«Мотор» в неявных мотор последовательность обучения: время шагать в ногу серийный реакции задачи

Резюме

Мы представляем фут степпинг серийный время реакции (SRT) задачи. Это изменение SRT задачи, дополняя классический SRT задачу, которая включает в себя только палец прессования движения, лучше приближается ежедневно последовательной деятельности и позволяет исследователям для изучения динамических процессов, лежащих в основе дискретных ответных мер и отделить процесс явного, действующих в неявных последовательность обучения.

Аннотация

Этот протокол описывает изменение серийный время реакции (SRT) задачи, используется для изучения неявные мотор последовательность обучения. В отличие от классической SRT задачу, которая включает движений пальцев прессования сидя модифицированных SRT задача требует участников уйти с обеих ног при сохранении постоянной позе. Эта степпинга задача требует всего тела действия, которые налагают постуральной трудности. Фут степпинг задача дополняет классический SRT задач несколькими способами. Фут степпинг SRT задача лучше прокси для повседневной деятельности, которые требуют постоянной постурального контроля и таким образом может помочь нам лучше понять последовательность обучения в реальных жизненных ситуациях. Кроме того время отклика служит индикатором последовательности обучения в классической задаче SRT, но неясно, является ли время отклика, время реакции (RT), представляющих психический процесс, или время движения (MT), отражающие движение сам, является ключевым игроком в мотор последовательность обучения. Фут степпинг SRT задач позволяет исследователям отделить время отклика в RT и МТ, которые могут уточнить, как Мотор планирования и исполнения движения участвуют в последовательность обучения. Наконец постурального контроля и познание интерактивно связаны, но мало что известно о том, как постурального контроля взаимодействует с обучения мотор последовательности. С движением захвата системы, движения всего тела (например., центр масс (COM)) могут быть записаны. Такие меры позволяют нам выявить динамических процессов, лежащих в основе дискретных ответы измеряется RT и MT и может помочь в изучение взаимосвязи между постурального контроля и явных и неявных процессов, участвующих в последовательность обучения. Описаны подробности экспериментальной установки, процедуры и обработки данных. Репрезентативные данные принимаются от одного из наших предыдущих исследований. Результаты связаны с время отклика, RT и MT, а также отношения между досрочная постуральной реакции и явные процессы в неявных мотор последовательность обучения.

Введение

Неявные мотор последовательность обучения, обычно известный как обучения последовательности не зная последовательность, имеет решающее значение для нашей повседневной деятельности и хорошо изучен парадигматическая задание с именем задачи последовательного время реакции (SRT), разработанный Ниссен и Bullemer ¹. в этой классической задаче SRT, участники нажмите клавиши, чтобы быстро и точно реагировать на визуальные раздражители. Чтобы изучить последовательность обучения, внешний вид визуальных раздражителей манипулируют следовать либо предварительно структурированных или случайные последовательности, которая является неизвестной для участников. Обучения подтверждается быстрее время отклика в предварительно структурированных последовательность (например., последовательность обучения) чем случайные или иной предварительно структурированной последовательности^1,2. В то время как классические задачи SRT обычно требует Би руководство палец нажатие, подавляющее большинство неявные мотор последовательность обучения в повседневной деятельности, как танцы, игра на музыкальных инструментах, или спортом, предполагает действия всего тела, которые представляют постурального и инерционных вызовы, не найден в классической задаче SRT. Таким образом мы предложили, что последовательности задач обучения должны быть более многогранной. Кроме того, в предыдущих исследований направлены почти исключительно на компоненте познавательные задачи (например., выбор решений или действий решение), не обращая внимания вопросам управления двигателем последовательность обучения (например., движение выполнение). Таким образом для более глубокого понимания неявные мотор последовательность обучения, важно изучить последовательность обучения всего тела или валовой мотор задачи, которая лучше приближается нашей повседневной деятельности мотор.

В наших последних исследований мы продлили классический SRT задачу изменение задачи SRT где палец нажатие был заменен ногу шагать по включению постурального контроля в последовательность обучения^3,4,5. Это изменение задач представляет свои преимущества в дополнение к классической задачи SRT. Во-первых задача валового мотор последовательность обучения лучше имитирует ежедневных последовательных мероприятий, где участвует движения всего тела. На сегодняшний день, наше понимание мотор последовательность обучения обычно приходит от классической задачи SRT, но мало что известно, остается ли знание мотор последовательность обучения от классической задачи сто правдой в последовательных моторные навыки в повседневной деятельности. Таким образом, изменение SRT задач позволяет нам изучить ли систематически сообщил характеристики (например., возраст независимые неявные последовательность обучения между детьми и взрослыми) в SRT палец неотложной задачей остаются когда постурального контроля участие. Кроме того в популяциях с позиции контроля и грубых двигательных навыков, обучения таких детей с развития координации расстройство^6,7,8, понимание как осанки управления взаимодействует с валовой мотор последовательность обучения имеет решающее значение для улучшения стратегий вмешательства и таким образом оптимизировать эффективность обучения последовательных моторные навыки в повседневной жизни.

Во-вторых общее понятие о неявных последовательность обучения что мотор планирования, и не для выполнения движения, играет важную роль в изучении последовательности в классической задачи SRT⁹. Это потому, что нажатие клавиш не связаны с переезда в новые места в пространстве, как пальцы всегда ответ ключей. Однако многие ежедневные последовательного поведения связаны большие пространственного движения. Мало что известно о том ли выполнение движения является ключевым игроком в мотор последовательность обучения, когда требуются большие пространственного движения. В классической задаче SRT время отклика, суммирование времени реакции (RT) и время движения (MT), служит индикатором последовательность обучения. Фут степпинг SRT задачи, как другие парадигмы с участием пространственного движения¹⁰, позволяет исследователю отделить время отклика в неявных последовательность обучения в RT, который отражает когнитивной обработки и MT, который характеризует движение сам.

В-третьих, в дополнение к МТ, сочетание фут степпинг SRT задачи и движения захвата методов обеспечивает богатые данных на непрерывного движения всего тела (например., движение центра масс, или COM). Измерения непрерывного движения имеет преимущество выявления динамика когнитивных процессов, лежащих в основе дискретных реагирования, измеряется RT или МТ^11,12. В частности обучение последовательностей в задаче SRT обычно объяснил как смесь явные и неявные процессов. То есть несмотря на распространенное использование SRT задачи как неявный обучения задачи, участники часто показывают возможность устно вспомнить уроки последовательности после SRT задачи, предложив явные компонентов, участвующих в неявных последовательность обучения. Хотя явные компонент можно оценить по отозвания тесты, проведенные после SRT задачи^13,14, эти тесты после задачи не имеют возможности для изучения временных эволюции явных знаний во время обучения. Мы предлагаем с явной последовательности знания, человек будет знать расположение следующего стимул и таким образом производить досрочное постуральной перестройки^15,16,17 в прямой форме подготовить для степпинга ноги, чтобы перейти на соответствующий целевой объект. Таким образом изучение движения COM до появления стимула (то есть, ожидание) открывает окно для изучения прогрессивного развития явно памяти во время неявного последовательность обучения.

Протокол демонстрирует экспериментальной установки и процедуры фут степпинг SRT задачи. Мы предоставляем представитель результаты времени отклика, RT и MT. Кроме того мы представляем результаты относительно взаимосвязи между контроль осанки и явные процессы, лежащие в основе неявных мотор последовательность обучения.

протокол

Протокол была выполнена в соответствии с руководящими принципами, утвержденными Советом по рассмотрению институциональных в Университете Мэриленд, Колледж Парк.

1. экспериментальные установки

1. Настройте систему захвата движения, как показано на рисунке 1a. Место восемь камер в круг с радиусом 4 м.
   Примечание: Количество и позиций камер можно разнообразны, при условии, что все камеры расположены надлежащим образом получить четкое видение всех Светоотражающий маркеров, прилагается к телу участника.
2. Настройка шаговые станции в центре круга. Положение «домашний» покрыты темно синий войлочные маты в центре шаговые станции и место шесть степпинга задач, охватываемых светло синий войлочные маты, вокруг дома позиции как его передней, задней и боковой (рис. 1b). Определить расстояние между целями и положение, согласно индивидуума степпинга расстояние (см. шаг 3 процедура task SRT фут степпинг).
3. Для управления электрокардиостимуляции условие задачи, место два электрические резиновые датчики, которые генерируют аналоговых сигналов при прикосновении, под исходное положение для определения времени, когда возвращение ноги.
4. Позиция 2 m 23'' монитор перед исходное положение. Шесть визуальные раздражители пространственно сопоставляются с этих шести степпинга целей на полу.
5. Управлять порядком появления зрительных раздражителей, с использованием компьютерной программы, установленной в ноутбуке.
6. Синхронизируйте ноутбук и система захвата движения, с помощью устройства вывода и приобретение данных.
7. Включите камер захвата движения и цель их, так что каждая камера может просматривать громкость окружающих шаговые станции.
8. Определить, является ли есть нежелательные Светоотражающий объекты из захвата тома (например., отражение света, пол или любые светоотражающие материалы). Покрытие этих выявленных Светоотражающий объекты с материал ткань, так, что они собираются не ошибочно как данные в ходе экспериментальных исследований.
9. Использование инструкции и оборудования, поставляемых с системой захвата движения, калибровки системы захвата движения для обеспечения точной коллекция трехмерных данных из светоотражающих маркеры¹⁸.
10. Для динамической калибровки волны калибровки палочка, поставляемые с системой захвата движения через пространство, где все светоотражающие маркеры будет двигаться, когда участники выполняют задачу SRT. Собирайте 2000 кадров визуализации данных для динамической калибровки.
11. Для статических калибровки место калибровки палочку на полу с позиции и ориентации, который может быть использован как происхождение системы координации системы захвата движения. Запуск системы захвата движения установить происхождение.
12. Дизайн маркер устанавливают в зависимости от цели исследования.
    Примечание: Один пример показан на рис. 1b , где используется 38-маркер set-up.
13. Следуйте инструкциям поставщика для создания меток Скелет шаблон, который может использоваться для восстановления и auto маркировки в более поздних сбора данных и обработки¹⁸. В частности попросите участник стоять на исходное положение шаговые станции с все маркеры прилагается. Проинструктируйте участников стоять неподвижно, как возможно, и убедитесь, что все маркеры являются видимыми через систему захвата движения. Захват пробу (продолжительностью около 10 s). В движении захвата системы, назначить каждый маркер и создать сегменты, подключив маркеры вместе. Ссылка все сегменты доработать Скелет шаблон (показано на рис. 1 c).

2. участник подготовки

1. Информирование участников носить соответствующую одежду (например., шорты и футболку) перед посещением лаборатории.
2. По прибытии попросите участников внимательно прочитать и подписать форму согласия. Экран для изучения права.
   Примечание: На вопросники обследования может отличаться на основании цель каждого индивидуального исследования. Эти вопросники могут включать, но не ограничиваются, рука доминирование вопросник¹⁹, глобальной физической активности уровня вопросник²⁰, неврологических здоровье вопросник и батарея оценки движения для детей²¹ .
3. Попросите участников снять обувь и носки, а затем приложите 38 сферических Светоотражающий маркеры, каждый 50 мм в диаметре, на кожу на заранее определенные значительные костные достопримечательности с использованием Двойной Скотч двухсторонний, гипоаллергенные и предварительно упаковочная лента. Set-up этот маркер является таким же, как настроить Скелет шаблон, показано на рисунке 1b.
4. Очистить все нежелательные отражения помимо тех 38 маркеры от участника тела (см. шаг 1,8).
5. Проинструктируйте участников спокойно стоять на исходное положение в T-позе. Системой захвата движения для захвата всех маркеров для 10 s (т.е., калибровка судебного разбирательства).

3. фут степпинг SRT процедура Task

1. Перед тем, как каждый участник запускает задачу, установите параметры, включая, но не ограничиваясь: участник номер ID, идентификатор группы, обучения блока, продолжительность презентации стимул, и интервал времени между раздражителей (МСИ) или интервал (ответ стимул RSI) который определяет временной интервал между завершением движения и началом следующего стимул (в данном случае, датчики электрические резины требуются в исходное положение; см. раздел 1 протокол для подробной информации).
   Примечание: МСИ могут быть изменены (например., 1300 МС или 1000 мс) согласно цели исследования.
2. Проинструктируйте участников встать на исходное положение и отрегулировать расстояние исходное положение, так что участники могут спокойно Встаньте на всех шести целей на полу.
3. Проинструктируйте участников быстро шаг на каждом целевом несколько раз и отметьте расстояние от дома позиции для каждой цели в наиболее удобной степпинга длина для каждого участника.
4. Предоставлять участникам инструкции по задаче.
   1. Проинструктируйте участников, что однажды в одной из шести мест, показано на мониторе появляется стимул, они должны шаг как быстро и как можно более точно соответствующий целевой объект на полу и затем вернуться в исходное положение.
   2. Попросите участников шаг с правой ноги для трех целей, расположенных на правой стороне (т.е., цели 1, 2 и 6; Рисунок 1a), и левую ногу три цели (т.е., цели 3, 4 и 5; Рисунок 1a).
      Примечание: Цифры являются невидимыми для участников во время всей задачи.
   3. Проинформировать участников, что есть разрыв 3 мин после каждого запуска (т.е., обучение блок) задачи. Измените продолжительность перерыва на основе экспериментальных потребностей. Установка времени будильника чтобы напомнить участников окончания перерыва.
   4. Попросите участников, чтобы держать их локти на их стороне и Бент на девяносто градусов, когда они выполняют задачу, чтобы камеры могли видеть маркеры на бедра.
5. Запуск практике блок, который состоит из 36 шагов (т.е., стимулы появляются 36 раз с МСИ 1300 ms; см. фут степпинг SRT процедура task для деталей) так, что участники знакомы с задачей. Проинструктируйте участников, что стимулы будет непрерывно появляются на одном из шести мест, и они должны реагировать на раздражители, как быстро и точно как они могут. Стимулы в этом блоке отображаются в случайном порядке.
   Примечание: МСИ может быть заменена RSI (см. фут степпинг SRT процедура task для подробной информации). Если используется очень короткий МСИ, участники могут не быть в состоянии реагировать на некоторые стимулы. Эти шаги считаются ошибками.
6. После блока практика начала экспериментальных блоков. В этом протоколе существует шесть блоков, и каждый экспериментальный блок состоит из 100 шагов/стимулов. Дайте участникам обязательных 3 мин перерыв после каждого блока.
   Примечание: При условии МСИ 1300 ms, каждый блок обычно занимает около 2,5 мин. Если используется RSI, длина каждого блока могут отличаться в зависимости от того, насколько быстро участников реагировать на раздражители.
   1. Проинструктируйте участников завершить шесть экспериментальных блоков. Установите конкретный порядок визуальные раздражители по данным экспериментальных целях. Раздражители следовать либо указанного или случайные последовательности. Презентация ордена стимул неизвестна для участников.
      Примечание: Количество экспериментальных блоков могут варьироваться. Здесь 6-блок дизайн вводится где указанной последовательности A дается в блоков 1-4 и 6 и Роман последовательность B представлены в блоке 5. Конкретные и случайные последовательности также могут быть изменены. В этом протоколе, последовательности A соответствует порядку 1423564215 (т.е., справа 1 -, 2 - справа спереди, 3 - левый передний, 4 - слева, 5 - левый, и правый защитник 6 -) и последовательности B соответствует порядку 3615425214.
   2. Перед каждым блоком обучения как они могут поручить участников в ответ на раздражители как быстро и точно.
7. По завершении всех блоков, обучение, попросите участников завершить posttest, который состоит из широко используемых напомнить и признание испытаний, описанных в литературе^13,14,22.

4. обработка данных и статистический анализ

1. Для каждого участника откройте испытания собранных данных в программное обеспечение системы захвата движения. Обзор каждого разбирательства и заполнить любые пробелы в данных испытаний согласно инструкции поставщика¹⁸.
2. Экспортируйте все данные как ASCII-файл, который содержит три координаты для всех 38 маркеров.
3. Получать переменные (т.е., время реакции (RT), время движения (MT), время отклика и траектории COM) из ASCII файлов следующие шаги ниже:
   1. Ввод ASCII файлы данных в программное обеспечение для анализа данных. Используйте фильтр Баттерворта восьмой порядка с частотой среза 10 Гц для фильтрации данных³.
      Примечание: Способ получить COM траектории движения зависит от настройки маркера. В настройке 38-маркер, показано на рисунке 1bмогут использоваться методы и антропометрических параметров, описанных де Лев²³ . Одно также можно отслеживать движение приблизительное COM, измеряется на уровне пятого поясничного позвонка²⁴маркер.
   2. Получить время отклика, RT и МТ после описания ниже:
      1. Используйте маркеры, крепится на пятки, большие пальцы и 5^й плюсны характеризовать траекторий движения ног в программное обеспечение для анализа данных.
      2. Участок траектории этих трех маркеров по вертикали (перпендикулярно полу). Участок траектории мыс маркера в горизонтальной плоскости (параллельно полу) для идентификации ли каждый шаг выполняется правильно в правой целевой. Шаги к неправильно цели исключаются позднее статистического анализа.
      3. Марк базовой высоты каждого маркера до и после каждого шага.
      4. Определите движение начало каждого маркера как первый пример, когда маркер достигает 10% от максимальной высоты.
      5. Поскольку каждый субъект может использовать различные стратегии прикоснуться к цели (с помощью пальцев или 5^й плюсневой), определяют с помощью маркера, который достигает своего пика раньше начала движения.
      6. Идентифицирует конечной шаговых как момент времени, когда используется маркер падает на той же высоте, как наступление.
      7. Непрерывно запустите программу анализа данных до обработки 100 шагов.
      8. Для всех шагов расчета и вывода время отклика как временная разница между стимулом начала и конца движения, RT как временной разница между стимулом и движение натисков и MT как временная разница между начала движения и ее конечной точки. Сохраните выходные файлы в формате .xls.
      9. Используя эти файлы XLS, вычислить средства этих переменных для каждого блока и различных участников, который будет впоследствии использоваться для статистического анализа данных.
      10. Поскольку обычно есть в теме фактор (т.е., обучение блок) в экспериментальный дизайн, использовать смешанные эффект ANOVAs для анализа данных (ANOVA может использоваться с осторожностью о шарообразности предположение неоднократные меры). Определите совместное отклонение матрица, используемая в смешанных эффект ANOVA, критерий Akaike информации (AIC). Разложить значительные результаты дисперсионного анализа с помощью post hoc тестов с конкретными несколько процедур коррекции сравнения (в зависимости от экспериментальный дизайн). Установите уровень статистической значимости при p = 0,05.

Результаты

Выше парадигма реализуется Du и коллег в серии исследований^3,4,5. Мы используем часть данных, принятые от одного из этих исследований⁴ для представления использования задач фут степпинг SRT. В этом исследован?...

Обсуждение

Этот протокол описывает экспериментальной установки и процедуры для модифицированных SRT задачи. Изменение задачи SRT разделяет ее привлекательной простоты с классической задачей SRT, хотя изменение SRT задач требует использования технологии захвата движения. Как классический SRT задач, мн...

Материалы

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