Introduction

In de laatste vier decennia heeft een van ons (GFM) onderzoek gedaan naar de factoren die van invloed zijn op de ontwikkeling van de hand-gebruik voorkeur van zuigelingen als een middel om te begrijpen hoe de sensorimotorische ervaringen van zuigelingen bijdragen aan de ontwikkeling van hemisferische verschillen in taalverwerking (cf. Michel, 1988, 1991). De theoretische basis van dit werk werd gedeeltelijk afgeleid uit de theorieën van Piaget (1952) en Bruner (1973), die voorstelden dat sensomotorische ervaringen bij kinderen de basis vormden van symboolvorming, taalvaardigheid, conceptvorming en redeneren. Ook werd ontwikkelingspsychobiologisch bewijs over hoe het functioneren van het zenuwstelsel gevormd kan worden door vroege ervaringen gebruikt om het idee te ondersteunen dat de handvoorkeuren van kinderen de functionele lateralisatie van de hersenhelften kunnen vormen (Michel, 1998, 2002). Omdat het meeste neuropsychologische onderzoek werd en wordt uitgevoerd binnen het kader dat hemisferische specialisatie van functies voortkomt uit gen-gestuurde verschillen in de structurele organisatie van de twee hersenhelften, worden handvoorkeur en verwante cognitieve functies vaak beschouwd als een afgeleide van hemisferische specialisatie in plaats van dat ze er zelf aan bijdragen. Echter, in het laatste decennium hebben sommige vormen van belichaamingstheorie (bv. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009) de theoretische overweging heropend dat sensorimotorische ervaringen kunnen bijdragen aan de functionele organisatie van de hersenen.

Zekere vormen van belichaamingstheorie (bv. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009, 2011) stellen dat de ontwikkeling van symbolische cognitieve en sociale kennis afhangt van de sensorimotorische betrokkenheid van het individu met sociale metgezellen en fysieke objecten tijdens de kindertijd. Zang van baby’s, gezichtsuitdrukkingen en lichaamshoudingen (als sensorimotorische acties) lokken acties uit van sociale metgezellen, die de zich ontwikkelende zuigeling informatie geven over de regels van sociaal-relationele betrokkenheid. Dit is vergelijkbaar met de manier waarop de manipulatie van objecten eigenschappen van objecten onthult, hun relaties, en regels van combinatie. Hoe zuigelingen met deze aspecten van hun omgeving omgaan, vormt hun hersenfunctioneren en -structuur (Boulenger et al., 2009), wat op zijn beurt hun cognitieve en sociale ontwikkeling beïnvloedt. Dus, als er groepsverschillen zijn in dergelijke patronen van betrokkenheid, dan zouden er ook groepsverschillen moeten zijn in cognitieve en sociale vaardigheden. Een manier om te testen of dergelijke betrokkenheid bij objecten de cognitieve ontwikkeling vorm geeft, zou zijn om de cognitieve ontwikkeling te vergelijken van groepen individuen die tijdens de kindertijd op een verschillende manier met de wereld omgaan.

Wij stellen voor dat de ontwikkeling van handvoorkeuren bij zuigelingen leidt tot groepen zuigelingen die op een verschillende manier met de wereld omgaan en dat zij daardoor verschillen in cognitief functioneren zouden moeten ontwikkelen. Deze stelling is in overeenstemming met Casasanto’s (2011) lichaamsspecifieke hypothese en de stelling van deze Frontiers’ special issue (bijdragen van sensorimotorische ervaring aan cognitieve ontwikkeling). We bespreken kort enkele van onze studies die aantonen dat consistente handvoorkeuren bij zuigelingen vooruitgang voorspellen in taalontwikkeling, gebruik van gereedschap en bouwvaardigheid van voorwerpen. Wij stellen voor dat deze vooruitgang niet alleen bijdraagt tot de individuele ontwikkeling van taal, conceptvorming en redeneren, maar ook tot de individuele functionele organisatie van de hersenen.

Het fenomeen van de handvoorkeur

Handvoorkeuren bij volwassenen zijn gerelateerd aan verschillen in hemisferische specialisatie voor taalvaardigheden (bijv, Corballis, 2009; Häberling et al., 2015), verschillen in tekstverwerking tussen hemisferen (e.g., Willems et al., 2010), en een opmerkelijk breed scala aan prestatieverschillen op taken van cognitief, sociaal, en emotioneel functioneren (Annett, 2002). Bovendien lijkt de ogenschijnlijk atypische ontwikkeling van handvoorkeuren gerelateerd te zijn aan bijna elk psychisch en medisch gezondheidsprobleem (bijv. Michel et al., 2013b, pp. 207-208). Bijgevolg hebben sommige onderzoekers betoogd dat onderzoek van de cognitieve en sociale vaardigheden van verschillende handvoorkeursgroepen de perfecte test is om de belichaamingstheorie te evalueren (bv. Casasanto, 2009). Handvoorkeur vertegenwoordigt verschillende patronen van hemisferische specialisatie en een dergelijke specialisatie kan relevant zijn voor de manifestatie van specifieke aspecten van cognitief, sociaal en emotioneel functioneren. Daarom zou de ontwikkeling van handvoorkeur in verband moeten staan met de typische en atypische ontwikkeling van veel psychologische functies.

Hoewel, voordat we kunnen begrijpen hoe handvoorkeuren zouden kunnen bijdragen aan variabiliteit in belichaamde cognitieve ervaringen, moeten we eerst begrijpen hoe handvoorkeuren zich ontwikkelen. Handvoorkeur is het product van veelzijdige ontwikkelingsprocessen die beginnen voor de geboorte en zich uitbreiden tijdens de vroege kindertijd (Michel et al., 2013b). We hebben ontdekt dat handvoorkeuren zich op een trapsgewijze manier ontwikkelen, waarbij voorkeuren voor zich eerder ontwikkelende handvaardigheden (bijv. reiken, grijpen/aanleren) samenvallen met voorkeuren voor zich later ontwikkelende vaardigheden (bijv. een- en tweehandige manipulatie, artefactconstructie en gereedschapgebruik). We hebben waargenomen dat een voorkeur voor de hand voor het verwerven van objecten zich manifesteert voor de leeftijd van 6 maanden, prominent wordt in de periode van 6-12 maanden, en daarna afneemt (Michel, 2002; Ferre et al., 2010; Michel et al., 2014). Ook, hoewel unimanuele manipulatievaardigheden zich ontwikkelen met 7-8 maanden, vertonen zuigelingen pas met 10-11 maanden een handvoorkeur voor unimanuele manipulatie en die voorkeur komt overeen met de voorkeur voor acquisitie (Campbell et al., 2015a). Tegen de leeftijd van 13-14 maanden is er een significante toename in handvoorkeuren voor rolgedifferentieerde bimanuele manipulatie (RDBM, Babik en Michel, 2016). De handvoorkeur voor RDBM lijkt zich te stabiliseren tegen de leeftijd van 18 maanden (Nelson et al., 2013) met 80% van de peuters die dezelfde voorkeur behoudt tot 24 maanden. Een consistente handvoorkeur voor RDBM beïnvloedt waarschijnlijk de ontwikkeling van de handvoorkeur voor gereedschapsgebruik, aangezien RDBM een objectmanipulatiepatroon is dat kenmerkend is voor de meeste handelingen die betrokken zijn bij de constructie en het gebruik van gereedschappen gedurende de gehele levensloop (Vauclair, 1984). Hoewel een voorkeur voor de rechterhand overheerst in alle handvaardigheden van zuigelingen, lijken de handvoorkeuren continu verdeeld te zijn over zuigelingen (vergelijkbaar met handvoorkeuren bij volwassenen, Annett, 2002).

Hoewel ongeveer 12% van de zuigelingen een consistente voorkeur voor de linkerhand heeft (Michel et al., 2014), lijkt de voorkeur voor de linkerhand niet zo robuust te zijn als de voorkeur voor de rechterhand. Deels kan dit een gevolg zijn van een maternale invloed op de ontwikkeling van de handvoorkeur van zuigelingen (Harkins en Michel, 1988; Michel, 1992, 1998; Mundale, 1992, ongepubliceerd). Rechtshandige moeders maken onbedoeld gebruik van de rechterhand van hun kind tijdens het spelen met voorwerpen (Michel, 1998). Daarentegen, hoewel linkshandige moeders hun linkerhand meer gebruiken tijdens het spelen met hun zuigelingen, is het verschil in hun handgebruik klein vergeleken met het overweldigende gebruik van de rechterhand door rechtshandige moeders. Linkspreferente zuigelingen van rechtshandige moeders (de meerderheid van de linkspreferente zuigelingen) worden dus waarschijnlijk aangemoedigd (door de handelingen van hun moeder tijdens sociaal interactief objectspel) om hun rechterhand veel meer te gebruiken dan rechtspreferente zuigelingen van linkshandige moeders (een minderheid van de rechtspreferente zuigelingen) worden aangemoedigd om hun linkerhand te gebruiken. Inderdaad, zuigelingen die aanvankelijk een voorkeur voor de linkerhand vertoonden bij het verwerven van voorwerpen en die moeders hadden die de voorkeur gaven aan de rechterhand, verminderden hun voorkeur voor de linkerhand aanzienlijk na 11 maanden; terwijl zuigelingen die aanvankelijk een voorkeur voor de rechterhand vertoonden en die moeders hadden die de voorkeur gaven aan de rechterhand, hun voorkeur voor de rechterhand versterkten na 11 maanden (Michel, 1992).

Assessing Hand Preference Development Using a Trajectory Based Analysis

De expressie van handvoorkeuren bij zuigelingen weerspiegelt de gevolgen van een onvolwassen maar snel ontwikkelend zenuwstelsel en de expressie kan variëren afhankelijk van factoren als circadiaan ritme, situationele opwinding en de ontwikkeling van andere neuromotorische vaardigheden, zoals houdingscontrole en motoriek (Corbetta en Thelen, 2002; Babik et al, 2014). Bovendien blijkt de identificatie van een voorkeur gevoelig te zijn voor verschillende beoordelingsprocedures en -condities (Campbell et al., 2015b). Daarom vereist de beoordeling van handvoorkeuren bij zuigelingen longitudinale ontwerpen waarbij taken worden gebruikt die relatief vergelijkbaar zijn, over de leeftijd, in de handmatige uitdaging die ze voor de zuigeling vormen. Objectverwervingsvaardigheden kunnen worden gebruikt om de ontwikkeling van handvoorkeuren te beoordelen in de periode van 6 tot 14 maanden, omdat deze handvaardigheid veel voorkomt in het repertoire van de zuigeling en voldoende uitdagend is om een handvoorkeur uit te lokken in deze leeftijdsperiode. Bovendien is deze vaardigheid geïntegreerd in alle andere manuele vaardigheden waarbij objecten gemanipuleerd worden (constructie van objecten en gebruik van gereedschap). Een handvoorkeur in reiken en objectcontact voorspelt de handvoorkeur in objectverwerving (Michel en Harkins, 1986) en de handvoorkeur voor het verwerven van objecten voorspelt de handvoorkeur voor unimanuele objectmanipulatie (Hinojosa et al., 2003; Campbell et al., 2015a) en RDBM (Nelson et al., 2013; Babik en Michel, 2016). Een vroeg ontwikkelde handvoorkeur voor het verwerven van objecten is dus cruciaal voor de ontwikkeling van handvoorkeur voor andere meer verfijnde manuele vaardigheden.

We veronderstelden dat er consistente ontwikkelingstrajecten zouden moeten zijn voor handvoorkeur voor het verwerven van objecten, ondanks enige variatie tussen beoordelingsleeftijden. Negen maandelijkse beoordelingen gedurende de periode van 6-14 maanden maakten betrouwbare identificatie mogelijk van vier latente groepen op basis van hun patroon van ontwikkelingstrajecten met behulp van groepsgebaseerde trajectmodellering (GBTM, Nagin, 2005; Michel et al., 2013a). GBTM maakt het mogelijk onderscheidende patronen te identificeren in de verdeling van de trajecten van een steekproef om de handvoorkeur van de zuigeling te definiëren. Wij vonden dat 32% van 380 zuigelingen een consistente voorkeur had voor de rechterhand van 6 tot 14 maanden oud, 12% had een consistente voorkeur voor links, en 26% had een ontwikkelingstraject dat neigt naar een later ontwikkelende voorkeur voor rechts. De overige 30% van de baby’s had een consistent traject van handgebruik dat geen verschillen vertoonde in handgebruik tussen de leeftijden. Hiërarchische Lineaire Modellering (HLM, Raudenbush et al., 2004), bevestigde dat de zuigelingen die in deze vier latente klassen werden ingedeeld, significant verschillende trajecten vertoonden in hun ontwikkeling van handvoorkeuren. Baby’s met een voorkeur voor rechts hebben die voorkeur vastgesteld op de leeftijd van 6 maanden en behouden die voorkeur gedurende de volgende 9 maanden (met een lichte afname in het gebruik van de rechterhand op de leeftijd van 13 en 14 maanden). Zuigelingen met een voorkeur voor links hebben die voorkeur niet vóór de leeftijd van 8 maanden vastgesteld, maar behouden die daarna. Baby’s met een tendens naar een voorkeur voor rechts beginnen met 6 maanden zonder voorkeur, maar hebben met 14 maanden een voorkeur voor rechts ontwikkeld. De zuigelingen zonder voorkeur voor de hand behouden die voorkeur gedurende de hele periode van 6 tot 14 maanden. Tegen het begin van het tweede jaar vertonen de handvoorkeuren dus het gemeenschappelijke karakter van een voorkeur voor rechts voor de meesten en een voorkeur voor links voor ongeveer 12% van de zuigelingen en ongeveer 30% met onduidelijke voorkeuren. Het aantal vastgestelde groepen is natuurlijk minder belangrijk dan de erkenning dat alleen door het verzamelen van dergelijke longitudinale gegevens consistenties over de beoordelingsperioden heen kunnen worden vastgesteld. Het zijn deze consistenties van voorkeur die de werking van neurale mechanismen weerspiegelen die zouden moeten bijdragen aan de ontwikkeling van andere mechanismen die geassocieerd zijn met cognitief functioneren.

Handvoorkeur en taal

De ontwikkeling van manuele vaardigheden verschuift dynamisch de manier waarop baby’s hun wereld ervaren, en verschillende veranderingen in motorische vaardigheden zijn in verband gebracht met veranderingen in taalvaardigheid (bv. Iverson, 2010). Hier belichten we onze longitudinale studies die een traject-gebaseerde benadering hebben gebruikt om handvoorkeur te karakteriseren en te onderzoeken hoe handvoorkeurstrajecten differentieel gerelateerd kunnen zijn aan taalverwerving.

Nelson et al. (2014) veronderstelden dat een consistente zuigelingenhandvoorkeur een marker was voor geavanceerde objectmanipulatievaardigheid, terwijl een inconsistente voorkeur een indicator zou zijn van een lager vaardigheidsniveau en misschien een ander patroon van hemisferische specialisatie. Nelson et al. (2014) beschreven trajecten in de timing en richting van handvoorkeur bij kinderen die maandelijks werden beoordeeld als zuigelingen (6-14 maanden) en vervolgens als peuters (18-24 maanden): kinderen met een consistente voorkeur voor de rechterhand als zuigelingen die rechtshandig bleven als peuters, en kinderen zonder consistente handvoorkeur als zuigelingen die ofwel rechtshandig ofwel linkshandig werden als peuters. Consistentie versus inconsistentie van handvoorkeur vanaf de zuigelingenleeftijd tot de peuterleeftijd verklaarde 25% van de variantie in taalvaardigheid op 2-jarige leeftijd. Ook werd een consistente voorkeur voor de rechterhand vanaf de kindertijd geassocieerd met gevorderde taalvaardigheden. Gonzalez et al. (2015) breidden dit werk uit naar taalresultaten op 3 jaar in dezelfde steekproef en ontdekten dat kinderen met een consistent handvoorkeurtraject als peuters hogere expressieve taalscores hadden. Vroege, consistente handvoorkeuren kunnen dus de ontwikkeling van taal vergemakkelijken (Nelson et al., 2014; Gonzalez et al., 2015). Hoewel er meer werk moet worden verricht, gebruikten Michel et al. (2013a) de schematheorie van Arbib (Arbib, 2006) om enkele van de mechanismen af te bakenen waarmee de sensorimotorische ervaring geassocieerd met een handvoorkeur zou kunnen bijdragen aan de neurale controle van expressieve taalvaardigheden.

Handvoorkeur en de handmatige controle van voorwerpen

Het is redelijk om aan te nemen dat zuigelingen met een handvoorkeur voor het omgaan met voorwerpen een grotere handvaardigheid en vaardigheid zouden ontwikkelen met de voorkeurshand en dat die voorkeur van invloed zou zijn op de ontwikkeling van hun handmatige controle van voorwerpen. Object constructie vereist het handmatig samenvoegen van meerdere objecten tot een enkele, verenigende structuur, zoals het stapelen van blokken tot een toren of het in elkaar zetten van een puzzel (Marcinowski, 2015). Objectconstructie is recent in verband gebracht met een verscheidenheid aan cognitieve vaardigheden op latere leeftijd, waaronder wiskundig vermogen (Wolfgang et al., 2003; Nath en Szucs, 2014), taal (Marcinowski en Campbell, 2015) en visuospatiale vaardigheid (Caldera et al., 1999; Levine et al., 2011; Verdine et al., 2014).

Marcinowski (2015) vond dat zuigelingen met een consistente handvoorkeur het stapelen sneller ontwikkelen gedurende de periode van 10-14 maanden dan zuigelingen zonder een handvoorkeur. Baby’s met een consistente voorkeur voor links en rechts waren met 14 maanden vaardiger in het stapelen dan baby’s zonder consistente voorkeur voor rechts. Bovendien verschilden baby’s met een voorkeur voor rechts niet in de ontwikkeling van hun stapelvaardigheid van baby’s zonder voorkeur. Aangezien de groep die naar rechts neigde geen handvoorkeur vertoonde tijdens de periode van 6-9 maanden voordat het stapelen werd beoordeeld, hadden zij waarschijnlijk nog niet de handvaardigheid ontwikkeld die nodig is om objecten te stapelen (Chen et al., 2010). De consistentie van een handvoorkeur verandert dus de relatie tussen een handvoorkeur en de cognitieve vaardigheid van het bouwen van objecten.

Ook Kotwica et al. (2008) rapporteerden dat zuigelingen met consistente handvoorkeuren in vier beoordelingsperioden (op 7, 9, 11 en 13 maanden leeftijd) effectiever zijn met de vaardigheid van het opslaan van objecten dan zuigelingen zonder een consistente voorkeur in die periode. Wanneer zuigelingen meerdere speeltjes krijgen (een voor een), moeten zij de vaardigheid ontwikkelen om deze voorwerpen te manipuleren en te beheren, zodat deze beschikbaar blijven voor toekomstige interactie. Zuigelingen met een consistente handvoorkeur toonden een grotere vaardigheid in het opslaan van voorwerpen, zoals het plaatsen van voorwerpen op bereikbare plaatsen en intermanuele overdracht, dan zuigelingen zonder handvoorkeur (Kotwica et al., 2008). Door objecten effectiever op te slaan, kunnen zuigelingen met een handvoorkeur eigenschappen van objecten onderzoeken, relaties tussen objecten begrijpen en acties effectiever “plannen” dan zuigelingen zonder voorkeur (cf. Bruner, 1973). Bruner (1973) beschouwde vaardigheden in het opslaan van voorwerpen als belangrijk voor de ontwikkeling van symbolische representatie (en dus taalontwikkeling), omdat een ongebruikt, maar opgeslagen voorwerp door de zuigeling mentaal moet worden gerepresenteerd om later te kunnen worden opgehaald.

Gereedschapgebruik is een andere belangrijke cognitieve vaardigheid die vaak imitatie van complexe handelingen inhoudt, planning, besluitvorming, en het vermogen om rekening te houden met ruimtelijke en temporele kenmerken van voorwerpen, hun eigenschappen, en de situatie. Velen hebben betoogd dat het gebruik van gereedschappen geavanceerd symbolisch denken en representatieve middel-einde analyse vereist (Bates et al., 1980), geavanceerd causaal begrip (Carpenter et al., 1998; Buttelmann et al., 2008), en een prestatie van ruimtelijk redeneren dat het coördineren van meerdere mobiele referentiekaders mogelijk maakt (Lockman, 2000). Fraz et al. (2014) testten de ontwikkeling van de vaardigheid gereedschapsgebruik longitudinaal van 10 tot 14 maanden bij 60 zuigelingen met rechter-, linker-, of geen handvoorkeur voor het verwerven van objecten. Zij vonden dat zuigelingen met een consistente rechter- of linkerhandvoorkeur beter presteerden dan zuigelingen zonder handvoorkeur in het aantal succesvol voltooide gereedschapsgebruikshandelingen op de leeftijd van 10, 11, en 12 maanden. Echter, na 12 maanden waren de verschillen tussen de handvoorkeursgroepen niet meer statistisch significant. Fraz et al. (2014) concludeerden dat de vroege ontwikkeling van consistente voorkeuren voor handgebruik bij het verwerven van objecten het begin van de cognitieve vaardigheid van het gebruik van gereedschap vergemakkelijkt. We hebben dus laten zien hoe longitudinale beoordelingen van de consistentie van handvoorkeuren verband houden met de ontwikkeling van de manipulatie van objecten die geacht worden bij te dragen aan de ontwikkeling van symbolische cognitieve vaardigheden.

Conclusie

We hebben aangetoond dat vroeg gevestigde handvoorkeuren (onthuld door hun consistentie over longitudinale beoordelingen) voor objectverwerving en manipulatie van objecten significant de ontwikkelingsvooruitgang voorspellen van zulke belangrijke elementen van cognitieve ontwikkeling als expressieve taal, objectconstructie, objectmanagementvaardigheden, en gereedschapgebruik. Het is dus belangrijk om rekening te houden met de longitudinale consistentie in de handvoorkeuren van zuigelingen bij het onderzoeken van patronen van neurogedragsmatige en cognitieve ontwikkeling. Onze resultaten zijn consistent met de voorspellingen van Casasanto’s (2009, 2011) lichaamsspecifieke hypothese. Het hebben van een meer geoefende voorkeurshand zou zuigelingen kunnen helpen bij het bevorderen van hun handvaardigheid en daarmee hun begrip van de eigenschappen van objecten. Dit begrip zou op zijn beurt kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van andere cognitieve vaardigheden, zoals blijkt uit de constructie van objecten, het gebruik van gereedschappen en de taalontwikkeling. Wat nog moet worden aangetoond is hoe deze verschillen in de ontwikkeling van de handvoorkeur de functionele organisatie van de hersenen van de zuigeling hebben beïnvloed.

Bijdragen van de auteur

JC, EM, EN, IB, en GM bedachten en schreven het artikel.

Funding

Voorbereiding van dit manuscript werd ondersteund door NSF grant DLS0716045 toegekend aan GM en NIH T32HD007376 fellowship toegekend aan JC en EN.

Conflict of Interest Statement

De auteurs verklaren dat het onderzoek werd uitgevoerd in afwezigheid van enige commerciële of financiële relaties die zouden kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.