Räumliches versus massenhaftes Kompetenzlernen

In der kognitiven Psychologie ist das Üben am effektivsten, wenn die Trainingseinheiten zeitlich verteilt (in Abständen) stattfinden und nicht, wenn sie nahe beieinander (gehäuft) stattfinden. Dieses Phänomen, von dem angenommen wird, dass es in Tiermodellen langfristige Potenzierungsmechanismen in Gang setzt und das als Abstandseffekt beschrieben wird, wurde im motorischen Bereich nicht untersucht. Es ist nicht bekannt, ob räumliches motorisches Training länger anhaltende Lerneffekte hervorruft als massiertes motorisches Training.

Ziel und Studienpopulation:

Der Zweck dieser Untersuchung besteht darin, die Relevanz des Abstandseffekts beim Erlernen motorischer Fähigkeiten bei gesunden Freiwilligen und bei Patienten mit chronischem Schlaganfall zu bewerten.

Design:

Experiment 1: Bestimmung des Langzeitlernens bei gesunden Freiwilligen mit räumlicher und massenhafter Übung:

Die erste Hypothese ist, dass räumliches Üben das langanhaltende Erlernen einer motorischen Aufgabe (definiert als Leistungsverbesserungen, die 1 und 3 Monate nach dem Training gemessen werden) in größerem Maße fördert als massenhaftes Üben in getrennten Gruppen gesunder Freiwilliger. Gesunde Freiwillige üben eine gut charakterisierte Quetschkraftaufgabe nach beabstandeten oder gehäuften Zeitplänen in einem faktoriellen Design (n=26). Wenn sich diese Hypothese als richtig erweist, werden wir wie von PIRC vorgeschlagen mit den Experimenten 2 und 3 fortfahren, um Informationen über die Mechanismen zu gewinnen, die der überlegenen Trainingsstrategie bei gesunden Freiwilligen zugrunde liegen (Exp. 2), und um festzustellen, ob diese Trainingsstrategie auch überlegen ist Massenpraxis bei Schlaganfallpatienten (Exp 3), ein Thema von entscheidender Bedeutung in der Neurorehabilitation.

Experiment 2: Untersuchung der Mechanismen, die den überlegenen Effekten räumlicher gegenüber massenhafter Übungen bei gesunden Freiwilligen zugrunde liegen, rTMS:

Frühere Arbeiten zeigten die Beteiligung des primären motorischen Kortex (M1) an der Konsolidierung des motorischen Lernens und die Bedeutung der Aufmerksamkeitskontrolle von oben nach unten durch den präfrontalen Kortex. Es ist möglich, dass eine verstärkte Rekrutierung dieser beiden Regionen zu den überlegenen Leistungsniveaus führt, die mit räumlichem Training erreicht werden. Hier planen wir, die Auswirkungen von hemmendem 1-Hz-TMS, angewendet auf M1 und PFC, auf Leistungsverbesserungen durch räumliches Training zu untersuchen. Wir gehen davon aus, dass die Überlegenheit der räumlichen Praxis im Vergleich zur Massenpraxis durch die Herunterregulierung der Aktivität in M1 und PFC zunichte gemacht wird, nicht jedoch durch Schein- oder PPC-Stimulation (posterior parietal cortex) (n=104).

Experiment 3: Bestimmung des Langzeitlernens bei Schlaganfallpatienten mit räumlicher und massenhafter Übung:

Wir gehen davon aus, dass sich das motorische Lernen bei Patienten mit chronischem Schlaganfall durch räumliches Üben stärker verbessert als durch Massenübungen (n=42).

Von dieser Studie wird erwartet, dass sie die Rolle des Abstandseffekts auf das motorische Lernen des Menschen beschreibt und zwei der möglichen neuronalen kortikalen Substrate bei gesunden Probanden und ihre möglichen positiven Auswirkungen auf das motorische Lernen nach einem Schlaganfall identifiziert.

Experiment 4: Bestimmung, ob ursprüngliche Erkenntnisse mit dem Abstandseffekt beim expliziten motorischen Lernen auf implizites/prozedurales motorisches Lernen verallgemeinert werden:

Die Fähigkeit zur Verallgemeinerung auf implizites motorisches Lernen ist wichtig, da implizites Lernen (auch als prozedurales Lernen bekannt), das als Lernen definiert wird, das ohne Bewusstsein und ohne Absicht erfolgt, der Entwicklung von Automatismus zugrunde liegt, die alle gut erlernten motorischen Fähigkeiten charakterisiert (Reber, 1993; Squire, 2004). Für die Zwecke der Schlaganfallrehabilitation ist es daher wichtig zu bestimmen, ob und wie der Abstandseffekt beim impliziten (prozeduralen) Lernen auftritt, der der Entwicklung der Automatizität zugrunde liegt, die alle gut erlernten motorischen Fähigkeiten charakterisiert. Darüber hinaus ist es bei der Verwendung expliziter motorischer Sequenzierungsaufgaben schwierig zu bestimmen, ob der Abstandseffekt die allgemeine motorische Fähigkeit oder sequenzspezifische Fähigkeiten fördert. Mit anderen Worten: Leistungsvorteile durch den Abstandseffekt können aus Verbesserungen der visuomotorischen Transformation resultieren, die zum Drücken der Tasten auf der Platine unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen einer Sequenz erforderlich sind, oder aus Verbesserungen der motorischen Sequenzierung. Beide Probleme können mit der seriellen Reaktionszeitaufgabe (oder SRTT) gelöst werden, einer gut untersuchten impliziten Lernaufgabe für motorische Sequenzen, die in diesem Protokoll ausführlicher beschrieben wird (Nissen und Bullemer, 1984).

Wir gehen davon aus, dass der Abstandseffekt beim impliziten motorischen Sequenzlernen sequenzspezifisch auftritt. Wir nehmen an, dass ein SMA-basiertes motorisches Netzwerk der Überlegenheit des Abstandseffekts für das implizite Lernen motorischer Sequenzen zugrunde liegt. Wir werden dies zeigen, indem wir 1-Hz-TMS verwenden, um virtuelle Läsionen zu erzeugen und einen Ursache-Wirkungs-Zusammenhang zwischen der SMA (oder M1, aber nicht CZ oder Schein) und überlegenen motorischen Fähigkeiten mit Spaced-over-Massed-Training (n=80) herzustellen.

Zielparameter:

Das primäre Ergebnismaß wird eine Verbesserung der Klemmkraft sein. Sekundäre Ergebnismessungen werden Messungen der motorischen kortikalen Erregbarkeit sein, einschließlich motorisch evozierter Potenzialamplituden, intrakortikaler Hemmung und Erleichterung.

Beim prozeduralen/impliziten motorischen Sequenzlernen wird das primäre Ergebnismaß eine Verbesserung der Fähigkeiten sein, die sich in einem Unterschied in der Reaktionszeit zwischen sequenzierten und zufällig geordneten Versuchen zeigt.