方法文章

量化学习婴幼儿:跟踪腿操作期间发现，学习任务

DOI：

10.3791/52841

⸱

2015年6月1日

 ,  ,  , 
1Division of Biokinesiology & Physical Therapy at the Herman Ostrow School of Dentistry, University of Southern California, 2Department of Kinesiology, Temple University, 3Department of Physical Therapy, Niigata University of Health and Welfare

本文内容

摘要

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摘要

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任务的具体行动，从自发运动在婴儿期出现。它已经提出，特定任务的动作通过发现学习的过程出现。这里描述了一种方法，其中3-4个月婴幼儿学习任务被发现和他们的腿部动作捕捉，量化学习过程。这一发现学习任务使用婴儿激活的移动，基于对婴幼儿指定的腿的动作和旋转播放音乐。仰卧婴儿激活移动通过垂直移动他们的脚跨虚拟门槛。这一模式的独特之处作为独立的婴儿发现自己的腿动作激活的移动，婴儿的腿部动作使用的动作捕捉系统，允许对学习过程的定量跟踪。具体而言，学习是量化移动激活的持续时间而言，末端执行器（脚），该激活的移动，改变髋膝coordina的位置方差化模式，并改变在髋关节和膝关节的肌肉力矩。此信息描述为支持特定任务行动的人，环境约束的相互影响婴幼儿的勘探和开采。使用这种方法可以研究婴儿的不同人群的风险如何具体障碍的运动障碍影响的发现学习的过程任务的具体行动的后续研究。

引言

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任务的具体行动，从自发运动在婴儿期出现。它已经提出，特定任务的动作通过发现学习过程1,2-出现。任务是发现了婴儿，因为他们自发地移动，并探讨其产生的环境影响的新行动。任务的具体行动，涌现作为婴儿利用他们的行动和他们对周围世界的影响之间的连接。然而，鲜为人知的是，精确的工艺，婴儿探索和利用学习来修改自己的自发动作来执行任务的具体行动。这里描述了一种方法，其中3-4个月婴幼儿学习任务被发现和他们的腿部动作捕捉，量化学习过程。

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图1:婴儿踢激活的移动任务。 强>的中心的发光二极管（LED）安装于刚体每只脚（黄色圆圈）的激活的移动时，它穿过虚拟阈值（红色虚线）。重新印刷从萨金特等人的许可。3

这一发现学习任务使用婴儿激活的移动旋转和播放的基础上婴幼儿3的规定腿的动作音乐。移动下仰卧放置婴儿通过垂直移动他们的脚跨虚拟阈值（ 图1）

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方案

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该机构审查委员会在南加州大学批准了这项研究。

1.系统准备

  1. 建立了动作捕捉系统。请注意:这些步骤是每个运动捕捉系统不同。
    1. 对准通过点击动作捕捉程序" 进行新注册"，进入30秒的采集时间，点击" 注册 "，并移动所述注册对象的捕获体积内的坐标的两个运动捕捉传感器，一个传感器的系统为30秒。当注册成功完成后，观察根的意思是在计算机屏幕上平方（RMS）注册错误。
    2. 全球坐标系使用登记对象通过单击测试表对准动作捕捉程序" 执行新的对齐 "。
      1. 通过将注册OBJE定义原点克拉上的测试台和点击" 数字化 "，在动作捕捉程序的右上角。通过将登记对象的框的顶部并点击" 数字化 "定义的Z轴; Z轴是垂直于所述表中。
      2. 通过移动包装盒上的登记对象沿该表的长度，并点击" 数字化 "定义在Z / Y +面; Y轴平行于该表和X轴的长度是平行于输送台的宽度。
    3. 堵塞指示灯成两个闸门口，进入运动捕捉系统程序（24选通端口1和20选通2端口）内的每个选通端口的LED数量。请参考图3，用于每个LED的数量和位置。选择丢失的数据，以提供一个长条图表状显示的发光二极管被跟踪的实时性。

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结果

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对婴幼儿的学习过程可以在％RLA方面进行量化，年底效应（英尺），髋膝角度相关系数，以及髋关节和膝关节力矩的位置变化。分析每个级别提供了有关在发现学习的过程如何婴儿探索他们的腿部动作和激活婴幼儿的移动之间关系的独特信息。

对于RL​​A％及髋膝关节角度相关系数，混合回归模型自回归协方差结构和群体（学生，非学生）作为学科之间的因子的统计分析被用来测试每​​个因变量的差异（％ RLA，髋膝相关系数）的基准，收购和消光条件跨天之间。用于髋关节和膝关节的肌肉扭矩脉冲的学习者组内的统计分析，混合回归模型自回归协方差结构被用于每个因变量（臀部肌肉扭矩冲动，膝关节肌肉扭矩冲动）之间的基准，收购和消光穿过天的条件。统计分析采用SAS（7.0版，SAS研究所Inc.），用设定在0.05整体的Rf值，并使用Bonferroni校正的预先计划的事后调整比较阿尔法层次完成。

增强腿部动作的百分比

增强腿部动作的百分比进行评估，以确定是否有婴儿和执行学到的任务3。为了描绘谁学习，.......

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讨论

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的发现学习任务的婴幼儿设计

对于婴幼儿探索学习任务必须精心设计，以确保婴幼儿独立发现的偶然性。在的采集条件开始几个移动范例，婴儿或者表明该移动由所述移动7,22或每个婴儿的腿部一个非偶然活化激活由研究者被动移动到引入婴儿到应急9。此外，照顾者和实验者可以提供额外的加固，以支持婴儿的性能。具体的规则，在这里列出，是至关重要的，以确保婴幼儿独立发现不受外界影响的偶然性。

同样重要的是，在发现学习任务收集从属措施是性能变化敏感。最关键的asp等在这​​个范例是阈值激活婴儿移动的设置。如果阈值被放置过高以上表格，婴儿可能无法获取期间激活移动足够频繁，以确定它是他的腿的动作被激活移动。如果阈值被放置太低，婴儿可以具有％RLA在基线，这是不可能的婴儿就能捕获期间充分地增加％RLA证明性能或学习的如此高的水平;例如，用50％的基线％RLA在第1天的婴儿需要激活移动了2天的6分钟取得条件的75％，以满足个人的学习条件。试点试验证实，不能使用标准的阈值的每个婴儿，而该阈值必须单独计算每个婴儿从其基线自发.......

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披露

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没有利益冲突的声明。

致谢

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这项研究是由博士研究的推广（PODS）支持的I和II奖项基金会的物理治疗，并从美国物理治疗协会芭芭拉萨金特教育处的认养文档奖学金。

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Optotrak Certus 位置传感器，远焦，带支架Northern Digital Inc8800852
Optotrak 数据采集单元 II （ODAU II）Northern Digital Inc8800767
Optotrak Vinten 支架，Certus 带快速修复适配器Northern Digital Inc8800855.002
Certus S 型，标准配置Northern Digital Inc8800761
标记（7 毫米）对，带 RJII 连接器和 8 英尺电缆Northern Digital Inc8001029.001
交流电源线，医疗级，北美Northern Digital Inc7500010
立方参考发射器套件 - CertusNorthern Digital Inc8800768
3 塔 IEEE 1394 相机BaslerA6021c
Vixia HG10 摄录一体机佳能2183B001
粘性盘MVAP 医疗用品E401-500
可逆头部支撑Eddie Bauer52556
软带Sammons PrestonA34960
数字儿科秤健康计型号 524KL

参考文献

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  1. Gibson, E. J., Pick, A. D. An Ecological Approach to Perception, Learning and Development. , Oxford University Press. New York, NY. (2000).
  2. Thelen, E., Smith, L. B. A Dynamic Systems Approach to the Development of Cognition and Action. , MIT Press. Cambridge, MA. (1994).
  3. Sargent, B., Schweighofer, N., K....

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重印与许可

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