O "Motor" em Motor implícita sequência de aprendizagem: uma reação Serial depuração pé tempo tarefa
Summary
Nós introduzimos o pé-stepping série tempo de reação (SRT) tarefa. Este modificado tarefa SRT, complementando o clássico SRT tarefa que envolve o movimento de dedo-pressionando apenas, melhor aproxima sequenciada de atividades diárias e permite aos pesquisadores estudar os processos dinâmicos subjacentes medidas de resposta discreta e desvendar o processo explícito, operando em aprendizagem implícita de sequência.
Abstract
Este protocolo descreve uma tarefa de tempo de reação serial modificado (SRT) usada para estudar a aprendizagem de sequência implícita do motor. Ao contrário da tarefa SRT clássica que envolve os movimentos do dedo-pressionando enquanto está sentado, a tarefa SRT modificada requer participantes etapa com ambos os pés, mantendo uma postura ereta. Esta tarefa piso exige ações de corpo inteiro que impõem desafios posturais. A tarefa de pé-piso complementa a tarefa SRT clássica de várias maneiras. A tarefa SRT pisar-pé é um proxy melhor para as atividades diárias que requerem controle postural em curso e assim pode nos ajudar a entender melhor a aprendizagem de sequência em situações da vida real. Além disso, tempo de resposta serve como um indicador de sequência de aprendizagem na tarefa SRT clássica, mas não está claro se o tempo de resposta, tempo de reação (RT) que representa o processo mental, ou movimento tempo (MT), reflectindo o movimento em si, é um jogador-chave no motor aprendizagem de sequência. A tarefa SRT pé-piso permite que os pesquisadores de desvencilhar o tempo de resposta em RT e MT, que podem esclarecer como motor de planejamento e execução de movimento estão envolvidos na aprendizagem da sequência. Por último, cognição e controle postural interativamente estão relacionados, mas pouco se sabe sobre o controle postural como interage com motor sequências de aprendizagem. Com um movimento de captura de sistema, o movimento de todo o corpo (ex., o centro de massa (COM)) pode ser gravado. Essas medidas nos permitem revelar os processos dinâmicos subjacentes respostas discretas, medidas pelo RT e MT e podem ajudar a elucidar a relação entre o controle postural e os explícitos e implícitos processos envolvidos na aprendizagem da sequência. Detalhes da montagem experimental, procedimento e processamento de dados são descritos. Os dados representativos são adotados de um de nossos estudos anteriores. Os resultados estão relacionados ao tempo de resposta, RT e MT, bem como a relação entre a resposta postural antecipatória e os explícitos processos envolvidos na aprendizagem implícita de sequência motor.
Introduction
Sequência de motor implícita de aprendizagem, geralmente conhecido como uma sequência de aprendizagem sem saber a sequência, é fundamental para nossas atividades diárias e tem sido bem estudada por uma tarefa paradigmática chamada a tarefa de tempo de reação serial (SRT) desenhada por Nissen e Bullemer 1. nesta tarefa SRT clássico, os participantes pressione as teclas para responder rapidamente e com precisão a estímulos visuais. Para examinar a aprendizagem de sequência, a aparência de estímulos visuais é manipulada para seguir qualquer uma pré-estruturada ou aleatória sequência, que é desconhecida para os participantes. Aprendizagem é evidenciada pelo tempo de resposta mais rápido para a sequência pré-estruturado (ex., a sequência de treinamento) do que para o aleatório ou outra previamente estruturado sequência1,2. Enquanto a tarefa SRT clássica normalmente requer bi-manual dedo batendo, uma grande maioria de sequência implícita de motor de aprendizagem em atividades cotidianas, como a dança, tocando instrumentos musicais, ou praticar esportes, envolve ações de corpo inteiro que apresentam posturais e inerciais desafios não encontrados na tarefa SRT clássica. Assim, propusemos que as tarefas de aprendizagem de sequência precisam ser mais multifacetada. Além disso, o foco da pesquisa anterior tem sido quase exclusivamente na componente cognitivo da tarefa (ex., seleção de decisão tomada ou ação), ignorando as questões de coordenação motora envolvidas na aprendizagem da sequência (por exemplo., movimento execução). Assim, para se perceber a sequência motor implícita de aprendizagem, é essencial estudar a aprendizagem de sequência em uma tarefa de motor que melhor se aproxima nossas atividades diárias e motor bruta ou de corpo inteiro.
Em estudos recentes, nós estendemos a tarefa SRT clássica para uma tarefa SRT modificada onde pressionar dedo foi substituído pelo pé pisando para incorporar o controle postural em sequência de aprendizagem3,4,5. Esta tarefa modificada apresenta suas próprias vantagens para complementar a tarefa SRT clássica. Primeiro, a tarefa de aprendizagem de sequência motor bruto imita melhor atividades diárias sequenciais, onde o movimento de todo o corpo está envolvido. Até à data, nossa compreensão da sequência motor aprendizagem normalmente vem a tarefa SRT clássica, mas pouco se sabe se o conhecimento da sequência motor aprendendo com a tarefa SRT clássica permanece para ser verdade em aprender habilidades motoras sequenciais nas atividades diárias. Assim, a tarefa SRT modificada nos permite examinar se as características sistematicamente relatadas (EG., independente de idade sequência implícita de aprendizagem entre crianças e adultos) na tarefa-pressionando o dedo SRT permanecem quando o controle postural é envolvidos. Além disso, em populações com postura, controle e habilidade motora bruta, dificuldades de aprendizagem, tais como crianças com coordenação do desenvolvimento desordem6,7,8, compreensão postural como o controle interage com o gross motor sequência aprendizagem é fundamental para ajudar a melhorar as estratégias de intervenção e, assim, otimizar a eficácia da aprendizagem de habilidades motoras sequenciais no cotidiano.
Em segundo lugar, uma noção comum sobre aprendizagem implícita de sequência é aquele motor de planejamento, e não a execução do movimento, desempenha um papel importante na aprendizagem de uma sequência do clássico SRT tarefa9. Isto é porque pressionando as teclas não envolve mover para novos locais no espaço, como os dedos são sempre sobre as chaves de resposta. No entanto, muitos comportamentos sequenciais diários envolvem grandes movimentos espaciais. Pouco se sabe se a execução do movimento é um jogador chave na sequência motor aprendendo quando grandes movimentos espaciais são necessários. A tarefa de SRT clássico, tempo de resposta, a soma do tempo de reação (RT) e tempo de movimento (MT), serve como um indicador de aprendizagem de sequência. A tarefa da SRT pé-piso, como outros paradigmas envolvendo movimentos espaciais10, permite que o pesquisador separar o tempo de resposta na sequência implícita em RT, que reflecte o processamento cognitivo e MT, o que caracteriza o movimento de aprendizagem em si.
Em terceiro lugar, além de MT, a combinação das pé-piso SRT tarefa e movimento captura técnicas fornece dados ricos em movimento contínuo de todo o organismo (ex., o movimento do centro de massa, ou COM). Medir a variação contínua de movimento tem a vantagem de revelar a dinâmica dos processos cognitivos subjacentes a discreta resposta medida pelo RT ou MT11,12. Em particular, as sequências de aprendizagem na tarefa SRT normalmente são explicadas como uma mistura de processos explícitos e implícitos. Ou seja, apesar do uso comum da tarefa SRT como uma tarefa de aprendizagem implícita, os participantes muitas vezes mostram a capacidade de recordar verbalmente a sequência aprendida após a tarefa SRT, sugerindo um componente explícito envolvido na aprendizagem implícita de sequência. Embora o componente explícito pode ser avaliado por testes de recall realizadas após o SRT tarefa13,14, estes testes pós-tarefa faltam a capacidade de examinar a evolução temporal do conhecimento explícito durante a aprendizagem. Propomos que com conhecimento de sequência explícita, um indivíduo iria saber a localização do estímulo próximo e assim produzir o ajuste postural antecipado15,16,17 de forma feedforward para preparar para o pôr os pés mover para o destino correspondente. Portanto, examinar o movimento da OCM antes do aparecimento do estímulo (ou seja, antecipação) abre uma janela para estudar o desenvolvimento progressivo da memória explícita durante a aprendizagem de sequência implícita.
O protocolo demonstra a montagem experimental e o procedimento da tarefa SRT pé-piso. Nós fornecemos resultados representativos de tempo de resposta, RT e Mt. Além disso, apresentamos os resultados sobre a relação entre o controle de postura e os explícitos processos subjacentes de aprendizagem implícita de sequência motor.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo descreve a montagem experimental e procedimentos para uma tarefa SRT modificado. A tarefa SRT modificada compartilha sua atraente simplicidade com a tarefa SRT clássica, embora a tarefa SRT modificada exige o uso de uma técnica de captura de movimento. Como a tarefa SRT clássica, muitos parâmetros podem ser manipulados para perguntas de pesquisa específicos a tarefa de SRT pé-piso, incluindo mas não limitado a: o comprimento do intervalo-estímulo intervalo ou estímulo-resposta intervalo<sup class=…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Para esta pesquisa apoiaram-na Universidade de Maryland cinesiologia Graduate Research Fund iniciativa Du Yue.
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).
