Prospective organization of neonatal arm movements: A motor foundation of embodied agency, disrupted in premature birth

 

Jonathan T. Delafield-Butt1,2, Yvonne Freer3, Jon Perkins1, David Skulina1,4, Ben Schögler1, David N. Lee1
1Perception Movement Action Research Consortium, The University of Edinburgh, Edinburgh, UK 2Laboratory for Innovation in Autism, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Strathclyde, Glasgow, UK 3Simpson Centre for Reproductive Health, The Royal Infirmary of Edinburgh, Edinburgh, UK 4School of Physics, The University of Edinburgh, Edinburgh, UK.

Abstract

Prospective motor control moves the body into the future, from where one is to where one wants to be. It is a hallmark of intentionality. But its origin in development is uncertain. In this study, we tested whether or not the arm movements of newborn infants were prospectively controlled. We measured the spatiotemporal organization of 480 full-term neonatal arm movements and 384 arm movements of prematurely born infants at-risk for neurodevelopmental disorder. We found 75% of healthy term-birth neonatal movements and 68% of prematurely born infant movements conformed to the τG-coupling model of prospective sensorimotor control. Prospective coupling values were significantly reduced in the latter (p = .010, r = .087). In both cases prospectively controlled movements were tightly organized by fixed-duration units with a base duration of 218 ms and additional temporal units of 145 ms. Yet distances remained constant. Thus, we demonstrate for the first time a precise pro- spective spatiotemporal organization of neonatal arm movements and demonstrate that at-risk infants exhibit reduced sensorimotor control. Prospective motor control is a hallmark of primary sensorimotor intentionality and gives a strong embodied foundation to conscious motor agency.
Il controllo motorio prospettico sposta il corpo nel futuro, da dove si è a dove si vuole essere. È un segno distintivo dell’intenzionalità. Ma la sua origine nello sviluppo è incerta. In questo studio, abbiamo testato se i movimenti del braccio di neonati siano controllati in modo prospettico o meno. Abbiamo misurato l’organizzazione spaziotemporale di 480 movimenti del braccio neonatale a termine e 384 movimenti del braccio di neonati prematuri a rischio per il disordine dello sviluppo neurologico. Abbiamo rilevato che il 75% dei movimenti dei neonati nati in salute e a termine e il 68% dei movimenti dei neonati prematuri, erano conformi al “modello di accoppiamento τG di controllo prospettico sensomotorio”. Valori di accoppiamento prospettici sono stati significativamente ridotti nel secondo gruppo (p = .010, r = .087). In entrambi i casi i movimenti controllati prospetticamente erano strettamente organizzati con unità a durata fissa con una durata base di 218 ms e unità temporali addizionali di 145 ms. Eppure le distanze sono rimaste costanti. Pertanto, dimostriamo per la prima volta una precisa organizzazione spaziotemporale dei movimenti del braccio neonatale e dimostriamo che i bambini a rischio mostrano un controllo sensomotorio ridotto. Il controllo motorio prospettico è un segno distintivo dell’intenzionalità sensomotoria primaria e fornisce una solida base incarnata all’agenzia motoria cosciente.

Commento

Le azioni ci proiettano nel futuro, in quanto l’intenzione al movimento orientato ad uno scopo, insito nel concetto di azione, presuppone un’anticipazione del futuro, per comprenderne l’effetto. La capacità di controllo per raggiungere uno scopo desiderato è l’espressione per eccellenza della mente umana, che concretizza in effetti fisici ciò che è letteralmente “in mente”. In questo studio, attraverso lo studio dei movimenti del braccio dei neonati, ci si interroga sul controllo motorio prospettico, sistema che potrebbe essere compromesso o meno in caso di parto prematuro. Questo lavoro ha importanti implicazioni per comprendere lo sviluppo dell’esperienza psicologica embodied (incarnata)  e dell’intenzionalità nella prima infanzia. Questa capacità fondamentale di conoscere l’esito di un’azione auto-generata è una caratteristica fondamentale dell’esperienza psicologica incarnata e l’inizio di ciò che Piaget identificava come “intelligenza sensomotoria” (Piaget, 1953, 1954). Il riconoscimento di un’intenzionalità primaria pre-riflessiva e pre-concettuale alla nascita è un tema importante sia per la teoria psicologica che per la pratica clinica ed educativa,  perché i movimenti spontanei del braccio fatti dai neonati sono stati tradizionalmente considerati dei riflessi privi di qualità psicologiche. Questa modalità non verbale di gesto espressivo fatto in comunicazione con un adulto premuroso e attento è la base della comunicazione intersoggettiva importante per lo sviluppo psicologico e la salute. Il presente studio può essere messo in relazione con il successivo, che mette in relazione lo sviluppo motorio nei neonati pretermine e la musicoterapia.

Efficacy of music therapy in improvement of neuromotor development in preterm infants.

Nakhwa, Priyanka K.; Malawade, Mandar; Shrikhande, D. Y.; Shrikhande, Sheila; Rokade, Pallavi.
Romanian Journal of Physical Therapy / Revista Romana de Kinetoterapie . dec2017, Vol. 23 Issue 40, p5-11. 7p.
Abstract
Background. Preterm birth is associated with an increased prevalence of major and minor neurodevelopmental disability. Infants born before 37 weeks of gestational age are considered preterm infants, and very preterm infants are those who are born before 32 weeks’ gestational age. Infants born preterm may have a lower threshold for sensory input than full term born peers and have difficulty in tolerating handling and interaction. These problems could diminish critical experiences in their early lives. Objectives. To determine the effect of Music Therapy and Developmental Program on Preterm infants in Neonatal Intensive Care Unit. Methods. Forty participants were found eligible for the study as per inclusion and exclusion criteria and they were selected by simple random sampling. They were divided into two groups. Group A was a controlled group and Group B was an experimental group. There were 2 drop outs in each group because of early discharge, thus each group had 18 participants. All infants motor performance was assessed on the first and last day of intervention using TIMPS and INFANIB. Intervention was given for 3 weeks and for 30 minutes 3 times per week. Group A was given developmental program and Group B was given developmental program and music therapy. Results. Statistical analysis was done using GraphPad InStat 3.06. Statistical significance was set at p 0.05. The data analysis shows that there was marked difference in the score of INFANIB and TIMPS score which shows that music therapy and developmental program is effective in the 18 participants of the study. Discussions. There was marked improvement in the activity and alertness of the infant. There were changes in French angle components of INFANIB including heel to hear and popliteal angle. Conclusion. Music therapy can be used to improve the neuromotor development of the preterm infants. Thus, these strategies can be applied on a regular basis for helping such preterm infants to improve their alertness and to improve their neuromotor development.

La nascita pre-termine è associata ad una maggiore prevalenza di disabilità dello sviluppo neurologico maggiore e minore. I neonati nati prima delle 37 settimane di età gestazionale sono considerati neonati prematuri e quelli molto pre-termine sono quelli nati prima dell’età gestazionale di 32 settimane. I neonati nati pre-termine possono avere una soglia per l’input sensoriale inferiore rispetto ai pari nati a termine e possono avere difficoltà a tollerare la manipolazione e l’interazione. Questi problemi potrebbero ridurre le esperienze critiche nelle loro prime fasi di vita. Obiettivi: Determinare l’effetto della Musicoterapia e del Programma di sviluppo sui neonati pretermine nell’unità di terapia intensiva neonatale. Metodi: Quaranta partecipanti sono risultati idonei per lo studio secondo i criteri di inclusione ed esclusione e sono stati selezionati mediante semplice campionamento casuale. Sono stati divisi in due gruppi. Il gruppo A era il gruppo di controllo e il gruppo B era il gruppo sperimentale. Ci sono stati 2 abbandoni in ciascun gruppo causati  da dimissione anticipata, quindi ogni gruppo aveva 18 partecipanti. La prestazione motoria di tutti i bambini è stata valutata il primo e l’ultimo giorno di intervento utilizzando TIMPS e INFANIB. Il protocollo di intervento è stato somministrato per 3 settimane e per 30 minuti 3 volte a settimana. Al gruppo A è stato dato un programma di sviluppo e al gruppo B è stato dato un programma di sviluppo e musicoterapia. Risultati: l’analisi statistica è stata effettuata utilizzando GraphPad InStat 3.06. La rilevanza statistica è stata fissata a p 0.05. L’analisi dei dati mostra che c’è stata una marcata differenza nel punteggio del punteggio INFANIB e TIMPS che mostra che la musicoterapia e il programma di sviluppo sono  risultati efficaci per i 18 partecipanti allo studio. Discussioni: Si è riscontrato un netto miglioramento nell’attività e nella vigilanza del bambino. Ci sono stati cambiamenti nei componenti angolari francesi di INFANIB tra cui ila sensibilità del tallone e l’angolo popliteo. Conclusione. La musicoterapia può essere utilizzata per migliorare lo sviluppo neuro-motorio dei neonati prematuri. Pertanto, queste strategie possono essere applicate regolarmente per aiutare tali neonati prematuri a migliorare la loro vigilanza e a migliorare il loro sviluppo neuro-motorio.

Music From the Very Beginning—A Neuroscience-Based Framework for Music as Therapy for Preterm Infants and Their Parents

Friederike Barbara Haslbeck * and Dirk Bassler
Department of Neonatology, University Hospital Zurich and University of Zurich, Zurich, Switzerland
Abstract
Human and animal studies demonstrate that early auditory experiences influence brain development. The findings are particularly crucial following preterm birth as the plasticity of auditory regions, and cortex development are heavily dependent on the quality of auditory stimulation. Brain maturation in preterm infants may be affected among other things by the overwhelming auditory environment of the neonatal intensive care unit (NICU). Conversely, auditory deprivation, (e.g., the lack of the regular intrauterine rhythms of the maternal heartbeat and the maternal voice) may also have an impact on brain maturation. Therefore, a nurturing enrichment of the auditory environment for preterm infants is warranted. Creative music therapy (CMT) addresses these demands by offering infant-directed singing in lullaby-style that is continually adapted to the neonate’s needs. The therapeutic approach is tailored to the individual developmental stage, entrained to the breathing rhythm, and adapted to the subtle expressions of the newborn. Not only the therapist and the neonate but also the parents play a role in CMT. In this article, we describe how to apply music therapy in a neonatal intensive care environment to support very preterm infants and their families. We speculate that the enriched musical experience may promote brain development and we critically discuss the available evidence in support of our assumption.

Studi sull’uomo e sugli animali dimostrano che le prime esperienze uditive influenzano lo sviluppo del cervello. I risultati sono particolarmente importanti in seguito alla nascita pre-termine, in quanto la plasticità delle regioni uditive e lo sviluppo della corteccia sono fortemente influenzate dalla qualità della stimolazione uditiva. La maturazione del cervello nei neonati pre-termine può essere influenzata, tra le altre cose, anche dall’ambiente uditivo disturbante dell’unità di terapia intensiva neonatale (NICU). Viceversa, anche la privazione uditiva (ad es., la mancanza dei normali ritmi intrauterini del battito cardiaco materno e della voce materna) può avere un impatto sulla maturazione del cervello. Pertanto, è importante garantire un ambiente sonoro ricco e nutriente per i neonati prematuri. La musicoterapia creativa (CMT) affronta queste esigenze proponendo un tipo di canto in stile ninna nanna, diretto ai neonati, che è continuamente adattato alle esigenze del neonato. L’approccio terapeutico è pensato su misura sulla fase di sviluppo individuale, adattato al ritmo del respiro e adattato alle impercettibili espressioni del neonato. Non solo il terapeuta e il neonato, ma anche i genitori svolgono un ruolo in CMT. In questo articolo, descriviamo come applicare la musicoterapia in un ambiente di terapia intensiva neonatale per supportare i neonati molto pre-termine e le loro famiglie. Noi ipotizziamo che l’esperienza musicale arricchita possa promuovere lo sviluppo del cervello e discutiamo criticamente le prove disponibili a sostegno della nostra ipotesi.

Commento

Questo manoscritto fornisce una prospettiva sull’uso terapeutico della musica in un contesto di assistenza neonatale. Diverse revisioni sistematiche suggeriscono che la stimolazione musicale può avere effetti benefici su parametri fisiologici, stati comportamentali, qualità del sonno, alimentazione orale e aumento di peso nei neonati prematuri. Altre questioni cruciali per fornire raccomandazioni più esaustive e rigorose basate sull’evidenza sono poco affrontate, come l’impatto di vari e diversi approcci di stimolazione musicale e vocale.
Sono necessarie sperimentazioni future con disegni sperimentali rigorosi al fine di validare protocolli musicoterapici adatti ai neonati prematuri. Una lacuna significativa in ambito sperimentale e scientifico è l’attuale mancanza di dati sugli effetti nel tempo dell’intervento musicale precoce. Attualmente la ricerca scientifica si concentra nell’ indagare sistematicamente gli effetti a breve termine degli interventi musicali sulla funzione e sullo sviluppo cerebrale (e sul benessere dei genitori). Di particolare interesse sono i protocolli  sperimentali che valutano i volumi corticali di materia grigia e bianca, i modelli di connettività funzionale, le misure di sviluppo del linguaggio e le funzioni esecutive, la valutazione dei livelli di stress. l’attivazione / regolazione ipotalamo-ipofisi-surrene (cortisolo e β-endorfine) e il comportamento di legame nei neonati e genitori con e senza musica (Anderson e Patel, 2018). Quest’ultimo aspetto sembra essere particolarmente promettente dal momento che una revisione sistematica ha dimostrato che la riduzione del cortisolo è uno degli effetti più affidabili della musicoterapia (Koelsch e Stegemann, 2012). La musicoterapia può diventare un intervento standard integrato a basso costo e a basso rischio per i bambini prematuri e i loro genitori utile per supportare lo sviluppo neurocomportamentale, il benessere e l’attaccamento sicuro in questo gruppo vulnerabile, fin dai primi giorni di vita.