"Motoren" i implisitt Motor sekvens læring: en fot-stepping føljetong reaksjon tid oppgave
Summary
Vi introdusere fot-stepping føljetong reaksjonstid (SRT) aktivitet. Dette endret SRT oppgave, utfyller den klassiske SRT oppgave som involverer bare finger-trykke bevegelse, bedre tilnærmet sekvensert daglige og tillater forskere å studere dynamisk prosessene underliggende diskret svar tiltak og greie eksplisitt prosessen i implisitt sekvens læring.
Abstract
Denne protokollen beskriver en modifisert føljetong reaksjonstid (SRT) aktivitet for sliping implisitt motor sekvens læring. I motsetning til den klassiske SRT oppgaven som involverer finger-trykke bevegelser mens du sitter, krever endret SRT aktiviteten deltakerne til å gå med begge beina samtidig opprettholde en står holdning. Stepping oppgaven nødvendiggjør hele kroppen handlinger som pålegger postural utfordringer. Aktiviteten fot-stepping utfyller den klassiske SRT aktiviteten på flere måter. Foten-stepping SRT oppgaven er et bedre proxy for daglige aktiviteter som krever pågående postural kontroll, og dermed kan hjelpe oss å forstå rekkefølgen læring i virkelige situasjoner. I tillegg responstid fungerer som en indikator av læring i klassisk SRT oppgaven, men det er uklart hvorvidt responstid, reaksjonstid (RT) som representerer mentale prosessen eller bevegelse tid (MT) reflekterer bevegelsen selv, er en sentral aktør i motor sekvensen læring. Foten-stepping SRT oppgaven tillater forskere å greie responstid RT og MT, som kan avklare hvordan motor planlegging og kjøring av bevegelse er involvert i sekvens læring. Til slutt, postural kontroll og kognisjon er interaktivt relatert, men lite er kjent om hvordan postural kontroll samhandler med læring motor sekvenser. Med en motion capture system, bevegelsen av hele kroppen (f.eks., senteret av massen (COM)) kan registreres. Slike tiltak kan avsløre dynamisk prosessene underliggende diskret svar målt ved RT og MT, og kan hjelpe Klargjørende forholdet mellom postural kontroll og eksplisitte og implisitte prosessene i sekvens læring. Detaljer av eksperimentelle set-up, prosedyre og databehandling er beskrevet. Representant dataene er tatt fra en av våre tidligere studier. Resultatene er relatert til responstid, RT, og MT, samt forholdet mellom foregripe postural svaret og eksplisitt prosessene i implisitt motor sekvens læring.
Introduction
Implisitt motor sekvensen læring, vanligvis kjent som å lære en rekkefølge uten å vite sekvensen, er avgjørende for vår daglige aktiviteter og har vært godt studert ved en paradigmatiske aktivitet kalt aktiviteten føljetong reaksjonstid (SRT) designet av Nissen og Bullemer 1. i denne klassiske SRT oppgaven deltakerne Trykk for å svare raskt og nøyaktig visuelle stimuli. For å undersøke sekvens læring, er utseendet på visuelle stimuli manipulert for å følge enten en pre strukturert eller tilfeldig rekkefølge, som er ukjent for deltakerne. Læring er dokumentert av den raskere responstiden til pre strukturert sekvensen (f.eks., trening sekvensen) enn til tilfeldig eller annen pre strukturert sekvens1,2. Mens klassiske SRT oppgaven krever vanligvis bi-manuelle finger å tappe, omfatter et stort flertall av implisitt motor læring i dagligdagse aktiviteter som dans, spille musikkinstrumenter, eller sport, hele kroppen handlinger som presenterer postural og treghet utfordringer ikke funnet i klassisk SRT oppgaven. Derfor foreslått vi at sekvensen læring aktiviteter må være mer multifasettert. I tillegg fokus på tidligere forskning har vært nesten utelukkende på kognitive komponenten av oppgaven (f.eks., beslutning å gjøre eller handling utvalg), ignorerer motorstyring problemene involvert i sekvens læring (f.eks., bevegelse utførelse). Dermed for ytterligere å forstå implisitt motor sekvens lære, er det viktig å studere sekvens læring i en hele kroppen eller grov motoriske aktivitet som bedre tilnærmet våre daglige motor aktiviteter.
I våre studier utvidet vi klassiske SRT oppgaven en modifisert SRT aktivitet der finger trykker ble erstattet av foten stepping for å innlemme postural kontroll i sekvens lære3,4,5. Endret oppgaven presenterer sine egne fordeler for å utfylle klassiske SRT oppgaven. Først etterligner brutto motor sekvens læring oppgaven bedre daglige sekvensiell aktiviteter der hele kroppen bevegelse er involvert. Til dags dato, vår forståelse av motor lære vanligvis kommer fra klassisk SRT oppgaven, men lite er kjent om kunnskap om motor sekvens læring fra klassisk SRT oppgaven gjenstår for å være sant i læring sekvensiell motoriske ferdigheter i daglige aktiviteter. Dermed endret SRT oppgaven tillater oss å undersøke om systematisk rapporterte egenskaper (f.eks., uavhengig av alder implisitt sekvens læring mellom barn og voksne) i aktiviteten finger-trykke SRT holdes når postural er involvert. I tillegg bestander med holdning kontroll og grov motoriske ferdigheter lærevansker, for eksempel barn med utviklingsforstyrrelser koordinering lidelse6,7,8, forstå holdning hvordan kontroll samhandler med grov motoriske sekvens læring er avgjørende for å forbedre intervensjon strategier og dermed optimalisere effektiviteten av læring sekvensiell motoriske ferdigheter i dagliglivet.
Andre, en felles forestilling om implisitt sekvens læring er at motor planlegging, og ikke bevegelse kjøring, spiller en viktig rolle i å lære en sekvens i klassisk SRT oppgave9. Dette er fordi å trykke ikke innebærer flytte til nye steder i rommet, fingrene er alltid på tastene svar. Men innebære mange daglige sekvensiell opptreden store romlige bevegelser. Lite er kjent om hvorvidt bevegelse kjøring er en sentral aktør i motor sekvens lære når store romlige bevegelser er nødvendig. Klassisk SRT vervet fungerer responstid, summering reaksjonstid (RT) og bevegelse (MT), som angir sekvensen læring. Foten-stepping SRT oppgaven, som andre paradigmer som involverer romlige bevegelser10, gjør forskeren å greie responstid i implisitt rekkefølge lære RT, som gjenspeiler kognitive behandling, og MT, som karakteriserer bevegelse selv.
Tredje, i tillegg til MT, kombinasjonen av fot-stepping SRT aktivitet og motion capture teknikker gir rik data på kontinuerlig hele kroppen bevegelse (f.eks., bevegelsen av senteret av massen eller COM). Måle kontinuerlig endring av bevegelsen har fordelen av avslørende dynamikken i til kognitive prosesser underliggende diskret svaret målt ved RT eller MT11,12. Spesielt forklares læring sekvenser i aktiviteten SRT vanligvis som en blanding av eksplisitte og implisitte prosesser. At til tross for den vanlige bruken av SRT aktiviteten som en implisitt læring oppgave viser deltakerne ofte evne til å huske verbalt lærte sekvensen etter aktiviteten SRT, antyder en eksplisitt komponent involvert i implisitt sekvens læring. Selv om komponenten eksplisitt kan vurderes av tilbakekalling tester utført etter SRT oppgave13,14, mangel testene etter oppgave evnen å undersøke verdslige utviklingen av eksplisitt kunnskap i læring. Vi foreslår at med eksplisitte sekvens kunnskap, en person ville vet hvor neste stimulans, og dermed produsere foregripe postural justering15,16,17 på en feedforward måte å forberede for stepping foten flytte til tilsvarende målet. Derfor åpner undersøke bevegelsen av COM før stimulans utseendet (dvs., forventning) et vindu til å studere progressiv utviklingen av eksplisitt minne i implisitt sekvens læring.
Protokollen demonstrerer eksperimentelle set-up og prosedyren for foten-stepping SRT oppgaven. Vi gir representant resultater responstid, RT og MT. I tillegg presenterer vi resultater om forholdet mellom holdning kontroll og eksplisitt prosesser underliggende implisitt motor sekvens læring.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne protokollen beskriver eksperimentelle set-up og prosedyrer for en modifisert SRT aktivitet. Modifisert SRT oppgaven deler sin tiltalende enkelhet med klassisk SRT oppgaven, selv om endrede SRT oppgaven krever bruk av en motion capture teknikken. Som den klassiske SRT oppgaven, mange parametere kan manipuleres for spesifikke problemstillinger i foten-stepping SRT aktiviteten, inkludert men ikke begrenset til: lengden på intervallet-stimulans intervall eller svar-stimulans intervall27, hvilke…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Støtte for denne forskningen ble levert av University of Maryland kinesiologi Graduate forskning initiativ Fund 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).
