THE EFFECTS OF RHYTHM AND PRENATAL ENRICHED RHYTHMIC STIMULATION ON NON-NUTRITIVE SUCKING BEHAVIOUR AND VISUOSPATIAL ATTENTION IN THE FIRST 2 MONTHS OF POSTNATAL LIFE

Rhythm, the recurrence of temporal structures over time, is an inherent part of human behaviour and pervades our environment since intrauterine life. This doctoral thesis explored how our brain harnesses rhythmic cues to optimise interactions with the environment in the earliest stages of life by testing the effect of rhythm on two infants’ motor and cognitive functions: Non-Nutritive Sucking (NNS), which is an endogenous rhythmic behaviour available in utero, and visual attention, which in adults is known to be modulated by rhythmic cues. Nine studies addressed 3 main questions: 1) Does rhythmic stimulation modulate NNS at birth and the orienting of visuospatial attention at birth and 2 months? 2) Does prenatal rhythmic enrichment modulate the effects of rhythm on NNS and visuospatial attention at birth and 2 months? 3) Does rhythm affect visual perception in adults and infants? Study 1 investigated the impact of rhythmic vs. non-rhythmic sounds on NNS. Results showed that NNS rate was lower when the non-rhythmic sound was presented contingent upon sucking than when the rhythmic sound or no sound was presented. These findings suggest that non-rhythmic acoustic stimulation produces an inhibitory effect on newborns’ NNS behaviour. Study 2 explored the effect of prenatal rhythmic stimulation on NNS and the ability to modulate the NNS sucking rhythm in response to external rhythmic stimulation. Results showed that 1) the enriched exposure to rhythm enhanced the NNS rate and pressure after birth, and 2) the inhibitory response to non-rhythmic sounds varied as a function of the amount of prenatal rhythmic stimulation. Studies 3a-3b investigated the effect of rhythm on visuospatial attention, testing the ability to disengage visual attention from a rhythmic vs. non-rhythmic central stimulus (S1) at birth and 2 months. Results showed that at 2 months, but not at birth, infants were slower in disengaging visual attention from a non-rhythmic S1 than when S1 was rhythmic or stationary. Study 3c was planned to evaluate the potential influence of visual saliency on the results of Study 3b. Preliminary results seem to exclude a potential role of saliency and rather support the interpretation of Study 3b's results within the framework of the Dynamic Attending Theory, which suggests that rhythm facilitates the allocation of attentional resources. Studies 4a-4b tested the effects of prenatal rhythmic enrichment on visuospatial attention at birth and 2 months. Results showed that prenatal multisensory rhythmic stimulation 1) increased newborns' overall speed in visuospatial attention disengagement, and 2) enhanced newborns’ sensitivity to rhythmic information, resulting in slower disengagement of visual attention from a non-rhythmic S1 as compared to a rhythmic stimulus at birth. Lastly, Studies 5-6 investigated the impact of rhythm on visual perception of near-threshold visual stimuli. Study 5 presents the behavioural validation of an EEG task that will be administered to adults and 6-month-old infants in Study 6. Study 5 showed that adult participants were more accurate and faster in detecting near-threshold visual stimuli when presented in-phase with an auditory rhythmic sound than in-phase with a non-rhythmic sound. Data collection for Study 6 is in progress. Results will allow us to test whether such effects occur also in early infancy. To conclude, the results of the present Thesis suggest that external rhythm affects endogenous rhythmic behaviour and visuospatial attention at birth. Importantly, these results provide what we understand to be the first demonstration of the effectiveness of prenatal rhythmic stimulation on postnatal sucking behaviour and visuospatial attention, thus adding to earlier evidence of developmental continuity across the perinatal period.

Il ritmo è una componente intrinseca del comportamento umano e pervade il nostro ambiente fin dalla vita intrauterina. Questa tesi di dottorato ha esplorato come il nostro cervello sfrutta il ritmo per ottimizzare le interazioni con l'ambiente nelle prime fasi della vita, testando l'effetto del ritmo su due funzioni motorie e cognitive dei neonati: la Suzione Non-Nutritiva (SNN), un comportamento ritmico presente già in utero, e l'attenzione visiva, che negli adulti sappiamo esse modulata dal ritmo. Nove studi hanno affrontato 3 domande principali: 1) Il ritmo modula la SNN alla nascita e l'orientamento dell'attenzione visuospaziale alla nascita e a 2 mesi? 2) L'arricchimento ritmico prenatale modula gli effetti del ritmo sulla SNN e sull'attenzione visuospaziale alla nascita e a 2 mesi? 3) Il ritmo influenza la percezione visiva negli adulti e nei neonati? Lo Studio 1 ha indagato l’effetto della stimolazione acustica ritmica vs. non-ritmica sulla SNN. I risultati mostrano che la frequenza della SNN diminuisce durante la presentazione del suono non-ritmico, che ha quindi un effetto inibitorio sulla SNN dei neonati. Lo Studio 2 ha esplorato l'effetto della stimolazione ritmica prenatale sulla SNN e sulla capacità di adattare il proprio ritmo di suzione a stimolazioni ritmiche esterne. I risultati suggeriscono che 1) l'esposizione arricchita al ritmo aumenta la frequenza della SNN dopo la nascita e 2) la risposta inibitoria ai suoni non-ritmici varia in funzione della quantità di stimolazione ritmica prenatale ricevuta. Gli Studi 3a-3b hanno indagato l'effetto del ritmo sull'attenzione visuospaziale, testando la capacità di disancorare l'attenzione visiva da uno stimolo centrale (S1) ritmico vs. non-ritmico alla nascita e a 2 mesi. I risultati mostrano che a 2 mesi, ma non alla nascita, i neonati sono più lenti a disancorare l'attenzione visiva da S1 non-ritmico rispetto a quando S1 è ritmico o statico. Lo Studio 3c è stato condotto per esaminare l'eventuale impatto della salienza visiva sui risultati ottenuti nello Studio 3b. I risultati preliminari sembrano escludere l'ipotesi di un ruolo della salienza e, al contrario, sostengono l'interpretazione dei risultati dello Studio 3b all'interno del contesto della Teoria dell'Attenzione Dinamica, secondo cui il ritmo facilita l'allocazione delle risorse di attenzione. Gli Studi 4a-4b hanno testato gli effetti dell'arricchimento ritmico prenatale dello Studio 2 sull'attenzione visuospaziale alla nascita e a 2 mesi. I risultati mostrano che la stimolazione ritmica multisensoriale prenatale 1) rende i neonati globalmente più veloci nel disancoraggio attentivo e 2) aumenta la sensibilità dei neonati alle informazioni ritmiche, rendendoli più lenti nel disancorare l'attenzione visiva da un S1 non-ritmico rispetto a quando è ritmico. Infine, gli Studi 5-6 hanno indagato l’effetto del ritmo sulla percezione visiva di stimoli subliminali. Lo Studio 5 consiste nella validazione comportamentale di un compito di EEG che verrà utilizzato con adulti e neonati di 6 mesi nello Studio 6. Lo Studio 5 ha mostrato che i partecipanti adulti sono più accurati e veloci nel rilevare stimoli visivi subliminali quando questi vengono presentati in fase con un suono ritmico rispetto a quando in fase con un suono non-ritmico. I risultati dello Studio 6 ci permetteranno di verificare se tali effetti si verificano anche nella prima infanzia. Nel complesso, i risultati della presente Tesi suggeriscono che il ritmo influenza la SNN e l'attenzione visuospaziale alla nascita. In particolare, questi risultati costituiscono la prima evidenza dell’efficacia della stimolazione ritmica prenatale nell'influenzare il comportamento di suzione e l'orientamento dell'attenzione visuospaziale alla nascita. Tali studi forniscono dunque ulteriori prove a sostegno di una visione continua dello sviluppo nel periodo perinatale.