Frontiers in Aging Neuroscience

Introducere

Abilitățile spațiale sunt esențiale pentru independența funcțională. Ele ne permit să localizăm ținte în spațiu, să percepem vizual obiectele și să înțelegem relațiile spațiale bidimensionale și tridimensionale (2D și 3D) dintre obiecte și mediul nostru. Aceste abilități ne permit să navigăm în siguranță în mediul nostru înconjurător prin aprecierea exactă a direcției și a distanței. Capacitatea spațială nu este o funcție unitară, ci mai degrabă poate fi împărțită într-o serie de categorii distincte clasificate în mod obișnuit ca vizualizare spațială, percepție spațială și rotație mentală. Vizualizarea spațială a fost definită ca fiind capacitatea de a manipula mental informații spațiale complexe atunci când sunt necesari mai mulți pași pentru finalizarea cu succes a unei sarcini spațiale (Linn și Petersen, 1985; Voyer et al., 1995). Un exemplu de sarcină care ar putea încorpora abilitățile de vizualizare spațială ar fi aranjarea obiectelor astfel încât să încapă într-o valiză. Percepția spațială este abilitatea de a stabili cu acuratețe relațiile spațiale în ceea ce privește orientarea cuiva în ciuda prezenței unor informații care distrag atenția (Linn și Petersen, 1985; Voyer et al., 1995). Abilitățile de percepție spațială sunt utilizate atunci când se contopesc în traficul în mișcare pe o autostradă aglomerată. Șoferul trebuie să determine dacă mașina se va încadra în spațiul liber din trafic, ignorând în același timp vehiculele înconjurătoare irelevante de pe autostradă. Cea de-a treia categorie de abilitate spațială, rotația mentală, este abilitatea de a transforma orientarea unei reprezentări mentale a unui obiect în spațiul 2D sau 3D (Linn și Petersen, 1985; Voyer et al., 1995). Abilitățile de rotație mentală sunt utilizate frecvent pe parcursul zilei, de exemplu, atunci când ne pieptănăm sau ne machiem în oglindă. Există numeroase baterii de teste spațiale standardizate care au fost dezvoltate pentru a măsura modul în care participanții rezolvă sarcinile spațiale. Exemple de sarcini aplicate în mod obișnuit pentru a măsura abilitățile de vizualizare spațială sunt Paper Form Board (Likert și Quasha, 1941), care solicită participanților să identifice cum ar arăta o formă desfășurată odată pliată, și Testul blocurilor identice (Stafford, 1961) în care participanții identifică blocuri dintr-o matrice care se potrivesc cu un bloc de referință, având în vedere o serie de indicii pe fețele blocurilor. Două teste standardizate care sunt utilizate pentru a evalua percepția spațială sunt Testul tijei și cadrului (Witkin și Asch, 1948), care solicită participanților să identifice linii orizontale sau verticale prezentate într-un cadru pătrat rotit și Testul nivelului apei (Piaget și Inhelder, 1956) în care participanții indică orientarea liniei apei în imaginea unui recipient înclinat. În cele din urmă, au fost dezvoltate numeroase teste spațiale pentru a testa rotația mentală. Testul care este cel mai frecvent utilizat este Testul de rotație mentală (Vandenburg și Kuse, 1978), o variație a testului original dezvoltat de Shepard și Metzler (1971). Acest test cere participanților să determine dacă perechile de obiecte care au fost rotite în adâncime una față de cealaltă sunt identice sau imagini în oglindă. În ciuda grupării testelor spațiale în cele trei categorii generale de vizualizare spațială, percepție spațială și rotație mentală, totuși, rezolvarea sarcinilor dintr-un singur test necesită, de obicei, utilizarea mai multor procese spațiale. De exemplu, testele atribuite categoriei de vizualizare spațială (de exemplu, sarcina Paper Form Board, Identical Block Test) includ probabil elemente de rotație mentală și percepție spațială.

Cunoștințele noastre despre modul în care oamenii interacționează cu mediul lor spațial s-au bazat în mare parte pe studii care au folosit teste psihometrice standard pe hârtie și creion, teste cronometrice pe calculator (Linn și Petersen, 1985; Voyer et al, 1995) și, mai recent, teste în medii 3D imersive (Parsons et al., 2004; Tsirlin et al., 2009). Deși aceste studii sunt esențiale pentru înțelegerea cogniției spațiale, cerințele vizuomotorii scăzute ale sarcinilor 2D utilizate nu sunt adesea reprezentative pentru interacțiunile fizice pe care le avem cu obiectele din mediul nostru zilnic. Mai mult, având în vedere complexitatea lor, multe dintre testele standardizate nu sunt potrivite pentru utilizarea cu copii mici, vârstnici și populații de pacienți.

Am dezvoltat o sarcină visuomotorie nouă cu variante care sunt adecvate pentru gama de abilități spațiale, de la copii cu vârsta de 3 ani (Sacrey et al., 2012) până la vârste înaintate (Gonzalez et al., 2014), precum și pentru populații de pacienți (nepublicat). Sarcina necesită ca participanții să localizeze, să ajungă la, să apuce și să manipuleze blocurile de construcție corespunzătoare dintr-o matrice de blocuri pentru a reproduce un model 3D. Sarcina combină cele trei categorii majore de abilități spațiale: rotația mentală, vizualizarea spațială și percepția spațială. Abilitățile de rotație mentală sunt puse la încercare prin determinarea faptului dacă blocurile 3D din spațiul de lucru pot fi rotite pentru a se potrivi cu orientarea blocurilor de construcție din modelul de probă, indiferent de orientarea acestora. În plus, abilitățile de vizualizare spațială sunt utilizate pentru a identifica blocul specific care se potrivește cu un bloc de construcție din modelul de eșantionare dintr-o serie de alternative (care pot diferi prin culoare, formă și/sau dimensiune; denumită în continuare căutare vizuospațială). Abilitățile de percepție spațială sunt, de asemenea, necesare pentru cea mai mare parte a sarcinii, atunci când participantul identifică blocul de construcție corect din gama de distractori. Această sarcină, asemănătoare testelor standardizate pe hârtie și creion și pe calculator, permite manipularea nivelului de complexitate vizuospațială, în timp ce cerințele vizuomotorii ale sarcinii sunt menținute constante. Spre deosebire de aceste teste standardizate însă, cerințele visuomotorii ale sarcinii noastre sunt extinse, corespunzând cerințelor sarcinilor zilnice. Sarcina dezvoltată va permite studierea cogniției spațiale în domeniul visuomotor, contribuind cu cunoștințe valoroase la înțelegerea noastră actuală a interacțiunilor spațiale în scenariile din lumea reală.

Studiul actual a determinat fezabilitatea utilizării unei sarcini reach-to-grasp pentru a evalua funcția visuospațială și visuomotorie la adulți de sex masculin și feminin mai tineri (18-25 de ani) și mai în vârstă (60-82 de ani). Din cunoștințele noastre, acesta este primul studiu care utilizează o sarcină visuomotorie care combină aspecte de vizualizare spațială (căutare visuospațială) și rotație mentală. În acest experiment, cerințele de căutare visuospațială au fost consecvente, dar complexitatea spațială a modelelor care trebuiau să fie reproduse a fost modulată în două condiții. În condiția de complexitate spațială redusă, poziția, proprietățile (de exemplu, culoarea și dimensiunea) și orientarea fiecărui bloc de construcție din modelul care urma să fie replicat erau vizibile dintr-un singur plan de vedere, modelele având o configurație „plată”. În condiția de complexitate spațială ridicată, modelul avea o configurație 3D și trebuia să fie rotit pentru a asigura selectarea și plasarea exactă a fiecărui bloc de clădire din model. Solicitările motorii ale sarcinii (de exemplu, atingerea și apucarea blocurilor) au fost aceleași în ambele condiții.

A fost înregistrat timpul total necesar pentru a reproduce fiecare model și preferința mâinii pentru fiecare apucare. Având în vedere declinul raportat în mai multe măsuri de funcționare cognitivă odată cu înaintarea în vârstă (Blanchard-Fields și Hess, 1996; Gabrowski și Mason, 2014), precum și deteriorarea legată de vârstă observată în vizualizarea spațială (Hertzog, 1989; Salthouse, 1990; Borella și colab., 2014) și în rotația mentală (Willis și Schaie, 1989; Jansen și Heil, 2010; Borella și colab., 2014) abilitățile am prezis un declin legat de vârstă în performanța sarcinii. Mai mult, în conformitate cu literatura de specialitate care raportează performanțe superioare pentru bărbați în comparație cu femeile la testele de rotație mentală (McGlone și Davidson, 1973; Linn și Petersen, 1985; Voyer et al, 1995; Sherwin, 2003), am prezis că vor apărea diferențe de sex, bărbații prezentând în mod constant un avantaj de performanță.

Materiale și metode

Participanți

Vreo douăzeci și patru de tineri adulți dreptaci autodeclarați (YA; 12 bărbați; 18-25 de ani) și 20 de adulți mai în vârstă dreptaci autodeclarați (OA; 10 bărbați; 60-81 de ani) au fost recrutați din comunitatea universitară pentru a participa la acest studiu. Studiul a fost realizat cu aprobarea Comitetului de cercetare pe subiecți umani al Universității din Lethbridge. Toți participanții au fost naivi cu privire la scopul studiului și au oferit consimțământul informat în scris înainte de începerea studiului.

Proceduri

Participanții au fost așezați confortabil, central, în fața unei mese cu o înălțime de 0,74 m și un spațiu de lucru de 0,70 m pe 1,22 m. Participanții au fost instruiți să reproducă două serii de patru modele. Ulterior, participanții au răspuns la o versiune modificată a chestionarelor Edinburgh (Oldfield, 1971) și Waterloo (Brown et al., 2006) privind handness-ul (a se vedea Stone et al., 2013 pentru o descriere completă a chestionarului modificat). Participanții adulți în vârstă de sex feminin au fost întrebați dacă foloseau terapie de substituție hormonală pentru a stabili dacă este posibil ca nivelurile hormonilor sexuali circulanți să difere considerabil în cadrul grupului.

Patruzeci și opt de blocuri de construcție unice (LEGO®) au fost distribuite pseudoaleatoriu pe masa de joc, în timp ce participanții se aflau cu fața în afara mesei. O bandă de bandă adezivă transparentă a fost utilizată pentru a împărți spațiul de lucru în două, iar 24 de blocuri au fost distribuite pe partea stângă și pe partea dreaptă (figura 1A). Fiecare încercare a început cu inspectarea de către participanți a unui model de 12 piese pe care urmau să îl reproducă. După inspecție, experimentatorul a plasat modelul în colțul din dreapta sau din stânga apropiat al mesei (contrabalansat între încercări). S-a demonstrat că poziția modelului pe masă nu influențează utilizarea mâinii (Stone et al., 2013). Pentru fiecare încercare, participanții au primit instrucțiunile de a „replica modelul cât mai repede și cât mai precis posibil, folosind piesele furnizate pe masă”. Participanților nu li s-au dat alte instrucțiuni. Participanții au fost liberi să manipuleze și să rotească modelul care urma să fie replicat în timpul construcției. După replicarea modelului, ambele modele au fost îndepărtate și s-a pus la dispoziție un alt model care urma să fie replicat. Blocurile de construcție nu au fost înlocuite între încercări. Același set de 48 de blocuri de construcție unice a fost utilizat pentru fiecare set de patru modele de 12 piese în acest experiment (Figura 1A). Cele două serii de modele LEGO® au fost diferite în ceea ce privește complexitatea spațială. În condiția de solicitare spațială scăzută (2D), blocurile de construcție din modelul care urma să fie replicat erau într-o configurație „plată” (Figura 1B). Acest lucru le-a permis participanților să vizualizeze proprietățile și orientarea tuturor celor 12 blocuri de construcție dintr-un singur plan de vizualizare, ceea ce a eliminat necesitatea de a roti fizic modelul (deși participanții au rămas liberi să ridice și să manipuleze modelul care urma să fie replicat). În condiția de solicitare spațială ridicată (3D), blocurile de construcție (aceleași cu cele utilizate pentru modelele 2D) din modelul care urma să fie replicat nu erau toate vizibile în același plan (Figura 1C). Acest lucru a necesitat rotirea modelului pentru a permite o replicare precisă. Participanții au construit patru modele consecutive în condiția 2D folosind toate cele 48 de blocuri. Participanții au construit apoi patru modele consecutive în condiția 3D, utilizând din nou toate cele 48 de blocuri. Condiția de pornire (2D, 3D) a fost contrabalansată, iar ordinea de prezentare a modelului a fost randomizată între participanți. Aceleași opt modele au fost folosite pentru toți participanții.

Procesarea și analiza datelor

Cantitatea totală de timp (i.e., latență, s) din momentul în care participanții au ridicat oricare dintre mâini de pe masă pentru a iniția o întindere spre blocurile de construcție până în momentul în care modelul replică a fost așezat pe masă (inclusiv întinderea, apucarea, manipularea modelului și construirea modelului) a fost înregistrat cu un cronometru Tough Timer® (Sportline Inc.). Sarcina a fost înregistrată cu ajutorul unei camere video digitale (JV HD Everio®) plasată direct în fața participanților, cu o vedere clară a spațiului de lucru, a blocurilor de construcție și a mâinilor participanților. Fiecare apucare a fost punctată ca fiind o apucare cu mâna stângă sau dreaptă, iar utilizarea mâinii drepte a fost determinată ca procent din numărul total de apucări pentru construirea modelului (numărul de apucări cu mâna dreaptă/numărul total de apucări × 100).

Efectul complexității modelului și al progresiei sarcinii asupra latenței și utilizării mâinii a fost comparat între Sex și Grup folosind analize de varianță cu măsuri repetate cu factori amestecați (RM ANOVA) cu Complexitatea (2D, 3D) și Modelul (1-4) ca factori în cadrul subiecților și Sexul (bărbat, femeie) și Grupul (YA, OA) ca factori între subiecți. Ulterior, pentru a permite compararea modificărilor de latență datorate solicitărilor de rotație mentală și nu vitezei motorii între adulții mai tineri și cei mai în vârstă, datele de latență 3D au fost normalizate la datele 2D (*100) și introduse într-o ANOVA RM în trei direcții. Numărul modelului (1-4) a fost factorul în cadrul subiecților, iar sexul (bărbat, femeie) și grupul (YA, OA) au fost factori între subiecți. Atunci când s-a determinat semnificația statistică, au fost efectuate ANOVA RM corespunzătoare sau teste t împerecheate, cu corecții Bonferroni pentru comparații multiple utilizate cu testele t împerecheate.

Datele au fost analizate utilizând SPSS Statistics 18.0 pentru Windows (SPSS Inc., Chicago, IL, SUA). Semnificația statistică a fost stabilită la 0,05. Mărimea efectului (ES) a fost raportată ca valori η2.

Rezultate

Toate datele au fost distribuite normal și nu au încălcat ipotezele de omogenitate a varianței. Prin urmare, statisticile parametrice au fost utilizate pentru a analiza datele comportamentale. Datele sunt prezentate sub formă de medii și abateri standard.

Toți participanții s-au autodeclarat dreptaci; această informație a fost confirmată de chestionarul de predilecție. Scorurile de îndemânare au fost diferite între grupuri (F(1,40) = 6.94, p = 0.012, ES = 0.148), OA raportând un scor de îndemânare mai mare decât participanții YA (YA = 30.5 ± 6.9; OA = 35.4 ± 4.7). Această constatare este în concordanță cu rapoartele anterioare (Gonzalez et al., 2014) că participanții mai în vârstă au tendința de a se percepe ca fiind mai dreptaci. Scorurile Handedness nu au fost afectate în mod diferențiat de Sex (p > 0.05). Vârsta nu a fost diferită între sexe (p > 0.05). Toate participantele de sex feminin la OA au declarat că nu foloseau terapie de substituție hormonală.

Latență

Adulți tineri și vârstnici

Analiza a relevat un efect principal semnificativ al complexității (F(1,40) = 112, p < 0.001, ES = 0,737; Figura 2A), sugerând că participanții au construit modelele 2D semnificativ mai rapid decât modelele 3D (2D = 62,4 ± 33,4 s, 3D = 101,5 ± 52,5 s). Latența a fost, de asemenea, afectată de ordinea de prezentare a modelului (F(3,120) = 19,0, p < 0,001, ES = 0,322), încercările anterioare fiind finalizate mai lent decât cele ulterioare (Model 1 = 97,8 ± 54,5 s, Model 4 = 69,7 ± 35,4 s), ceea ce sugerează că căutarea visuospațială inerentă asociată cu sarcina scade în mod natural odată cu progresia sarcinii, deoarece mai puține blocuri rămân în locul de muncă și, prin urmare, sunt prezente mai puține blocuri „distractoare”, permițând participanților să identifice mai ușor blocul potrivit. Interacțiunea Model by Group a atins, de asemenea, semnificația (F(3,120) = 6.90, p < 0.001, ES = 0.147). Comparațiile post hoc au indicat că a existat o scădere semnificativă a latenței pentru construirea modelului de la Modelul 1 la Modelul 3 pentru ambele grupuri, YA (t(23) = 4,77, p < 0,001) și OA (t(19) = 4,74, p < 0,001) demonstrând o scădere a latenței de 8,8 s și, respectiv, 40,3 s. În mod similar, latența a scăzut semnificativ de la construirea modelului 1 la modelul 4 pentru ambele grupuri, YA (t(23) = 4,23, p < 0,001) demonstrând o scădere de 12,0 s și OA (t(19) = 4,39, p < 0,001)demonstrând o scădere de 47,4 s. Interacțiunile Complexitate în funcție de model și Complexitate în funcție de model în funcție de grup nu au fost semnificative (p > 0,05). Un efect principal semnificativ al Grupului (F(1,40) = 46,7, p < 0,001, ES = 0,539; Figura 2A) a demonstrat că YA a finalizat studiile semnificativ mai repede decât OA (YA = 54,5 ± 10,4 s, OA = 114,8 ± 41,5 s). Interacțiunea Complexitate în funcție de grup a fost, de asemenea, semnificativă (F(1,40) = 11,2, p = 0,002, ES = 0,220; Figura 2A). Comparațiile post hoc pe perechi au sugerat că a existat o creștere a latenței de la construirea modelului 2D la 3D pentru ambele grupuri, YA (t(23) = 15,4, p < 0,001) și OA (t(19) = 6,704, p < 0,001) demonstrând o creștere a latenței de 27,5 și, respectiv, 52,9 s. Sexul nu a afectat diferențiat latența medie (p > 0,05).

Ulterior, pentru a examina mai îndeaproape efectul complexității modelului și al progresiei sarcinii asupra latenței au fost rulate ANOVA RM separate în trei direcții pentru fiecare grup (YA, OA), în care Complexitatea (2D, 3D) și Modelul (1-4) au fost tratate ca factori în cadrul subiectului, iar Sexul (bărbat, femeie) a fost un factor între subiecți.

Young Adults

Analiza a confirmat că YA a finalizat modelele 2D mai repede decât modelele 3D (F(1,22) = 274, p < 0,001, ES = 0,926; 2D = 40,8 ± 7,4 s, 3D = 68,3 ± 14,2 s; Figura 2B). Latențele au fost, de asemenea, afectate de ordinea de prezentare a modelului (F(3,66) = 6.97, p < 0.001, ES = 0.241), încercările anterioare fiind finalizate mai lent decât cele ulterioare (Model 1 = 60.6 ± 14.2 s, Model 4 = 48.6 ± 13.3 s). Un efect principal semnificativ al sexului (F(1,22) = 4.38, p = 0.048, ES = 0.166; Figura 2B) a arătat că participanții de sex masculin au finalizat sarcina mai repede decât participanții de sex feminin (Bărbați = 50.4 ± 10.5 s, Femei = 58.7 ± 9.0 s). În cele din urmă, o interacțiune semnificativă Complexitate în funcție de sex (F(1,22) = 4,75, p = 0,040, ES = 0,177; Figura 2B) a sugerat că latența a fost diferită între participanții de sex masculin și feminin în funcție de faptul că au replicat modelele 2D sau 3D. Cu toate acestea, comparațiile post hoc pe perechi nu au atins semnificația (p > 0,05), bărbații construind modelele semnificativ mai repede decât femeile în ambele condiții de Complexitate. Este interesant faptul că, atunci când participanții YA au fost rugați să completeze un chestionar cu privire la nivelul lor de confort în manipularea blocurilor LEGO®, s-a constatat că participanții de sex masculin și feminin începuseră să se joace cu (p > 0,05; bărbați = 4,2 ani, femei = 4,1 ani) și folosiseră ultima dată (p > 0,05; bărbați = 13,4 ani, femei = 12,7 ani) blocuri LEGO® la vârste similare. Mai mult, atunci când au fost rugați să indice nivelul lor de confort în construirea cu blocuri LEGO® (pe o scară de la unu la zece, unde zece indică „extrem de confortabil”), nu a existat o diferență semnificativă între bărbați și femei (p > 0,05; bărbați = 8,9, femei = 8.2), ceea ce sugerează că avantajul de performanță al bărbaților nu a fost pur și simplu rezultatul faptului că participanții de sex masculin aveau o experiență mai mare în construirea de modele LEGO®.

Adulți mai în vârstă

Similar cu participanții YA, OA au finalizat modelele 2D mai repede decât modelele 3D (F(1,18) = 42,6, p < 0,001, ES = 0,703; 2D = 88,4 ± 33,9 s, 3D = 141,3 ± 54,0 s; Figura 2C). În plus, timpii de finalizare au fost afectați de ordinea de prezentare a modelului (F(3,54) = 11.6, p < 0.001, ES = 0.392), modelele timpurii fiind construite mai lent decât modelele ulterioare (Model 1 = 142.4 ± 51.4 s, Model 4 = 95.0 ± 37.2 s). Spre deosebire de YA, totuși, latențele au fost consistente între sexe pentru OA (p > 0,05). Mai mult, sexul nu a afectat în mod diferențiat latențele în funcție de Model sau Complexitate (p > 0.05).

Variație procentuală

Când datele au fost normalizate pentru a investiga în continuare efectele solicitărilor de rotație mentală ale sarcinii, analiza nu a evidențiat efecte principale semnificative sau interacțiuni între factori (p > 0.05). Cu alte cuvinte, participanții YA și OA au demonstrat o creștere comparabilă a latenței odată cu creșterea complexității modelului (YA = 167,4 ± 18,8%; OA = 163,9 ± 43,0%; Figura 3). Această constatare sugerează că abilitățile spațiale necesare pentru a finaliza această sarcină visuomotorie nouă au fost provocate în mod similar la participanții de sex masculin și feminin și că, în plus, aceste abilități spațiale par a fi păstrate odată cu vârsta.

Utilizarea mâinii

Adulți tineri și vârstnici

Analiza a evidențiat un efect principal semnificativ al complexității (F(1,40) = 5.12, p = 0.029, ES = 0.113), indicând faptul că participanții și-au folosit mai mult mâna dreaptă în timpul construirii modelelor 2D în comparație cu modelele 3D (2D = 75.5 ± 15.5%, 3D = 72.0 ± 15.1%). Utilizarea mâinii a fost, de asemenea, influențată de ordinea prezentării modelelor (F(3,120) = 12,4, p < 0,001, ES = 0,236), utilizarea mâinii drepte de către participanți variind între 80 și 68% între construcția modelului 1 și cea a modelului 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%). Interacțiunea Model by Group a fost, de asemenea, semnificativă (F(3,120) = 38,0, p < 0,001, ES = 0,386). Comparațiile post hoc pe perechi nu au atins semnificația pentru grupul YA. Cu toate acestea, grupul OA și-a folosit mâna dreaptă semnificativ mai mult atunci când a construit modelul 1 în comparație cu: Modelul 2 (t(20) = 5,02, p < 0,001; Model 1 = 88,2 ± 12,8 %, Model 2 = 66,0 ± 21,3 %) și Modelul 4 (t(20) = 4,18, p = 0,001; Model 4 = 71,0 ± 20,6 %). De asemenea, au folosit mâna dreaptă semnificativ mai mult atunci când au construit Modelul 3 în comparație cu: Modelul 2 (t(20) = 5,00, p < 0,001; Model 3 = 86,9 ± 15,1%) și Modelul 4 (t(20) = 4,179, p = 0,001). Grupul și Sexul nu au afectat în mod diferențiat utilizarea medie a mâinii drepte (p > 0,05).

Discuție

Acest studiu a dezvoltat un nou instrument de evaluare a abilităților visuospațiale în domeniul visuomotor. Din cunoștințele noastre, acesta este primul studiu care descrie și evaluează o sarcină vizuomotorie interactivă care provoacă atât vizualizarea spațială, cât și abilitățile de rotație mentală. Sarcina a necesitat ca participanții să reproducă modele complexe prin localizarea și selectarea blocurilor de construcție care variază în funcție de caracteristici precum forma, culoarea și dimensiunea dintr-o matrice de blocuri. Studiul a constatat că timpul necesar pentru a finaliza fiecare model a scăzut în ambele condiții de complexitate spațială odată cu construirea de modele consecutive pentru ambele grupuri de participanți. Această scădere a timpului sugerează că cerințele de căutare visuospațială ale sarcinii s-au diminuat în mod natural pe măsură ce blocurile (și, prin urmare, „distractorii”) au fost eliminate din spațiul de lucru și încorporate în modele. Confirmând faptul că complexitatea spațială a modelelor a fost diferită între condiții, ambele grupuri de participanți au avut nevoie de mai mult timp pentru a finaliza modelele în condiția mai complexă din punct de vedere spațial (3D). Deoarece modelele 2D și 3D au fost compuse din același număr de blocuri identice, diferența de timp reflectă probabil complexitatea spațială sporită a modelelor 3D. Mai mult decât atât, deoarece manipularea a fost în compoziția dimensională a modelelor, diferența de timp între condiții a persistat pe parcursul tuturor celor patru modele.

O constatare importantă a investigației actuale a fost că abilitățile spațiale sunt păstrate la participanții cu OA. Comparativ cu YA, participanții OA au prezentat timpi de încercare mai lenți în toate condițiile experimentale. Acest lucru se datorează probabil diferențelor în ceea ce privește familiaritatea cu sarcina (se poate argumenta că adulții tineri au avut mai multă experiență „jucându-se” cu LEGO decât adulții mai în vârstă) și în declinul legat de vârstă al vitezei perceptuale și motorii (de exemplu, Goggin și Meeuwsen, 1992; Chaput și Proteau, 1996). Cu toate acestea, atunci când datele au fost normalizate și exprimate ca procent din sarcina visuospațială mai puțin solicitantă (modele 2D), participanții YA și OA s-au comportat în mod similar. Cu alte cuvinte, creșterea proporțională a timpilor de finalizare a sarcinii de la condițiile de complexitate visuospațială scăzută la cea ridicată nu a fost diferită între YA și OA, ceea ce sugerează că abilitățile visuospațiale specifice provocate de sarcina dezvoltată sunt, de fapt, păstrate la o vârstă mai înaintată. Aceasta este o constatare importantă, deoarece rămâne neclar ce procese visuospațiale sunt afectate de vârstă și care sunt cruțate (pentru o revizuire, a se vedea Iachini et al., 2009; Klencklen et al., 2012). De exemplu, unele studii au arătat un declin legat de vârstă în ceea ce privește capacitatea de rotire mentală a imaginilor vizuale, în capacitatea de a recupera secvențe spațio-temporale și în imagistica visuospațială (Berg et al., 1982; Craik și Dirkx, 1992; Iachini et al., 2005; Ruggiero et al., 2008). Alte studii au arătat capacități spațiale conservate la vârstnici (Cherry și Park, 1993; Parkin et al., 1995; Yamamoto și Degirolamo, 2012). De exemplu, Yamamoto și Degirolamo (2012) au cerut participanților tineri și vârstnici să învețe locațiile reperelor din mediile virtuale, fie navigând în ele în perspectiva la persoana întâi, fie văzând vederi aeriene ale mediilor. Performanța de învățare spațială a fost mai puțin precisă în cazul seniorilor atunci când au navigat în perspectiva la persoana întâi, dar la fel de precisă ca la tinerii adulți atunci când au navigat folosind vederea aeriană. Aceste studii și rezultatele investigației actuale sugerează cu tărie că consecințele îmbătrânirii în cogniția spațială sunt diferite în funcție de tipul de proces spațial care este pus la încercare. Deoarece sarcina utilizată în prezentul studiu seamănă cu acțiunile de zi cu zi (de exemplu, atingerea și apucarea obiectelor), investigația actuală contribuie, de asemenea, la dovezile care arată un declin mai puțin abrupt (sau o absență a acestuia) în abilitățile spațiale în sarcini spațiale familiare relevante din punct de vedere ecologic, în comparație cu testele abstracte de laborator (De Beni et al., 2006; Iachini et al., 2009).

Diverse studii au arătat că bărbații au performanțe mai bune în sarcini care implică rotația mentală, figuri 3D și percepția spațială (McGlone și Davidson, 1973; Linn și Petersen, 1985; Voyer et al., 1995; Sherwin, 2003). Diferitele niveluri de complexitate visuospațială utilizate în sarcinile de față au fost suficiente pentru a produce diferențele de sex care au fost evaluate anterior prin testele de hârtie și creion și testele cromozomiale pe calculator (de exemplu, Linn și Petersen, 1985; Voyer et al., 1995; Sherwin, 2003). În experimentul actual, participanții tineri de sex masculin au efectuat sarcinile semnificativ mai repede decât participanții tineri de sex feminin. Derutant, diferența de sex prezentă la participanții YA nu a fost observată în OA. Acest lucru a fost neașteptat, deoarece unele studii au raportat că diferențele de performanță legate de sex în sarcinile visuospațiale sunt prezente la vârstnici (Berg et al., 1982; Willis și Schaie, 1989; Jansen și Heil, 2010). Studiile care au raportat prezența diferențelor de sex legate de performanță la adulții în vârstă au utilizat, totuși, teste standard de hârtie și creion. În schimb, sarcina dezvoltată a solicitat participanților să interacționeze cu stimulii, să rotească mental blocurile de construcție înainte de a le apuca și să orienteze blocul în mod corespunzător pentru a-l adăuga la modelul 3D în curs de asamblare. Este probabil ca natura interactivă nouă a sarcinii noastre să fie responsabilă pentru neconcordanța dintre studiul nostru și studiile anterioare care au evaluat abilitățile spațiale în OA. Deși rămâne, de asemenea, posibil ca diferențele de sex observate să fie rezultatul faptului că tinerii participanți de sex masculin au mai multă experiență „jucându-se” cu blocuri de construcție decât tinerele participante de sex feminin, o diferență care s-ar disipa probabil odată cu vârsta, acest lucru pare puțin probabil să fie factorul principal care contribuie. Atunci când celor de la YA li s-a prezentat un chestionar privind confortul lor în manipularea blocurilor LEGO®, nu au fost raportate diferențe între răspunsurile tinerilor participanți de sex masculin și feminin. Este, de asemenea, posibil să se speculeze că nivelurile de steroizi sexuali, care au fost teoretizate pentru a contribui la diferențele de sex în ceea ce privește abilitățile spațiale (revizuite de Hampson, 1995; Martin et al., 2007 pentru revizuire), au jucat un rol în rezultatele noastre observate. Nivelurile crescute de estrogen au fost asociate cu scăderi ale abilităților visuospațiale (Gordon et al., 1986). În schimb, nivelurile reduse ale hormonilor gonadotropinici, responsabili pentru producția de estrogen, sunt asociate cu abilități visuospațiale superioare (Gordon et al., 1986). Deoarece femeile mai în vârstă din studiul nostru erau în postmenopauză și nu primeau substituție hormonală cu estrogeni, este posibil ca nivelurile diminuate de estrogen la aceste femei să fi contribuit la lipsa diferențelor de sex.

În studiul actual, participanții au demonstrat o preferință puternică pentru mâna dreaptă atunci când li s-a oferit posibilitatea de a folosi ambele mâini pentru apucare. Această constatare este în concordanță cu cercetările anterioare din laboratorul nostru (Gonzalez et al., 2007; Stone et al., 2013) și cu propunerea de specializare a emisferei stângi pentru acțiunile ghidate vizual (Goodale, 1988; Gonzalez et al., 2006, 2007; Serrien et al., 2006). Interesant, utilizarea mâinii drepte a fost afectată în mod diferențiat de complexitatea spațială a sarcinii, utilizarea mâinii drepte scăzând odată cu creșterea cerințelor de rotație mentală. Această constatare este în concordanță, cu opinia comună (Corballis și Sergent, 1989; Ditunno și Mann, 1990) că rotația mentală este în primul rând o specializare a emisferei drepte. Deși acest rezultat a fost observat în ANOVA generală (YA și OA), a părut a fi mai specific pentru OA. Poate că utilizarea mâinii la adulții mai în vârstă este mai maleabilă ca răspuns la cerințele sarcinii, în special la cerințele spațiale. Sunt necesare investigații suplimentare pentru a stabili dacă rotația mentală și/sau abilitățile de vizualizare spațială influențează utilizarea mâinii atât la adulții tineri, cât și la cei mai în vârstă.

În cele din urmă, este demn de menționat faptul că, deși sarcina dezvoltată în acest studiu posedă multe puncte comune cu testele spațiale standardizate, în mod unic, aceasta prezintă interacțiunea din lumea reală de a atinge, apuca și asambla obiecte situate în mediul înconjurător. În fiecare zi, ni se cere să ne angajăm în atingerea și apucarea lucrurilor din jurul nostru. Trebuie să ne bazăm pe aceste abilități visuospațiale pentru a putea influența în mod activ mediul înconjurător. Deoarece sarcina dezvoltată poate fi modificată prin manipularea dimensiunii blocurilor și a configurației modelului, sarcina este potrivită pentru evaluarea abilităților visuospațiale la copii (Sacrey et al., 2012), la adulți tineri și vârstnici (Gonzalez et al., 2014) și probabil la populații patologice (de exemplu, persoane cu boala Parkinson sau persoane cu neglijență visuospațială, cercetări în curs). Interesant este faptul că cercetările sugerează din ce în ce mai mult că abilitățile spațiale sunt maleabile și pot fi antrenate. Această flexibilitate prezintă posibilitatea de a proiecta strategii de formare sau de reabilitare care ar putea fi implementate pentru a minimiza disparitățile sau deficiențele identificate în performanța spațială, indiferent dacă aceste diferențe sunt o consecință a sexului sau a altor influențe identificate asupra cogniției spațiale, cum ar fi statutul socio-economic (Levine et al., 2005; Hackman și Farah, 2009), îmbătrânirea (Klencklen et al., 2012) sau tulburările neurologice (Vallar, 2007; Possin, 2010).

În concluzie, studiul de față a dezvoltat un instrument nou pentru a evalua abilitățile visuospațiale. Adulții în vârstă au efectuat în mod constant sarcina visuomotorie mai lent decât participanții mai tineri, cu toate acestea, performanța lor a fost comparabilă atunci când se exprimă rezultatele în funcție de schimbarea procentuală a cerințelor sarcinii. Este important faptul că, deoarece cerințele visuomotorii ale sarcinii au fost consecvente între condiții, diferența de timp pentru a finaliza sarcinile a rezultat din manipularea complexității visuospațiale. Sarcina prezentată ar fi foarte potrivită pentru investigații ale funcției visuospațiale în domeniul visuomotor, în special în ceea ce privește sexul și/sau dezvoltarea și patologia.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

Recunoștințe

Această lucrare a fost susținută de Consiliul de Cercetare în Științe Naturale și Inginerie al Canadei (număr de grant: 40314). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, în colectarea și analiza datelor, în decizia de a publica sau în pregătirea manuscrisului.

.