Development of Speed Perception: A high-density EEG Study of Differences Between Two Speeds of Simulated Forward and Backward Motion from Childhood to Adulthood

Abstract

Denne tverrsnittsstudien undersøkte utviklingen av optisk flyt hos 6-åringer, 16-åringer og unge voksne ved hjelp av simulerte økologiske hastigheter som tilsvarer gange- og sykkelfart i fremover- og bakover retninger. Analyser av visuelt fremkalte potensialer (VEP) og tidsfrekvens (TSE) ble brukt til å studere deltakernes hjerneaktivitet i respons til et mønster av simulert optisk flyt, med stolper som strømmer innover eller utover fra midten av en skjerm for å etterligne bevegelse på en vei. Redusert latenstid og amplitude ble observert med økende alder. Barn og ungdommer viste lengre latenstid på tvers av hastigheter og retninger sammenlignet med voksne. Barn viste lengre latenstid sammenlignet med voksne på tvers av retninger, mens ungdommer kun viste lengre latenstid i respons til bakoverbevegelse, sammenlignet med voksne. Kortere latenstider ble observert for fremoverbevegelse sammenlignet med bakoverbevegelse, på tvers av alle aldersgrupper. TSE-kart viste desynkronisert aktivitet for begge bevegelsesretninger, med marginalt lavere frekvenser hos barn sammenlignet med ungdommer og voksne. Sammenlignet med barn og ungdommer, viste voksne flest signifikante områder med desynkronisering i respons til begge bevegelsesretninger sammenlignet med statisk ikke-flyt. Disse funnene belyser det nyanserte samspillet mellom aldersrelatert nevrologisk utvikling og visuelle bevegelsesprosesser. Barn og ungdommer viste ikke hastighetsoppfatning på samme nivå som voksne, som igjen påvirker deres trygghet når de ferdes i trafikken. I tillegg er ikke fullstendig utvikling av persepsjon av visuell bevegelse oppnådd ved 16-års alder.

This cross-sectional study investigated optic flow development in 6-year-olds, 16-year-olds, and young adults, using simulated ecological motion speeds equivalent to walking and cycling speed in forward and backward direction using high-density EEG. Analyses of visual evoked potentials (VEP) and time-frequency (TSE) were used to study participants' brain responses to a pattern of simulated optic flow, with poles radiating inward or outward from the centre of a screen to give the impression of moving down a road. VEP analyses displayed reduced latency and amplitude with age. Compared to adults, children and adolescents showed longer latencies across motion speeds and directions. Children exhibited prolonged latencies compared to adults across motion directions, while adolescents demonstrated prolonged latencies in response to backward motion only. Shorter latencies were observed for forward motion compared to backward motion across all age groups. TSE maps showed desynchronized activity for both motion directions, with lower frequencies in children relative to adolescents and adults. Compared to children and adolescents, adults had the highest number of areas displaying significant desynchronized activity in response to both motion directions when compared to static non-flow. The findings explain the nuanced interplay between age-related neural development and visual motion processing dynamics. Analyses showed that children and adolescents did not display speed perception at the adult level, that in turn effects their safety when navigating in traffic. Additionally, development of visual motion perception is not yet fully achieved at late adolescence.