Lukumäärän muutoksen havaitseminen vastasyntyneenä ja kuuden kuukauden iässä

Abstract

Matemaattisten taitojen oppiminen on hierarkkista, ja sen pohjana toimii lukumääräisyyden taju. Vaikeudet lukumääräisyyden tajussa voivat hankaloittaa myöhempien matemaattisten taitojen oppimista. Vauvojen kyvystä havaita lukumäärän muutosta tiedetään vasta vähän, ja aikaisempi tutkimus on painottunut suurten lukumäärien muutoksen havaitsemiseen sekä visuaalisten koeasetelmien käyttöön. Pyrimme ensimmäisessä tutkimuskysymyksessä selvittämään, havaitsevatko vastasyntyneet ja kuuden kuukauden ikäiset eroa lukumäärien kaksi ja yksi sekä kaksi ja kolme välillä. Toisen tutkimuskysymyksen tavoitteena oli tutkia, millaisia latenssimuutoksia lukumäärän muutoksen havaitsemisesta syntyvissä aivovasteissa tapahtuu vastasyntyneen ja kuuden kuukauden iän välillä. Tutkielma on osa EarlyMath - Vauvan ensiaskeleet matematiikkaan -hanketta. Tutkimukseen osallistui yhteensä 55 vauvaa, joista 31 oli osallistunut sekä vastasyntyneen että kuuden kuukauden mittaukseen. Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen vastattiin käyttäen dataa 47 vastasyntyneeltä ja 39 puolivuotiaalta, ja toiseen tutkimuskysymykseen dataa 31:ltä molempiin tutkimuskertoihin osallistuneelta vauvalta. EEG:tä mitattiin 2–3 viikkoa lasketun ajan jälkeen sekä kuuden kuukauden ikäisenä. Lukumäärän eron havaitsemista analysoitiin toistettujen mittausten varianssianalyysin avulla erikseen seitsemällä noin 100 ms aikavälillä kanavilla P3 ja P4. Iän vaikutusta analysoitiin käyttäen toistettujen mittausten varianssianalyysiä sekä Pearsonin korrelaatiota. Vain vastasyntyneiden vasteet 2-osaiseen standardiärsykkeeseen ja 1-osaiseen devianttiärsykkeeseen erosivat tilastollisesti merkitsevästi. Kuuden kuukauden ikäisillä ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa ärsykkeiden välillä. Vastasyntyneillä yksiosaisesta ärsykkeestä syntynyttä poikkeavuusvastetta hallitsi hidas positiivinen aalto, kun taas kuuden kuukauden iässä poikkeavuusvaste alkoi muistuttamaan aikuismaista MMN-vastetta. Vastasyntyneiden kolmiosaisten ärsykkeiden myöhäiset aikavälit korreloivat positiivisesti kuuden kuukauden aikaisten aikavälien kanssa kanavalla P3. Vastasyntyneet havaitsivat eron lukumäärien kaksi ja yksi välillä, mutta eivät lukumäärien kaksi ja kolme välillä. Tilastollisesti merkitsevien tulosten puute kuuden kuukauden ikäisten osalta voi johtua monesta eri syystä. Vastasyntyneillä esiintyvää MMR-vastetta ei esiinny enää kuuden kuukauden ikäisillä, ja muutoksen havaitsemisessa tapahtuu latenssimuutosta. Vauvojen pienten lukumäärien muutoksen havaitsemista täytyy tutkia tulevaisuudessa enemmän käyttäen hyväksi niin visuaalisia kuin auditiivisia koeasetelmia.

Learning mathematical skills is hierarchical, and the number sense serves as its basis. Difficulties with number sense can make it much more difficult to learn mathematical skills. Little is known about babies’ ability to detect change in quantity. Previous research has focused on babies’ ability to detect changes in large quantities and in visual experimental designs. The first aim of the thesis was to find out whether newborns and six-month-olds detect change in quantity between numbers two and one as well as two and three. The second aim of the thesis was to investigate what latency changes occur in the brain responses arising from detection of change in quantity during the first six months of person’s life. This thesis is part of the EarlyMath project’s Baby sample. A total of 55 babies participated in the study of which 31 had participated in both newborn and six-month measurements. For the first research question, data from 47 newborns and 39 half-year-olds were used. For the second research question, data from 31 babies who participated in both research sessions were utilized. EEG was measured 2–3 weeks after the due date and at six months of age. Change detection for a quantity was analyzed using repeated measures ANOVA which was done separately for seven approximately 100 msec intervals on channels P3 and P4. The age effect was analyzed using repeated measures ANOVA and Pearson's correlation. Only newborns’ responses to the 2-part standard stimulus and the 1-part deviant stimulus differed statistically significantly. Six-month-olds showed no statistically significant differences between the stimuli. In newborns, the deviant response arising from a 1-part stimulus was dominated by a slow positive wave. At six months of age, the MMR response began to resemble the adult-like MMN response. Late time frames for 3-part stimulus in newborns were positively correlated with early time frames at six months of age on channel P3. Newborns detected the change between the numbers two and one, but not between the numbers two and three. The lack of statistically significant results for six-month-olds may be due to several reasons. The MMR response that occurs in newborns no longer occurs in six-month-olds, and the latency of change detection shifts earlier. Babies’ ability to detect change in small quantities must be studied more in the future with as diverse experimental designs as possible.