《Medical Hypotheses》：An environmental–sensorimotor cascade hypothesis: Spatial and mechanical affordances shape segmental trunk control in preterm infants
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早产儿段性躯干控制延迟的环境影响因素及级联假说研究。摘要：通过长期观察提出环境-感觉运动级联假说，认为婴儿家庭容器中可用玩耍区域和表面合规性通过调节姿势扰动频率和幅度，影响躯干控制子系统（静态、主动、反应性）的神经肌肉校准，从而影响直立运动里程碑。分隔符
Weerasak Tapanya | Noppharath Sangkarit
泰国帕尧大学联合健康科学学院物理治疗系，帕尧 56000
摘要
早产儿常常表现出姿势控制延迟和身体各部位的不稳定性，但影响这种神经机械发展的环境机制仍知之甚少。传统观点强调的是内在的神经肌肉不成熟，而忽视了日常环境对感觉运动调节的制约作用。通过对中晚期早产儿的纵向观察，我们提出了一个环境-感觉运动级联假说。该框架认为，婴儿生活环境中的空间和机械特性（例如游戏围栏、婴儿床和其他有限空间）——特别是可用游戏区域和表面柔韧性——可能会调节姿势扰动的质量和频率，从而影响躯干各部分的控制能力。有限的空间限制了质心的移动范围，减少了预期性和反应性调整的机会；而过于坚硬的表面则可能降低本体感觉重新平衡的需求。相反，适度柔韧的表面可以促进多部位协调和前馈稳定。随着时间的推移，这些限制会形成不同的静态、主动和反应性躯干控制轨迹，进而影响直立行走的里程碑。我们假设这种依赖于环境特性的调节是通过躯干肌肉协同作用和感觉反馈增益的适应性调整来实现的。如果这一假说得到证实，它将重新定义环境为一种积极的生物力学“教师”，为早产儿的早期干预提供新的目标。
引言
躯干各部分的控制是婴儿期直立运动发展的生物力学基础，为协调的肢体动作和平衡反应提供了结构和神经基础[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。特别是中晚期出生的早产儿，常常表现出躯干控制延迟或不完整，这使他们更难以掌握坐立和行走等技能[6]、[7]、[8]。虽然通常将其归因于内在的神经肌肉不成熟，但新的证据表明，环境特性——即婴儿周围环境的空间和机械属性——实际上是感觉运动体验的主动调节因素，而不仅仅是被动背景[9]、[10]、[11]、[12]、[13]。
日常的照料环境可能会影响姿势练习的数量和质量。过度限制在限制性设备中会限制婴儿的自主活动，而适当规模的游戏空间则有助于促进躯干与肢体的协调和探索性活动，从而推动学习[14]、[15]、[16]。从生态生物力学的角度来看，我们认为可用游戏区域和表面柔韧性是塑造躯干控制策略的主要环境因素。虽然支持高度等情境因素可以通过促进特定动作（例如拉起站立）起到次要调节作用，但空间和柔韧性从根本上定义了婴儿校准身体稳定性的机械扰动和感觉条件。较大的空间允许更广泛的质心移动范围，并在自发游戏中促进反复的平衡调整[12]、[17]、[18]、[19]。支持高度改变了进行拉起站立或匍匐活动的潜力，同时影响上下身的稳定性[13]、[18]、[20]、[21]、[22]。同时，柔韧的表面可以调节感觉反馈和负荷模式，促进渐进式的重量转移和前馈控制[12]、[17]、[23]、[24]、[25]。
尽管这种可能性很大，但将可量化的容器属性与特定条件下的躯干控制联系起来的实证数据仍然很少。以往的研究大多只是根据设备名称进行分类，而不是根据其物理特性[11]、[17]、[26]、[27]，并且使用的是粗略的大运动评估方法，而不是像躯干控制分段评估（SATCo）这样的精细评估方法，后者能够区分静态、主动和反应性子系统[2]、[28]、[29]。这种缺乏特定条件分析的情况可能解释了关于环境效应的研究结果不一致性[16]、[30]。
此外，在泰国等不同家庭环境中，容器限制因素的研究仍然不足[15]、[17]。了解这些限制如何与神经肌肉成熟相互作用至关重要。然而，照料环境在多个维度上存在差异，这些差异可能与容器特性共同作用。关键的替代解释包括：(i) 基线神经运动状态影响自主运动和照料者的选择；(ii) 照料者的操作强度和位置安排；(iii) 容器的“剂量”（持续时间和频率）；(iv) 社会经济限制和更广泛的家庭环境特征（例如地板硬度、杂物）；以及(v) 睡眠/喂养习惯和清醒状态。这些因素并不否定所提出的环境-感觉运动级联假说，但需要通过明确的测量来分离游戏区域和表面柔韧性的贡献。
本假说认为物理特性可以积极地塑造躯干控制子系统的调节。我们关注两个可量化的特性：可用游戏区域（排除障碍物后的有效地面面积）和表面柔韧性（在负载下的变形或硬度估计）。这些定义支持在家庭环境中进行可复制的量化研究，以将环境属性与感觉运动调节联系起来[12]、[17]、[18]。
此外，我们区分了(A) 自我产生的扰动（例如伸手动作）和(B) 外部施加的扰动。我们假设适度柔韧性会在自我产生的扰动进行稳态调节时增加姿势调节的需求。相比之下，反应性平衡则依赖于高频扰动和快速的感觉重新平衡——这些条件在过于柔韧的环境中可能较少出现。这种区分与理论观点一致，即柔软表面的机械过滤可能会选择性地减弱反馈机制的训练效果。因此，感觉重新平衡的需求可能会随着柔韧性水平的不同而动态变化。
假设片段
假设
传统上对早产儿躯干控制延迟的解释强调了神经肌肉不成熟和中央模式生成障碍[2]、[3]、[4]、[31]。然而，这些观点低估了环境机械因素在塑造感觉运动体验中的积极作用。基于生态和神经力学视角[32]、[33]、[34]、[35]，我们提出了一个环境-感觉运动级联假说，认为婴儿生活环境中的空间和机械特性
假设的演变
早期关于早产儿姿势发展的模型主要将躯干控制延迟归因于神经肌肉不成熟和感觉运动整合受损[41]、[42]。随后的纵向研究，包括我们自己的工作[17]、[18]，强调了环境因素（特别是游戏空间的大小和表面质量）对姿势发展的影响。观察发现，柔软的表面有助于促进躯干的预期性激活，而较大的空间
假设的评估
为了明确该框架的支持性和局限性，我们从三个维度对该假设进行了评估：(i) 证据基础和合理性；(ii) 边界条件；(iii) 可验证的预测。
假设检验
直接对环境-感觉运动级联假说进行实证检验需要控制影响姿势体验的机械和空间特性。可以采用多种互补的方法，包括行为学、生物力学和先进传感技术。为了将提出的级联理论付诸实证检验，我们为每个机械阶段定义了具体的指标：(i) 通过可用游戏区域（平方米）和表面硬度来量化环境特性
假设的后果和讨论
如果这一假设得到证实，它将对发展科学和临床实践产生重大影响。从理论上讲，它将早产儿的姿势控制发展重新定义为一种由环境特性驱动的调节过程，而不仅仅是单纯的成熟过程。在这个框架中，环境不是一种被动背景，而是一种积极的生物力学“教师”，提供结构化的扰动来精炼感觉运动控制[11]、[16]、[26]、[34]。
结论
环境-感觉运动级联假说认为，日常生活中的物理环境——特别是空间范围和机械柔韧性——是神经机械成熟的积极驱动因素，而不仅仅是一个被动背景。通过调节姿势扰动的频率和变化性，这些特性可以校准支持躯干各部分控制的前馈和反馈子系统。
这种观点将早产儿的运动发展从一个纯粹的成熟过程重新定义为
伦理批准
用于支持该假设的初步观察结果来自帕尧大学人类研究伦理委员会之前批准的一项研究（批准编号：HREC-UP-HSST 1.3/002/68）。本文没有收集新的数据。
写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了ChatGPT（由OpenAI的语言模型GPT-4.0提供）来提高手稿的可读性。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。
CRediT作者贡献声明
Weerasak Tapanya：写作——审阅与编辑、撰写初稿、可视化、验证、监督、软件开发、方法论设计、概念构建。Noppharath Sangkarit：写作——审阅与编辑、撰写初稿、可视化、验证、资源协调、项目管理、方法论设计、资金筹集、数据分析、概念构建。
资助
本研究得到了帕尧大学和泰国科学研究与创新基金（2026年基础基金，授权编号2417/2568）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究工作。
