ITEM METADATA RECORD
Title: Neural activation patterns during the performance and acquisition of interlimb-coordination tasks under different forms of feedback
Other Titles: Neurale activatiepatronen tijdens het uitvoeren en verwerven van interledematen coördinatietaken onder diverse vormen van feedback
Authors: Puttemans, Veerle; M9711138
Issue Date: 24-Apr-2009
Abstract: Tegen de achtergrond van gedragsdata poogt het huidig doctoraatsproject een neurale grondslag te bieden voor het leren van bimanuele coördinatiepatronen en de invloedrijke rol die bewegingsgerelateerde informatiebronnen (feedback) op het verwerven en de uitvoering van zulke taken heeft.In een eerste gedragsstudie werd de invloed van toegevoegde visuele feedback op het verwerven van een bimanuele spatiale dissociatietaak nagegaan (hoofdstuk 2). Vermits reeds aangetoond werd dat zulke online visuele feedback een doeltreffende informatiebron kan zijn tijdens het verwerven van een niet-geprefereerd coördinatiepatroon (Lee et al, 1995; Swinnen et al., 1997a, 1997b), veronderstelden we dat het aanbieden van toegevoegde visuele feedback ook het verwerven van een spatiale dissociatietaak zou bevorderen. Onze resultaten toonden echter aan dat deze toegevoegde feedback het aanleren en transfereren van het geleerde patroon naar een andere omgeving belemmerde.Voornoemde resultaten deden de vraag rijzen naar de neurale grondslag van de invloed die bepaalde soorten toegevoegde feedback hebben op het verwerven en uitvoeren van een complexe bimanuele coördinatietaak. Hiertoe werd functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) aangewend. In een eerste studie werd de neurale basis nagegaan van de uitvoering van een bimanueel coördinatiepatroon van een cognitief tot geautomatiseerd uitvoeringsniveau in de afwezigheid van enige toegevoegde informatiebron (hoofdstuk 3). Vervolgens werd het neurale activatiepatroon van bimanuele coördinatie in de aan- versus afwezigheid van een online visuele feedbackbron vergeleken, opnieuw van een cognitief tot geautomatiseerd stadium (hoofdstuk 4). Tenslotte werd het effect van training met een online visuele versus online auditieve feedbackbron op de neurale activatie onderzocht (hoofdstuk 5).Gebaseerd op voorgaande fMRI studies (Karni et al, 1995; Hikosaka et al, 2002; Van Mier, 2000; Doyon and Ungerleider, 2002; Debaere et al, 2004) verwachtten we over het leerproces heen een daling in corticale en een stijging in subcorticale activatie te vinden (hoofdstuk 3). Bovendien verwachtten we om díe gebieden te onthullen die in stijgende mate betrokken raken bij of afgestemd raken op het verwerken van de specifieke feedbackbron, aangeboden tijdens de training. In het kader van gedragsdata die aantoonden dat (a) uitvoerders geleidelijk aan afhankelijk kunnen worden van de feedback, aangeboden tijdens de training (Salmoni et al, 1984; Schmidt and Lee, 2005), en (b) dat de beschikbare feedbackbronnen uiteindelijk een onderdeel van de ontstane bewegingsrepresentatie kunnen worden (Barnett et al, 1973; Proteau et al, 1992), veronderstelden we dat deze specifieke neurale netwerken een verhoogde differentiatie zouden vertonen naarmate de training vorderde (hoofdstuk 4-5). Tenslotte stelden we de hypothese voorop dat de gebieden, toegewijd aan de verwerking van de specifieke feedback, ook (ten dele) geactiveerd zouden blijven tijdens uitvoeringscondities zonder deze toegevoegde feedback (hoofdstuk 5).Beeldvormingsresultaten toonden trainingsgerelateerde activatiedalingen in de prefrontale, premotorische, operculaire, supramarginale, anterieur cingulaire en supplementair motorische cortex. Deze dalingen reflecteerden een vermindering van aandachtsvergende sensorische processen en een onderdrukking van geprefereerde coördinatiepatronen. Ook na het punt waarop zichtbare verbeteringen in prestatie plaatsvonden, deden zich neurale activatiedalingen voor die wezen op een verhoogde neurale efficiëntie. Omgekeerd, vertoonden enkel het putamen en cerebellum leergerelateerde activatiestijgingen. Zulk patroon ondersteunt de cruciale rol van deze twee structuren in de lange termijn geheugenvorming voor coördinatietaken.Vergelijking tussen niet-visueel en visueel gestuurde uitvoeringen toonde voor de niet-visuele uitvoeringswijze significant hogere en langdurigere activatie in de supplementair motorische cortex en posterieur cingulaire zone. Voor de visueel gestuurde uitvoeringswijze werd over training heen een occipito-parieto-premotorisch en cerebellair netwerk overheersend. Dit duidt erop dat de verworven interne representatie van het uit te voeren patroon niet alleen de motorische commando’s maar eveneens de (interne en) trainingsspecifieke extern toegevoegde informatie bevat.Vergelijking tussen een visueel en auditief getrainde groep toonde tenslotte leergerelateerde activatiestijgingen in gebieden geassocieerd met de modaliteitsspecifieke feedback waaronder de proefpersonen trainden: de visueel getrainde groep vertoonde specifieke stijgingen in een occipito-parieto-frontaal netwerk terwijl de auditief getrainde groep specifieke stijgingen toonde in de (pre-)supplementair motorische cortex, het cerebellum, de temporele en operculaire gebieden. Opmerkelijk vertoonde de uitvoering zonder toegevoegde feedback activatie in gebieden die ten dele gerelateerd waren aan het verwerken van de trainingsspecifieke feedbackbronnen, maar een meer omvattende studie moet hierover verder uitsluitsel verschaffen. Opnieuw suggereert zulk patroon dat de feedbackbronnen, aangeboden tijdens training, geïntegreerd worden in de bewegingsrepresentatie. De huidige resultaten bieden op deze manier evidentie voor een neurale grondslag voor de ‘specificity-of-learning’ hypothese (Barnett et al, 1973; Proteau et al, 1992). Referenties:Barnett ML, Ross D, Schmidt RA, Todd B (1973) Motor skills learning and the specificity of training principle. Res Q Exerc Sport. 44: 440-447.Debaere F, Wenderoth N, Sunaert S, Van Hecke P, Swinnen SP (2004) Changes in brain activation during the acquisition of a new bimanual coordination task. Neuropsychologia 42: 855-867.Doyon J, Ungerleider LG (2002) Functional anatomy of motor skill learning. In Neuropsychology of Memory (Squire LR, Schacter DL, eds). New York: Guilford Press.Hikosaka O, Nakamura K, Sakai K, Nakahara H (2002) Central mechanisms of motor skill learning. Curr Opin Neurobiol. 12: 217-222.Karni A, Meyer G, Jezzard P, Adams MM, Turner R, Ungerleider LG (1995) Functional MRI Evidence for Adult Motor Cortex Plasticity During Motor Skill Learning. Nature 377: 155-158.Lee TD, Swinnen SP, Verschueren S (1995) Relative phase alterations during bimanual skill acquisition. J Mot Behav. 27: 263-274.Proteau L, Marteniuk RG, Lévesque L (1992) A sensorimotor basis for motor learning: Evidence indicating specificity of practice. Q J Exp Psychol. A 44: 557-575.Salmoni AW, Schmidt RA, Walter CB (1984) Knowledge of results and motor learning - A review and critical reappraisal. Psychol Bull. 95: 355-386.Schmidt RA, Lee TD (2005) Augmented Feedback. In Motor Control and Learning: A Behavioral Emphasis (Schmidt RA, Lee TD, eds), pp 364-400. Champaign, IL: Human Kinetics.Swinnen SP, Dounskaia N, Walter CB, Serrien DJ (1997a) Preferred and induced coordination modes during the acquisition of bimanual movements with a 2:1 frequency ratio. Exp Psychol Hum Percept Perform. 23: 1087-1110.Swinnen SP, Lee TD, Verschueren S, Serrien DJ, Bogaerds H (1997c) Interlimb coordination: Learning and transfer under different feedback conditions. Hum Mov Sci. 16: 749-785.Van Mier H (2000) Human learning: dynamic systems. In Brain Mapping. The system (Mazziotta JC, Toga AW, Frackowiak RSJ, eds), pp 605-620. San Diego: Academic Press.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Movement Control & Neuroplasticity Research Group

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.