisferiche nell’elaborazione del linguaggio (cfr. Michel, 1988, 1991). Il fondamento teorico di questo lavoro è derivato, in parte, dalle teorie di Piaget (1952) e Bruner (1973), che hanno proposto che le esperienze sensorimotorie infantili costituiscano il fondamento della formazione dei simboli, delle abilità linguistiche, della formazione dei concetti e del ragionamento. Inoltre, l’evidenza psicobiologica dello sviluppo su come il funzionamento del sistema nervoso potrebbe essere modellato dall’esperienza precoce è stata usata per sostenere la nozione che le preferenze della mano del bambino potrebbero modellare la lateralizzazione funzionale degli emisferi (Michel, 1998, 2002). Poiché la maggior parte della ricerca neuropsicologica è stata, ed è, condotta nel quadro che la specializzazione emisferica della funzione deriva da differenze controllate dai geni nell’organizzazione strutturale dei due emisferi, la preferenza della mano e le funzioni cognitive correlate sono spesso considerate come derivate dalla specializzazione emisferica piuttosto che contribuire ad essa. Tuttavia, nell’ultimo decennio, alcune forme di teoria dell’embodiment (ad esempio, Barsalou, 2008; Casasanto, 2009) hanno riaperto la considerazione teorica che le esperienze sensorimotorie possono contribuire all’organizzazione funzionale del cervello.

Alcune forme di teoria dell’embodiment (ad esempio, Barsalou, 2008; Casasanto, 2009, 2011) propongono che lo sviluppo della conoscenza simbolica cognitiva e sociale dipende dall’impegno sensorimotorio dell’individuo con compagni sociali e oggetti fisici durante l’infanzia. Le vocalizzazioni infantili, le espressioni facciali e le posture del corpo (come azioni sensorimotorie) suscitano azioni da parte dei compagni sociali, che forniscono al bambino in via di sviluppo informazioni sulle regole di impegno socio-relazionale. Questo è simile a come la manipolazione degli oggetti rivela le proprietà degli oggetti, le loro relazioni e le regole di combinazione. Il modo in cui i bambini si impegnano con questi aspetti del loro ambiente scolpisce il funzionamento e la struttura del loro cervello (Boulenger et al., 2009), che, a sua volta, influenza il loro sviluppo cognitivo e sociale. Quindi, se ci sono differenze di gruppo in questi modelli di impegno, allora ci dovrebbero essere differenze di gruppo nelle abilità cognitive e sociali. Un modo per verificare se tali impegni con gli oggetti modellano lo sviluppo cognitivo sarebbe quello di confrontare lo sviluppo cognitivo di gruppi di individui che impegnano il mondo in modo diverso durante l’infanzia.

Proponiamo che lo sviluppo delle preferenze delle mani dei bambini crei gruppi di bambini che impegnano il mondo in modo diverso e quindi, dovrebbero sviluppare differenze nel funzionamento cognitivo. Questa tesi è in accordo con l’ipotesi di specificità corporea di Casasanto (2011) e la tesi di questo numero speciale di Frontiers (contributi dell’esperienza sensorimotoria allo sviluppo cognitivo). Rivediamo brevemente alcuni dei nostri studi che dimostrano che le preferenze coerenti della mano del bambino predicono i progressi nello sviluppo del linguaggio, nell’uso degli strumenti e nell’abilità di costruzione degli oggetti. Proponiamo che questi progressi non solo contribuiscono allo sviluppo individuale del linguaggio, della formazione dei concetti e del ragionamento, ma anche all’organizzazione funzionale del cervello dell’individuo.

Il fenomeno della preferenza della mano

Le preferenze della mano negli adulti sono legate alle differenze nella specializzazione emisferica per le competenze linguistiche (ad esempio, Corballis, 2009; Häberling et al., 2015), differenze di elaborazione delle parole tra emisferi (ad esempio, Willems et al., 2010), e una gamma notevolmente ampia di differenze di prestazioni su compiti di funzionamento cognitivo, sociale ed emotivo (Annett, 2002). Inoltre, lo sviluppo apparentemente atipico delle preferenze delle mani sembra essere collegato a quasi tutti i problemi di salute mentale e medica (ad esempio, Michel et al., 2013b, pp. 207-208). Di conseguenza, alcuni ricercatori hanno sostenuto che l’esame delle abilità cognitive e sociali dei diversi gruppi di preferenze delle mani è il test perfetto per valutare la teoria dell’embodiment (ad esempio, Casasanto, 2009). La preferenza della mano rappresenta diversi modelli di specializzazione emisferica e tale specializzazione può essere rilevante per la manifestazione di aspetti specifici del funzionamento cognitivo, sociale ed emotivo. Pertanto, lo sviluppo della preferenza della mano dovrebbe essere correlato allo sviluppo tipico e atipico di molte funzioni psicologiche.

Tuttavia, prima di poter capire come le preferenze della mano potrebbero contribuire alla variabilità delle esperienze cognitive incarnate, dobbiamo prima capire come si sviluppano le preferenze della mano. La preferenza della mano è il prodotto di processi di sviluppo sfaccettati che iniziano prima della nascita e si espandono durante la prima infanzia (Michel et al., 2013b). Abbiamo scoperto che le preferenze della mano si sviluppano a cascata, con le preferenze per le abilità manuali sviluppate in precedenza (ad esempio, raggiungere, afferrare/acquisire) che si concatenano nelle preferenze per le abilità sviluppate in seguito (ad esempio, manipolazione unimanuale e bimanuale, costruzione di artefatti e uso di strumenti). Abbiamo osservato che una preferenza della mano per l’acquisizione di oggetti inizia a manifestarsi prima dell’età di 6 mesi, diventa prominente durante il periodo 6-12 mesi, e diminuisce in seguito (Michel, 2002; Ferrè et al., 2010; Michel et al., 2014). Inoltre, anche se le abilità di manipolazione unimanuale si sviluppano entro 7-8 mesi, solo entro 10-11 mesi di età i neonati mostrano una preferenza della mano per la manipolazione unimanuale e tale preferenza corrisponde alla preferenza per l’acquisizione (Campbell et al., 2015a). Entro i 13-14 mesi di età, c’è un aumento significativo delle preferenze della mano per la manipolazione bimanuale differenziata per ruolo (RDBM, Babik e Michel, 2016). La preferenza della mano per RDBM sembra stabilizzarsi entro l’età di 18 mesi (Nelson et al., 2013) con l’80% dei bambini che mantengono la stessa preferenza a 24 mesi. Una consistente preferenza della mano per l’RDBM probabilmente influenza lo sviluppo della preferenza della mano per l’uso degli strumenti, dal momento che l’RDBM è un modello di manipolazione degli oggetti caratteristico della maggior parte delle azioni coinvolte nella costruzione e nell’uso degli strumenti per tutto l’arco della vita (Vauclair, 1984). Anche se una preferenza della mano destra predomina in tutte le abilità manuali infantili, le preferenze della mano sembrano essere distribuite in modo continuo tra i bambini (in modo simile alle preferenze della mano degli adulti, Annett, 2002).

Anche se circa il 12% dei bambini ha una preferenza coerente della mano sinistra (Michel et al., 2014), la preferenza della mano sinistra non sembra essere così robusta come la preferenza destra. In parte, questo può essere una conseguenza dell’influenza materna sullo sviluppo delle preferenze della mano del bambino (Harkins e Michel, 1988; Michel, 1992, 1998; Mundale, 1992, non pubblicato). Le madri destre impegnano involontariamente l’uso della mano destra del loro bambino durante il gioco degli oggetti (Michel, 1998). Al contrario, anche se le madri mancine usano di più la loro mano sinistra quando giocano con i loro bambini, la differenza nell’uso della loro mano è piccola rispetto all’uso schiacciante della mano destra da parte delle madri destre. Così, i bambini con preferenza sinistra di madri destre (la maggioranza dei bambini con preferenza sinistra) sono probabilmente incoraggiati (dalle azioni della madre durante il gioco socialmente interattivo degli oggetti) ad usare la mano destra molto più di quanto i bambini con preferenza destra di madri mancine (una minoranza di bambini con preferenza destra) siano incoraggiati ad usare la mano sinistra. Infatti, i bambini che inizialmente manifestano una preferenza per la mano sinistra per l’acquisizione di oggetti e che hanno avuto madri che preferiscono la mano destra, riducono significativamente la loro preferenza per la mano sinistra entro 11 mesi; mentre i bambini che inizialmente manifestano una preferenza per la mano destra e che hanno avuto madri che preferiscono la mano destra, rafforzano la loro preferenza per la mano destra entro 11 mesi (Michel, 1992).

Valutare lo sviluppo delle preferenze della mano utilizzando un’analisi basata sulla traiettoria

L’espressione delle preferenze della mano dei bambini riflette le conseguenze di un sistema nervoso immaturo ma in rapido sviluppo e l’espressione può variare in base a fattori quali il ritmo circadiano, l’eccitazione situazionale e lo sviluppo di altre abilità neuromotorie, come il controllo posturale e la locomozione (Corbetta e Thelen, 2002; Babik et al, 2014). Inoltre, l’identificazione di una preferenza sembra essere sensibile a varie procedure e condizioni di valutazione (Campbell et al., 2015b). Pertanto, la valutazione delle preferenze della mano del bambino richiede disegni longitudinali utilizzando compiti che sono relativamente simili, attraverso l’età, nella sfida manuale che presentano per il bambino. Le abilità di acquisizione degli oggetti possono essere utilizzate per valutare lo sviluppo delle preferenze della mano durante il periodo dai 6 ai 14 mesi di età perché questa abilità manuale è prevalente nel repertorio del bambino, ma è sufficientemente impegnativa da suscitare una preferenza della mano in questo periodo di età. Inoltre, è incorporata in tutte le altre abilità manuali che coinvolgono la manipolazione di oggetti (costruzione di oggetti e uso di strumenti). Una preferenza della mano nel raggiungimento e nel contatto degli oggetti predice la preferenza della mano nell’acquisizione degli oggetti (Michel e Harkins, 1986) e la preferenza della mano per l’acquisizione degli oggetti predice la preferenza della mano per la manipolazione unimanuale degli oggetti (Hinojosa et al., 2003; Campbell et al., 2015a) e RDBM (Nelson et al., 2013; Babik e Michel, 2016). Così, lo sviluppo precoce della preferenza della mano per l’acquisizione dell’oggetto è fondamentale per lo sviluppo della preferenza della mano per altre abilità manuali più sofisticate.

Abbiamo ipotizzato che ci dovrebbero essere traiettorie di sviluppo coerenti per la preferenza della mano di acquisizione dell’oggetto nonostante alcune variazioni tra le età di valutazione. Nove valutazioni mensili durante il periodo di 6-14 mesi hanno permesso l’identificazione affidabile di quattro gruppi latenti secondo il loro modello di traiettorie di sviluppo utilizzando il modello di traiettoria basato sul gruppo (GBTM, Nagin, 2005; Michel et al., 2013a). Il GBTM permette l’identificazione di modelli distintivi nella distribuzione delle traiettorie di un campione per definire la preferenza della mano del bambino. Abbiamo scoperto che il 32% dei 380 bambini ha preferenze destre coerenti da 6 a 14 mesi di età, il 12% ha preferenze sinistre coerenti, e il 26% ha una traiettoria di sviluppo che tende verso una preferenza destra più tardiva. Il restante 30% dei bambini ha avuto una traiettoria coerente dell’uso della mano che non ha mostrato differenze nell’uso della mano attraverso le età. La modellazione lineare gerarchica (HLM, Raudenbush et al., 2004) ha confermato che i bambini assegnati a queste quattro classi latenti mostravano traiettorie significativamente diverse nello sviluppo delle preferenze della mano. I bambini con una preferenza destra hanno stabilito tale preferenza entro i 6 mesi di età e la mantengono per i successivi 9 mesi (con una leggera diminuzione nell’uso della mano destra a 13 e 14 mesi). I bambini con una preferenza sinistra non avevano stabilito tale preferenza prima degli 8 mesi di età, ma la mantengono in seguito. I bambini con una tendenza verso una preferenza destra iniziano a 6 mesi senza una preferenza, ma hanno stabilito una preferenza destra da 14 mesi. I bambini senza una preferenza per la mano la mantengono per tutto il periodo 6-14 mesi. Così, all’inizio del secondo anno, le preferenze delle mani mostrano il carattere comune di una preferenza destra per la maggior parte e una preferenza sinistra per circa il 12% dei bambini e circa il 30% con preferenze non chiare. Naturalmente, il numero di gruppi identificati è meno importante del riconoscimento che è solo attraverso la raccolta di tali dati longitudinali che le consistenze tra i periodi di valutazione possono essere identificate. Sono queste consistenze di preferenza che riflettono il funzionamento dei meccanismi neurali che dovrebbero contribuire allo sviluppo di altri meccanismi associati al funzionamento cognitivo.

Preferenza della mano e linguaggio

Lo sviluppo delle abilità manuali cambia dinamicamente il modo in cui i bambini sperimentano il loro mondo, e vari cambiamenti nelle abilità motorie sono stati collegati a cambiamenti nella capacità di linguaggio (ad esempio, Iverson, 2010). Qui, evidenziamo i nostri studi longitudinali che hanno utilizzato un approccio basato sulle traiettorie per caratterizzare la preferenza della mano e affrontare come le traiettorie di preferenza della mano possono essere correlate in modo differenziato all’acquisizione del linguaggio.

Nelson et al. (2014) hanno ipotizzato che una preferenza coerente della mano del bambino fosse un marcatore per l’abilità avanzata di manipolazione degli oggetti, mentre una preferenza incoerente sarebbe un indicatore di un livello di abilità inferiore e forse un modello diverso di specializzazione emisferica. Nelson et al. (2014) hanno descritto le traiettorie nei tempi e nella direzione della preferenza della mano tra i bambini valutati mensilmente come neonati (6-14 mesi) e poi come bambini (18-24 mesi): bambini con una preferenza coerente della mano destra da neonati che sono rimasti destri da bambini, e bambini senza preferenza coerente della mano da neonati che sono diventati destri o mancini da bambini. Coerenza contro incoerenza della preferenza della mano dall’infanzia alla prima infanzia ha spiegato il 25% della varianza nella capacità di linguaggio a 2 anni di età. Inoltre, la preferenza costante della mano destra dall’infanzia è stata associata a competenze linguistiche avanzate. Gonzalez et al. (2015) hanno esteso questo lavoro per includere l’esito del linguaggio a 3 anni nello stesso campione e hanno scoperto che i bambini con una traiettoria coerente di preferenza della mano da piccoli avevano punteggi più alti di linguaggio espressivo. Quindi, le preferenze precoci e coerenti delle mani possono facilitare lo sviluppo del linguaggio (Nelson et al., 2014; Gonzalez et al., 2015). Anche se altri lavori devono essere fatti, Michel et al. (2013a) hanno usato la teoria dello schema di Arbib (Arbib, 2006) per delineare alcuni dei meccanismi attraverso i quali l’esperienza sensorimotoria associata a una preferenza di mano potrebbe contribuire al controllo neurale delle competenze linguistiche espressive.

La preferenza della mano e il controllo manuale degli oggetti

È ragionevole supporre che i bambini con una preferenza della mano per impegnarsi con gli oggetti sviluppino una maggiore abilità manuale e competenza con la mano preferita e che la preferenza influenzi lo sviluppo del loro controllo manuale degli oggetti. La costruzione di oggetti richiede la fusione manuale di più oggetti in una singola struttura unificante, come impilare blocchi in una torre o assemblare un puzzle (Marcinowski, 2015). La costruzione di oggetti è stata recentemente correlata a una varietà di abilità cognitive in età successive, tra cui la capacità matematica (Wolfgang et al., 2003; Nath e Szucs, 2014), il linguaggio (Marcinowski e Campbell, 2015) e l’abilità visuospaziale (Caldera et al., 1999; Levine et al., 2011; Verdine et al., 2014).

Marcinowski (2015) ha trovato che i neonati con una preferenza mano coerente sviluppare impilamento più rapidamente durante 10-14 mesi periodo che i bambini senza una preferenza mano. I bambini che preferiscono la sinistra e la destra hanno manifestato una maggiore abilità di impilamento a 14 mesi, rispetto ai bambini senza una preferenza costante della mano. Inoltre, i bambini con una preferenza tendente a destra non differiscono nello sviluppo della loro abilità di impilamento dai bambini senza una preferenza. Poiché il gruppo con tendenza a destra non ha mostrato una preferenza della mano per l’acquisizione durante il periodo di 6-9 mesi prima che l’impilamento iniziasse ad essere valutato, probabilmente non avevano sviluppato la competenza manuale necessaria per impilare gli oggetti (Chen et al., 2010). Così, la consistenza di una preferenza della mano cambia la relazione tra una preferenza della mano e l’abilità cognitiva della costruzione degli oggetti.

Anche, Kotwica et al. (2008) hanno riferito che i bambini con preferenze coerenti della mano attraverso quattro periodi di valutazione (a 7, 9, 11 e 13 mesi di età) sono più efficaci con l’abilità di gestione degli oggetti di conservazione degli oggetti rispetto ai bambini senza una preferenza coerente durante quel periodo. Quando ai bambini vengono dati più giocattoli (uno alla volta), essi devono sviluppare la capacità di manipolare e gestire questi oggetti in modo che questi ultimi siano disponibili per l’interazione futura. I neonati con una preferenza consistente per le mani hanno dimostrato una maggiore abilità nella memorizzazione degli oggetti, come il posizionamento degli oggetti in luoghi raggiungibili e il trasferimento intermanuale, rispetto ai neonati senza una preferenza per le mani (Kotwica et al., 2008). Memorizzando gli oggetti in modo più efficace, i bambini con una preferenza per la mano possono esplorare le proprietà degli oggetti, comprendere le relazioni tra gli oggetti e “pianificare” le azioni in modo più efficace rispetto ai bambini senza una preferenza (cfr. Bruner, 1973). In effetti, Bruner (1973) considerava le abilità di memorizzazione degli oggetti importanti per lo sviluppo della rappresentazione simbolica (e quindi per lo sviluppo del linguaggio), poiché un oggetto inutilizzato, ma memorizzato, deve essere rappresentato mentalmente dal bambino per un successivo recupero.

L’uso degli strumenti è un’altra importante abilità cognitiva che spesso comporta l’imitazione di azioni complesse, la pianificazione, il processo decisionale e la capacità di rendere conto delle caratteristiche spaziali e temporali degli oggetti, delle loro proprietà e della situazione. Molti hanno sostenuto che l’uso degli strumenti richiede un pensiero simbolico avanzato e un’analisi rappresentazionale dei mezzi (Bates et al., 1980), una comprensione causale avanzata (Carpenter et al., 1998; Buttelmann et al., 2008), e una realizzazione del ragionamento spaziale che permette di coordinare più quadri di riferimento mobili (Lockman, 2000). Fraz et al. (2014) hanno testato lo sviluppo dell’abilità dell’uso dello strumento longitudinalmente da 10 a 14 mesi in 60 bambini con preferenza per la mano destra, sinistra o nessuna per l’acquisizione di oggetti. Hanno trovato che i bambini con una preferenza costante per la mano destra o sinistra hanno superato quelli senza una preferenza per la mano nel numero di azioni completate con successo per l’uso degli strumenti all’età di 10, 11 e 12 mesi. Tuttavia, dopo i 12 mesi le differenze tra i gruppi di preferenza della mano hanno cessato di essere statisticamente significative. Fraz et al. (2014) hanno concluso che lo sviluppo precoce di preferenze d’uso coerenti della mano per l’acquisizione di oggetti facilita l’inizio dell’abilità cognitiva dell’uso degli strumenti. Così, abbiamo dimostrato come le valutazioni longitudinali della consistenza delle preferenze della mano si riferiscono allo sviluppo della manipolazione degli oggetti che sono considerati contribuire allo sviluppo delle abilità cognitive simboliche.

Conclusione

Abbiamo dimostrato che le preferenze precoci della mano (rivelate dalla loro coerenza attraverso le valutazioni longitudinali) per l’acquisizione e la manipolazione degli oggetti prevedono significativamente l’avanzamento dello sviluppo di elementi importanti dello sviluppo cognitivo come il linguaggio espressivo, la costruzione degli oggetti, le abilità di gestione degli oggetti e l’uso degli strumenti. Quindi, è importante che la coerenza longitudinale nelle preferenze della mano del bambino sia presa in considerazione mentre si esplorano i modelli di funzionamento neurocomportamentale e di sviluppo cognitivo. I nostri risultati sono coerenti con le previsioni dell’ipotesi di specificità corporea di Casasanto (2009, 2011). Avere una mano più pratica e preferita potrebbe aiutare i bambini a rinforzare la loro competenza manuale e quindi la loro comprensione delle proprietà degli oggetti. Tale comprensione, a sua volta, potrebbe contribuire allo sviluppo di altre abilità cognitive come rivelato nella costruzione di oggetti, nell’uso di strumenti e nello sviluppo del linguaggio. Ciò che resta da dimostrare è come queste differenze nello sviluppo delle preferenze delle mani abbiano influenzato l’organizzazione funzionale del cervello del bambino.

Contributi degli autori

JC, EM, EN, IB, e GM hanno concettualizzato e scritto l’articolo.

Finanziamento

La preparazione di questo manoscritto è stata sostenuta dalla sovvenzione NSF DLS0716045 assegnata a GM e dalla borsa di studio NIH T32HD007376 assegnata a JC e EN.

Dichiarazione di conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.