Når et spedbarn vokser til og begynner å åle seg rundt, krabbe og reise seg opp, må det lære seg å tolke informasjon om gjenstander som er i bevegelse.

Det må bedømme hvilken retning gjenstanden beveger seg i og når den eventuelt kommer til å treffe den lille krabaten – og dermed om det er nødvendig å blunke, dukke, trekke seg unna eller kanskje gripe fatt i det som rører seg.

Ny kunnskap om hjernen

Etter litt åle- eller krabbeerfaring blir babyer mye flinkere til å bedømme avstand og fart på en ball som kommer mot dem på kollisjonskurs. Det bekrefter undesøkelser utført ved Nevrovitenskapelig utviklingslaboratorium ved NTNU. 

Denne kunnskapen kan gi bedre forståelse for utviklingen til barn med ulike funksjonshemminger.

– Informasjon om normalutviklingen av hjernen kan hjelpe oss til å forstå dem som ikke følger normalutviklingen, sier professor Audrey van der Meer.

– Vi tror ikke at hjerneutviklingen skjer i et vakuum, men at utviklingen av sanseoppfatningen, motorikken og hjernen skjer avhengig av hverandre og samtidig. Når et spedbarn blir mer bevegelig, forventer vi derfor å se et sprang i hjerneutviklingen, og det har vi fått bekreftet i våre studier.

– Vi ser at spedbarns utforskende og selvproduserte bevegelser, og den sensoriske informasjonen som følger med, kan fremme hjerneutviklingen, forklarer van der Meer.

128 elektroder på hodet

Forskerne ved Nevrovitenskapelig utviklingslaboratorium ønsker å forstå de underliggende prosessene som driver hjerneutviklingen. Det gjør de gjennom studier av spedbarnshjernen.

I løpet av en knapp tiårsperiode har de testet hundrevis av babyer. Mange av babyene er blitt testet opptil flere ganger. Testene gjennomføres ved hjelp av elektroencefalogram (EEG), som er en nevrofysiologisk registrering av hjernens elektriske aktivitet.

• Les mer: Barn i farta har større hjerne

Babyene får en «hette» med 128 sammensydde elektroder over hodet. Hver enkelt elektrode sitter i en liten svamp som før forsøket settes i en saltvannsoppløsning. På den måten sikres best mulig elektrisk kontakt.

Tidligere måtte elektrodene festes med lim til hodebunnen, ofte etter skrubbing med sandpapir mot huden – men dagens utstyr gjør at babyene kan starte eksperimentet etter et par minutter, når elektrodehetten er festet med en snor under haken. Målingene er helt smertefrie.

Fikk se bevegelser på skjerm

Med hetten på hodet plasseres så barnet foran en stor skjerm der ulike typer bevegelser blir visualisert. Et øyekamera registrerer hvor på skjermen babyen fester blikket, og om barnet følger med på det som skjer.

Samtidig blir barnets hjerneaktivitet registrert av en annen maskin, som også er koblet opp mot maskinen som simulerer bevegelsene på skjermen.

Da forskerne skulle undersøke hvordan babyer tolker bevegelige stimuli før og etter at de lærte seg å krabbe, viste skjermen ulike baller som kom mot barna på kollisjonskurs, i forskjellig hastighet. I forsøket ble ti babyer testet to ganger. Først da de var omtrent fem-seks måneder gamle, deretter rundt ettårsalderen.

Babyer har lite hår og tynnere hodeskalle enn voksne, og det gjør at forskerne får svært gode data fra forsøkene. For hver gang det skjer noe på skjermen, får forskerne en veldig tydelig og klar respons som de kan analysere.

Lærte hva som kom til å skje

– Siden ballene beveger seg i ulik fart, kan ikke babyene reagere på samme måte hver gang. De må følge med og finne ut når ballen kommer til å treffe dem.

– De kan ikke basere responsen på en refleks, men de må være oppmerksomme og tolke informasjonen, slik at de kan ta de riktige beslutningene, opplyser van der Meer.

I andre forsøk kom ikke alltid ballen på kollisjonskurs – den «vokste» ikke symmetrisk på skjermen, og det så dermed ut som den kom til å gå forbi babyen.

– Barna smilte ofte lurt når de skjønte at disse ballene ikke var farlige, og vi kunne tidlig i eksperimentet se at barnet flyttet blikket mot den siden av skjermen hvor ballen kom til å bevege seg.

Ble bedre med alderen

Forsøkene viste at de eldste barna klarte å vente lenger med å vise respons når ballen på skjermen beveget seg mot dem. Dermed fikk de med seg mer viktig informasjon om ballens akselerasjon.

Ettersom barna ble eldre, ble informasjonen om ballen prosessert av områder i hjernen som er spesialisert i å tolke bevegelse og avstand.

Ettåringene prosesserte denne informasjonen raskere enn de yngre babyene, og de tok altså i bruk mer og mer spesialiserte områder i hjernen. Dette funnet støtter opp om forskernes grunnteori: at utviklingen av hjernen, sanseoppfatningen og motorikken går hånd i hånd.

– Mennesker med motorisk utviklingshemminger lærer ikke å synkronisere informasjonen som kommer inn gjennom sansene, gjennom egen bevegelse. På samme måte kan dårlig syn ha betydning for utviklingen av motorikken og hjernen, forklarer van der Meer, som for tiden jobber med å teste babyer som er født for tidlig.

Ønsker å forske på risikobarn

– Vi ønsker å finne ut hvordan de prosesserer denne informasjonen. Vi er ikke ferdige med analysene ennå, men vi ser at de fleste av de fortidligfødte ettåringene også venter lenger med å vise respons på ballen som beveger seg mot dem på skjermen – men de reagerer likevel tidligere enn de jevngamle terminfødte barna, sier hun.

Forskerne ønsker nå å følge opp risikobarn, som for eksempel er født for tidlig eller har autisme i familien, for å se hvordan disse barna løser ulike oppgaver.  Ved bruk av brain-computer interface (BCI) kan de se hjerneaktiviteten til barnet «online» mens det utfører en gitt oppgave.

– Hvis vi ser at barnet prosesserer informasjonen annerledes, tregere eller dårligere enn det som er normalt, kan vi gi tilbakemeldinger direkte til barnet, slik at det kan trenes opp til å håndtere informasjonen på en bedre eller mer hensiktsmessig måte, forteller van der Meer.

Referanse:

Van der Meer m.fl.: Longitudinal study of looming in infants with high-density EEG, Developmental Neuroscience 2012, 34, 488-501, doi: 10.1159/000345154.