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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Wir stellen die Fuß-stepping serielle Reaktionszeit (SRT) Aufgabe. Diese modifizierte SRT Aufgabe, ergänzend zu die klassischen SRT Aufgabe, die nur Finger drücken Bewegung, bessere beinhaltet nähert sich sequenzierte Tagesaktivitäten und erlaubt es den Forschern, die dynamischen Prozesse zugrunde liegende diskrete Bekämpfungsmaßnahmen zu studieren und entwirren Sie die expliziten Prozess im impliziten Reihenfolge lernen.
Dieses Protokoll beschreibt eine modifizierte serielle Reaktionszeit (SRT) Aufgabe verwendet, um implizite motor Sequenz lernen zu studieren. Die modifizierte SRT Aufgabe erfordert im Gegensatz zu der klassischen SRT-Aufgabe, die Finger drücken Bewegungen während des Sitzens beinhaltet, Teilnehmer, mit beiden Füßen treten und gleichzeitig eine stehende Haltung. Dieser Schritt Aufgabe erfordert Ganzkörper-Aktionen, die posturale Herausforderungen zu verhängen. Die Fuß-stepping Aufgabe ergänzt die klassische Aufgabe der SRT in mehrfacher Hinsicht. Die Fuß-stepping SRT Aufgabe ist eine bessere Proxy für die täglichen Aktivitäten, die erfordern laufende posturale Kontrolle, und so kann uns helfen, besser zu verstehen, Sequenz lernen in realen Lebenssituationen. Darüber hinaus Reaktionszeit dient als Indikator der Sequenz in der klassischen SRT-Aufgabe zu lernen, aber es ist unklar, ob Reaktionszeit, Reaktionszeit (RT) repräsentieren mentale Prozess oder Bewegungszeit (MT) spiegelt die Bewegung selbst, ist ein wichtiger Akteur in der Kfz- Sequenz lernen. Die Fuß-stepping SRT Aufgabe erlaubt Forschern zu entwirren Reaktionszeit in RT und MT, die wie motorische Planung klären können und Bewegungsausführung Sequenz Lernen beteiligt sind. Zu guter Letzt posturale Kontrolle und Kognition beziehen sich interaktiv, aber ist wenig bekannt, wie posturale Kontrolle interagiert mit motor-Sequenzen zu lernen. Mit einer Motion capture System, die Bewegung des ganzen Körpers (zB., den Massenmittelpunkt (COM)) erfasst werden. Diese Maßnahmen ermöglichen es uns, die dynamischen Prozesse zugrunde liegende diskrete Antworten von RT und MT gemessen und können Hilfe bei der Aufklärung der Beziehung zwischen posturale Kontrolle und die explizite und implizite Prozesse Sequenz lernen. Details der Versuchsaufbau, Verfahren und Datenverarbeitung werden beschrieben. Die repräsentativen Daten werden aus einer unserer früheren Studien übernommen. Ergebnisse beziehen sich auf MT, Reaktionszeit, RT, sowie die Beziehung zwischen der vorausschauende posturalen Reaktion und die explizite Prozesse implizite motor Sequenz Lernen beteiligt.
Implizite motor Sequenz lernen, allgemein bekannt als eine Sequenz zu lernen, ohne zu wissen, die Reihenfolge ist entscheidend für unsere täglichen Aktivitäten und wurde durch eine paradigmatische Aufgabe benannt die serielle Reaktionszeit (SRT) Aufgabe entworfen von Nissen und Bullemer gut untersucht 1. in dieser klassischen SRT Aufgabe Teilnehmer Tasten drücken, um schnell und präzise auf visuelle Reize reagieren. Um Sequenz lernen zu untersuchen, ist die Darstellung von visuellen Reizen manipuliert, um entweder vorstrukturiert oder zufälliger Reihenfolge folgen die Teilnehmer nicht kennt. Lernen ist belegt durch die schnellere Reaktionszeit auf die vorstrukturierte Abfolge (zB., die Trainingssequenz), um die zufällige oder anderen vorstrukturiert Sequenz1,2. Während die klassische Aufgabe der SRT in der Regel Bi-Handbuch Finger klopfen erfordert, beinhaltet eine große Mehrheit der impliziten motor Sequenz lernen in alltäglichen Aktivitäten, wie tanzen, Musikinstrumente spielen, oder beim Sport, Ganzkörper-Aktionen, die zu präsentieren Haltungs- und trägen Herausforderungen in die klassische Aufgabe der SRT nicht gefunden. So haben wir vorgeschlagen, dass Sequenz Lernaufgaben vielfältiger sein müssen. Darüber hinaus ist der Schwerpunkt der bisherigen Forschung wurde fast ausschließlich auf die kognitive Komponente der Aufgabe (z. B.., Entscheidung machen oder Aktion Auswahl), ignorieren die Motorsteuerung Probleme Sequenz lernen (zB., Bewegung Ausführung). Also, unbedingt um implizite motor Sequenz lernen besser zu verstehen, Sequenz lernen in einer Ganzkörper- oder grober motor Aufgabe zu untersuchen, die unsere tägliche motorischen Aktivitäten besser approximiert.
In unseren Studien haben wir erweitert die klassische SRT-Aufgabe, eine modifizierte SRT Aufgabe wo ersetzte Finger drücken Fuß trat, um posturale Kontrolle in Sequenz lernen3,4,5zu integrieren. Diese modifizierten Aufgabe stellt seine eigenen Vorteile ergänzend die klassische Aufgabe der SRT. Grober motor Sequenz lernaufgabe imitiert zunächst besser sequentielle Tagesaktivitäten wo Ganzkörper-Bewegung beteiligt ist. Bis heute ist unser Verständnis von motor Sequenz lernen in der Regel von der klassischen SRT Aufgabe kommt, aber ist wenig bekannt, ob die Kenntnis der motor Sequenz lernen von der klassischen SRT-Aufgabe bleibt in sequentiellen motorischen Fähigkeiten im Alltag zu lernen gilt. So modifizierte SRT Aufgabe erlaubt uns zu prüfen, ob die systematisch gemeldeten Eigenschaften (z.B.., Alter-unabhängige implizite Reihenfolge zwischen Kindern und Erwachsenen lernen) in die Finger drücken SRT Aufgabe bleiben, wenn posturale Kontrolle beteiligt. Darüber hinaus in Populationen mit Haltung Steuerung und grobe Motorik, Lernschwierigkeiten, wie Kinder mit Entwicklungsstörungen Koordination Störung6,7,8, Verständnis wie Haltung Steuerung interagiert mit grober motor Sequenz lernen ist entscheidend für die Verbesserung Interventionsstrategien und optimieren so die Wirksamkeit der sequentielle motorische Fähigkeiten im Alltag zu lernen.
Zweitens eine gemeinsame Vorstellung über das implizite Reihenfolge lernen ist, dass motorische Planung, und nicht die Bewegungsausführung spielt eine wichtige Rolle beim Erlernen einer Sequenz in der klassischen SRT Aufgabe9. Deshalb, weil keine Tasten beinhaltet Umzug in neue Standorte im Raum, wie die Finger immer auf den Antwort-Tasten sind. Allerdings beinhalten viele tägliche sequentielle Verhaltensweisen großen räumliche Bewegungen. Wenig ist bekannt, ob Bewegungsausführung ein Schlüsselspieler im motor Sequenz lernen ist, wenn die großen räumliche Bewegungen erforderlich sind. In der klassischen Aufgabe der SRT dient Reaktionszeit, die Summierung der Reaktionszeit (RT) und Bewegungszeit (MT), als Indikator der Sequenz lernen. Die Fuß-stepping SRT Aufgabe, wie andere Paradigmen mit räumlichen Bewegungen10, ermöglicht den Forscher zu entwirren Reaktionszeit in implizite Reihenfolge lernen in RT, die kognitive Verarbeitung widerspiegelt, und MT, kennzeichnet die Bewegung selbst.
Drittens: neben MT, die Kombination der Fuß-stepping SRT Aufgabe und Motion Capture Techniken bietet umfangreiche Daten auf die kontinuierliche Ganzkörper-Bewegung (zB., Bewegung von der Mitte der Masse oder COM). Messung der kontinuierlichen Veränderung der Bewegung hat den Vorteil, offenbaren die Dynamik der kognitiven Prozesse zugrunde liegen die diskrete Antwort von RT oder MT11,12gemessen. Insbesondere sind Lernsequenzen in der SRT-Aufgabe in der Regel als eine Mischung aus expliziten und impliziten Verfahren erläutert. Das heißt, dass trotz der gemeinsamen Nutzung von SRT Aufgabe als implizites lernaufgabe, Teilnehmer oft die Fähigkeit, verbal die Gelehrte Reihenfolge nach der SRT Aufgabe erinnern vorschlagen einen expliziten Bestandteil implizite Reihenfolge Lernen beteiligt. Obwohl die explizite Komponente von Rückruf-Prüfungen, die nach der SRT Aufgabe13,14beurteilt werden kann, fehlen diese Post-Aufgabe-Tests die Fähigkeit, die zeitliche Entwicklung von explizitem Wissen während des Lernens zu untersuchen. Wir schlagen vor, mit expliziten Sequenz wissen Individuum würde den Standort des nächsten Stimulus und so vorausschauend posturalen Anpassung15,16,17 in gewissem Sinne Feedforward erzeugen vorbereiten für den Schrittmotor Fuß an das entsprechende Ziel zu bewegen. Daher öffnet untersucht die Bewegung der GMO vor dem Reiz auftritt (d.h. Erwartung) ein Fenster zum Studium der fortschreitenden Entwicklung des expliziten Gedächtnisses während implizite Reihenfolge lernen.
Das Protokoll zeigt den Versuchsaufbau und Verfahren der Fuß-stepping SRT Aufgabe. Wir bieten repräsentative Ergebnisse der Antwortzeit, RT und Mt. Darüber hinaus präsentieren wir die Ergebnisse in Bezug auf das Verhältnis zwischen Kontrolle der Körperhaltung auch die explizite Verfahren implizite motor Sequenz lernen.
Das Protokoll wurde nach den Richtlinien von Institutional Review Board an der University of Maryland, College Park genehmigt durchgeführt.
1. Versuchsanordnung
(2) Teilnehmer Vorbereitung
(3) die Fuß-stepping SRT Aufgabe Verfahren
(4) die Verarbeitung der Daten und statistische Analyse
Die oben genannten Paradigma ist von Du und Kollegen in einer Reihe von Studien3,4,5umgesetzt. Wir verwenden einen Teil der Daten aus einer dieser Studien4 angenommen um die Nutzung der Fuß-stepping SRT Aufgabe darzustellen. In dieser Studie gibt es 6 Learning Blocks und ein RSI von 700 ms verwendet. Visuelle Reize gefolgt Sequenz A (i.e., 1423564215; Abbildung 1a) in den Blöcken 1 bis 4 und 6, und gefolgt Sequenz B (i.e., 3615425214) in Block 5. Die Antwort-Stimulus-Intervall wird festgelegt, wie 700 Ms. Abbildung 2a 12 junge Erwachsene mittleren Reaktionszeiten über sechs Learning Blocks zeigt. Die Antwortzeit hier offenbart in der Fuß-stepping SRT Aufgabe die gleichen Muster und vergleichbare Größen, Reaktionszeit, die zuvor in der klassischen Finger drücken SRT Aufgabe2,25,26 beobachtet wurden . Reaktionszeit auf eine neue Sequenz ist insbesondere wesentlich langsamer in Block 5 im Vergleich mit der gelernten Sequenz in Block 4 (Differenz = 83,4 ms ± 13,19, Mittelwert ± Standardfehler; p < 0,001), Angabe der Sequenz1,2lernen. Obwohl Sequenz Lernen unter Finger drücken und Fuß-stepping Aufgaben nicht direkt verglichen wurde, zufolge, der ähnlichen Größe und Muster in der Antwortzeit implizite motor Sequenz lernen nicht durch die Anwesenheit der posturalen Kontrolle betroffen sein können Anforderungen bei Erwachsenen in der Regel entwickelt.
Abbildung 2 b zeigt zwei Komponenten der Reaktionszeit: RT und Mt. meine RT zeigt das gleiche Muster wie Antwortzeit. Vor allem RT in Block 5 ist langsamer als die in Block 4 (Differenz = 93,19 ms ± 12,69; p < 0,001). Im Gegensatz zu Antwort Zeit und RT, MT ist vergleichbar zwischen Blöcke 4 und 5 (Differenz =-7,730 ms ± 3,88; p = 0.072). In unseren anderen Studien3,5wurden die gleichen RT und MT Ergebnisse gemeldet. Diese Ergebnisse legen nahe zusammen, dass die Sequenz lernen ist am ehesten von RT, einen Proxy für kognitive Verarbeitung, anstatt MT, kennzeichnet die Bewegung selbst reflektiert werden.
Abb. 3 und Abb. 4 zeigen Beispiele für die Richtungen, entlang, die derer die COM 100 ms bewegt sich, bevor die Reize angezeigt wird. Die Richtung der GMO für jede Anregung ist am Anfang sehr inkonsistent (i.e., Block 1), und ändern Sie diese scheinbar zufällige Bewegungsrichtungen nicht über Blöcke in einer der Teilnehmer (Abbildung 3). Für einen anderen Teilnehmer (Abbildung 4) jedoch werden diese zufällige Bewegungsrichtungen konsequenter als Progressive über Blöcke zu lernen. Abbildung 5a zeigt die erheblichen Veränderungen in der Bewegung Richtung Variabilität über Blöcke (F(5,55) = 3,07, p < 0,05). Insbesondere die Variabilität von Block 4 bis 5 erhöht (p < 0,05), darauf hinweist, dass die COM-Bewegungsrichtung ein offensichtliches Zeichen motor Sequenz lernen in der SRT-Aufgabe wäre.
Noch wichtiger ist, dürfte die vorausschauende Massenmittelpunkt Bewegung den expliziten Prozess im impliziten motor Sequenz lernen zu reflektieren. Die erhöhte Variabilität von Block 4 bis 5 zeigte sich nur im Teilnehmer (n = 6, p < 0,05) erworben, die zumindest teilweise das explizite Wissen der Sequenz, aber nicht bei den Teilnehmern (n = 6, p = 0,98), die nicht explizit zeigen wissen; Abbildung 5 b zeigt diese Sequenz wissen. Darüber hinaus ist die Veränderung der Variabilität von Block 4 bis 5 in Höhe von explizitem Wissen erworben von Teilnehmern (Abbildung 5 c) signifikant korreliert.

Abbildung 1: Versuchsaufbau. (a) acht Kameras sind entsprechend positioniert, so die klare Daten aus alle Marker erfasst werden können. 6 Schritt Ziele auf dem Boden entsprechen sechs visuelle Reize, die auf dem Monitor gezeigt. (b) 38 sphärische reflektierende Markierungen mit einem 0,5 cm Durchmesser sind auf der Haut am knöchernen Sehenswüdigkeiten befestigt. Diese knöchernen Sehenswürdigkeiten gehören der Scheitelpunkt 7 Halswirbelth , sternalen Kerbe, Acromions, Ellbogen (lateralen und medialen), Oberarme, Handgelenke (radial und ulnar), 3rd Knöchel, anterior superior Beckenkamm Stacheln (ASIS), Beckenkamm posterior superior Stacheln (PSIS), center zwischen zwei PSISs, Knie (lateralen und medialen), Schienbeine, Knöchel (lateralen und medialen), Fersenbein, großen Zehen und 5th Mittelfußknochen. Lila Marker: Markierungen sichtbar aus der Vorderansicht; Rote Markierungen: Markierungen auf der Rückseite; weiße Markierungen: Marker nach der statischen Prüfung entfernt. (c) ein Skelett Vorlage basierend auf den Aufbau von 38 Marker. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2: die Zerlegung der Reaktionszeit in RT und Mt. (a) die mittlere Reaktionszeiten über Blöcke. Der graue Bereich stellt Block 5, wobei das Erscheinungsbild der Reize eine neue Sequenz folgt. Sequenz lernen geschieht durch eine langsamere Reaktionszeit in Block 5 als in Block 4. (b) RT, als Bestandteil der Antwortzeit, zeigt das gleiche Muster wie Antwortzeit, während MT ändern nicht von block 4, Block 5. Fehlerbalken: Standardfehler des Mittelwerts. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 3: The COM Bewegungsrichtung von einem Teilnehmer ohne explizite Sequenz wissen. Die COM-Bewegungsrichtung zeigt für jede Anregung (Reize 1 - 6, siehe Abbildung 1a) über Blöcke. Die COM vom Ursprung an eine beliebige Stelle auf den gestrichelten Kreis bewegen konnte, das alle Richtungen der COM darstellt bewegen konnte. Leere Kreise stehen für die beobachteten Richtungen. Der solide Pfeil stellt die mittlere Richtung dar. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 4: The COM Bewegungsrichtung von einem Teilnehmer mit expliziten Sequenz wissen. COM-Bewegungsrichtung wird für jede Anregung (Stimuli 1-6, siehe Abbildung 1a) über Blöcke angezeigt. Die COM konnte vom Ursprung an eine beliebige Stelle auf den gestrichelten Kreis bewegen, die alle Richtungen darstellt, die die COM entlang bewegen konnte. Leere Kreise stehen für die beobachteten Richtungen. Der solide Pfeil stellt die mittlere Richtung dar. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 5: die Variabilität in COM Bewegungsrichtungen und seine Beziehung mit expliziten und impliziten Prozesse in Sequenz lernen. Die Bewegungsrichtung wird durch die Länge des Bogens zwischen jedem leeren Kreis und dem Punkt, wo der mittlere Pfeil auf Abbildung 3 zeigt, quantifiziert und Abbildung 4. Dies entspricht der Winkel (in Grad) aus der mittleren Bewegungsrichtung auf der Verbindungslinie der Ursprung und jeder leeren Kreis. Die Variabilität ist als die Standardabweichung über Winkel berechnet. (a) die mittlere Variabilität über Blöcke: den grauen Bereich darstellt, Block 5, wobei das Erscheinungsbild der Reize eine neue Sequenz folgt. Die Variabilität von Block 4 bis 5 erhöht. (b) solche Änderungen in der COM Bewegung Richtung Variabilität sind dargestellt nur die Teilnehmer, die zumindest teilweise erwerben explizites Wissen der Sequenz, aber nicht bei den Teilnehmern, die keine expliziten Wissens der Sequenz zeigen. (c) die Änderung der Variabilität von Block 4 bis 5 ist auf den Betrag von explizitem Wissen von den Teilnehmern erworbenen signifikant korreliert. Fehlerbalken: Standardfehler des Mittelwerts. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Wir stellen die Fuß-stepping serielle Reaktionszeit (SRT) Aufgabe. Diese modifizierte SRT Aufgabe, ergänzend zu die klassischen SRT Aufgabe, die nur Finger drücken Bewegung, bessere beinhaltet nähert sich sequenzierte Tagesaktivitäten und erlaubt es den Forschern, die dynamischen Prozesse zugrunde liegende diskrete Bekämpfungsmaßnahmen zu studieren und entwirren Sie die expliziten Prozess im impliziten Reihenfolge lernen.
Für diese Forschung wurde von der University of Maryland Kinesiologie Graduate Research Initiative Fund Yue Du unterstützt.
| Vicon Motion-Capture-System | Vicon | Vicon T-40, T-160, Kalibrierstab | Alternative Systeme können verwendet werden |
| 50 mm reflektierende Marker | Vicon | N/A | Die Anzahl der Marker kann variiert werden |
| Labview-Software | National Instruments | N/A | Steuerung visueller Reize. Verwendung zusammen mit der Messkarte. Alternative Software kann verwendet werden |
| Datenerfassungskarte | NationalInstruments | BNC-2111; DAQCard-6024E | |
| MATLAB | MathWorks | N/A | Alternative Software kann verwendet werden |
| : doppelseitiges hypoallergenes Klebeband | N/A | ||
| Vorverpackungsband | N/A |