De "Motor" in impliciete Motor volgnummer leren: een voet-intensivering seriële reactie tijd taak
Summary
We introduceren de voet-intensivering seriële reactietijd (SRT) taak. Dit gewijzigd SRT taak, als aanvulling op de klassieke SRT taak waarbij alleen de vinger te drukken beweging, betere benadert dagelijkse gesequenceerd activiteiten en biedt onderzoekers om de dynamische processen ten grondslag liggen aan de discrete responsmaatregelen te bestuderen en de expliciete proces actief zijn in de impliciete reeks leren te ontwarren.
Abstract
Dit protocol beschrijft een taak van de gemodificeerde seriële reactietijd (SRT) gebruikt bij het bestuderen van de impliciete motorische volgorde leren. In tegenstelling tot de klassieke SRT taak waarbij de bewegingen van de vinger te drukken terwijl u zit, vereist de gewijzigde SRT taak deelnemers te versterken met beide voeten met behoud van een staande houding. Deze intensivering taak vereist hele lichaam acties die het opleggen van posturale uitdagingen. De taak van voet-intensivering is een aanvulling op de klassieke SRT taak op verschillende manieren. De SRT voet-intensivering taak is een betere proxy voor de dagelijkse activiteiten die lopende posturale controle vereisen, en dus kan ons helpen beter begrijpen reeks leren in levensechte situaties. Bovendien, responstijd dient als indicator voor sequence leren in de klassieke SRT taak, maar het is onduidelijk of de reactietijd, reactietijd (RT) vertegenwoordigen een psychisch proces, of verkeer tijd (MT) als gevolg van de beweging zelf, is een belangrijke speler in de motor reeks leren. De SRT voet-intensivering taak kan onderzoekers te ontwarren responstijd in RT en MT, die kan verduidelijken hoe motor planning en uitvoering van de beweging zijn betrokken in het leren van de reeks. Tot slot, posturale controle en cognitie interactief zijn gerelateerd, maar er is weinig bekend over hoe posturale controle samenwerkt met het leren van de motor sequenties. Met een beweging vastleggen systeem, het verkeer van het hele lichaam (bv., het massamiddelpunt (COM)) kunnen worden opgenomen. Deze maatregelen toestaan ons te onthullen van de dynamische processen die ten grondslag liggen aan de discrete reacties gemeten door de RT en MT, en kunnen helpen bij het ophelderen van de relatie tussen posturale controle en de expliciete en impliciete processen die betrokken zijn in het leren van de reeks. Details van de experimentele opstelling, procedure en verwerking van gegevens worden beschreven. De representatieve gegevens zijn overgenomen uit een van onze eerdere studies. Resultaten zijn gerelateerd aan de reactietijd, RT, MT, alsmede de relatie tussen de anticiperende posturale reactie en de expliciete processen die betrokken zijn in het leren van de impliciete motorische volgorde.
Introduction
Impliciete motorische volgorde leren, algemeen bekend als het leren van een reeks zonder de volgorde is cruciaal voor onze dagelijkse activiteiten en goed is bestudeerd door een paradigmatische taak met de naam de taak van de seriële reactietijd (SRT) ontworpen door Nissen en Bullemer 1. in deze klassieke SRT taak deelnemers toetsen snel en accuraat te reageren op visuele stimuli. Om te leren van de reeks onderzoeken, is het uiterlijk van visuele stimuli gemanipuleerd om ofwel een voorgestructureerde of willekeurige volgorde volgen, die onbekend is voor de deelnemers. Leren wordt bewezen door de snellere reactietijd de voorgestructureerde volgorde (bijv., de volgorde van de opleiding) dan dat de willekeurige of andere vooraf gestructureerde reeks1,2. Hoewel de klassieke SRT taak meestal bi-manual vinger tikken vereist, omvat een overgrote meerderheid van de impliciete motorische volgorde leren in dagelijkse activiteiten, zoals dansen, spelende muziekinstrumenten of sporten, acties van het hele lichaam die presenteren posturale en inertial uitdagingen niet gevonden in de klassieke SRT-taak. Dus, hebben wij voorgesteld dat reeks leertaken moeten meer veelzijdig. Daarnaast is de focus van het vorige onderzoek bijna uitsluitend op de cognitieve component van de taak (bv., besluit maken of actie selectie), negeren van de motorische controle problematiek in volgorde leren (bv., verkeer uitvoering). Dus, om impliciete motorische volgorde leren verder te begrijpen, is het essentieel om te studeren reeks leren in een gehele lichaam of grove motorische taak die beter onze dagelijkse activiteiten van de motor benadert.
In onze recente studies, hebben we uitgebreid de klassieke SRT taak aan een gemodificeerde SRT taak waar vinger te drukken werd vervangen door voet stap te nemen posturale controle in volgorde leren3,4,5. Deze gewijzigde taak presenteert zijn eigen voordelen als aanvulling op de klassieke SRT-taak. Eerst, bootst het bruto motor reeks Leeropdracht beter dagelijkse opeenvolgende activiteiten waar hele lichaam beweging is betrokken. Tot op heden heeft ons begrip van de motor reeks leren meestal komt uit de klassieke SRT taak, maar er is weinig bekend of de kennis van de motor reeks leren van de klassieke SRT taak blijft waar in sequentiële motor leervaardigheden in dagelijkse activiteiten. Dus, de gewijzigde SRT taak stelt ons in staat om te onderzoeken of de systematisch gerapporteerde kenmerken (bv., leeftijd-onafhankelijke impliciete reeks leren tussen kinderen en volwassenen) in de vinger-dringende SRT taak blijven als posturale controle is betrokken. Bovendien, in populaties met houding-controle en grove motorische vaardigheid leermoeilijkheden, zoals kinderen met ontwikkelingsstoornissen coördinatie stoornis6,7,8, inzicht hoe posturele controle samenwerkt met bruto motor opeenvolging leren is van cruciaal belang te helpen verbeteren van interventiestrategieën, en aldus de doeltreffendheid van de sequentiële motor leervaardigheden in het dagelijkse leven te optimaliseren.
Ten tweede, een gemeenschappelijk begrip over impliciete reeks leren is die motor planning, en niet de uitvoering van de beweging, speelt een belangrijke rol in het leren van een opeenvolging in de klassieke SRT taak9. Dit is omdat het indrukken van toetsen geen verplaatsen naar nieuwe locaties in de ruimte, zoals de vingers altijd op de antwoord-toetsen worden. Echter, veel dagelijkse sequentiële gedrag betrekken grote ruimtelijke bewegingen. Weinig er is bekend over de vraag of de uitvoering van de beweging is een belangrijke speler in motor reeks leren wanneer grote ruimtelijke bewegingen zijn vereist. In de klassieke SRT taak dient responstijd, de sommatie van de reactie tijd (RT) en beweging (MT), als indicator voor reeks leren. De voet-intensivering SRT taak, zoals andere paradigma’s met betrekking tot ruimtelijke bewegingen10, kan de onderzoeker te ontwarren responstijd in impliciete volgorde leren in RT, reflecteert cognitieve verwerking, en MT, die kenmerkend is voor het verkeer zelf.
Ten derde, naast MT, biedt de combinatie van de voet-intensivering SRT taak en motion capture technieken rijke gegevens over de continue beweging van het hele lichaam (bv., beweging van het massamiddelpunt of COM). Het meten van de continue verandering van verkeer heeft het voordeel van het openbaren van de dynamiek van de cognitieve processen die ten grondslag liggen aan de discrete reactie afgemeten aan RT of MT11,12. In het bijzonder zijn leren sequenties in de SRT-taak meestal uitgelegd als een mengsel van expliciete en impliciete processen. Dat wil zeggen ondanks het gemeenschappelijk gebruik van de SRT taak als een impliciete Leeropdracht tonen deelnemers vaak de mogelijkheid om mondeling herinneren de geleerde volgorde na de taak van de SRT, suggereren een expliciete component die betrokken zijn bij de impliciete reeks leren. Hoewel de expliciete component kan worden beoordeeld door terugroepen proeven na de SRT taak13,14, ontbreekt deze tests na taak de mogelijkheid te onderzoeken van de temporele evolutie van expliciete kennis tijdens het leren. Wij stellen voor dat met expliciete reeks kennis, een individu zou weten wat de locatie van de volgende prikkel, en dus produceren anticiperende posturale aanpassing15,16,17 in een feedforward wijze voor te bereiden voor de intensivering voet verplaatsen naar het bijbehorende doel. Daarom opent onderzoekt de beweging van de GMO voor de verschijning van de prikkel (dat wil zeggen, anticipatie) een venster aan het bestuderen van de geleidelijke ontwikkeling van expliciete geheugen tijdens de impliciete reeks leren.
Het protocol blijkt de experimentele opstelling en de procedure van de voet-intensivering SRT taak. Wij bieden representatieve resultaten van reactietijd, RT en MT. Daarnaast presenteren we de resultaten met betrekking tot de relatie tussen houding controle en de expliciete processen die ten grondslag liggen aan de impliciete motorische volgorde leren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit protocol beschrijft de experimentele opstelling en procedures voor een gemodificeerde SRT-taak. De gewijzigde SRT taak deelt zijn aantrekkelijk eenvoud met de klassieke SRT taak, hoewel de gewijzigde SRT taak gebruik van een motion-capture techniek vereist. Als de klassieke SRT taak, veel parameters kunnen worden gemanipuleerd voor specifieke onderzoeksvragen in voet-intensivering SRT taak, met inbegrip van maar niet beperkt tot: de lengte van het interval stimulus interval of reactie stimulus interval<sup class="xre…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Voor dit onderzoek werd gesteund door de Universiteit van Maryland Kinesiologie Graduate initiatief onderzoeksfonds Yue Du.
Materials
| Vicon motion capture system | Vicon | Vicon T-40, T-160, calibration wand | Alternative systems may be used |
| 50 mm reflective markers | Vicon | N/A | Numbers of markers may be varied |
| Labview software | National Instruments | N/A | Control visual stimuli. Use together with DAQ board. Alternative software may be used |
| DAQ board | National Instruments | BNC-2111; DAQCard-6024E | |
| MATLAB | MathWorks | N/A | Alternative software may be used |
| double sided hypo-allergenic adhesive tape | N/A | ||
| pre-wrapping tape | N/A |
References
- Nissen, M. J., Bullemer, P. Attentional requirements of learning: Evidence from performance measures. Cognit Psychol. 19 (1), 1-32 (1987).
- Willingham, D. B., Nissen, M. J., Bullemer, P. On the development of procedural knowledge. J Exp Psychol Learn Mem Cogn. 15 (6), 1047-1060 (1989).
- Du, Y., Valentini, N. C., Kim, M. J., Whitall, J., Clark, J. E. Children and adults both learn motor sequences quickly, but do so differently. Front Psychol. 8 (158), (2017).
- Du, Y. . Learning processes underlying implicit motor sequence acquisition in children and adults. , (2016).
- Du, Y., Clark, J. E. New insights into statistical learning and chunk learning in implicit sequence acquisition. Psychon Bull Rev. , 1-9 (2016).
- Gheysen, F., Van Waelvelde, H., Fias, W. Impaired visuo-motor sequence learning in Developmental Coordination Disorder. Res Dev Disabil. 32 (2), 749-756 (2011).
- Wilson, P. H., Maruff, P., Lum, J. Procedural learning in children with developmental coordination disorder. Hum Movement Sci. 22 (4-5), 515 (2003).
- Cermak, S. A., Larkin, D. . Developmental coordination disorder. , (2002).
- Taylor, J. A., Ivry, R. B. Implicit and explicit processes in motor learning. Action science. , 63-87 (2013).
- Moisello, C., et al. The serial reaction time task revisited: a study on motor sequence learning with an arm-reaching task. Exp Brain Res. 194 (1), 143-155 (2009).
- Song, J. H., Nakayama, K. Hidden cognitive states revealed in choice reaching tasks. Trends Cogn Sci. 13 (8), 360-366 (2009).
- Marcus, D. J., Karatekin, C., Markiewicz, S. Oculomotor evidence of sequence learning on the serial reaction time task. Mem Cognition. 34 (2), 420-432 (2006).
- Shanks, D. R., Johnstone, T. Evaluating the relationship between explicit and implicit knowledge in a sequential reaction time task. J Exp Psychol Learn Mem Cogn. 25 (6), 1435-1451 (1999).
- Destrebecqz, A., Peigneux, P. Methods for studying unconscious learning. Prog Brain Res. 150, 69-80 (2005).
- Massion, J. Movement, posture and equilibrium: interaction and coordination. Prog Neurobiol. 38 (1), 35-56 (1992).
- MacKinnon, C. D., et al. Preparation of anticipatory postural adjustments prior to stepping. J Neurophysiol. 97 (6), 4368-4379 (2007).
- Cordo, P. J., Nashner, L. M. Properties of postural adjustments associated with rapid arm movements. J Neurophysiol. 47 (2), 287-382 (1982).
- Vicon Motion System Nexus Documentation. Available from: https://docs.vicon.com/display/Nexus25/Nexus+Documentation (2017)
- Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handness: The edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
- Armstrong, T., Bull, F. Development of the world health organization global physical activity questionnaire (GPAQ). J Public Health. 14 (2), 66-70 (2006).
- Henderson, S. E., Sugden, D. A., Barnett, A. . Movement Assessment Battery for Children – Second edition (Movement ABC-2). , (2007).
- Destrebecqz, A., Cleeremans, A. Can sequence learning be implicit? New evidence with the process dissociation procedure. Psychon Bull Rev. 8 (2), 343-350 (2001).
- De Leva, P. Adjustments to Zatsiorsky-Seluyanov’s segment inertia parameters. J Biomech. 29 (9), 1223-1230 (1996).
- Bair, W. -. N., Kiemel, T., Jeka, J. J., Clark, J. E. Development of multisensory reweighting for posture control in children. Exp Brain Res. 183 (4), 435-446 (2007).
- Curran, T., Keele, S. W. Attentional and nonattentional forms of sequence learning. J Exp Psychol Learn Mem Cogn. 19 (1), 189-202 (1993).
- Du, Y., Prashad, S., Schoenbrun, I., Clark, J. E. Probabilistic motor sequence yields greater offline and less online learning than fixed sequence. Front Hum Neurosci. 10, (2016).
- Destrebecqz, A., Cleeremans, A., Jiménez, L. . Attention and implicit learning. , 181-213 (2003).
- Jimenez, L., Vazquez, G. A. Sequence learning under dual-task conditions: alternatives to a resource-based account. Psychol Res. 69 (5-6), 352-368 (2005).
- Curran, T. Effects of aging on implicit sequence learning: Accounting for sequence structure and explicit knowledge. Psychol Res. 60 (1-2), 24-41 (1997).
- Ramenzoni, V. C., Riley, M. A., Shockley, K., Chiu, C. Y. P. Postural responses to specific types of working memory tasks. Gait Posture. 25 (3), 368-373 (2007).
- Riley, M. A., Baker, A. A., Schmit, J. M., Weaver, E. Effects of visual and auditory short-term memory tasks on the spatiotemporal dynamics and variability of postural sway. J Mot Behav. 37 (4), 311-324 (2005).
- Stins, J. F., Michielsen, M. E., Roerdink, M., Beek, P. J. Sway regularity reflects attentional involvement in postural control: Effects of expertise, vision and cognition. Gait Posture. 30 (1), 106-109 (2009).
- Nougier, V., Vuillerme, N., Teasdale, N. Effects of a reaction time task on postural control in humans. Neurosci. Lett. 291 (2), 77-80 (2000).
- Robertson, E. M. The serial reaction time task: Implicit motor skill learning?. J Neurosci. 27 (38), 10073-10075 (2007).
