Introducere

În ultimele patru decenii, unul dintre noi (GFM) a investigat factorii care afectează dezvoltarea preferințelor de utilizare a mâinii la sugar ca mijloc de înțelegere a modului în care experiențele senzorio-motorii ale sugarilor contribuie la dezvoltarea diferențelor emisferice în procesarea limbajului (cf. Michel, 1988, 1991). Fundamentul teoretic al acestei lucrări a fost derivat, în parte, din teoriile lui Piaget (1952) și Bruner (1973), care au propus că experiențele senzorio-motorii ale sugarului au constituit fundamentul formării simbolurilor, al abilităților lingvistice, al formării conceptelor și al raționamentului. De asemenea, dovezile psihobiologice de dezvoltare cu privire la modul în care funcționarea sistemului nervos ar putea fi modelată de experiențele timpurii au fost folosite pentru a susține ideea că preferințele de mână ale sugarului ar putea modela lateralizarea funcțională a emisferelor (Michel, 1998, 2002). Având în vedere că majoritatea cercetărilor neuropsihologice au fost și sunt conduse în cadrul în care specializarea funcțională emisferică derivă din diferențele controlate genetic în organizarea structurală a celor două emisfere, preferința mâinii și funcțiile cognitive aferente sunt adesea considerate ca fiind derivate din specializarea emisferică, mai degrabă decât ca fiind factori care contribuie la aceasta. Cu toate acestea, în ultimul deceniu, anumite forme ale teoriei embodimentării (de exemplu, Barsalou, 2008; Casasanto, 2009) au redeschis considerația teoretică potrivit căreia experiențele senzorio-motorii pot contribui la organizarea funcțională a creierului.

Certe forme ale teoriei embodimentării (de exemplu, Barsalou, 2008; Casasanto, 2009, 2011) propun că dezvoltarea cunoștințelor cognitive și sociale simbolice depinde de implicarea senzorio-motorie a individului cu tovarășii sociali și obiectele fizice în timpul copilăriei. Vocalizările, expresiile faciale și posturile corporale ale sugarului (ca acțiuni senzorimotorii) suscită acțiuni din partea companionilor sociali, care îi oferă sugarului în curs de dezvoltare informații despre regulile angajamentului social-relațional. Acest lucru este similar cu modul în care manipularea obiectelor dezvăluie proprietățile obiectelor, relațiile dintre ele și regulile de combinare. Modul în care sugarii se angajează cu aceste aspecte ale mediului lor le sculptează funcționarea și structura creierului (Boulenger et al., 2009), care, la rândul său, le afectează dezvoltarea cognitivă și socială. Astfel, dacă există diferențe de grup în astfel de modele de implicare, atunci ar trebui să existe diferențe de grup în ceea ce privește abilitățile cognitive și sociale. O modalitate de a testa dacă astfel de angajamente cu obiectele modelează dezvoltarea cognitivă ar fi compararea dezvoltării cognitive a grupurilor de indivizi care se angajează în mod diferit în lume în timpul copilăriei.

Noi propunem că dezvoltarea preferințelor de mână ale sugarilor creează grupuri de sugari care se angajează în lume în mod diferit și, prin urmare, aceștia ar trebui să dezvolte diferențe în funcționarea cognitivă. Această teză este în concordanță cu ipoteza specificității corporale a lui Casasanto (2011) și cu teza acestui număr special Frontiers’ (contribuții ale experienței senzorio-motorii la dezvoltarea cognitivă). Trecem în revistă pe scurt câteva dintre studiile noastre care demonstrează că preferințele consistente ale mâinilor sugarilor prezic progrese în dezvoltarea limbajului, în utilizarea instrumentelor și în abilitatea de construire a obiectelor. Propunem ca aceste progrese să contribuie nu numai la dezvoltarea limbajului, formării conceptelor și raționamentului individului, ci și la organizarea funcțională a creierului individului.

Fenomenul preferinței mâinilor

Preferințele mâinilor la adulți sunt legate de diferențele în specializarea emisferică pentru abilitățile lingvistice (de ex, Corballis, 2009; Häberling et al., 2015), diferențele de procesare a cuvintelor între emisfere (de exemplu, Willems et al., 2010) și o gamă remarcabil de largă de diferențe de performanță în sarcinile de funcționare cognitivă, socială și emoțională (Annett, 2002). Mai mult, dezvoltarea aparent atipică a preferințelor mâinilor pare să fie legată de aproape toate problemele de sănătate mintală și medicală (de exemplu, Michel et al., 2013b, pp. 207-208). În consecință, unii cercetători au susținut că examinarea abilităților cognitive și sociale ale diferitelor grupuri de preferințe ale mâinilor este testul perfect pentru evaluarea teoriei embodimentului (de exemplu, Casasanto, 2009). Preferința mâinii reprezintă diferite modele de specializare emisferică și o astfel de specializare poate fi relevantă pentru manifestarea unor aspecte specifice ale funcționării cognitive, sociale și emoționale. Prin urmare, dezvoltarea preferinței mâinii ar trebui să fie legată de dezvoltarea tipică și atipică a multor funcții psihologice.

Cu toate acestea, înainte de a înțelege cum ar putea contribui preferințele mâinii la variabilitatea experiențelor cognitive încorporate, trebuie mai întâi să înțelegem cum se dezvoltă preferințele mâinii. Preferința mâinii este produsul unor procese de dezvoltare cu multiple fațete care încep înainte de naștere și se extind în timpul copilăriei timpurii (Michel et al., 2013b). Am constatat că preferințele mâinilor se dezvoltă în cascadă, cu preferințe pentru abilitățile manuale care se dezvoltă mai devreme (de exemplu, atingerea, apucarea/achiziționarea) care se concatenează în preferințele pentru abilitățile care se dezvoltă mai târziu (de exemplu, manipularea unimanuală și bimanuală, construcția de artefacte și utilizarea de instrumente). Am observat că o preferință a mâinii pentru achiziția de obiecte începe să se manifeste înainte de vârsta de 6 luni, devine proeminentă în perioada 6-12 luni și scade ulterior (Michel, 2002; Ferre et al., 2010; Michel et al., 2014). De asemenea, deși abilitățile de manipulare unimanuală se dezvoltă până la 7-8 luni, abia la vârsta de 10-11 luni sugarii manifestă o preferință a mâinii pentru manipularea unimanuală, iar această preferință se potrivește cu preferința pentru achiziție (Campbell et al., 2015a). Până la vârsta de 13-14 luni, există o creștere semnificativă a preferințelor mâinii pentru manipularea bimanuală diferențiată în funcție de rol (RDBM, Babik și Michel, 2016). Preferința mâinii pentru RDBM pare să se stabilizeze până la vârsta de 18 luni (Nelson et al., 2013), 80% dintre copiii mici păstrând aceeași preferință până la 24 de luni. O preferință constantă a mâinii pentru RDBM influențează probabil dezvoltarea preferinței mâinii pentru utilizarea uneltelor, deoarece RDBM este un model de manipulare a obiectelor caracteristic majorității acțiunilor implicate în construcția și utilizarea uneltelor de-a lungul întregii perioade de viață (Vauclair, 1984). Deși preferința mâinii drepte predomină în toate abilitățile manuale ale sugarilor, preferințele mâinilor par a fi distribuite în mod continuu la sugari (similar cu preferințele mâinilor la adulți, Annett, 2002).

Deși aproximativ 12% dintre sugari au o preferință consistentă pentru mâna stângă (Michel et al., 2014), preferința mâinii stângi nu pare a fi la fel de robustă ca și cea a mâinii drepte. În parte, acest lucru poate fi o consecință a unei influențe materne asupra dezvoltării preferințelor de mână ale sugarilor (Harkins și Michel, 1988; Michel, 1992, 1998; Mundale, 1992, nepublicat). Mamele dreptace angajează în mod neintenționat utilizarea mâinii drepte a sugarului lor în timpul jocului cu obiecte (Michel, 1998). În schimb, deși mamele stângace își folosesc mai mult mâna stângă atunci când se joacă cu sugarii lor, diferența în utilizarea mâinii lor este mică în comparație cu utilizarea covârșitoare a mâinii drepte de către mamele dreptace. Astfel, este probabil ca sugarii cu preferință de stânga ai mamelor dreptace (majoritatea sugarilor cu preferință de stânga) să fie încurajați (prin acțiunile mamei lor în timpul jocului cu obiecte interactiv din punct de vedere social) să folosească mâna dreaptă mult mai mult decât sugarii cu preferință de dreapta ai mamelor stângace (o minoritate de sugari cu preferință de dreapta) sunt încurajați să folosească mâna stângă. Într-adevăr, sugarii care au manifestat inițial o preferință pentru mâna stângă pentru achiziționarea de obiecte și care au avut mame dreptace și-au redus semnificativ preferința pentru mâna stângă până la 11 luni; în timp ce sugarii care au manifestat inițial o preferință pentru mâna dreaptă și care au avut mame dreptace și-au întărit preferința pentru mâna dreaptă până la 11 luni (Michel, 1992).

Evaluarea dezvoltării preferinței pentru mână folosind o analiză bazată pe traiectorie

Expresia preferințelor pentru mână la sugari reflectă consecințele unui sistem nervos imatur, dar care se dezvoltă rapid, iar expresia poate varia în funcție de factori precum ritmul circadian, excitarea situațională și dezvoltarea altor abilități neuromotorii, cum ar fi controlul postural și locomoția (Corbetta și Thelen, 2002; Babik și colab, 2014). În plus, identificarea unei preferințe pare să fie sensibilă la diverse proceduri și condiții de evaluare (Campbell et al., 2015b). Prin urmare, evaluarea preferințelor de mână ale sugarilor necesită modele longitudinale care utilizează sarcini relativ similare, de la o vârstă la alta, în ceea ce privește provocarea manuală pe care o prezintă pentru sugar. Abilitățile de achiziție a obiectelor pot fi utilizate pentru a evalua dezvoltarea preferințelor mâinilor în perioada cuprinsă între 6 și 14 luni, deoarece această abilitate manuală este prevalentă în repertoriul sugarului, dar este suficient de provocatoare pentru a determina o preferință pentru mână în toată această perioadă de vârstă. În plus, aceasta este încorporată în toate celelalte abilități manuale care implică manipularea obiectelor (construirea de obiecte și utilizarea instrumentelor). O preferință a mâinii în atingerea și contactul cu obiectul prezice preferința mâinii în achiziția de obiecte (Michel și Harkins, 1986), iar preferința mâinii pentru achiziția de obiecte prezice preferința mâinii pentru manipularea obiectelor unimanuală (Hinojosa et al., 2003; Campbell et al., 2015a) și RDBM (Nelson et al., 2013; Babik și Michel, 2016). Astfel, dezvoltarea timpurie a preferinței mâinii pentru achiziția de obiecte este esențială pentru dezvoltarea preferinței mâinii pentru alte abilități manuale mai sofisticate.

Am emis ipoteza că ar trebui să existe traiectorii de dezvoltare coerente pentru preferința mâinii pentru achiziția de obiecte, în ciuda unor variații între vârstele de evaluare. Nouă evaluări lunare pe parcursul perioadei de 6-14 luni au permis identificarea fiabilă a patru grupuri latente în funcție de modelul lor de traiectorii de dezvoltare folosind modelarea traiectoriilor bazate pe grup (GBTM, Nagin, 2005; Michel et al., 2013a). GBTM permite identificarea modelelor distinctive în distribuția traiectoriilor unui eșantion pentru a defini preferința de mână a sugarului Am constatat că 32% dintre cei 380 de sugari au preferințe constante pentru mâna dreaptă de la 6 la 14 luni, 12% au preferințe constante pentru mâna stângă și 26% au o traiectorie de dezvoltare care tinde spre o preferință pentru mâna dreaptă care se dezvoltă mai târziu. Restul de 30% dintre sugari au avut o traiectorie consecventă de utilizare a mâinii care nu a arătat diferențe în utilizarea mâinii de-a lungul vârstei. Modelarea liniară ierarhică (Hierarchical Linear Modeling (HLM, Raudenbush et al., 2004), a confirmat faptul că sugarii repartizați în aceste patru clase latente au prezentat traiectorii semnificativ diferite în dezvoltarea preferințelor pentru mâini. Sugarii cu o preferință pentru mâna dreaptă au stabilit această preferință până la vârsta de 6 luni și o mențin pentru următoarele 9 luni (cu o ușoară scădere a utilizării mâinii drepte până la 13 și 14 luni). Sugarii cu o preferință pentru mâna stângă nu și-au stabilit această preferință înainte de vârsta de 8 luni, dar o mențin după aceea. Sugarii cu o tendință spre o preferință pentru mâna dreaptă încep la 6 luni fără o preferință, dar au stabilit o preferință pentru mâna dreaptă până la 14 luni. Acei sugari care nu au o preferință pentru mână o mențin pe toată perioada de 6-14 luni. Astfel, până la începutul celui de-al doilea an, preferințele de mână prezintă caracterul comun al unei preferințe de dreapta pentru majoritatea și o preferință de stânga pentru aproximativ 12% dintre sugari și aproximativ 30% cu preferințe neclare. Desigur, numărul de grupuri identificate este mai puțin important decât recunoașterea faptului că numai prin colectarea unor astfel de date longitudinale pot fi identificate consistențele între perioadele de evaluare. Aceste consistențe ale preferințelor sunt cele care reflectă funcționarea mecanismelor neuronale care ar trebui să contribuie la dezvoltarea altor mecanisme asociate cu funcționarea cognitivă.

Preferința mâinii și limbajul

Dezvoltarea abilităților manuale schimbă în mod dinamic modul în care sugarii își experimentează lumea, iar diverse modificări ale abilităților motorii au fost legate de modificări ale capacității lingvistice (de exemplu, Iverson, 2010). Aici, evidențiem studiile noastre longitudinale care au folosit o abordare bazată pe traiectorie pentru a caracteriza preferința mâinii și abordăm modul în care traiectoriile de preferință a mâinii pot fi legate în mod diferențiat de achiziția limbajului.

Nelson et al. (2014) au emis ipoteza că o preferință consistentă a mâinii sugarului a fost un marker pentru o abilitate avansată de manipulare a obiectelor, în timp ce o preferință inconsecventă ar fi un indicator al unui nivel mai scăzut de abilitate și poate un model diferit de specializare emisferică. Nelson et al. (2014) au descris traiectorii în ceea ce privește momentul și direcția preferinței mâinii în rândul copiilor evaluați lunar ca sugari (6-14 luni) și apoi ca copii mici (18-24 luni): copii cu preferință consecventă pentru mâna dreaptă ca sugari care au rămas dreptaci ca copii mici și copii fără preferință consecventă pentru mână ca sugari care au devenit fie dreptaci, fie stângaci ca copii mici. Consecvența față de inconsecvența preferinței de mână din copilărie până la vârsta de copil mic a explicat 25% din variația în capacitatea de limbaj la vârsta de 2 ani. De asemenea, preferința consecventă pentru mâna dreaptă din copilărie a fost asociată cu abilități lingvistice avansate. Gonzalez et al. (2015) au extins această lucrare pentru a include rezultatele lingvistice la 3 ani în cadrul aceluiași eșantion și au constatat că copiii cu o traiectorie consecventă a preferinței pentru mână la vârsta de copil mic au avut scoruri mai mari la limbajul expresiv. Astfel, preferințele timpurii și consecvente ale mâinilor pot facilita dezvoltarea limbajului (Nelson et al., 2014; Gonzalez et al., 2015). Deși mai sunt necesare mai multe lucrări, Michel et al. (2013a) au folosit teoria schemelor lui Arbib (Arbib, 2006) pentru a delimita unele dintre mecanismele prin care experiența senzorio-motorie asociată cu o preferință de mână ar putea contribui la controlul neuronal al abilităților de limbaj expresiv.

Preferința mâinii și controlul manual al obiectelor

Este rezonabil să presupunem că sugarii cu o preferință de mână pentru a se angaja cu obiectele ar dezvolta o mai mare îndemânare și competență manuală cu mâna preferată și că această preferință ar afecta dezvoltarea controlului manual al obiectelor. Construcția obiectelor necesită îmbinarea manuală a mai multor obiecte într-o singură structură unificatoare, cum ar fi stivuirea blocurilor într-un turn sau asamblarea unui puzzle (Marcinowski, 2015). Construcția de obiecte a fost recent corelată cu o varietate de abilități cognitive la vârste mai înaintate, inclusiv abilitatea matematică (Wolfgang et al., 2003; Nath și Szucs, 2014), limbajul (Marcinowski și Campbell, 2015) și abilitatea visuospațială (Caldera et al., 1999; Levine et al., 2011; Verdine et al., 2014).

Marcinowski (2015) a constatat că sugarii cu o preferință consistentă pentru mână dezvoltă stivuirea mai repede în perioada 10-14 luni decât sugarii fără preferință pentru mână. Bebelușii care preferă în mod constant mâna stângă și dreapta au manifestat o mai mare abilitate de stivuire la 14 luni decât bebelușii fără o preferință consistentă pentru mână. Mai mult, sugarii cu o tendință de preferință spre dreapta nu au prezentat diferențe în dezvoltarea abilității de stivuire față de sugarii fără preferință. Având în vedere că grupul cu tendință spre dreapta nu a manifestat o preferință de achiziție a mâinii în perioada de 6-9 luni înainte ca stivuirea să înceapă să fie evaluată, probabil că aceștia nu au dezvoltat competența manuală necesară pentru a stivui obiecte (Chen et al., 2010). Astfel, consecvența unei preferințe de mână modifică relația dintre o preferință de mână și abilitatea cognitivă de construire a obiectelor.

De asemenea, Kotwica et al. (2008) au raportat că sugarii cu preferințe de mână consecvente de-a lungul a patru perioade de evaluare (la 7, 9, 11 și 13 luni) sunt mai eficienți în ceea ce privește abilitatea de gestionare a obiectelor de depozitare a obiectelor decât sugarii fără o preferință consecventă în acea perioadă. Atunci când sugarilor li se dau mai multe jucării (câte una la un moment dat), aceștia trebuie să își dezvolte abilitatea de a manipula și gestiona aceste obiecte, astfel încât acestea din urmă să fie disponibile pentru o interacțiune viitoare. Sugarii cu preferință consistentă pentru mână au demonstrat o abilitate mai mare de stocare a obiectelor, cum ar fi plasarea obiectelor în locuri accesibile și transferul intermanual, decât sugarii fără preferință pentru mână (Kotwica et al., 2008). Prin stocarea mai eficientă a obiectelor, sugarii cu o preferință pentru mână pot explora proprietățile obiectelor, pot înțelege relațiile dintre obiecte și pot „planifica” acțiuni mai eficient decât sugarii fără preferință (cf., Bruner, 1973). Într-adevăr, Bruner (1973) a considerat că abilitățile de stocare a obiectelor sunt importante pentru dezvoltarea reprezentării simbolice (și, prin urmare, pentru dezvoltarea limbajului), deoarece un obiect nefolosit, dar stocat, trebuie să fie reprezentat mental de către sugar pentru a fi recuperat ulterior.

Utilizarea instrumentelor este o altă abilitate cognitivă importantă care implică adesea imitarea unor acțiuni complexe, planificarea, luarea deciziilor și capacitatea de a ține cont de caracteristicile spațiale și temporale ale obiectelor, de proprietățile acestora și de situație. Mulți au susținut că utilizarea instrumentelor necesită o gândire simbolică avansată și o analiză reprezentațională a mijloacelor și scopurilor (Bates et al., 1980), o înțelegere cauzală avansată (Carpenter et al., 1998; Buttelmann et al., 2008) și o realizare a raționamentului spațial care permite coordonarea mai multor cadre de referință mobile (Lockman, 2000). Fraz et al. (2014) au testat dezvoltarea abilității de utilizare a instrumentelor în mod longitudinal, de la 10 la 14 luni, la 60 de sugari cu preferința mâinii drepte, stângi sau fără preferință pentru achiziția de obiecte. Aceștia au constatat că sugarii cu o preferință consistentă pentru mâna dreaptă sau stângă au depășit pe cei fără preferință pentru mână în ceea ce privește numărul de acțiuni de utilizare a instrumentelor finalizate cu succes la vârstele de 10, 11 și 12 luni. Cu toate acestea, după 12 luni, diferențele dintre grupurile de preferințe pentru mână au încetat să mai fie semnificative din punct de vedere statistic. Fraz et al. (2014) au concluzionat că dezvoltarea timpurie a preferințelor consecvente de utilizare a mâinii pentru achiziționarea obiectelor facilitează debutul abilității cognitive de utilizare a instrumentelor. Astfel, am demonstrat modul în care evaluările longitudinale ale consistenței preferințelor de mână se leagă de dezvoltarea manipulării obiectelor care se consideră că contribuie la dezvoltarea abilităților cognitive simbolice.

Concluzie

Am demonstrat că preferințele de mână stabilite timpuriu (dezvăluite de consistența lor de-a lungul evaluărilor longitudinale) pentru achiziția de obiecte și manipularea obiectelor prezic în mod semnificativ avansarea în dezvoltare a unor elemente importante ale dezvoltării cognitive, cum ar fi limbajul expresiv, construcția obiectelor, abilitățile de gestionare a obiectelor și utilizarea instrumentelor. Astfel, este important să se țină cont de consistența longitudinală a preferințelor de mână ale sugarilor atunci când se explorează modelele de funcționare neurocomportamentală și de dezvoltare cognitivă. Rezultatele noastre sunt în concordanță cu predicțiile ipotezei de specificitate corporală a lui Casasanto (2009, 2011). Faptul de a avea o mână preferată, mai exersată, ar putea ajuta sugarii să își consolideze competența manuală și, prin urmare, înțelegerea proprietăților obiectelor. O astfel de înțelegere, la rândul său, ar putea contribui la dezvoltarea altor abilități cognitive, așa cum reiese din construcția obiectelor, utilizarea instrumentelor și dezvoltarea limbajului. Ceea ce rămâne de demonstrat este modul în care aceste diferențe în dezvoltarea preferinței pentru mână au influențat organizarea funcțională a creierului sugarului.

Contribuții ale autorilor

JC, EM, EN, IB și GM au conceptualizat și au scris lucrarea.

Finanțare

Pregătirea acestui manuscris a fost susținută de grantul NSF DLS0716045 acordat lui GM și de bursa NIH T32HD007376 acordată lui JC și EN.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.