Frontiers in Aging Neuroscience

Úvod

Prostorové schopnosti mají zásadní význam pro funkční nezávislost. Umožňují nám lokalizovat cíle v prostoru, vizuálně vnímat objekty a chápat dvourozměrné a trojrozměrné (2D a 3D) prostorové vztahy mezi objekty a naším prostředím. Tyto schopnosti nám umožňují bezpečně se orientovat v prostředí díky přesnému odhadu směru a vzdálenosti. Prostorové schopnosti nejsou jednotnou funkcí, ale spíše je lze rozčlenit do několika odlišných kategorií, které se běžně klasifikují jako prostorová vizualizace, prostorové vnímání a mentální rotace. Prostorová vizualizace byla definována jako schopnost mentální manipulace s komplexními prostorovými informacemi, kdy je k úspěšnému dokončení prostorového úkolu zapotřebí několika kroků (Linn a Petersen, 1985; Voyer et al., 1995). Příkladem úkolu, který by mohl zahrnovat schopnost prostorové vizualizace, je uspořádání předmětů tak, aby se vešly do kufru. Prostorové vnímání je schopnost přesně stanovit prostorové vztahy s ohledem na vlastní orientaci navzdory přítomnosti rušivých informací (Linn a Petersen, 1985; Voyer et al., 1995). Schopnost prostorového vnímání se využívá při zařazování do jedoucího provozu na rušné dálnici. Řidič musí určit, zda se auto vejde do mezery v provozu, a přitom ignorovat irelevantní okolní vozidla na dálnici. Třetí kategorie prostorových schopností, mentální rotace, je schopnost transformovat orientaci mentální reprezentace objektu ve 2D nebo 3D prostoru (Linn a Petersen, 1985; Voyer et al., 1995). Schopnost mentální rotace je často využívána během dne, například při česání vlasů nebo líčení v zrcadle. Existuje řada standardizovaných prostorových testových baterií, které byly vyvinuty k měření toho, jak účastníci řeší prostorové úlohy. Příkladem běžně používaných úloh, které se používají k měření schopností prostorové vizualizace, je test Paper Form Board (Likert a Quasha, 1941), který vyžaduje, aby účastníci určili, jak bude vypadat rozložený tvar po složení, a test Identical Block Test (Stafford, 1961), v němž účastníci určují bloky z pole, které se shodují s referenčním blokem na základě řady vodítek na povrchu bloků. Dva standardizované testy, které se používají k hodnocení prostorového vnímání, jsou Test tyče a rámu (Witkin a Asch, 1948), který vyžaduje, aby účastníci identifikovali vodorovné nebo svislé čáry prezentované v otočeném čtvercovém rámu, a Test vodní hladiny (Piaget a Inhelder, 1956), v němž účastníci označují orientaci vodní čáry na obrázku nakloněné nádoby. K testování mentální rotace byla vyvinuta řada prostorových testů. Nejčastěji používaným testem je Test mentální rotace (Vandenburg a Kuse, 1978), který je variací původního testu vyvinutého Shepardem a Metzlerem (1971). Tento test vyžaduje, aby účastníci určili, zda dvojice objektů, které byly vůči sobě otočeny do hloubky, jsou identické nebo zrcadlové obrazy. Navzdory seskupení prostorových testů do tří obecných kategorií prostorové vizualizace, prostorového vnímání a mentální rotace však řešení úloh v jednom testu obvykle vyžaduje použití více prostorových procesů. Například testy zařazené do kategorie prostorové vizualizace (tj. úloha Paper Form Board, Identical Block Test) pravděpodobně zahrnují prvky mentální rotace a prostorového vnímání.

Naše znalosti o tom, jak lidé interagují se svým prostorovým prostředím, byly do značné míry založeny na studiích, které používaly standardní psychometrické testy na papíře a tužce, počítačové chronometrické testy (Linn a Petersen, 1985; Voyer a kol, 1995) a nověji testy v imerzivním 3D prostředí (Parsons et al., 2004; Tsirlin et al., 2009). I když jsou tyto studie zásadní pro naše chápání prostorového poznávání, nízké vizuomotorické nároky používaných 2D úloh často nereprezentují fyzické interakce, které máme s objekty v našem každodenním prostředí. Mnohé ze standardizovaných testů navíc nejsou vzhledem ke své složitosti vhodné pro použití u malých dětí, starších osob a populace pacientů.

Vyvinuli jsme novou vizuomotorickou úlohu s variantami, které jsou vhodné pro škálu prostorových schopností od dětí ve věku od 3 let (Sacrey et al., 2012) až po stáří (Gonzalez et al., 2014), stejně jako pro populaci pacientů (nepublikováno). Úloha vyžaduje, aby účastníci našli, dosáhli, uchopili a manipulovali s příslušnými stavebními bloky z řady bloků a reprodukovali tak 3D model. Úloha kombinuje tři hlavní kategorie prostorových schopností: mentální rotaci, prostorovou vizualizaci a prostorové vnímání. Schopnost mentálního otáčení spočívá v určení, zda lze 3D bloky v pracovním prostoru otočit tak, aby odpovídaly orientaci stavebních bloků ve vzorovém modelu bez ohledu na jejich orientaci. Kromě toho jsou schopnosti prostorové vizualizace využívány k určení konkrétního bloku, který odpovídá stavebnímu bloku ve vzorovém modelu, z řady alternativ (které se mohou lišit barvou, tvarem a/nebo velikostí; dále jen vizuálně-prostorové vyhledávání). Schopnosti prostorového vnímání jsou rovněž nezbytné pro většinu úlohy, kdy účastník identifikuje správný stavební blok z řady distraktorů. Tato úloha, podobně jako standardizované testy na papíře a tužce a počítačové testy, umožňuje manipulovat s úrovní vizuálně-prostorové složitosti, zatímco vizuálně-motorické nároky úlohy jsou konstantní. Na rozdíl od těchto standardizovaných testů jsou však vizuomotorické nároky naší úlohy rozsáhlé a odpovídají nárokům každodenních úkolů. Vyvinutá úloha umožní studium prostorového poznávání ve vizuomotorické oblasti a přispěje cennými poznatky k našemu současnému chápání prostorových interakcí v reálných scénářích.

V současné studii byla zjišťována proveditelnost použití úlohy „reach-to-grasp“ k hodnocení vizuoprostorových a vizuomotorických funkcí u mladších (18-25 let) a starších (60-82 let) dospělých mužů a žen. Pokud je nám známo, jedná se o první studii, která použila vizuomotorickou úlohu kombinující aspekty prostorové vizualizace (vizuoprostorové vyhledávání) a mentální rotace. V tomto experimentu byly požadavky na vizuálně-prostorové vyhledávání konzistentní, ale prostorová složitost modelů, které měly být replikovány, byla modulována ve dvou podmínkách. Ve stavu s nízkou prostorovou složitostí byly poloha, vlastnosti (tj. barva a velikost) a orientace každého stavebního bloku modelu, který měl být replikován, viditelné z jedné roviny pohledu, přičemž modely měly „plochou“ konfiguraci. V podmínce vysoké prostorové složitosti měl model 3D konfiguraci a musel být otáčen, aby byl zajištěn přesný výběr a umístění každého stavebního bloku v modelu. Motorické nároky úkolu (např. dosažení a uchopení bloků) byly v obou podmínkách stejné.

Zaznamenával se celkový čas potřebný k replikaci každého modelu a preference ruky pro každý úchop. Vzhledem k uváděnému poklesu četných měřítek kognitivních funkcí s rostoucím věkem (Blanchard-Fields a Hess, 1996; Gabrowski a Mason, 2014), jakož i k věkově podmíněnému zhoršení pozorovanému u prostorové vizualizace (Hertzog, 1989; Salthouse, 1990; Borella et al., 2014) a mentální rotace (Willis a Schaie, 1989; Jansen a Heil, 2010; Borella et al., 2014) schopností jsme předpokládali věkově podmíněný pokles výkonnosti úlohy. Navíc v souladu s literaturou uvádějící lepší výkony mužů ve srovnání s ženami v testech mentální rotace (McGlone a Davidson, 1973; Linn a Petersen, 1985; Voyer et al., 1995; Sherwin, 2003) jsme předpokládali, že se objeví rozdíly mezi pohlavími, přičemž muži budou trvale vykazovat výkonnostní výhodu.

Materiál a metody

Účastníci

Z univerzitní komunity se této studie zúčastnilo 24 mladých dospělých (YA; 12 mužů; 18-25 let) a 20 starších dospělých (OA; 10 mužů; 60-81 let), kteří sami sebe označili za praváky. Studie byla provedena se souhlasem Výboru pro výzkum na lidských subjektech Lethbridgeské univerzity. Všichni účastníci byli naivně seznámeni s účelem studie a před jejím zahájením poskytli písemný informovaný souhlas.

Postupy

Účastníci byli pohodlně usazeni uprostřed před stolem o výšce 0,74 m a pracovní ploše 0,70 m x 1,22 m. Všichni účastníci byli seznámeni s účelem studie. Účastníci byli instruováni, aby zopakovali dvě série po čtyřech modelech. Následně účastníci odpovídali na upravenou verzi dotazníků handedness z Edinburghu (Oldfield, 1971) a Waterloo (Brown et al., 2006) (úplný popis upraveného dotazníku viz Stone et al., 2013). Starší dospělé účastnice byly dotázány, zda užívají hormonální substituční terapii, aby se zjistilo, zda se hladiny cirkulujících pohlavních hormonů mohou v rámci skupiny výrazně lišit.

Čtyřicet osm unikátních stavebnic (LEGO®) bylo pseudonáhodně rozmístěno na desce stolu, zatímco účastníci stáli čelem od stolu. K rozdělení pracovní plochy na polovinu byl použit pruh průhledné pásky a 24 kostek bylo rozmístěno na levé a pravé straně (obr. 1A). Každý pokus začínal tím, že si účastníci prohlédli 12dílný model, který měli replikovat. Po prohlídce experimentátor umístil model do blízkého pravého nebo levého rohu stolu (vyváženě mezi pokusy). Ukázalo se, že umístění modelu na stole nemá vliv na používání ruky (Stone et al., 2013). Při každém pokusu dostali účastníci instrukce, aby „co nejrychleji a nejpřesněji zkopírovali model s použitím dílků, které jsou k dispozici na stole“. Žádné další instrukce účastníci nedostali. Účastníci mohli s replikovaným modelem během konstrukce volně manipulovat a otáčet jej. Po replikování modelu byly oba modely odstraněny a byl poskytnut jiný model, který měl být replikován. Stavební bloky nebyly mezi pokusy vyměňovány. Pro každou sadu čtyř dvanáctidílných modelů byla v tomto experimentu použita stejná sada 48 unikátních stavebních bloků (obrázek 1A). Obě série modelů LEGO® se lišily svou prostorovou složitostí. Ve stavu s nízkou prostorovou náročností (2D) byly stavební bloky v modelu určeném k replikaci v „ploché“ konfiguraci (Obrázek 1B). To účastníkům umožnilo sledovat vlastnosti a orientaci všech 12 stavebních bloků z jedné roviny pohledu, čímž odpadla nutnost fyzického otáčení modelu (ačkoli účastníci mohli model určený k replikaci nadále volně zvedat a manipulovat s ním). Ve stavu s vysokými prostorovými nároky (3D) nebyly všechny stavební bloky (stejné jako u 2D modelů) v replikovaném modelu viditelné ve stejné rovině (obrázek 1C). To si vyžádalo otočení modelu, aby bylo možné provést přesnou replikaci. Účastníci postavili čtyři po sobě jdoucí modely ve 2D podmínce s použitím všech 48 bloků. Poté účastníci postavili čtyři po sobě jdoucí modely ve 3D stavu, opět s použitím všech 48 bloků. Počáteční stav (2D, 3D) byl vyvážen a pořadí prezentace modelů bylo mezi účastníky náhodné. U všech účastníků bylo použito stejných osm modelů.

Zpracování a analýza dat

Celkové množství času (tj. 2,5 hodiny), které je potřeba na zpracování dat, je uvedeno na obrázku, latence, s) od okamžiku, kdy účastníci zvedli kteroukoli ruku ze stolu, aby zahájili natahování ke stavebním blokům, do okamžiku, kdy byla replika modelu položena na stůl (včetně natahování, uchopování, manipulace s modelem a stavění modelu), byla zaznamenána pomocí stopek Tough Timer® (Sportline Inc.). Úkol byl zaznamenáván pomocí digitální videokamery (JV HD Everio®) umístěné přímo před účastníky s dobrým výhledem na pracovní prostor, stavební bloky a ruce účastníků. Každý úchop byl hodnocen jako úchop pravou nebo levou rukou a použití pravé ruky bylo stanoveno jako procento z celkového počtu úchopů při stavbě modelu (počet úchopů pravou rukou/celkový počet úchopů × 100).

Vliv složitosti modelu a postupu úkolu na latenci a použití ruky byl porovnáván mezi pohlavím a skupinou pomocí smíšené faktorové analýzy rozptylu s opakovanými měřeními (RM ANOVA) se složitostí (2D, 3D) a modelem (1-4) jako vnitrosubjektovými faktory a pohlavím (muž, žena) a skupinou (YA, OA) jako mezisubjektovými faktory. Následně, aby bylo možné porovnat změny latence způsobené nároky na mentální rotaci, a nikoli motorickou rychlost mezi mladšími a staršími dospělými, byly údaje o 3D latenci normalizovány na 2D údaje (*100) a zadány do třícestné RM ANOVA. Číslo modelu (1-4) bylo faktorem v rámci subjektu a pohlaví (muž, žena) a skupina (YA, OA) byly faktory mezi subjekty. Při stanovení statistické významnosti byly provedeny příslušné RM ANOVA nebo párové t-testy s bonferroniho korekcí pro vícenásobná srovnání použitou u párových t-testů.

Data byla analyzována pomocí programu SPSS Statistics 18.0 for Windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Statistická významnost byla stanovena na 0,05. Velikost účinku (ES) byla uvedena jako hodnoty η2.

Výsledky

Všechna data byla normálně rozdělena a neporušovala předpoklady homogenity rozptylu. Proto byla k analýze údajů o chování použita parametrická statistika. Údaje jsou prezentovány jako průměry a směrodatné odchylky.

Všichni účastníci se sami označili za praváky; tato informace byla potvrzena dotazníkem rukopisu. Skóre handicapu se mezi skupinami lišilo (F(1,40) = 6,94, p = 0,012, ES = 0,148), přičemž OA uváděli vyšší skóre handicapu než účastníci YA (YA = 30,5 ± 6,9; OA = 35,4 ± 4,7). Toto zjištění je v souladu s předchozími zprávami (Gonzalez et al., 2014), že starší účastníci mají tendenci vnímat se více jako praváci. Skóre rukopisu nebylo rozdílně ovlivněno pohlavím (p > 0,05). Věk se mezi pohlavími nelišil (p > 0,05). Všechny účastnice OA samy uvedly, že neužívají hormonální substituční terapii.

Latence

Mladí a starší dospělí

Analýza odhalila významný hlavní účinek složitosti (F(1,40) = 112, p < 0.).001, ES = 0,737; obrázek 2A), což naznačuje, že účastníci konstruovali 2D modely výrazně rychleji než 3D modely (2D = 62,4 ± 33,4 s, 3D = 101,5 ± 52,5 s). Latence byla také ovlivněna pořadím prezentace modelu (F(3,120) = 19,0, p < 0,001, ES = 0,322), přičemž dřívější pokusy byly dokončeny pomaleji než pozdější pokusy (Model 1 = 97,8 ± 54,5 s, Model 4 = 69,7 ± 35,4 s), což naznačuje, že přirozené vizuálně-prostorové vyhledávání spojené s úkolem přirozeně klesá s postupem úkolu, protože na pracovišti zůstává méně bloků, a proto je přítomno méně „distraktorů“, což účastníkům umožňuje snadněji identifikovat příslušný blok. Interakce Model by Group rovněž dosáhla významnosti (F(3,120) = 6,90, p < 0,001, ES = 0,147). Post hoc srovnání ukázala, že u obou skupin došlo k významnému zkrácení latence při konstrukci modelu z modelu 1 na model 3, přičemž YA (t(23) = 4,77, p < 0,001) a OA (t(19) = 4,74, p < 0,001) vykázaly zkrácení latence o 8,8 s, resp. 40,3 s. Podobně se významně snížila latence od konstrukce modelu 1 k modelu 4 u obou skupin, přičemž YA (t(23) = 4,23, p < 0,001) vykázala snížení o 12,0 s a OA (t(19) = 4,39, p < 0,001)vykázala snížení o 47,4 s. Interakce složitosti podle modelu a složitosti podle modelu a skupiny nebyly významné (p > 0,05). Významný hlavní účinek skupiny (F(1,40) = 46,7, p < 0,001, ES = 0,539; obrázek 2A) prokázal, že YA dokončili pokusy významně rychleji než OA (YA = 54,5 ± 10,4 s, OA = 114,8 ± 41,5 s). Interakce mezi složitostí a skupinou byla rovněž významná (F(1,40) = 11,2, p = 0,002, ES = 0,220; obrázek 2A). Post hoc párová srovnání naznačila, že u obou skupin došlo k nárůstu latence z 2D na 3D konstrukci modelu, přičemž YA (t(23) = 15,4, p < 0,001) a OA (t(19) = 6,704, p < 0,001) vykázaly nárůst latence o 27,5, resp. 52,9 s. V obou skupinách došlo k nárůstu latence z 2D na 3D model. Pohlaví nemělo na průměrnou latenci rozdílný vliv (p > 0,05).

Následně byl za účelem podrobnějšího zkoumání vlivu modelu Komplexnost a progrese úlohy na latenci proveden pro každou skupinu (YA, OA) samostatný třícestný RM ANOVA, ve kterém byly Komplexnost (2D, 3D) a Model (1-4) považovány za vnitrosubjektové faktory a Pohlaví (muž, žena) za mezisubjektový faktor.

Mladí dospělí

Analýza potvrdila, že YA dokončili 2D modely rychleji než 3D modely (F(1,22) = 274, p < 0,001, ES = 0,926; 2D = 40,8 ± 7,4 s, 3D = 68,3 ± 14,2 s; obrázek 2B). Latence byly také ovlivněny pořadím prezentace modelu (F(3,66) = 6,97, p < 0,001, ES = 0,241), přičemž dřívější pokusy byly dokončeny pomaleji než pozdější pokusy (Model 1 = 60,6 ± 14,2 s, Model 4 = 48,6 ± 13,3 s). Významný hlavní účinek pohlaví (F(1,22) = 4,38, p = 0,048, ES = 0,166; obrázek 2B) ukázal, že účastníci mužského pohlaví dokončili úlohu rychleji než účastnice ženského pohlaví (Muži = 50,4 ± 10,5 s, Ženy = 58,7 ± 9,0 s). A konečně, významná interakce mezi složitostí a pohlavím (F(1,22) = 4,75, p = 0,040, ES = 0,177; obrázek 2B) naznačila, že latence se u účastníků mužského a ženského pohlaví lišila v závislosti na tom, zda replikovali 2D nebo 3D modely. Post hoc párová srovnání však nedosáhla významnosti (p > 0,05), přičemž muži konstruovali modely významně rychleji než ženy v obou podmínkách složitosti. Zajímavé je, že když byli účastníci YA požádáni o vyplnění dotazníku týkajícího se úrovně jejich pohodlí při manipulaci s kostkami LEGO® , bylo zjištěno, že účastníci mužského i ženského pohlaví si začali hrát s (p > 0,05; muži = 4,2 roku, ženy = 4,1 roku) a naposledy používali (p > 0,05; muži = 13,4 roku, ženy = 12,7 roku) kostky LEGO® v podobném věku. Navíc při dotazu na úroveň pohodlí při stavění z kostek LEGO® (na stupnici od jedné do deseti, kde deset znamená „velmi pohodlné“) nebyl mezi muži a ženami významný rozdíl (p > 0,05; muži = 8,9, ženy = 8.2), což naznačuje, že výkonnostní výhoda mužů nebyla pouze důsledkem toho, že účastníci mužského pohlaví měli se stavěním modelů LEGO® větší zkušenosti.

Starší dospělí

Podobně jako účastníci z řad mladistvých dokončovali OA 2D modely rychleji než 3D modely (F(1,18) = 42,6, p < 0,001, ES = 0,703; 2D = 88,4 ± 33,9 s, 3D = 141,3 ± 54,0 s; obrázek 2C). Doba dokončení byla navíc ovlivněna pořadím prezentace modelu (F(3,54) = 11,6, p < 0,001, ES = 0,392), přičemž časné modely byly konstruovány pomaleji než pozdější modely (Model 1 = 142,4 ± 51,4 s, Model 4 = 95,0 ± 37,2 s). Na rozdíl od YA však byly latence u OA mezi pohlavími konzistentní (p > 0,05). Kromě toho pohlaví neovlivnilo rozdílně latence podle modelu nebo složitosti (p > 0,05).

Procentní změna

Pokud byla data normalizována za účelem dalšího zkoumání vlivu nároků úlohy na mentální rotaci, analýza neodhalila žádné významné hlavní účinky ani interakce mezi faktory (p > 0,05). Jinými slovy, účastníci YA a OA vykazovali srovnatelný nárůst latence s rostoucí složitostí modelu (YA = 167,4 ± 18,8 %; OA = 163,9 ± 43,0 %; obrázek 3). Toto zjištění naznačuje, že prostorové schopnosti potřebné k dokončení tohoto nového vizuomotorického úkolu byly u účastníků a účastnic podobně náročné a navíc se zdálo, že tyto prostorové schopnosti zůstávají s věkem zachovány.

Používání ruky

Mladší a starší dospělí

Analýza odhalila významný hlavní účinek složitosti (F(1,40) = 5,12, p = 0,029, ES = 0,113), který naznačuje, že účastníci používali pravou ruku více při konstrukci 2D modelů ve srovnání s 3D modely (2D = 75,5 ± 15,5 %, 3D = 72,0 ± 15,1 %). Používání pravé ruky bylo také ovlivněno pořadím prezentace modelů (F(3,120) = 12,4, p < 0,001, ES = 0,236), přičemž používání pravé ruky účastníky se pohybovalo mezi 80 a 68 % mezi konstrukcí modelu 1 a modelu 4 (model 1 = 80,2 ± 15,6 %, model 2 = 68,0 ± 19,7 %, model 3 = 76,4 ± 18,1 %, model 4 = 70,4 ± 18,0 %). Interakce Model podle skupiny byla rovněž významná (F(3,120) = 38,0, p < 0,001, ES = 0,386). Post hoc párová srovnání nedosáhla významnosti pro skupinu YA. Skupina OA však při konstrukci modelu 1 používala pravou ruku významně více ve srovnání s: Model 2 (t(20) = 5,02, p < 0,001; Model 1 = 88,2 ± 12,8 %, Model 2 = 66,0 ± 21,3 %) a Model 4 (t(20) = 4,18, p = 0,001; Model 4 = 71,0 ± 20,6 %). Při konstrukci Modelu 3 také významně více používali pravou ruku ve srovnání s: Model 2 (t(20) = 5,00, p < 0,001; Model 3 = 86,9 ± 15,1 %) a Model 4 (t(20) = 4,179, p = 0,001). Skupina a pohlaví neměly rozdílný vliv na průměrné používání pravé ruky (p > 0,05).

Diskuse

Tato studie vyvinula nový nástroj pro hodnocení vizuoprostorových schopností ve vizuomotorické oblasti. Pokud je nám známo, jedná se o první studii, která popisuje a hodnotí interaktivní vizuomotorický úkol, který je výzvou pro schopnosti prostorové vizualizace i mentální rotace. Úloha vyžadovala, aby účastníci replikovali komplexní modely tak, že z řady bloků lokalizují a vybírají stavební bloky, které se liší charakteristikami, jako je tvar, barva a velikost. Studie zjistila, že čas potřebný k dokončení každého modelu se v obou podmínkách prostorové složitosti snižoval s konstrukcí po sobě jdoucích modelů u obou skupin účastníků. Toto zkrácení času naznačuje, že požadavky úlohy na vizuálně-prostorové vyhledávání se přirozeně snižovaly s tím, jak byly bloky (a tedy „distraktory“) odstraňovány z pracovního prostoru a začleňovány do modelů. Potvrzuje se, že prostorová složitost modelů se mezi podmínkami lišila, obě skupiny účastníků dokončovaly modely déle v prostorově složitější (3D) podmínce. Protože se 2D a 3D modely skládaly ze stejného počtu identických bloků, rozdíl v čase pravděpodobně odráží větší prostorovou složitost 3D modelů. Navíc, protože manipulace spočívala v prostorovém složení modelů, časový rozdíl mezi podmínkami přetrvával ve všech čtyřech modelech.

Důležitým zjištěním současného šetření bylo, že prostorové schopnosti jsou u účastníků OA zachovány. Ve srovnání s YA vykazovali účastníci OA pomalejší časy pokusů napříč experimentálními podmínkami. To je pravděpodobně způsobeno rozdíly v obeznámenosti s úkolem (lze tvrdit, že mladí dospělí mají více zkušeností s „hraním“ s LEGO než starší dospělí) a s věkem souvisejícím poklesem percepční a motorické rychlosti (např. Goggin a Meeuwsen, 1992; Chaput a Proteau, 1996). Když však byla data normalizována a vyjádřena v procentech méně náročného vizuálně-prostorového úkolu (2D modely), chovali se účastníci YA a OA podobně. Jinými slovy, proporcionální nárůst časů dokončení úlohy z podmínek nízké vizuoprostorové náročnosti na podmínky vysoké vizuoprostorové náročnosti se mezi YA a OA nelišil, což naznačuje, že specifické vizuoprostorové schopnosti, na které klade vyvinutá úloha nároky, jsou ve skutečnosti ve vyšším věku zachovány. To je důležité zjištění, protože stále není jasné, které vizuoprostorové procesy jsou věkem ovlivněny a které jsou ušetřeny (přehled viz Iachini et al., 2009; Klencklen et al., 2012). Některé studie například prokázaly s věkem související pokles schopnosti mentálního otáčení vizuálních obrazů, schopnosti načítat časoprostorové sekvence a vizuoprostorových představ (Berg et al., 1982; Craik a Dirkx, 1992; Iachini et al., 2005; Ruggiero et al., 2008). Jiné studie prokázaly zachovalé prostorové schopnosti u starších osob (Cherry a Park, 1993; Parkin et al., 1995; Yamamoto a Degirolamo, 2012). Například Yamamoto a Degirolamo (2012) požádali mladé a starší účastníky, aby se naučili orientační místa ve virtuálních prostředích buď tím, že se v nich budou pohybovat z pohledu první osoby, nebo tím, že uvidí letecké pohledy na tato prostředí. Výkon v prostorovém učení byl u seniorů méně přesný při navigaci v první osobě, ale stejně přesný jako u mladých dospělých při navigaci pomocí leteckého pohledu. Tyto studie a výsledky současného šetření silně naznačují, že důsledky stárnutí v oblasti prostorového poznávání se liší v závislosti na typu prostorového procesu, který je napadán. Vzhledem k tomu, že úkol použitý v této studii se podobá každodenním činnostem (tj. natahování a uchopování předmětů), přispívá současné šetření také k důkazům, které ukazují méně strmý (nebo absenci) pokles prostorových schopností ve známých ekologicky relevantních prostorových úlohách ve srovnání s abstraktními laboratorními testy (De Beni et al.), 2006; Iachini et al., 2009).

Několik studií ukázalo, že muži dosahují lepších výsledků v úlohách, které zahrnují mentální rotaci, 3D figury a prostorové vnímání (McGlone a Davidson, 1973; Linn a Petersen, 1985; Voyer et al., 1995; Sherwin, 2003). Různé úrovně vizuálně-prostorové složitosti použité v těchto úlohách byly dostatečné k tomu, aby se projevily rozdíly mezi pohlavími, které byly dříve hodnoceny pomocí testů na papíře a tužce a počítačových chromatických testů (např. Linn a Petersen, 1985; Voyer et al., 1995; Sherwin, 2003). V současném experimentu plnili mladí účastníci mužského pohlaví úkoly výrazně rychleji než mladé účastnice ženského pohlaví. Záhadné je, že rozdíl mezi pohlavími přítomný u mladých účastníků nebyl pozorován u OA. To bylo neočekávané, protože některé studie uvádějí, že rozdíly ve výkonnosti ve vizuoprostorových úlohách související s pohlavím jsou přítomny u starších osob (Berg et al., 1982; Willis a Schaie, 1989; Jansen a Heil, 2010). Studie, které uváděly přítomnost výkonnostních rozdílů souvisejících s pohlavím u starších dospělých, však využívaly standardní testy na papíře a tužce. Na rozdíl od toho vyvinutá úloha vyžadovala, aby účastníci interagovali s podněty, mentálně otáčeli stavební bloky před jejich uchopením a vhodně orientovali blok, aby jej mohli přidat do sestavovaného 3D modelu. Je pravděpodobné, že nová interaktivní povaha naší úlohy je příčinou nesouladu mezi naší studií a předchozími studiemi, které hodnotily prostorové schopnosti u OA. I když je také možné, že zaznamenané rozdíly mezi pohlavími jsou důsledkem toho, že mladí účastníci mužského pohlaví mají více zkušeností s „hraním“ se stavebnicemi než mladé účastnice ženského pohlaví, což je rozdíl, který by se s věkem pravděpodobně rozplynul, zdá se nepravděpodobné, že by to byl převažující faktor, který by k tomu přispěl. Když byl mladým účastníkům předložen dotazník týkající se jejich pohodlí při manipulaci s kostkami LEGO® , nebyly mezi odpověďmi mladých mužů a žen zaznamenány žádné rozdíly. Je také možné spekulovat o tom, že v našich pozorovaných výsledcích hrála roli hladina pohlavních steroidů, které podle teorie přispívají k rozdílům mezi pohlavími v prostorových schopnostech (přehled Hampson, 1995; Martin et al., 2007 pro přehled). Zvýšená hladina estrogenů byla spojena se snížením vizuoprostorových schopností (Gordon et al., 1986). Naopak snížené hladiny gonadotropních hormonů, které jsou zodpovědné za produkci estrogenů, jsou spojeny s lepšími vizuoprostorovými schopnostmi (Gordon et al., 1986). Vzhledem k tomu, že starší ženy v naší studii byly po menopauze a nedostávaly hormonální substituci estrogeny, je možné, že snížená hladina estrogenů u těchto žen přispěla k absenci rozdílů mezi pohlavími.

V současné studii účastníci prokázali silnou preferenci pravé ruky, když měli možnost použít k uchopení obě ruce. Toto zjištění je v souladu s předchozím výzkumem naší laboratoře (Gonzalez et al., 2007; Stone et al., 2013) a návrhem specializace levé hemisféry pro vizuálně řízené činnosti (Goodale, 1988; Gonzalez et al., 2006, 2007; Serrien et al., 2006). Zajímavé je, že používání pravé ruky bylo diferencovaně ovlivněno prostorovou složitostí úkolu, přičemž používání pravé ruky se snižovalo s rostoucími nároky na mentální rotaci. Toto zjištění je v souladu s obecně rozšířeným názorem (Corballis a Sergent, 1989; Ditunno a Mann, 1990), že mentální rotace je primárně specializací pravé hemisféry. Ačkoli se tento výsledek projevil v celkové ANOVA (YA a OA), zdá se, že je specifičtější pro OA. Je možné, že používání rukou u starších dospělých je plastičtější v reakci na požadavky úkolů, zejména prostorových. Je třeba dále zkoumat, zda mentální rotace a/nebo schopnosti prostorové vizualizace ovlivňují používání ruky u mladých i starších dospělých.

Nakonec je třeba zmínit, že ačkoli úloha vyvinutá v této studii má mnoho společných rysů se standardizovanými prostorovými testy, je jedinečná tím, že obsahuje reálnou interakci dosahování, uchopování a sestavování předmětů umístěných v prostředí. Každý den se od nás vyžaduje, abychom se dotýkali a uchopovali věci kolem nás. Na tyto vizuoprostorové schopnosti se musíme spoléhat, abychom mohli aktivně ovlivňovat své okolí. Vzhledem k tomu, že vyvinutou úlohu lze modifikovat manipulací s velikostí bloků a konfigurací modelu, je úloha vhodná pro hodnocení vizuoprostorových schopností u dětí (Sacrey et al., 2012), mladých a starších dospělých (Gonzalez et al., 2014) a pravděpodobně i patologických populací (např. osob s Parkinsonovou chorobou nebo osob s vizuoprostorovou zanedbaností, výzkum probíhá). Zajímavé je, že výzkum stále více naznačuje, že prostorové schopnosti jsou tvárné a lze je trénovat. Tato flexibilita představuje možnost navrhnout tréninkové nebo rehabilitační strategie, které by mohly být realizovány s cílem minimalizovat zjištěné rozdíly nebo zhoršení prostorové výkonnosti, ať už jsou tyto rozdíly důsledkem pohlaví nebo jiných zjištěných vlivů na prostorové poznávání, jako je socioekonomický status (Levine et al., 2005; Hackman a Farah, 2009), stárnutí (Klencklen et al., 2012) nebo neurologické poruchy (Vallar, 2007; Possin, 2010).

V závěru této studie byl vyvinut nový nástroj pro hodnocení vizuoprostorových schopností. Starší dospělí důsledně prováděli vizuomotorický úkol pomaleji než mladší účastníci, nicméně jejich výkon byl srovnatelný při vyjádření výsledků v závislosti na procentuální změně náročnosti úkolu. Důležité je, že vzhledem k tomu, že vizuomotorické nároky úlohy byly mezi podmínkami konzistentní, rozdíl v čase potřebném k dokončení úloh vyplýval z manipulace s vizuoprostorovou složitostí. Předložená úloha by se dobře hodila pro zkoumání vizuoprostorových funkcí ve vizuomotorické oblasti, zejména s ohledem na pohlaví a/nebo vývoj a patologii.

Prohlášení o střetu zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl prováděn bez jakýchkoli komerčních nebo finančních vztahů, které by mohly být chápány jako potenciální střet zájmů.

Poděkování

Tato práce byla podpořena Kanadskou radou pro výzkum v oblasti přírodních a technických věd (číslo grantu: 40314). Financující subjekty se nijak nepodílely na návrhu studie, sběru a analýze dat, rozhodnutí o zveřejnění ani na přípravě rukopisu.

.