Învățarea motorie - Motor learning

Învățarea motorie se referă, în linii mari, la modificările mișcărilor unui organism care reflectă schimbările în structura și funcția sistemului nervos. Învățarea motorie are loc în diferite perioade de timp și grade de complexitate: oamenii învață să meargă sau să vorbească de-a lungul anilor, dar continuă să se adapteze la schimbările de înălțime, greutate, forță etc. pe parcursul vieții lor. Învățarea motorie permite animalelor să dobândească noi abilități și îmbunătățește netezimea și precizia mișcărilor, în unele cazuri, calibrând mișcări simple, cum ar fi reflexele . Cercetarea învățării motorii ia în considerare adesea variabile care contribuie la formarea programului motor (adică, la un comportament motor calificat), sensibilitatea proceselor de detectare a erorilor și puterea schemelor de mișcare (vezi programul motor ). Învățarea motorie este „relativ permanentă”, deoarece capacitatea de a răspunde în mod adecvat este dobândită și păstrată. Câștigurile temporare în performanță în timpul practicii sau ca răspuns la o anumită perturbare sunt adesea denumite adaptare motorie , o formă tranzitorie de învățare. Cercetările în domeniul neurologiei privind învățarea motorie se referă la ce părți ale creierului și măduvei spinării reprezintă mișcări și programe motorii și modul în care sistemul nervos procesează feedback pentru a schimba conectivitatea și punctele forte sinaptice. La nivel comportamental, cercetarea se concentrează pe proiectarea și efectul principalelor componente care conduc învățarea motorie, adică structura practicii și feedback-ul. Momentul și organizarea practicii pot influența păstrarea informațiilor, de exemplu, modul în care sarcinile pot fi împărțite și practicate (a se vedea, de asemenea, practica variată ), iar forma precisă de feedback poate influența pregătirea, anticiparea și îndrumarea mișcării.

Abordarea comportamentală

Structura practicii și interferența contextuală

Interferența contextuală a fost inițial definită ca „interferența funcțională în învățarea responsabilă de îmbunătățirea memoriei”. Efectul de interferență contextuală este „efectul asupra învățării a gradului de interferență funcțională găsit într-o situație practică atunci când mai multe sarcini trebuie învățate și practicate împreună”. Variabilitatea practicii (sau practica variată ) este o componentă importantă a interferenței contextuale, deoarece plasează variațiile sarcinii în cadrul învățării. Deși practica variată poate duce la performanțe slabe pe tot parcursul fazei de achiziție, este importantă pentru dezvoltarea schemelor, care este responsabilă pentru asamblarea și îmbunătățirea păstrării și transferului învățării motorii.

În ciuda îmbunătățirilor de performanță observate într-o serie de studii, o limitare a efectului de interferență contextual este incertitudinea cu privire la cauza îmbunătățirilor de performanță, deoarece atât de multe variabile sunt manipulate în mod constant. Într-o recenzie a literaturii, autorii identifică faptul că au existat puține modele pentru a explica îmbunătățirile experimentelor care utilizează paradigma de interferență contextuală. Deși nu au existat modele în literatură, au fost identificate zone și limitări comune care justificau efectele de interferență:

  1. Deși abilitățile învățate necesită mișcări ale întregului corp, majoritatea sarcinilor aveau o caracteristică comună; toate conțineau componente care puteau fi izolate.
  2. Majoritatea studiilor care susțin efectul de interferență au folosit mișcări lente care au permis ajustări ale mișcării în timpul execuției mișcării.
  3. Potrivit unor autori, transferul bilateral poate fi provocat prin condiții alternative de practică, deoarece o sursă de informații se poate dezvolta din ambele părți ale corpului. În ciuda îmbunătățirilor observate în aceste studii, efectele de interferență nu ar fi atribuite îmbunătățirilor lor și ar fi fost o coincidență a caracteristicilor sarcinii și a programului de practică.
  4. Terminologia „abilităților complexe” nu a fost bine definită. Manipulările procedurale, care variază între experimente (de exemplu, schimbarea similitudinii între sarcini) au fost citate ca un factor care contribuie la complexitatea abilităților.

Feedback-ul dat în timpul antrenamentului

Feedback-ul este considerat o variabilă critică pentru dobândirea abilităților și este definit în general ca orice fel de informații senzoriale legate de un răspuns sau mișcare. Feedback-ul intrinsec este produs de răspuns - apare în mod normal atunci când se face o mișcare și sursele pot fi interne sau externe corpului. Sursele tipice de feedback intrinsec includ viziunea , propriocepția și audiția . Feedback-ul extrinsec este o informație mărită furnizată de o sursă externă, pe lângă feedback-ul intrinsec. Feedback-ul extrinsec este uneori clasificat ca cunoaștere a performanței sau cunoaștere a rezultatelor.

Mai multe studii au manipulat caracteristicile de prezentare a informațiilor de feedback (de exemplu, frecvență, întârziere, activități interpolate și precizie) pentru a determina condițiile optime pentru învățare. Vezi Figura 4, Figura 6 și rezumatul Tabelului 1 pentru o explicație detaliată a manipulării feedback-ului și cunoașterii rezultatelor (vezi mai jos).

Cunoașterea performanței

Cunoașterea performanței (KP ) sau feedback cinematic se referă la informațiile furnizate unui interpret, indicând calitatea sau modelarea mișcării lor. Poate include informații precum deplasarea, viteza sau mișcarea articulației. KP tinde să fie distinct de feedback-ul intrinsec și mai util în sarcinile din lumea reală. Este o strategie adesea folosită de antrenori sau practicanți în reabilitare.

Cunoașterea rezultatelor

Cunoașterea rezultatelor (KR) este definită ca informații extrinseci sau augmentate furnizate unui interpret după un răspuns, indicând succesul acțiunilor lor în ceea ce privește un obiectiv de mediu. KR poate fi redundant cu feedback intrinsec, în special în scenarii din lumea reală. Cu toate acestea, în studiile experimentale, se referă la informațiile furnizate dincolo de acele surse de feedback care sunt primite în mod natural atunci când se face un răspuns (de exemplu, feedback-ul produs de răspuns; De obicei, KR este, de asemenea, verbal sau verbalizabil. Impactul KR asupra motorului învățarea a fost bine studiată și unele implicații sunt descrise mai jos.

Proiectarea experimentală și cunoașterea rezultatelor

Adesea, experimentatorii nu reușesc să separe aspectul relativ permanent al schimbării în capacitatea de a răspunde (adică indicativ de învățare) de efecte tranzitorii (adică indicativ de performanță). Pentru a explica acest lucru, au fost create modele de transfer care implică două faze distincte. Pentru a vizualiza designul transferului, imaginați-vă o grilă 4x4. Titlurile coloanelor pot fi intitulate „Experimentul nr. 1” și „Experimentul nr. 2” și indică condițiile pe care doriți să le comparați. Titlurile rândurilor sunt intitulate „Achiziție” și „Transfer” prin care:

  1. Blocul de achiziție (2 coloane) conține condițiile de testare în care este manipulată o anumită variabilă (adică niveluri diferite de KR aplicate) și diferite grupuri primesc tratamente diferite. Acest bloc reprezintă efectele tranzitorii ale KR (adică performanța)
  2. Blocul de transfer (2 coloane) conține condițiile de testare în care variabila respectivă este menținută constantă (adică un nivel comun de KR aplicat; în mod normal o condiție fără KR). Atunci când este prezentat cu o condiție fără KR, acest bloc reprezintă efectele persistente ale KR (adică învățarea). În schimb, dacă acest bloc este dat subiecților într-un format în care KR este disponibil, efectele tranzitorii și persistente ale KR sunt complicate și se susține că nu poate fi interpretat pentru efectele de învățare.

După o perioadă de odihnă, se susține că schimbarea capacității de răspuns (adică efecte) este cea atribuită învățării, iar grupul cu cea mai eficientă performanță a învățat cel mai mult.

Rolul funcțional al cunoașterii rezultatelor și al potențialelor confuzii ale efectelor

KR pare să aibă multe roluri diferite, dintre care unele pot fi privite ca fiind temporare sau tranzitorii (adică efecte de performanță). Trei dintre aceste roluri includ: 1) motivația, 2) funcția asociativă și 3) îndrumarea. Influența motivațională poate crește efortul și interesul interpretului în sarcină, precum și să mențină acest interes odată cu eliminarea KR. Deși este important pentru a crea interes pentru sarcină în scopuri de performanță și învățare, totuși nu se cunoaște măsura în care aceasta afectează învățarea. Funcția asociativă a KR este probabil implicată în formarea asociațiilor dintre stimul și răspuns (adică, Legea efectului ). Cu toate acestea, acest efect suplimentar nu este în măsură să țină seama de constatările din sarcinile de transfer care manipulează frecvența relativă a KR; în mod specific, scăderea frecvenței relative are ca rezultat o învățare îmbunătățită. Pentru o discuție alternativă despre modul în care KR poate calibra sistemul motor în lumea exterioară (a se vedea teoria schemelor din programul motor ). Rolul de orientare al KR este probabil cel mai influent pentru învățare, deoarece atât sursele interne, cât și cele externe de feedback joacă un rol de ghidare în îndeplinirea unei sarcini motorii. Întrucât interpretul este informat despre erorile în executarea sarcinii, discrepanța poate fi utilizată pentru a îmbunătăți continuu performanța în următoarele încercări. Cu toate acestea, ipoteza de îndrumare postulează că furnizarea de prea mult feedback extern, mărit (de exemplu, KR) în timpul practicii poate determina cursantul să dezvolte o dependență dăunătoare de această sursă de feedback. Acest lucru poate duce la performanțe superioare în timpul practicii, dar la performanțe slabe la transfer - o indicație a învățării motorii slabe. În plus, implică faptul că, pe măsură ce interpretul se îmbunătățește, condițiile KR trebuie să fie adaptate în funcție de abilitățile interpretului și de dificultatea sarcinii pentru a maximiza învățarea (vezi cadrul punctului de provocare ).

Specificitatea ipotezei învățării

Specificitatea ipotezei învățării sugerează că învățarea este cea mai eficientă atunci când sesiunile de practică includ condiții de mediu și mișcare care seamănă foarte mult cu cele necesare în timpul îndeplinirii sarcinii - replicând nivelul de competență țintă și contextul pentru performanță. p. 194 Aceasta sugerează că beneficiul specificității în practică apare deoarece învățarea motorie este combinată cu practica fizică în timpul sportului sau abilității învățate. p. 90 Contrar credințelor anterioare, învățarea abilităților se realizează alternând învățarea motorie și performanța fizică, făcând sursele de feedback să funcționeze împreună. Procesul de învățare, în special pentru o sarcină dificilă, are ca rezultat crearea unei reprezentări a sarcinii în care sunt integrate toate informațiile relevante referitoare la performanța sarcinii. Această reprezentare devine strâns asociată cu o experiență crescândă în îndeplinirea sarcinii. Ca urmare, eliminarea sau adăugarea unei surse semnificative de informații după o perioadă de practică în care a fost prezentă sau nu, nu determină deteriorarea performanței. Alternarea învățării motorii și a practicii fizice poate duce în cele din urmă la o performanță excelentă, dacă nu chiar mai bună, spre deosebire de doar practica fizică.

Abordarea fiziologică

De cerebel si bazale ganglionul sunt critice pentru invatare cu motor. Ca urmare a nevoii universale de mișcare calibrată corespunzător, nu este surprinzător faptul că cerebelul și ganglionii bazali sunt conservați pe scară largă între vertebrate, de la pești la oameni .

Prin învățarea motorie, omul este capabil să obțină un comportament foarte calificat, iar printr-un antrenament repetitiv se poate aștepta un grad de automatitate. Și, deși acesta poate fi un proces rafinat, s-au învățat multe din studiile comportamentelor simple. Aceste comportamente includ condiționarea clipirii ochilor , învățarea motorie în reflexul vestibulo-ocular și cântecul păsărilor . Cercetările asupra Aplysia californica , limacul de mare, au dat cunoștințe detaliate despre mecanismele celulare ale unei forme simple de învățare.

Un tip de învățare motorie are loc în timpul funcționării unei interfețe creier-computer . De exemplu, Mikhail Lebedev , Miguel Nicolelis și colegii lor au demonstrat recent plasticitatea corticală care a dus la încorporarea unui actuator extern controlat printr-o interfață creier-mașină în reprezentarea neuronală a subiectului.

La nivel celular, cu motor de învățare se manifestă în neuronii din cortexul motor . Folosind tehnici de înregistrare cu o singură celulă , Dr. Emilio Bizzi și colaboratorii săi au arătat comportamentul anumitor celule, cunoscute sub numele de „ celule de memorie ”, care pot suferi modificări de durată cu practica.

Învățarea motorie se realizează și la nivel musculo - scheletic . Fiecare neuron motor din corp inervează una sau mai multe celule musculare și împreună aceste celule formează ceea ce este cunoscut sub numele de unitate motorie. Pentru ca o persoană să efectueze chiar și cea mai simplă sarcină motorie, activitatea a mii din aceste unități motorii trebuie coordonată. Se pare că corpul se ocupă de această provocare prin organizarea unităților motorii în module de unități a căror activitate este corelată.

Învățarea motorie dezordonată

Tulburare de coordonare a dezvoltării

Deficiențele asociate cu tulburarea de coordonare a dezvoltării (DCD) implică dificultăți în învățarea noilor abilități motorii, precum și control postural limitat și deficite în coordonarea senzoriomotorie. Se pare că copiii cu DCD nu sunt capabili să îmbunătățească performanța sarcinilor motorii complexe doar prin practică. Cu toate acestea, există dovezi că instruirea specifică sarcinii poate îmbunătăți performanța sarcinilor mai simple. Învățarea deprinderilor abilitate poate fi corelată cu activitatea creierului, în special cu o reducere a activității creierului în regiunile asociate cu practica motrică calificată.

Apraxia

Învățarea motorie a fost aplicată recuperării accidentului vascular cerebral și neurorehabilitării, deoarece reabilitarea este, în general, un proces de reînvățare a abilităților pierdute prin practică și / sau antrenament. Deși clinicienii de reabilitare utilizează practica ca o componentă majoră în cadrul unei intervenții, rămâne o diferență între controlul motor și cercetarea învățării motorii și practica de reabilitare. Paradigmele obișnuite de învățare motorie includ paradigme ale brațelor robotice, în care indivizii sunt încurajați să reziste împotriva unui dispozitiv de mână pe parcursul mișcărilor specifice ale brațelor. Un alt concept important pentru învățarea motorie este cantitatea de practică implementată într-o intervenție. Studiile referitoare la relația dintre cantitatea de instruire primită și păstrarea memoriei la o anumită perioadă de timp după aceea au fost un accent popular în cercetare. S-a demonstrat că supraînvățarea duce la îmbunătățiri majore în păstrarea pe termen lung și un efect redus asupra performanței. Paradigmele practicii de învățare motorie au comparat diferențele dintre diferite programe de practică și a propus că repetarea acelorași mișcări nu este suficientă pentru a reînvăța o abilitate, deoarece nu este clar dacă recuperarea creierului adevărat este obținută doar prin repetare. Se sugerează că metodele de compensare se dezvoltă prin repetare pură și pentru a provoca modificări corticale (recuperare adevărată), indivizii ar trebui să fie expuși unor sarcini mai provocatoare. Cercetările care au implementat practica de învățare și reabilitare motorie au fost folosite în cadrul populației cu accident vascular cerebral și includ formarea abilităților brațelor, terapia mișcării induse de constrângeri , stimularea neuromusculară declanșată de electromiograf , terapia interactivă a robotului și reabilitarea bazată pe realitatea virtuală . Un studiu recent de condiționare ischemică a fost administrat prin umflarea și deflația manșetei tensiunii arteriale la braț, pentru a facilita învățarea. A arătat pentru prima dată la oameni și animale că condiționarea ischemică poate spori învățarea motorie și că îmbunătățirea este păstrată în timp. Beneficiile potențiale ale condiționării ischemice se extind mult dincolo de accident vascular cerebral la alte populații de reabilitare neuro-, geriatrică și pediatrică. Aceste descoperiri au fost prezentate pe știrile Global Medical Discovery.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe