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Behavior

Der "Motor" in der Kfz-implizite Reihenfolge lernen: ein Fuß-stepping serielle Reaktionszeit Aufgabe

Published: May 3, 2018 doi: 10.3791/56483
Automatic Translation
1, 1,2
1Department of Kinesiology, University of Maryland, College Park, 2The Neuroscience and Cognitive Science Program, University of Maryland, College Park

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

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Protocol

Das Protokoll wurde nach den Richtlinien von Institutional Review Board an der University of Maryland, College Park genehmigt durchgeführt.

1. Versuchsanordnung

  1. Ein Motion-Capture-System eingerichtet, wie in Figur 1adargestellt. Legen Sie acht Kameras in einem Kreis mit einem Radius von 4 m.
    Hinweis: Die Anzahl und die Positionen der Kameras können vielfältig, vorausgesetzt, dass alle Kameras entsprechend positioniert sind, um eine klare Vision von allen reflektierenden Markierungen eines Teilnehmers Körper erhalten werden.
  2. Richten Sie eine Interim-Station in der Mitte des Kreises. Position "Ausgangsposition" fallenden dunkel blauen Filz Matten in der Mitte der stepping-Station und plazieren Sie sechs stepping Zielmarken fallenden Licht blaue Filz Matten, die rund um die Ausgangsposition als Vorder-und Rückseite und Seite (Abbildung 1 b). Bestimmen Sie den Abstand zwischen den Zielen und home-Position entsprechend Schritt Entfernung eines Individuums (siehe Schritt 3 in der Fuß-stepping SRT Aufgabe Prozedur).
  3. Um die Aufgabe Tempo Zustand zu kontrollieren, zwei elektrische Kautschuk-Sensoren, die analoge Signale bei Berührung zu generieren, unter der home-Position, die Zeit zu erkennen, wenn die Füße wieder, statt.
  4. Plazieren Sie einen 23-Zoll-Monitor 2 m vor die home-Position. Die sechs visuelle Reize sind diese sechs Schritt Ziele auf dem Boden räumlich zugeordnet.
  5. Steuern Sie die Reihenfolge der Darstellung von visuellen Reizen, die mit Hilfe eines Computerprogramms in einem Laptop installiert.
  6. Synchronisieren Sie der Laptop und die Motion-Capture-System mit einem Daten-Output und Erwerb-Gerät.
  7. Schalten Sie die Motion-Capture-Kameras und Zielen sie damit jede Kamera die Lautstärke, die rund um die stepping Station anzeigen kann.
  8. Festzustellen, ob unerwünschte reflektierende Objekte aus dem Capture-Volume vorhanden sind (zB., Reflexion von Licht, Boden oder reflektierende Materialien). Diese identifizierten reflektierenden Objekten mit Gewebematerial, zu decken, so dass sie nicht während der experimentellen Studien fälschlicherweise als Daten gesammelt sind.
  9. Mit der Anleitung und mit dem Motion-Capture-System gelieferten Anlagen, Kalibrieren der Motion-Capture-System um genaue Erhebung von 3D-Daten aus reflektierenden Markierungen18zu gewährleisten.
  10. Winken Sie für dynamische Kalibrierung die Kalibrierung Zauberstab mit Motion-Capture-System durch den Raum, wo alle reflektierende Markierungen bewegen würde, wenn Teilnehmer SRT bestelltes, geliefert. Sammeln Sie 2.000 Bilder von Bilddaten für dynamische Kalibrierung.
  11. Stellen Sie für die statische Kalibrierung die Kalibrierung Zauberstab auf den Boden mit einer Position und Ausrichtung, die als Ursprung der Koordinationssystem des Motion-Capture-System verwendet werden kann. Führen Sie die Motion-Capture-System um den Ursprung festzulegen.
  12. Entwerfen Sie eine Markierung setzen je nach Zweck der Studie.
    Hinweis: Ein Beispiel ist in Abbildung 1 b gezeigt wo ein 38-Marker-Setup verwendet wird.
  13. Nach den Anweisungen der Anbieters eine Kennzeichnung Skelette Vorlage erstellen, die zum Wiederaufbau und Auto-Kennzeichnung in der späteren Datenerfassung und Verarbeitung18verwendet werden kann. Insbesondere Fragen eines Teilnehmers auf die Ausgangsposition der stepping-Station mit allen Markierungen angebracht zu stehen. Weisen Sie die Teilnehmer möglichst ruhig stehen und stellen Sie sicher, dass alle Markierungen durch die Motion-Capture-System sichtbar sind. Eine Studie zu erfassen (Dauer ca. 10 s). Erfassen Sie in der Bewegung System, weisen Sie jede Markierung einen Namen zu und erstellen Sie Segmente durch Zusammenstecken Marker. Verknüpfen Sie alle Segmente um die Skelett-Vorlage (siehe Abbildung 1 c) abzuschließen.

(2) Teilnehmer Vorbereitung

  1. Informieren Sie die Teilnehmer um angemessene Kleidung zu tragen (zB., Shorts und ein T-shirt) vor dem Besuch im Labors.
  2. Bitten Sie bei der Ankunft die Teilnehmer sorgfältig lesen und die Einverständniserklärung zu unterzeichnen. Bildschirm für die Förderfähigkeit der Studie.
    Hinweis: Die Screening-Fragebögen können abweichen basierend auf dem Zweck jeder einzelnen Studie. Diese Fragebögen können unter anderem beschränken sich nicht auf die Hand-Dominanz-Fragebogen-19, globale körperliche Aktivität Ebene Fragebogen20, neurologische Gesundheitsfragebogen und die Bewegung Bewertung Batterie für Kinder21 .
  3. Bitten Sie die Teilnehmer ihre Schuhe und Socken ausziehen, dann die Haut an vorgegebene knöcherne Sehenswüdigkeiten Doppel doppelseitig, Hypoallergenes Klebeband und Pre-wrapping Band beimessen Sie 38 sphärische reflektierende Markierungen, jeweils 50 mm im Durchmesser. Dieser Marker Set-up ist identisch mit der angepassten Skelett Vorlage in Abbildung 1 bgezeigt.
  4. Deaktivieren Sie alle unerwünschte Reflexionen als diese 38 Marker aus der Teilnehmer-Körper (siehe Punkt 1.8).
  5. Weisen Sie Teilnehmer ruhig auf die home-Position in einer T-Pose stehen. Führen Sie die Motion-Capture-System erfassen alle Marker für 10 s (IE., die Kalibrierung Prozeß).

(3) die Fuß-stepping SRT Aufgabe Verfahren

  1. Vor Beginn jeder Teilnehmer die Aufgabe, richten Sie die Parameter, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: ID, Gruppen-ID, Teilnehmernummer des Lernens zu blockieren, die Zeitdauer der reizdarbietung und das Zeitintervall zwischen Reize (ISI) oder Antwort-Stimulus-Intervall ( RSI), die steuert das Zeitintervall zwischen dem Abschluss der Bewegung und dem Beginn des nächsten Stimulus (in diesem Fall sind elektrische Kautschuk-Sensoren unter der home-Position erforderlich; siehe Protokoll Abschnitt 1 für Details).
    Hinweis: Das ISI kann variiert werden (zB., 1.300 ms oder 1000 ms) nach dem Zweck der Studie.
  2. Weisen Sie die Teilnehmer auf die home-Position stehen und die Entfernung von der Grundstellung so einstellen, dass Teilnehmer bequem alle sechs Ziele auf dem Boden betreten können.
  3. Weisen Sie Teilnehmer mehrmals schnell auf jedes Ziel zu treten, und markieren Sie der Entfernung von der Grundstellung auf jedes Ziel an den bequemen Einstieg Länge für jeden Teilnehmer.
  4. Enthalten Sie die Aufgabenanweisungen an die Teilnehmer.
    1. Weisen Sie Teilnehmer, dass sobald ein Reiz an einem der sechs Standorte am Monitor angezeigt erscheint, müssen sie Schritt so schnell und so genau wie möglich an das entsprechende Ziel auf dem Boden und dann in die Ausgangsposition zurückkehren.
    2. Bitten Sie die Teilnehmer Schritt mit dem rechten Fuß auf die drei Ziele befindet sich auf der rechten Seite (z.B. Ziele 1, 2 und 6; Abbildung 1a), und der linke Fuß auf den anderen drei Zielen (i.e., Ziele, 3, 4 und 5; Abbildung 1a).
      Hinweis: Die Zahlen sind unsichtbar für die Teilnehmer während des gesamten Vorgangs.
    3. Teilnehmer zu informieren, gibt es eine 3-minütigen Pause nach jedem Lauf (i.e., lernen Block) der Aufgabe. Ändern Sie die Länge der Pause basierend auf experimentellen Anforderungen. Legen Sie eine Zeit Erinnerungszeit für Teilnehmer am Ende der Pause.
    4. Weisen Sie Teilnehmer zu halten ihre Ellbogen an ihrer Seite und gebogen in einem neunzig-Grad-Winkel, wenn sie die Aufgabe ausführen, so dass die Kameras die Markierungen auf der Hüfte platziert sehen können.
  5. Führen Sie einen Praxis-Block, der besteht aus 36 Schritten (i.e., Reize erscheinen 36-mal mit einem ISI von 1.300 ms; sehen Sie die Fuß-stepping SRT Aufgabe Verfahren für Details), dass Teilnehmer mit der Aufgabe vertraut sind. Weisen Sie Teilnehmer, dass Reize kontinuierlich an einem der sechs Standorte erscheinen und sie benötigen, um auf Reize zu reagieren, so schnell und präzise wie möglich. Reize in diesem Block werden in zufälliger Reihenfolge angezeigt.
    Hinweis: Das ISI durch ein RSI ersetzt werden könnte (siehe Fuß-stepping SRT Aufgabe Verfahren für Details). Wenn eine sehr kurze ISI verwendet wird, die Teilnehmer auf einige Reize reagieren möglicherweise nicht. Diese Schritte werden als Fehler bewertet.
  6. Starten Sie nach dem Praxis-Block die experimentelle Blöcke. In diesem Protokoll gibt es sechs Blöcke und jeder experimentellen Block besteht aus 100 Schritte/Reize. Geben Sie den Teilnehmern eine obligatorische 3 min Pause nach jedem Block.
    Hinweis: Unter dem 1.300 ms ISI Zustand, jeder Block dauert in der Regel ca. 2,5 Minuten. Wenn ein RSI verwendet wird, kann die Länge jedes Blocks variieren, je nachdem, wie schnell die Teilnehmer auf Reize reagieren.
    1. Weisen Sie an, Teilnehmern, dass sechs Blocks experimentell durchführen. Festlegen der Reihenfolge von visuellen Reizen, nach experimentellen Zwecken. Reize folgen entweder einer angegebenen oder zufällige Reihenfolge. Die Präsentation der Reiz Ordnung ist Teilnehmer unbekannt.
      Hinweis: Die Anzahl der experimentellen Blöcke kann variieren. Hier ist eine 6-Block-Design vorgestellt, wo eine bestimmte Sequenz A ist in den Blöcken 1 bis 4 und 6 gegeben und eine neue Sequenz B präsentiert sich in Block 5. Die spezifische und zufällige Reihenfolge kann auch variiert werden. In diesem Protokoll Sequenz A folgt die Reihenfolge der 1423564215 (IE., 1 - rechts, 2 - vorn rechts, 3 - links vorne, 4 - 5, Links - Links zurück, und 6 - rechts zurück) und Sequenz B folgt die Reihenfolge der 3615425214.
    2. Weisen Sie Teilnehmer zur Reaktion auf Reize vor jedem Block lernen so schnell und präzise wie möglich.
  7. Nach dem Abschluss aller lernen Blöcke, Fragen, Teilnehmern, dass eine Abschlussprüfung durchführen, die aus weit verwendet Rückruf und Anerkennung Tests beschrieben der Literatur13,14,22.

(4) die Verarbeitung der Daten und statistische Analyse

  1. Öffnen Sie für jeden Teilnehmer erhobenen Daten Studien in Motion-Capture-System-Software. Überprüfen Sie jede Prüfung und füllen Sie Lücken in der Studiendaten laut Hersteller bereitgestellte Anweisungen18.
  2. Exportieren Sie jede Prüfung der Daten als ASCII-Datei, die enthält drei Koordinaten für alle 38 Marker.
  3. Ableiten von Variablen (i.e., Reaktionszeit (RT), Bewegungszeit (MT), Reaktionszeit und die Flugbahn der GMO) aus der ASCII-Dateien folgende Schritte aus:
    1. Geben Sie die ASCII-Dateien in Software zur Datenanalyse. Die3filtern, verwenden Sie bitte einen Achtel-Bestellung-Butterworth-Filter mit einem cutoff-Frequenz von 10 Hz.
      Hinweis: Der Weg, um die COM Bewegung Flugbahn ableiten richtet sich nach der Marker Set-up. In der 38-Marker Set-up gezeigt in der Abbildung 1 bkönnen Methoden und anthropometrische Parameter von De Leva23 beschrieben eingesetzt werden. Man kann auch den Warenverkehr der ungefähren COM gemessen durch eine Markierung auf der Ebene der fünfte Lendenwirbel24gesetzt verfolgen.
    2. Leiten Sie ab, Reaktionszeit, RT und MT nach den folgenden Beschreibungen:
      1. Verwenden Sie die Markierungen auf den Fersen, großen Zehen und die 5th Mittelfußknochen angebracht, um die Flugbahnen der Fuß Bewegungen im Daten-Analyse-Software zu charakterisieren.
      2. Zeichnen Sie die Flugbahn dieser drei Marker in der vertikalen Richtung (senkrecht zum Boden). Zeichnen Sie die Flugbahn der Zehen Marker in der horizontalen Ebene (parallel zum Boden) um festzustellen, ob jeder Schritt auf das richtige Ziel korrekt durchgeführt wird. Schritte zu einem falschen Ziel sind für später statistische Auswertungen ausgeschlossen.
      3. Markieren Sie die Grundlinie der einzelnen Marker Höhe, vor und nach jedem Schritt.
      4. Den Beginn der Bewegung der einzelnen Marker als die erste Probe zu identifizieren, wenn die Markierung 10 % der maximalen Höhe erreicht.
      5. Da jedes Fach unterschiedliche Strategien verwenden, um das Ziel (mit den Zehen oder der 5th Mittelfußknochen) berühren, definieren Sie die Bewegung auftreten mit dem Marker, der ihren Höhepunkt die früheste erreicht.
      6. Identifiziert den Endpunkt treten als der Zeitpunkt fällt der verwendeten Marker auf die gleiche Höhe wie das auftreten.
      7. Daten-Analyse-Programm laufen kontinuierlich bis 100 Schritte verarbeitet werden.
      8. Für alle Schritte Berechnung und Ausgabe die Reaktionszeit der zeitlichen Differenz zwischen Reiz Beginn und Ende des Satzes, RT als zeitliche Differenz zwischen der Anregung und Bewegung Onsets und MT als zeitliche Differenz zwischen der Bewegung und ihren Endpunkt. Speichern Sie die Ausgabedateien im XLS-Format.
      9. Berechnen Sie diese XLS-Dateien verwenden, bedeutet dieser Variablen für jeden Block und über Teilnehmer, Daten, die später für statistische Auswertungen verwendet werden.
      10. Da gibt es in der Regel innerhalb von Subjektfaktor (IE., lernen Block) in die experimentelle Gesamtplanung, gemischt-Effekt ANOVAs verwenden, um Datenanalyse (Messwiederholungen ANOVA mit Vorsicht in Bezug auf die Annahme der Sphärizität genutzt werden). Bestimmen Sie die Co Varianz-Matrix in die ANOVA gemischt-Effekt durch die Akaike Information Kriterium (AIC) verwendet. Zerlegen Sie die wesentlichen Ergebnisse aus der ANOVA mit post-hoc- Tests mit spezifischen mehrere Vergleich Korrekturverfahren (abhängig von den experimentellen Design). Legen Sie das statistische Signifikanzniveau p = 0,05.

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Representative Results

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.

Figure 1
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.

Figure 2
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.

Figure 3
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.

Figure 4
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.

Figure 5
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.

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Discussion

Dieses Protokoll beschreibt den Versuchsaufbau und Verfahren für eine modifizierte SRT-Aufgabe. Die modifizierte SRT Aufgabe teilt seine ansprechende Einfachheit mit der klassischen SRT-Aufgabe, obwohl die modifizierte SRT Aufgabe Verwendung von Motion-Capture-Technik erfordert. Wie die klassische Aufgabe der SRT, viele Parameter für die spezifische Forschungsfragen in der Fuß-stepping SRT Aufgabe, einschließlich aber nicht beschränkt auf manipuliert werden könnte: die Länge des Intervall-Reiz Intervall oder Antwort-Stimulus-Intervall27, der Typ der Sequenz Struktur28, und das Bewusstsein der Sequenz wissen29.

Im Vergleich zu den klassischen SRT-Aufgabe, bietet die Fuß-stepping Aufgabe drei Vorteile. Erstens erfordert die Fuß-stepping SRT Aufgabe bewegen der Beine beim unterhalten einer stehende Haltung des gesamten Körpers, anstatt einfach vier Fingern Sitzen je nach Bedarf in die klassische Aufgabe der SRT drücken. Somit ist die Fuß-stepping Aufgabe eine Variante der SRT-Aufgabe, das größeren Komplexität der Motorsteuerung als Finger drücken, und somit besser approximiert implizite motor Sequenz lernen in sequenzierten Alltagsaktivitäten. Darüber hinaus angesichts der Interaktive Beziehung zwischen posturale Kontrolle und kognitiven Prozessen30,31,32,33, diese Fuß-stepping SRT Aufgabe auch erlaubt uns zu verstehen, wie posturale Kontrolle interagiert mit grober motor Sequenz lernen, vor allem in Bevölkerungsgruppen, wie Kinder mit Entwicklungsstörungen Koordinationsstörungen6,7,8, haben Schwierigkeiten bei der Integration von Haltungsschäden Kontrolle und kognitive Aufgaben. Diese Linie der Forschung würde als Grundlage bei der Entwicklung von optimalen Interventionen für Kinder und Erwachsene mit Lernbehinderungen Brutto motorische Fähigkeiten dienen.

Zweitens beinhaltet die Durchführung einer motorische Aktion in der Regel mehrstufig, einschließlich Ziel Auswahl, motorischen Planung und Bewegungsausführung. Da die klassischen SRT Aufgabe nur Tasten, die an neue Standorte im Raum bewegen erfordert, wie die Finger immer auf den Antwort-Tasten sind nicht beinhaltet, betont die Aufgabe, Ziel Auswahl, anstatt Satz Ausführung9und die Reaktionszeit zur Maßnahme Sequenz lernen ist eine Mischung aus Ziel-Auswahl und Bewegung-Ausführung. Die Fuß-stepping SRT Aufgabe bietet die Möglichkeit zu prüfen, ob Ziel Auswahl bzw. Bewegungsausführung zum motor Sequenz lernen Beitrag. Zum Beispiel, ein Merkmal der Bewegungsausführung, Bewegungszeit (MT), könnte in der Fuß-stepping SRT Aufgabe geprüft werden. Obwohl unsere repräsentative Ergebnisse keinen Beitrag von MT, implizite Reihenfolge lernen zeigen, ist eine Tatsache hier hervorzuheben, dass die klassische Aufgabe der SRT und die repräsentativen Protokoll der veränderten Fuß-stepping Aufgabe kein genaues Ziel Antwort benötigen Ziele. Z. B. Teilnehmer in der Fuß-stepping Aufgabe werden ermutigt, aber nicht unbedingt erforderlich, um Ziele genau zu treffen (aber Schritt in die richtige Richtung ist notwendig), wie sie ihre homing Position leicht verschieben können. In der Erwägung, dass die Teilnehmer in die Finger drücken immer Aufgabe legen Sie ihre Finger auf entsprechenden Tasten, so dass genaue Ziel nicht erforderlich ist. Allerdings, wenn präzises Zielen notwendig ist, Bewegungsausführung spielen eine entscheidende Rolle nacheinander lernen10, was auf die Bedeutung der sezieren mehrere Phasen der "motor"-Leistung (i.e., Ziel Auswahl, motorischen Planung und Bewegung Ausführung), die zugrunde liegenden Mechanismen der motor Sequenz lernen weiter zu verstehen. Außerdem fehlt die klassische Aufgabe der SRT seine Fähigkeit in der Aufklärung der zeitlichen Entwicklung von kognitiven Prozessen in Sequenz lernen tätig. Im Gegensatz dazu die Fuß-stepping SRT Aufgabe, wie andere SRT mit räumliche Bewegungen Aufgaben (zB., arm erreichen und Augenbewegung)10,12, ermöglicht es uns, kontinuierlich bewegungstrajektorien untersuchen. Die Messung auf zeitliche Dynamik der Bewegung könnte verwendet werden, um versteckte kognitive Prozesse in zukünftige Sequenz lernen Studien11zu offenbaren. Beispielsweise kann mit dem COM-Bewegung vor Reiz auftritt, wir welches Ziel ermitteln Teilnehmer darauf abzielen, bevor man den Stimulus, sowie wenn konsistente vorwegnahmen stattfinden, die in die Finger drücken SRT Aufgabe nicht möglich ist.

Eine weitere prominente Verwendung der SRT Aufgabe soll die fortschreitende Entwicklung der expliziten Sequenz wissen während implizite Reihenfolge lernen verfolgen. Die SRT ist gemeinhin als ein implizites lernen1,34Aufgabe. Sequenz in der SRT-Aufgabe oft lernen beinhaltet jedoch einen expliziten Prozess wie gezeigt durch die Fähigkeit zu erinnern bzw. die Reihenfolge nach der SRT Aufgabe22zu erkennen. Da diese Rückrufaktion und/oder Anerkennung Tests in der Regel nach der SRT Aufgabe durchgeführt werden, misst er nur den Gesamtbetrag von explizitem Wissen erworben, während die gesamte SRT-Aufgabe. Es ist schwer zu wissen, wenn explizite Erinnerung an die Sequenz entsteht und wie es sich nach und nach durch Lernen entwickelt. Unsere repräsentative Ergebnisse zeigen, dass die Fuß-stepping SRT Aufgabe seine einzigartige Fähigkeit präsentiert bei der Untersuchung der zeitlichen Entwicklung von expliziten Sequenz wissen über Blöcke zu lernen. Abbildung 5a zeigt beispielsweise, dass die Hälfte der Teilnehmer begonnen, explizite Sequenz wissen von den Blöcken 1 und 2 zu erwerben, und bewusster der Sequenz in Blöcke 3 und 4 wurde.

Zusammenfassend lässt sich sagen stellt dieses Protokoll eine modifizierte SRT-Aufgabe, die Fuß-stepping Bewegung beinhaltet. Diese modifizierte Variante der klassischen SRT Aufgabe fügt motor und Haltungsschäden Anforderungen, die in sequentiellen Lernfähigkeiten im täglichen Leben unverzichtbar sind. Darüber hinaus ermöglicht die Fuß-stepping SRT Aufgabe die Trennung von Ziel Auswahl und Bewegung Ausführung, zwei Komponenten, die differentiell zum impliziten motor Sequenz Lernen beitragen können. Fuß-stepping SRT Aufgabe bietet auch eine neuartige Möglichkeit der Parallelbetrieb der explizite und implizite Prozesse im motor Sequenz lernen zu studieren.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Für diese Forschung wurde von der University of Maryland Kinesiologie Graduate Research Initiative Fund Yue Du unterstützt.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

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Der "Motor" in der Kfz-implizite Reihenfolge lernen: ein Fuß-stepping serielle Reaktionszeit Aufgabe
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Du, Y., Clark, J. E. The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task. J. Vis. Exp. (135), e56483, doi:10.3791/56483 (2018).

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