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研究人员为探究儿童运动控制机制，开展相关研究，发现儿童运动控制从反馈控制逐渐转变为前馈适应，为理解儿童运动学习提供参考。
在我们的日常生活中，从蹒跚学步的幼儿努力抓取玩具，到青少年在运动场上挥洒汗水，再到成年人熟练地完成各种复杂动作，运动能力的发展贯穿一生。然而，运动控制能力的发展并非一蹴而就，其背后的神经机制更是复杂多样。在这一领域，尽管运动学习对儿童运动技能的发展至关重要，但关于运动学习机制的发展时间表却知之甚少，尤其是在运动灵活性方面。
为了深入了解这一问题，来自约翰斯?霍普金斯大学（Johns Hopkins University）等机构的研究人员开展了一项大规模的研究。他们通过让 3 - 17 岁的儿童和成年人在家庭电脑上进行基于错误的视觉运动旋转适应任务，来探究儿童运动控制机制的发展。该研究成果发表在《npj Science of Learning》杂志上，为我们揭示了儿童运动控制发展的奥秘。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：一是利用游戏化技术设计实验任务，通过开发基于网络浏览器的游戏，让参与者使用鼠标等设备控制虚拟球击中目标，其中包括 Push ball 和 Launch ball 两个任务，以此来模拟不同的运动情境；二是收集和分析参与者的运动轨迹数据，定义了多种参数如初始角度、最终角度、补偿角度等，来量化运动表现和反馈控制；三是运用统计分析方法，包括单因素和重复测量方差分析等，对数据进行处理和分析，并构建百分位数曲线，以展示不同年龄阶段的运动发展模式 。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- Push ball 任务结果：在 Push ball 任务中，研究发现年龄与完成游戏的时间呈负相关，年龄越小完成时间越长。通过对初始角度（反映前馈适应）、最终角度（反映整体任务表现）和补偿角度（反映在线反馈控制）的分析发现，年龄对这些指标均有显著影响。具体而言，年龄较小的儿童在学习阶段的初始角度与年龄较大的儿童和成年人相比差异显著，这表明他们的适应能力尚未成熟，更多地依赖在线反馈控制来成功完成任务。例如，3 - 4 岁的儿童补偿角度较大，意味着他们在运动过程中需要更多地依靠视觉反馈来调整轨迹。而到了 13 - 14 岁左右，儿童的适应能力逐渐接近成年人，主要利用前馈适应机制，减少了对在线反馈的依赖。此外，通过对运动轨迹的分析还发现，年龄较小的儿童路径长度比更大，轨迹更弯曲，校正时间更早，这进一步证实了他们对在线反馈的依赖。
- Launch ball 任务结果：Launch ball 任务旨在评估儿童对在线反馈的依赖是出于偏好还是能力限制。结果显示，年龄较小的儿童在 Launch ball 任务中适应能力较差，难以通过前馈适应机制成功完成任务，这表明他们对在线反馈的依赖并非偏好，而是由于适应能力不足。与 Push ball 任务类似，所有年龄组在错误钳制（error clamp）阶段都表现出后效应（after - effect），但年龄较小的儿童后效应持续到洗出（washout）阶段结束，而成年人在洗出早期就恢复到基线水平。在运动轨迹方面，参与者在 Launch ball 任务中比在 Push ball 任务中运动更直，且年龄对 Launch ball 任务中的路径长度比无显著影响。
- 百分位数曲线结果：研究人员构建了适应能力（以学习阶段结束时的平均初始角度衡量）和整体表现（以学习阶段结束时的平均最终角度衡量）的百分位数曲线。结果显示，适应能力在年龄较小的儿童中不成熟，随着年龄的增长逐渐成熟；而最终角度在年龄较小的儿童中变异性更大，随着年龄的增长逐渐集中，表明年龄较小的儿童整体表现的个体差异较大。
在结论与讨论部分，该研究表明儿童运动学习机制存在发展轨迹，年龄较小的儿童在面对视觉运动旋转扰动时，适应能力不如年龄较大的儿童，更多地依赖在线反馈控制来实现目标。这一发现与之前关于步行适应的研究结果相似，即运动适应能力在青春期之前都未完全成熟。研究还指出，年龄相关的适应能力差异可能与小脑的发育以及其他神经认知因素有关。小脑在运动适应中起着关键作用，其发育的延迟可能影响儿童的适应能力；同时，工作记忆等神经认知因素在 15 岁之前仍在发展，也可能对儿童的任务表现产生影响。此外，研究还发现性别对适应能力没有显著影响，但设备和利手性对运动表现有一定影响。
这项研究的意义重大，它不仅为我们提供了儿童运动学习机制发展的详细信息，还为未来的康复治疗提供了理论依据。通过了解儿童运动控制的发展规律，医生和康复专家可以更好地设计个性化的治疗方案，帮助儿童提高运动能力。同时，研究中构建的百分位数曲线为研究人员提供了一个重要的参考标准，有助于进一步研究儿童运动发展的个体差异和影响因素。未来，研究人员还计划开展纵向研究，进一步探讨神经认知因素与运动表现之间的关系，以及研究儿童在患有儿科疾病时的运动行为，为理解异常发展模式提供更多信息。
