Skillnadsinlärning versus massvis färdighetsinlärning

Inom kognitiv psykologi är praktiken mest effektiv när träningspassen är fördelade över tid (fördelade), snarare än när de är nära varandra (massade). Detta fenomen, som tros engagera långsiktiga potentieringsliknande mekanismer i djurmodeller och beskrivs som avståndseffekt, har inte undersökts i den motoriska domänen. Det är inte känt om sektionerad motorisk träning framkallar längre varaktiga inlärningseffekter än massmotorisk träning.

Mål och studiepopulation:

Syftet med denna undersökning är att bedöma relevansen av avståndseffekten i motorisk inlärning hos friska frivilliga och hos patienter med kronisk stroke.

Design:

Experiment 1: Fastställande av långsiktigt lärande hos friska frivilliga med spridd och samlad praktik:

Den första hypotesen är att spridd träning kommer att förbättra långvarig inlärning av en motorisk uppgift (definierad som prestationsförbättringar mätt 1 och 3 månader efter träning) i större utsträckning än samlad träning i separata grupper av friska frivilliga. Friska volontärer kommer att öva en välkarakteriserad nypkraftsuppgift efter fördelade eller samlade scheman i en faktoriell design (n=26). Om denna hypotes visar sig vara korrekt, kommer vi att fortsätta som föreslagits av PIRC, till experiment 2 och 3, för att få information om mekanismerna bakom den överlägsna träningsstrategin hos friska frivilliga (Exp 2) och för att avgöra om denna träningsstrategi också är överlägsen samlad praktik hos strokepatienter (Exp 3), en fråga av avgörande betydelse vid neurorehabilitering.

Experiment 2: Studie av mekanismer som ligger till grund för överlägsna effekter av spridd över samlad träning hos friska frivilliga, rTMS:

Tidigare arbete har visat involveringen av den primära motoriska cortex (M1) i konsolideringen av motorisk inlärning och vikten av top-down uppmärksamhetskontroll av den prefrontala cortexen. Det är möjligt att en förbättrad rekrytering av dessa två regioner förmedlar de överlägsna prestationsnivåer som uppnås med distanserad utbildning. Här planerar vi att studera effekterna av hämmande 1 Hz TMS applicerad på M1 och PFC på prestationsförbättringar med distanserad träning. Vi antar att överlägsenheten av spridd övning, i förhållande till samlad övning, kommer att upphävas genom nedreglering av aktiviteten i M1 och PFC men inte genom sken- eller posterior parietal cortex (PPC) stimulering (n=104).

Experiment 3: Bestämning av långtidsinlärning hos strokepatienter med spridd och samlad praktik:

Vi antar att motorisk inlärning hos patienter med kronisk stroke kommer att förbättras i större utsträckning med mellanrum än med massövning (n=42).

Denna studie förväntas avgränsa rollen av avståndseffekten på människans motoriska inlärning och identifiera två av de möjliga neurala kortikala substraten hos friska frivilliga och dess möjliga fördelaktiga effekter på motorisk inlärning efter stroke.

Experiment 4: Bestämning av om ursprungliga fynd med avståndseffekten i explicit motorisk inlärning generaliserade till implicit/procedurell motorisk inlärning:

Förmågan att generalisera till implicit motorisk inlärning är viktig eftersom implicit inlärning (även känd som procedurell inlärning), som definieras som inlärning som sker utan medvetenhet och utan avsikt, ligger till grund för utvecklingen av automatik som kännetecknar all välinlärd motorik (Reber, 1993; Squire, 2004). För strokerehabiliteringssyfte är det därför viktigt att fastställa om och hur avståndseffekten uppstår för implicit (procedurell) inlärning som ligger till grund för utvecklingen av automatik som kännetecknar all välinlärd motorik. Med hjälp av explicita motoriska sekvenseringsuppgifter är det dessutom svårt att avgöra om avståndseffekten hjälper allmän motorik eller sekvensspecifik skicklighet. Med andra ord kan prestandafördelar från avståndseffekten härröra från förbättringar i den visuomotoriska transformationen som krävs för att trycka på tangenterna på kortet oberoende av närvaron eller frånvaron av sekvens, eller från förbättringar av motorsekvensering. Båda dessa frågor kan lösas med hjälp av den seriella reaktionstidsuppgiften (eller SRTT), en välstuderad implicit motorsekvensinlärningsuppgift som beskrivs mer i detalj i detta protokoll (Nissen och Bullemer, 1984).

Vi antar att avståndseffekten uppstår på ett sekvensspecifikt sätt för implicit motorisk sekvensinlärning. Vi antar att ett SMA-baserat motornätverk ligger till grund för överlägsenheten av avståndseffekten för implicit motorsekvensinlärning. Vi kommer att visa detta genom att använda 1Hz TMS för att skapa virtuella lesioner och upprätta en orsak-effekt-länk mellan SMA (eller M1 men inte CZ eller bluff) och överlägsen motorisk skicklighet med Spaced over Massed-träning (n=80).

Utfallsmått:

Det primära resultatmåttet kommer att vara förbättring av nypkraft. Sekundära utfallsmätningar kommer att vara mått på motorisk kortikal excitabilitet inklusive motorisk framkallade potentialamplituder, intrakortikal hämning och underlättande.

För procedurell/implicit motorisk sekvensinlärning kommer det primära resultatmåttet att vara en förbättring av skickligheten som ses av en skillnad i reaktionstid mellan sekvenserade och slumpmässigt ordnade försök.