Entwicklung der bilateralen Koordination bei Kindern

Bilateral Koordination ist eine wichtige Fähigkeit, die uns hilft, viele alltägliche Aufgaben zu erledigen. Diese Fähigkeit beinhaltet, beide Arme zusammen zu benutzen, entweder Symmetrisch (in die gleiche Richtung bewegend) oder Asymmetrisch (in unterschiedliche Richtungen bewegend). Zum Beispiel, wenn wir mit beiden Händen nach einer Box greifen oder in einer Hand eine Gabel und in der anderen ein Messer benutzen, nutzen wir bilaterale Koordination. Diese Bewegungen erfordern gutes Timing und Kontrolle zwischen beiden Armen, was sie komplexer macht als nur die Benutzung eines Arms.

Viele Kinder mit Behinderungen wie zerebraler Lähmung, Entwicklungs-Koordinationsstörung oder Autismus haben oft Schwierigkeiten mit der bilateralen Koordination. Das kann alltägliche Aktivitäten für sie schwerer machen. Um Kindern mit diesen Problemen zu helfen, müssen wir zuerst wissen, wie typischerweise sich entwickelnde Kinder ihre bilaterale Koordination im Wachstum verbessern. Ausserdem brauchen wir einfache Möglichkeiten, diese Fähigkeit in klinischen Umgebungen zu messen, ohne spezielle Ausrüstung.

#Wie Kinder Greiffähigkeiten Entwickeln

Forschung hat gezeigt, dass sich die Greiffähigkeiten von Kindern zwischen 6 und 8 Jahren erheblich entwickeln. Die meisten Studien konzentrieren sich auf unilaterales Greifen, also die Benutzung eines Arms zur gleichen Zeit. Wenn Kinder etwa 11 oder 12 Jahre alt sind, sind ihre Greiffähigkeiten ähnlich wie die von Erwachsenen. Allerdings deuten einige Studien darauf hin, dass sich die Greiffähigkeiten während der Teenagerjahre weiter entwickeln.

Unilaterales Greifen, obwohl einfacher als bilaterales Greifen, beinhaltet trotzdem Koordination zwischen den Armen. Selbst wenn man einen Arm benutzt, darf der andere Arm die Bewegung nicht stören, was vom Gehirn gesteuert wird.

Beim Blick auf bilaterales Greifen bei Kindern im Alter von 7 bis 10 Jahren fanden Forscher heraus, dass diese Bewegungen nicht so gerade waren wie unilaterale Bewegungen. Das deutet darauf hin, dass die bilaterale Koordination vielleicht hinter der Entwicklung der unilateralen Koordination in diesem Alter zurückbleibt. In einem Fall waren bimanuale Bewegungen (mit beiden Händen) bei jüngeren Kindern langsamer als unimanuale Bewegungen (mit einer Hand).

Die Entwicklung der bimanualen Koordination ist nicht geradlinig und hängt wahrscheinlich von der Aufgabe ab. Einige Studien legen nahe, dass Kinder ihre bimanuale Koordination in der frühen Kindheit verbessern, dann aber um das 8. Lebensjahr einen Stillstand erreichen. Eine andere Studie fand heraus, dass während das Timing und die Koordination zwischen den Armen von 6 bis ins Erwachsenenalter konstant verbessert wurden, die Koordination der Armbewegungen erst in der Adoleszenz zu entwickeln begann.

#Verbindung Zwischen Gehirn und Koordination

Die Entwicklung der bilateralen Koordination ist stark mit dem Wachstum einer Hirnstruktur namens Corpus Callosum verbunden. Dieser Teil des Gehirns verbindet die linke und rechte Seite, sodass sie kommunizieren können, was für die Koordination von Bewegungen wichtig ist. Kleine Kinder bewegen oft beide Arme gleichzeitig symmetrisch, weil das weniger Koordination zwischen den Gehirnhälften erfordert. Wenn sie älter werden und ihr Gehirn reift, können sie anfangen, jeden Arm unabhängig zu bewegen.

Spiegelbewegungen, bei denen ein Arm den anderen unwillkürlich nachahmt, können bei Kindern bis zum Alter von 10 Jahren auftreten. Diese Bewegungen nehmen in der Regel ab, wenn das Gehirn reift. Studien zeigen, dass die Effizienz der Kommunikation zwischen den beiden Seiten des Gehirns während der späten Kindheit bis zur mittleren Adoleszenz erwachsenenniveau erreicht.

Unterschiede zwischen Jungs und Mädchen im sich entwickelnden Corpus Callosum wurden ebenfalls beobachtet. Diese Unterschiede könnten die Variationen erklären, wie Jungs und Mädchen die bilaterale Koordination entwickeln.

#Aktuelle Bewertungsmethoden

Traditionell beinhaltete die Bewertung der Greiffähigkeiten teure Ausrüstung wie 3D-Bewegungserfassungssysteme oder robotische Geräte. Auch wenn diese Methoden wichtige Daten liefern, sind sie schwer in regulären klinischen Umgebungen anzuwenden. In letzter Zeit hat sich Computer Vision als vielversprechende Alternative herausgestellt. Durch die Nutzung von leicht verfügbaren Videoausrüstungen wie Webcams können Forscher die Bewegungen einer Person verfolgen und wichtige Informationen sammeln, ohne spezielle Geräte zu benötigen.

Computer Vision wurde hauptsächlich verwendet, um das Gehen zu studieren, aber es gibt spannendes Potenzial, es auch zur Analyse von Armbewegungen zu verwenden. Obwohl die Genauigkeit dieser Systeme von verschiedenen Faktoren wie Kamerawinkeln und Kleidung beeinflusst werden kann, haben sie sich in vielen Szenarien als zuverlässig erwiesen.

#Studienziele

Diese Studie zielt darauf ab, besser zu verstehen, wie sich die bilateralen Greiffähigkeiten bei Kindern im Alter von 6 bis 17 entwickeln. Die Forscher nutzten ein Computer Vision-System und Augmented-Reality-Spiele, um zu bewerten, wie Kinder bei Aufgaben abschneiden, die sowohl symmetrische als auch asymmetrische Greifbewegungen erfordern. Ein weiterer Fokus lag darauf, die Leistung zwischen Jungs und Mädchen zu vergleichen, da frühere Studien Unterschiede in der Entwicklung basierend auf Geschlecht nahelegten. Die Forscher vermuteten, dass Kinder vor dem 12. Lebensjahr die grösste Verbesserung zeigen würden und sich auch während der Adoleszenz weiter entwickeln, mit einer besseren Leistung bei symmetrischen Aufgaben im Vergleich zu asymmetrischen.

#Teilnehmer und Verfahren

Um Daten zu sammeln, rekrutierten die Forscher Teilnehmer auf der Minnesota State Fair. Kinder im Alter von 6 bis 17 mit normalem oder korrigierten Sehvermögen wurden eingeladen, teilzunehmen. Eltern gaben für jüngere Kinder ihr Einverständnis. Die Teilnehmer beantworteten Fragen zu ihrem Alter, Geschlecht, ihrer Händigkeit (welche Hand sie bevorzugen) und ihrem Gaming-Verhalten.

Jedes Kind nahm an einer Bewertung teil, die etwa 10 Minuten dauerte. Sie sassen vor einem Computer mit einer Webcam, um ihre Armbewegungen zu verfolgen, während sie Greifaufgaben abschlossen. Der Schwerpunkt lag auf zwei Aufgaben: einer symmetrischen Greifaufgabe (bei der beide Hände zu Zielen bewegt werden, die den gleichen Abstand zueinander haben) und einer asymmetrischen Aufgabe (bei der die Ziele unterschiedlich für jede Hand platziert sind).

Vor der aktiven Bewertung übte jeder Teilnehmer, fünf Paare von Zielen zu sammeln, um sich mit dem Spiel vertraut zu machen. Danach hatten sie 50 Sekunden Zeit, um so viele Ziele wie möglich zu sammeln. Das System erfasste, wie viele Ziele sie sammelten und wie gut sie ihre Armbewegungen koordinierten.

#Datensammlung und Analyse

Die Studie analysierte Daten von 133 Kindern, die beide Greifaufgaben abgeschlossen hatten. Die Punkte aus jeder Aufgabe wurden verglichen, und das Timing der Bewegungen zwischen den Händen wurde bewertet. Dazu gehörte auch, wie gut die Hände zusammenarbeiteten. Verschiedene statistische Methoden wurden verwendet, um die Leistung der Teilnehmer basierend auf ihrem Alter und Geschlecht zu bewerten.

Die Forscher untersuchten, wie sich die Punktzahlen der Kinder mit dem Alter verbesserten. Sie schauten auch, ob Jungs und Mädchen unterschiedlich bei den Aufgaben abschnitten und betrachteten äussere Faktoren wie Videospiel-Erfahrung, um sicherzustellen, dass diese die Ergebnisse nicht beeinflussten.

#Ergebnisse zur Leistungsentwicklung

Die Ergebnisse zeigten, dass sich sowohl die symmetrischen als auch die asymmetrischen Greiffähigkeiten mit dem Alter verbesserten. Die Forscher fanden heraus, dass das Alter einen signifikanten Teil der Veränderungen in der Leistung erklärte. Die meisten Verbesserungen traten vor dem 12. Lebensjahr auf, aber eine kontinuierliche Entwicklung wurde bis in die Teenagerjahre beobachtet, was frühere Forschungsergebnisse bestätigte.

Punktuell waren Kinder im Allgemeinen besser bei der symmetrischen Greifaufgabe im Vergleich zur asymmetrischen. Der Leistungsunterschied zwischen diesen Aufgaben blieb über verschiedene Altersgruppen hinweg konstant.

Zusätzlich verbesserte sich das Timing der Bewegungen, oder Handverzögerung, ebenfalls mit dem Alter. Jüngere Kinder zeigten viel Variabilität in ihren Handbewegungen, aber dies nahm ab, als sie älter wurden. Mit 13 Jahren zeigten die Kinder viel synchronere Bewegungen.

#Geschlechterunterschiede in der Leistung

Die Studie ergab, dass Mädchen besser abschnitten als Jungs bei beiden Greifaufgaben, wenn das Alter nicht berücksichtigt wurde. Weitere Analysen zeigten signifikante Unterschiede in der Altersgruppe von 10-11 Jahren und in der Altersgruppe von 14-17 Jahren, insbesondere in der asymmetrischen Aufgabe. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mädchen in bestimmten Entwicklungsphasen einen Vorteil haben könnten.

Die Unterschiede in der Leistung könnten mit dem Timing der Pubertät zusammenhängen, da Mädchen typischerweise früher reifen als Jungen. Studien haben gezeigt, dass die Wachstumsmuster im Corpus Callosum, das eine Rolle bei der Koordination spielt, ebenfalls geschlechtsspezifisch unterschiedlich sind. Das könnte erklären, warum Mädchen zu bestimmten Altersstufen besser abschnitten als Jungen.

#Einfluss der Videospiel-Erfahrung

Interessanterweise fand die Forschung keinen signifikanten Zusammenhang zwischen der Leistung eines Kindes bei Greifaufgaben und seiner Erfahrung mit Videospielen. Das deutet darauf hin, dass die Aufgaben motorische Fähigkeiten und nicht die Gamingfähigkeit massen, was die Wirksamkeit der Bewertungsmethoden der Studie hervorhebt.

#Auswirkungen und zukünftige Richtungen

Die Ergebnisse dieser Studie haben bedeutende Konsequenzen für die Bewertung und Schulung der bilateralen Koordinationsfähigkeiten bei Kindern. Der Einsatz von Computer Vision und Augmented Reality macht es möglich, diese Fähigkeiten schnell und ohne teure Ausrüstung zu messen. Dieser Ansatz kann leicht für den Einsatz in klinischen Umgebungen oder sogar für Telemedizinbewertungen angepasst werden.

Obwohl die Studie ein wertvoller Schritt war, wies sie auch auf mehrere Einschränkungen hin. Die Stichprobengrösse und Altersverteilung waren nicht gleichmässig, was die Interpretation der geschlechtsspezifischen Ergebnisse beeinflussen könnte. Zukünftige Forschung könnte sich darauf konzentrieren, die Bewertungsmethoden zu verfeinern und die Aufgaben zu erweitern, um weitere Aspekte der Koordination zu erfassen.

Zusätzliche Studien könnten sich auch auf Kinder mit motorischen Einschränkungen konzentrieren, um herauszufinden, ob sie mehr Schwierigkeiten mit der bilateralen Koordination haben, und die neuen Bewertungsmethoden verwenden, um genaue Daten zu sammeln. Das Potenzial dieser Bewertungen, sowohl als Messinstrument als auch als Mittel für Interventionen genutzt zu werden, könnte entscheidend sein, um Koordinationsprobleme in verschiedenen Bevölkerungsgruppen anzugehen.

#Fazit

Bilateral Koordination ist eine entscheidende Fähigkeit für alltägliche Aktivitäten, und zu verstehen, wie sie sich bei Kindern entwickelt, kann zu besseren Bewertungen und Interventionen für die führen, die Schwierigkeiten mit der Koordination haben. Diese Studie zeigt, wie Computer Vision und Augmented Reality zugängliche Methoden zur Bewertung dieser Fähigkeiten schaffen können und somit den Weg für neue Ansätze sowohl in der Forschung als auch in der klinischen Praxis ebnen. Die Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit, weiterhin die Nuancen der bilateralen Koordination über verschiedene Altersgruppen und Geschlechter hinweg zu untersuchen und eine Grundlage für zukünftige Untersuchungen zu schaffen.