Summary

El "Motor" motor implícito la secuencia de aprendizaje: tiempo de reacción Serial pie-caminar tarea

Published: May 03, 2018
doi:

Summary

Presentamos la versión de pie tarea de tiempo de reacción serial (SRT). Esto modifica la tarea SRT, complementando la SRT clásica tarea que implica sólo el movimiento dedo-presionar, mejor aproxima a diario actividades secuenciadas y permite a los investigadores para el estudio de los procesos dinámicos subyacentes a las medidas de respuesta discreta y desenredar el proceso explícito en el aprendizaje implícito de la secuencia de funcionamiento.

Abstract

Este protocolo describe una tarea de tiempo de reacción serial modificado (SRT) utilizada para estudiar el aprendizaje implícito secuencia motor. A diferencia de la clásica tarea SRT que implica movimientos de dedo-presionar al estar sentado, la tarea SRT modificada requiere que los participantes caminan con los pies manteniendo una postura de pie. Esta tarea paso a paso requiere acciones de cuerpo entero que imponen desafíos posturales. La tarea de pie-caminar complementa la clásica tarea SRT de varias maneras. La tarea SRT pie-caminar es un mejor proxy para las actividades diarias que requieren constante control postural y por lo tanto puede ayudarnos a comprender mejor el aprendizaje de la secuencia de situaciones de la vida real. Además, tiempo de respuesta sirve como un indicador de secuencia de aprendizaje en la clásica tarea SRT, pero no está claro si el tiempo de respuesta, tiempo de reacción (RT) que representa el proceso mental, o el tiempo de movimiento (MT) que refleja el movimiento en sí, es un jugador clave en el motor aprendizaje de la secuencia. La tarea SRT pie-caminar permite a los investigadores a desentrañar el tiempo de respuesta en RT y MT, que pueden aclarar cómo motor de planificación y ejecución del movimiento están implicados en el aprendizaje de la secuencia. Por último, cognición y control postural se relacionan interactivamente, pero poco se sabe sobre control postural cómo interactúa con secuencias motor de aprendizaje. Con un movimiento de captura de sistema, el movimiento del cuerpo entero (por ej., el centro de masa (COM)) pueden grabarse. Estas medidas nos permiten revelar los procesos dinámicos subyacentes a las respuestas discretas medidas por RT y MT y pueden ayudar a elucidar la relación entre el control postural y los procesos explícitos e implícitos en el aprendizaje de la secuencia. Se describen detalles del montaje experimental, procedimiento y procesamiento de datos. Se adoptan los datos representativos de uno de nuestros estudios anteriores. Resultados se relacionan con tiempo de respuesta, RT, MT, así como la relación entre la respuesta postural anticipatoria y los explícitos procesos implicados en el aprendizaje implícito secuencia motor.

Introduction

Implícito motor secuencia de aprendizaje, conocida generalmente como una secuencia de aprendizaje sin saber la secuencia, es fundamental para nuestras actividades diarias y ha sido bien estudiado por la tarea paradigmática de la tarea de tiempo de reacción serial (SRT) diseñada por Nissen y Bullemer el nombre 1. en esta tarea clásica de la SRT, los participantes Oprima las teclas para responder con rapidez y precisión a los estímulos visuales. Para examinar el aprendizaje de la secuencia, la aparición de estímulos visuales es manipulada para seguir ya sea una pre estructurada o aleatoria secuencia, que es desconocida para los participantes. Aprendizaje se evidencia por el tiempo de respuesta más rápido a la secuencia pre-estructurado (e.g., la secuencia de formación) que el azar u otra la estructura secuencia1,2. Mientras que la clásica tarea SRT típicamente requiere manual de bi finger tapping, una gran mayoría de implícito motor secuencia de aprendizaje en las actividades cotidianas, tales como bailar, tocar instrumentos musicales o jugando deportes, implica acciones de cuerpo entero que presentan desafíos posturales e inerciales que no se encuentra en la clásica tarea SRT. Por lo tanto, hemos propuesto que las tareas de aprendizaje secuencia tienen que ser más polifacética. Además, el foco de la investigación anterior ha sido casi exclusivamente en el componente cognitivo de la tarea (e.g., selección de acción o la decisión), ignorando los problemas de control del motor implicados en el aprendizaje de la secuencia (por ej., movimiento ejecución). Así, para entender más implícito motor secuencia de aprendizaje, es esencial para el estudio de aprendizaje de la secuencia en una tarea del motor todo el cuerpo o bruta que mejor se aproxima a nuestras actividades diarias del motor.

En nuestros estudios recientes, hemos ampliado la clásica tarea SRT a una tarea modificada de SRT donde presión de dedo fue substituido por pie paso a paso para incorporar el control postural en secuencia de aprendizaje3,4,5. Esta tarea modificada presenta sus propias ventajas para complementar la tarea clásica de la SRT. En primer lugar, la tarea de aprendizaje secuencia motor bruto mejor imita actividades secuenciales diarias cuando se trata de movimiento de todo el cuerpo. Hasta la fecha, nuestra comprensión de la secuencia motor aprendizaje típicamente proviene de la clásica tarea SRT, pero poco se sabe si el conocimiento de motor secuencia de aprendizaje de la tarea clásica de SRT sigue siendo cierto en el aprendizaje de habilidades motoras secuenciales en las actividades cotidianas. Por lo tanto, la tarea SRT modificada permite examinar si las características sistemáticamente informadas (e.g., secuencia implícita de independiente de la edad de aprendizaje entre niños y adultos) en la tarea SRT de dedo-presionar quedan al control postural es involucrados. Además, en poblaciones con una postura control y habilidad motor gruesa dificultades de aprendizaje, tales como niños con la coordinación del desarrollo trastorno6,7,8, entender cómo la postura control interactúa con secuencia motor bruto aprendizaje es fundamental para ayudar a mejorar las estrategias de intervención y así optimizar la eficacia de aprender habilidades motoras secuenciales en la vida diaria.

En segundo lugar, una noción común sobre el aprendizaje de la secuencia implícita es motor de planificación y no ejecución de movimiento, juega un papel importante en el aprendizaje de una secuencia en el clásico SRT tarea9. Esto es porque las teclas no implican la moviendo a nuevas ubicaciones en el espacio, ya que los dedos están siempre en las claves de respuesta. Sin embargo, muchos comportamientos secuenciales diarias implican grandes movimientos espaciales. Poco se sabe acerca de la ejecución del movimiento un actor clave en secuencia motor de aprendizaje cuando son necesarios grandes movimientos espaciales. En la clásica tarea SRT, tiempo de respuesta, la suma del tiempo de reacción (RT) y el tiempo de movimiento (TA), sirve como un indicador del aprendizaje de la secuencia. La tarea SRT pie-caminar, como otros paradigmas que implica movimientos espaciales10, permite al investigador separar tiempo de respuesta en secuencia implícito aprendizaje en RT, que refleja el proceso cognoscitivo y TA, que caracteriza el movimiento sí mismo.

En tercer lugar, además de MT, la combinación de la pie-caminar SRT tarea movimiento captura de técnicas y proporciona datos enriquecidos en el continuo movimiento de cuerpo entero (por ej., movimiento del centro de masa, o COM). El cambio continuo del movimiento de medición tiene la ventaja de revelar la dinámica de los procesos cognitivos subyacentes a la discreta respuesta medida por RT o MT11,12. En particular, secuencias de aprendizaje en la tarea de la SRT por lo general son explicadas como una mezcla de procesos explícitos e implícitos. Es decir, a pesar del uso común de la tarea de la SRT como una tarea de aprendizaje implícito, los participantes demuestran a menudo la capacidad para recordar verbalmente la secuencia aprendida después de la tarea de la SRT, sugiriendo un componente explícito implicados en el aprendizaje implícito de la secuencia. Aunque el componente explícito puede evaluarse mediante pruebas de memoria realizadas después de la SRT tarea13,14, estas pruebas de tareas posterior carecen de la capacidad de examinar la evolución temporal del conocimiento explícito durante el aprendizaje. Proponemos que con el conocimiento de la secuencia explícita, un individuo sería conocer la ubicación del estímulo próximo y así producir ajuste postural anticipatorio15,16,17 en forma de feedforward para preparar para los pies paso a paso mover el objetivo correspondiente. Por lo tanto, examinar el movimiento de la COM antes de la aparición del estímulo (es decir, anticipación) abre una ventana para estudiar el desarrollo progresivo de la memoria explícita durante el aprendizaje implícito de la secuencia.

El protocolo muestra el montaje experimental y el procedimiento de la tarea SRT pie-caminar. Proporcionamos resultados representativos del tiempo de respuesta, RT y Mt. Además, se presentan resultados sobre la relación entre control de la postura y los explícitos procesos aprendizaje implícito secuencia motor.

Protocol

Se realizó el protocolo de acuerdo con las directrices aprobadas por la Junta de revisión institucional de la Universidad de Maryland, College Park. 1. Montaje experimental Establecer un sistema de captura de movimiento como se muestra en la Figura 1a. Colocar ocho cámaras en un círculo con un radio de 4 metros.Nota: El número y las posiciones de las cámaras puede ser variado, siempre que todas las cámaras se colocan adecuadamente para obtener…

Representative Results

El anterior paradigma se implementa por Du y sus colegas en una serie de estudios3,4,5. Utilizamos una parte de datos adoptados de uno de estos estudios de4 para representar el uso de la tarea SRT pie-caminar. En este estudio, hay 6 bloques de aprendizaje y se utiliza un RSI de ms de 700. Estímulos visuales seguido la secuencia de A (es decir., 1423564215; <stron…

Discussion

Este protocolo describe el montaje experimental y los procedimientos para una tarea modificada de la SRT. La tarea SRT modificada comparte su sencillez atractiva con la clásica tarea SRT, aunque la tarea SRT modificada exige el uso de una técnica de captura de movimiento. Como la clásica tarea SRT, podían ser manipulados muchos parámetros para las preguntas de investigación específicos en la tarea SRT pie-caminar, incluyendo pero no limitado a: la longitud del intervalo-estímulo de intervalo intervalo o estímulo…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Apoyo para esta investigación fue proporcionado por la Universidad de Maryland posgrado de Kinesiología investigación fondo de 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

  1. Nissen, M. J., Bullemer, P. Attentional requirements of learning: Evidence from performance measures. Cognit Psychol. 19 (1), 1-32 (1987).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Du, Y. . Learning processes underlying implicit motor sequence acquisition in children and adults. , (2016).
  5. Du, Y., Clark, J. E. New insights into statistical learning and chunk learning in implicit sequence acquisition. Psychon Bull Rev. , 1-9 (2016).
  6. Gheysen, F., Van Waelvelde, H., Fias, W. Impaired visuo-motor sequence learning in Developmental Coordination Disorder. Res Dev Disabil. 32 (2), 749-756 (2011).
  7. Wilson, P. H., Maruff, P., Lum, J. Procedural learning in children with developmental coordination disorder. Hum Movement Sci. 22 (4-5), 515 (2003).
  8. Cermak, S. A., Larkin, D. . Developmental coordination disorder. , (2002).
  9. Taylor, J. A., Ivry, R. B. Implicit and explicit processes in motor learning. Action science. , 63-87 (2013).
  10. 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).
  11. Song, J. H., Nakayama, K. Hidden cognitive states revealed in choice reaching tasks. Trends Cogn Sci. 13 (8), 360-366 (2009).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Destrebecqz, A., Peigneux, P. Methods for studying unconscious learning. Prog Brain Res. 150, 69-80 (2005).
  15. Massion, J. Movement, posture and equilibrium: interaction and coordination. Prog Neurobiol. 38 (1), 35-56 (1992).
  16. MacKinnon, C. D., et al. Preparation of anticipatory postural adjustments prior to stepping. J Neurophysiol. 97 (6), 4368-4379 (2007).
  17. Cordo, P. J., Nashner, L. M. Properties of postural adjustments associated with rapid arm movements. J Neurophysiol. 47 (2), 287-382 (1982).
  18. Vicon Motion System Nexus Documentation. Available from: https://docs.vicon.com/display/Nexus25/Nexus+Documentation (2017)
  19. Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handness: The edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
  20. Armstrong, T., Bull, F. Development of the world health organization global physical activity questionnaire (GPAQ). J Public Health. 14 (2), 66-70 (2006).
  21. Henderson, S. E., Sugden, D. A., Barnett, A. . Movement Assessment Battery for Children – Second edition (Movement ABC-2). , (2007).
  22. Destrebecqz, A., Cleeremans, A. Can sequence learning be implicit? New evidence with the process dissociation procedure. Psychon Bull Rev. 8 (2), 343-350 (2001).
  23. De Leva, P. Adjustments to Zatsiorsky-Seluyanov’s segment inertia parameters. J Biomech. 29 (9), 1223-1230 (1996).
  24. 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).
  25. Curran, T., Keele, S. W. Attentional and nonattentional forms of sequence learning. J Exp Psychol Learn Mem Cogn. 19 (1), 189-202 (1993).
  26. 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).
  27. Destrebecqz, A., Cleeremans, A., Jiménez, L. . Attention and implicit learning. , 181-213 (2003).
  28. 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).
  29. Curran, T. Effects of aging on implicit sequence learning: Accounting for sequence structure and explicit knowledge. Psychol Res. 60 (1-2), 24-41 (1997).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. Nougier, V., Vuillerme, N., Teasdale, N. Effects of a reaction time task on postural control in humans. Neurosci. Lett. 291 (2), 77-80 (2000).
  34. Robertson, E. M. The serial reaction time task: Implicit motor skill learning?. J Neurosci. 27 (38), 10073-10075 (2007).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video