Introduktion

Under de senaste fyra decennierna har en av oss (GFM) undersökt de faktorer som påverkar utvecklingen av barns handpreferenser för att förstå hur barns sensomotoriska upplevelser bidrar till utvecklingen av hemisfäriska skillnader i språkbearbetning (jfr. Michel, 1988, 1991). Den teoretiska grunden för detta arbete härrörde delvis från Piagets (1952) och Bruners (1973) teorier, som föreslog att spädbarnets sensomotoriska erfarenheter utgör grunden för symbolbildning, språkkunskaper, begreppsbildning och resonemang. Dessutom användes utvecklingspsykobiologiska bevis för hur nervsystemets funktion kan formas av tidiga erfarenheter för att stödja uppfattningen att spädbarnets handpreferenser kan forma funktionell lateralisering av hemisfärerna (Michel, 1998, 2002). Eftersom den mesta neuropsykologiska forskningen genomfördes och genomförs inom ramen för att den hemisfäriska funktionsspecialiseringen härrör från genkontrollerade skillnader i den strukturella organisationen av de två hemisfärerna, anses handpreferens och relaterade kognitiva funktioner ofta vara ett derivat av den hemisfäriska specialiseringen snarare än att vara bidragande orsaker till den. Under det senaste decenniet har dock vissa former av förkroppsligande teori (t.ex. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009) återupptagit de teoretiska övervägandena om att sensomotoriska erfarenheter kan bidra till hjärnans funktionella organisation.

Vissa former av förkroppsligande teori (t.ex. Barsalou, 2008; Casasanto, 2009, 2011) föreslår att utvecklingen av symbolisk kognitiv och social kunskap är beroende av individens sensomotoriska engagemang i sociala kamrater och fysiska objekt under spädbarnstiden. Spädbarnets vokaliseringar, ansiktsuttryck och kroppshållning (som sensomotoriska handlingar) framkallar handlingar från sociala följeslagare, som förser spädbarnet med information om reglerna för socialt-relationellt engagemang. Detta liknar det sätt på vilket hanteringen av föremål avslöjar föremålsegenskaper, deras relationer och kombinationsregler. Hur spädbarn engagerar sig i dessa aspekter av sin omgivning formar sin hjärnans funktion och struktur (Boulenger et al., 2009), vilket i sin tur påverkar deras kognitiva och sociala utveckling. Om det alltså finns gruppskillnader i sådana mönster av engagemang borde det finnas gruppskillnader i kognitiva och sociala förmågor. Ett sätt att testa om sådana engagemang med objekt formar den kognitiva utvecklingen skulle vara att jämföra den kognitiva utvecklingen hos grupper av individer som engagerar sig på olika sätt i världen under spädbarnstiden.

Vi föreslår att utvecklingen av spädbarns handpreferenser skapar grupper av spädbarn som engagerar sig på olika sätt i världen och att de därför bör utveckla skillnader i kognitiv funktion. Denna tes är i enlighet med Casasantos (2011) kroppsspecificitetshypotes och tesen i detta specialnummer av Frontiers (bidrag från sensomotorisk erfarenhet till kognitiv utveckling). Vi går kortfattat igenom några av våra studier som visar att konsekventa handpreferenser hos spädbarn förutsäger utvecklingsmässiga framsteg i språkutveckling, verktygsanvändning och färdigheter i konstruktion av föremål. Vi föreslår att dessa framsteg inte bara bidrar till individens utveckling av språk, begreppsbildning och resonemang, utan också till individens funktionella organisation av hjärnan.

Handpreferensfenomenet

Handpreferenser hos vuxna är relaterade till skillnader i den hemisfäriska specialiseringen för språkfärdigheter (t.ex, Corballis, 2009; Häberling et al., 2015), skillnader i ordbehandling mellan hemisfärerna (t.ex. Willems et al., 2010) och ett anmärkningsvärt brett spektrum av prestationsskillnader på uppgifter om kognitiv, social och emotionell funktion (Annett, 2002). Dessutom verkar uppenbarligen atypisk utveckling av handpreferenser vara relaterad till nästan alla mentala och medicinska hälsoproblem (t.ex. Michel et al., 2013b, s. 207-208). Följaktligen har vissa utredare hävdat att undersökningen av de kognitiva och sociala förmågorna hos olika handpreferensgrupper är det perfekta testet för att utvärdera teorin om förkroppsligande (t.ex. Casasanto, 2009). Handpreferens representerar olika mönster av hemisfärisk specialisering och sådan specialisering kan vara relevant för manifestationen av specifika aspekter av kognitiv, social och emotionell funktion. Därför borde utvecklingen av handpreferens kunna relateras till den typiska och atypiska utvecklingen av många psykologiska funktioner.

För att vi ska kunna förstå hur handpreferenser skulle kunna bidra till variabilitet i förkroppsligade kognitiva upplevelser måste vi dock först förstå hur handpreferenser utvecklas. Handpreferens är en produkt av mångfacetterade utvecklingsprocesser som börjar före födseln och expanderar under tidig spädbarnstid (Michel et al., 2013b). Vi har funnit att handpreferenser utvecklas i kaskadform med preferenser för tidigare utvecklade manuella färdigheter (t.ex. sträcka sig, grepp/förvärv) som sammanfaller med preferenser för senare utvecklade färdigheter (t.ex. unimanuell och bimanuell manipulation, konstruktion av artefakter och användning av verktyg). Vi observerade att en handpreferens för att förvärva föremål börjar manifestera sig före 6 månaders ålder, blir framträdande under perioden 6-12 månader och avtar därefter (Michel, 2002; Ferre et al., 2010; Michel et al., 2014). Även om färdigheter i unimanuell manipulation utvecklas vid 7-8 månaders ålder uppvisar spädbarn också en handpreferens för unimanuell manipulation först vid 10-11 månaders ålder, och denna preferens matchar preferensen för förvärv (Campbell et al., 2015a). Vid 13-14 månaders ålder finns det en signifikant ökning av handpreferenser för rolldifferentierad bimanuell manipulation (RDBM, Babik och Michel, 2016). Handpreferensen för RDBM verkar stabiliseras vid 18 månaders ålder (Nelson et al., 2013) med 80 % av småbarnen som behåller samma preferens till 24 månader. En konsekvent handpreferens för RDBM påverkar sannolikt utvecklingen av handpreferens för verktygsanvändning, eftersom RDBM är ett objektmanipuleringsmönster som är karakteristiskt för de flesta handlingar som är involverade i verktygstillverkning och -användning under hela livslängden (Vauclair, 1984). Även om en högerhandspreferens dominerar i alla spädbarns manuella färdigheter verkar handpreferenserna fördelas kontinuerligt över spädbarn (på samma sätt som vuxnas handpreferenser, Annett, 2002).

Och även om cirka 12 % av spädbarnen har en konsekvent vänsterhandspreferens (Michel et al., 2014), verkar vänsterhandspreferensen inte vara lika robust som högerpreferensen. Delvis kan detta vara en följd av ett moderligt inflytande på utvecklingen av spädbarnets handpreferenser (Harkins och Michel, 1988; Michel, 1992, 1998; Mundale, 1992, opublicerad). Högerhänta mödrar uppmanar oavsiktligt sitt spädbarn att använda sin högra hand under lek med föremål (Michel, 1998). Även om vänsterhänta mödrar använder vänster hand mer när de leker med sina spädbarn är skillnaden i deras handanvändning däremot liten jämfört med den överväldigande användningen av höger hand hos högerhänta mödrar. Således är det troligt att vänsterprefererande spädbarn till högerhänta mödrar (majoriteten av vänsterprefererande spädbarn) uppmuntras (av sin mors handlingar under socialt interaktiv föremålslek) att använda sin högra hand mycket mer än högerprefererande spädbarn till vänsterhänta mödrar (en minoritet av högerprefererande spädbarn) uppmuntras att använda sin vänstra hand. Spädbarn som till en början visade vänsterpreferens för att förvärva föremål och som hade en mamma med högerpreferens minskade sin vänsterpreferens avsevärt vid 11 månader, medan spädbarn som till en början visade högerpreferens och som hade en mamma med högerpreferens förstärkte sin högerpreferens vid 11 månader (Michel, 1992).

Bedömning av utvecklingen av handpreferenser med hjälp av en banebaserad analys

Uttrycket av spädbarns handpreferenser återspeglar konsekvenserna av ett omoget men snabbt utvecklande nervsystem, och uttrycket kan variera i enlighet med sådana faktorer som cirkadisk rytm, situationell upphetsning och utvecklingen av andra neuromotoriska förmågor, t.ex. postural kontroll och rörelseförmåga (Corbetta och Thelen, 2002; Babik et al, 2014). Dessutom verkar identifieringen av en preferens vara känslig för olika bedömningsförfaranden och förhållanden (Campbell et al., 2015b). Bedömning av spädbarns handpreferenser kräver därför longitudinella konstruktioner med hjälp av uppgifter som är relativt likartade, över åldrarna, när det gäller den manuella utmaning som de utgör för spädbarnet. Förmåga att förvärva föremål kan användas för att bedöma utvecklingen av handpreferenser under perioden från 6 till 14 månaders ålder eftersom denna manuella förmåga är vanlig i spädbarnets repertoar, men den är tillräckligt utmanande för att framkalla en handpreferens under hela denna åldersperiod. Dessutom ingår den i alla andra manuella färdigheter som omfattar hantering av föremål (konstruktion av föremål och användning av verktyg). En handpreferens vid räckning och föremålskontakt förutsäger handpreferens vid förvärv av föremål (Michel och Harkins, 1986) och handpreferens vid förvärv av föremål förutsäger handpreferens vid unimanuell föremålsmanipulation (Hinojosa et al., 2003; Campbell et al., 2015a) och RDBM (Nelson et al., 2013; Babik och Michel, 2016). Således är en tidigt utvecklad handpreferens för förvärv av objekt avgörande för utvecklingen av handpreferens för andra mer sofistikerade manuella färdigheter.

Vi antog att det borde finnas konsekventa utvecklingsbanor för handpreferens för förvärv av objekt trots en viss variation mellan bedömningsåldrarna. Nio månatliga bedömningar under perioden 6-14 månader gjorde det möjligt att på ett tillförlitligt sätt identifiera fyra latenta grupper enligt deras mönster av utvecklingsbanor med hjälp av gruppbaserad banmodellering (GBTM, Nagin, 2005; Michel et al., 2013a). GBTM gör det möjligt att identifiera distinkta mönster i fördelningen av ett urval av banor för att definiera spädbarnets handpreferens Vi fann att 32 % av 380 spädbarn har konsekventa högerpreferenser från 6 till 14 månaders ålder, 12 % har konsekventa vänsterpreferenser och 26 % har en utvecklingsbana som tenderar mot en senare utvecklad högerpreferens. De återstående 30 % av spädbarnen hade en konsekvent utveckling av handanvändning som inte visade några skillnader i handanvändning mellan åldrarna. Hierarkisk linjär modellering (HLM, Raudenbush et al., 2004) bekräftade att de spädbarn som tilldelades dessa fyra latenta klasser uppvisade signifikant olika banor i sin utveckling av handpreferenser. Spädbarn med högerpreferens har etablerat denna preferens vid 6 månaders ålder och behåller den under de följande 9 månaderna (med en liten minskning av användningen av höger hand vid 13 och 14 månader). Spädbarn med vänsterpreferens hade inte etablerat denna preferens före 8 månaders ålder, men bibehåller den därefter. Spädbarn med en tendens till högerpreferens börjar vid 6 månader utan preferens men har etablerat en högerpreferens vid 14 månader. De spädbarn som inte har en handpreferens behåller den under hela perioden 6-14 månader. I början av det andra året uppvisar handpreferenserna således den gemensamma karaktären av en högerpreferens för de flesta och en vänsterpreferens för cirka 12 % av spädbarnen och cirka 30 % med oklara preferenser. Antalet identifierade grupper är naturligtvis mindre viktigt än erkännandet av att det endast är genom insamling av sådana longitudinella data som man kan identifiera överensstämmelser mellan bedömningsperioderna. Det är dessa konsistenser av preferenser som återspeglar funktionen av neurala mekanismer som borde bidra till utvecklingen av andra mekanismer som är förknippade med kognitiv funktion.

Handpreferens och språk

Utvecklingen av manuella färdigheter förändrar dynamiskt det sätt på vilket spädbarn upplever sin värld, och olika förändringar i motoriska färdigheter har kopplats till förändringar i språkförmåga (t.ex. Iverson, 2010). Här lyfter vi fram våra longitudinella studier som har använt ett banebaserat tillvägagångssätt för att karaktärisera handpreferens och tar upp hur handpreferensbanor kan vara differentiellt relaterade till språkinlärning.

Nelson m.fl. (2014) antog att en konsekvent spädbarnshandpreferens var en markör för avancerad färdighet i objektsmanipulation, medan en inkonsekvent preferens skulle vara en indikator på en lägre färdighetsnivå och kanske ett annat mönster av hemisfärisk specialisering. Nelson et al. (2014) beskrev banor i tidpunkten och riktningen för handpreferens bland barn som bedömdes månadsvis som spädbarn (6-14 månader) och sedan som småbarn (18-24 månader): barn med konsekvent högerpreferens som spädbarn som förblev högerhänta som småbarn, och barn utan konsekvent handpreferens som spädbarn som blev antingen högerhänta eller vänsterhänta som småbarn. Konsekvens respektive inkonsekvens i handpreferens från spädbarn till småbarn förklarade 25 % av variationen i språkförmåga vid två års ålder. En konsekvent högerpreferens från spädbarnsåldern var också förknippad med avancerade språkkunskaper. Gonzalez et al. (2015) utvidgade detta arbete till att omfatta språkutfall vid 3 år i samma urval och fann att barn med en konsekvent handpreferensbana som småbarn hade högre poäng i expressivt språk. Således kan tidiga, konsekventa handpreferenser underlätta språkutvecklingen (Nelson et al., 2014; Gonzalez et al., 2015). Även om mer arbete behöver göras, använde Michel et al. (2013a) Arbibs schemateori (Arbib, 2006) för att beskriva några av de mekanismer genom vilka den sensomotoriska erfarenheten som är förknippad med en handpreferens skulle kunna bidra till den neurala kontrollen av expressiva språkkunskaper.

Handpreferens och manuell kontroll av objekt

Det är rimligt att anta att spädbarn med en handpreferens för att engagera sig med objekt skulle utveckla större manuell skicklighet och färdighet med den föredragna handen och att preferensen skulle påverka utvecklingen av deras manuella kontroll av objekt. Objektkonstruktion kräver att man manuellt sammanfogar flera objekt till en enda, förenande struktur, t.ex. genom att stapla klossar till ett torn eller sätta ihop ett pussel (Marcinowski, 2015). Objektkonstruktion har nyligen relaterats till en mängd olika kognitiva färdigheter i senare åldrar, inklusive matematisk förmåga (Wolfgang et al., 2003; Nath och Szucs, 2014), språk (Marcinowski och Campbell, 2015) och visuospatiala färdigheter (Caldera et al., 1999; Levine et al., 2011; Verdine et al., 2014).

Marcinowski (2015) fann att spädbarn med en konsekvent handpreferens utvecklar staplingsförmågan snabbare under 10-14 månadersperioden än spädbarn utan handpreferens. Spädbarn med konsekvent vänster- och högerpreferens visade större stapelförmåga vid 14 månader än spädbarn utan konsekvent handpreferens. Dessutom skilde sig inte spädbarn med en tendens till högerpreferens från spädbarn utan preferens i utvecklingen av sin stapelförmåga. Eftersom gruppen med tendens till höger inte uppvisade någon handpreferens för förvärv under perioden 6-9 månader innan stapling började bedömas, hade de sannolikt inte utvecklat den manuella färdighet som krävs för att stapla föremål (Chen et al., 2010). Konsistensen av en handpreferens förändrar alltså förhållandet mellan en handpreferens och den kognitiva färdigheten objektkonstruktion.

Också Kotwica et al. (2008) rapporterade att spädbarn med konsekventa handpreferenser under fyra bedömningsperioder (vid 7, 9, 11 och 13 månaders ålder) är effektivare när det gäller färdigheten för hantering av objekt, dvs. förvaring av objekt, än spädbarn som inte har en konsekvent preferens under den perioden. När spädbarn får flera leksaker (en åt gången) måste de utveckla förmågan att manipulera och hantera dessa föremål så att de senare är tillgängliga för framtida interaktion. Spädbarn med konsekvent handpreferens uppvisade en större färdighet för objektlagring, såsom att placera objekt på nåbara platser och intermanuell överföring, än spädbarn utan handpreferens (Kotwica et al., 2008). Genom att lagra objekt mer effektivt kan spädbarn med handpreferens utforska objektens egenskaper, förstå relationer mellan objekt och ”planera” handlingar mer effektivt än spädbarn utan preferens (jfr Bruner, 1973). Bruner (1973) ansåg faktiskt att färdigheter för lagring av objekt var viktiga för utvecklingen av symbolisk representation (och därmed språkutveckling), eftersom ett oanvänt, men lagrat objekt måste representeras mentalt av spädbarnet för att senare kunna återfinnas.

Verktygsanvändning är en annan viktig kognitiv färdighet som ofta inbegriper imitation av komplexa handlingar, planering, beslutsfattande och förmågan att redovisa rumsliga och tidsmässiga egenskaper hos objekt, deras egenskaper och situationen. Många har hävdat att verktygsanvändning kräver avancerat symboliskt tänkande och representativ analys av medel och mål (Bates et al., 1980), avancerad kausal förståelse (Carpenter et al., 1998; Buttelmann et al., 2008) och en prestation av rumsligt resonemang som gör det möjligt att samordna flera mobila referensramar (Lockman, 2000). Fraz et al. (2014) testade utvecklingen av färdigheten att använda verktyg longitudinellt från 10 till 14 månader hos 60 spädbarn med höger, vänster eller ingen handpreferens för att förvärva föremål. De fann att spädbarn med konsekvent höger eller vänster handpreferens överträffade spädbarn utan handpreferens i antalet framgångsrikt genomförda verktygsanvändningshandlingar vid 10, 11 och 12 månaders ålder. Efter 12 månader upphörde dock skillnaderna mellan handpreferensgrupperna att vara statistiskt signifikanta. Fraz et al. (2014) drog slutsatsen att en tidig utveckling av konsekventa handanvändningspreferenser för att förvärva föremål underlättar uppkomsten av den kognitiva färdigheten verktygsanvändning. Således har vi visat hur longitudinella bedömningar av handpreferensernas konsistens relaterar till utvecklingen av hantering av objekt som anses bidra till utvecklingen av symboliska kognitiva förmågor.

Slutsats

Vi har visat att tidigt etablerade handpreferenser (som avslöjas av deras konsistens över longitudinella bedömningar) för anskaffning av objekt och hantering av objekt på ett signifikant sätt förutspår utvecklingsmässiga framsteg av sådana viktiga delar av den kognitiva utvecklingen som expressivt språk, konstruktion av objekt, färdigheter i hantering av objekt och användning av verktyg. Det är därför viktigt att man tar hänsyn till den longitudinella överensstämmelsen i spädbarnens handpreferenser när man utforskar mönster för neurobeteendemässiga funktioner och kognitiv utveckling. Våra resultat överensstämmer med förutsägelserna i Casasantos (2009, 2011) kroppsspecificitetshypotes. Att ha en mer övad, föredragen hand skulle kunna hjälpa spädbarn att stödja sin manuella färdighet och därmed sin förståelse av objektens egenskaper. En sådan förståelse skulle i sin tur kunna bidra till utvecklingen av andra kognitiva förmågor, vilket avslöjas i föremålskonstruktion, verktygsanvändning och språkutveckling. Det som återstår att visa är hur dessa skillnader i utvecklingen av handpreferenser har påverkat den funktionella organisationen av spädbarnets hjärna.

Författarbidrag

JC, EM, EN, IB och GM konceptualiserade och skrev artikeln.

Finansiering

Förberedelsen av detta manuskript stöddes av NSF-anslag DLS0716045 som tilldelades GM och NIH T32HD007376-stipendium som tilldelades JC och EN.

Intressekonfliktförklaring

Författarna förklarar att forskningen utfördes i avsaknad av kommersiella eller ekonomiska relationer som skulle kunna tolkas som en potentiell intressekonflikt.