모터 프로그램

Motor program

모터 프로그램은 어떤 행동을 수행하는 데 수반되는 많은 자유도를 중앙에서 조직하고 통제하는 운동의 추상적인 표현이다.[1]p. 182효율적이고 다른 경로를 통해 전달되는 신호는 중추신경계가 움직임을 예측, 계획 또는 유도할 수 있게 한다.모터 프로그램 개념에 대한 근거는 다음과 같다.[1]p. 182

  1. 다른 정보(피드백)의 처리는 급속한 이동에 대한 지속적인 규제에 비해 너무 느리다.
  2. 반응 시간("이동" 신호와 이동 시작 사이의 시간)은 이동 복잡성에 따라 증가하며, 이동이 사전에 계획되었음을 시사한다.
  3. 움직이는 사지의 피드백 없이도 이동이 가능하다.더욱이 도달과 같은 피드포워드 이동의 속도와 가속도는 대상의 거리에 매우 비례한다.
  4. 운동 동등성의 존재, 즉 여러 가지 방법으로 동일한 작용을 수행하는 능력, 예를 들어 다른 조건에서 다른 근육이나 같은 근육을 사용하는 능력이다.이는 최종 출력을 특정 근육 작용 시퀀스로 변환하는 일반 코드가 존재함을 시사한다.
  5. 뇌 활성화가 운동보다 선행한다.예를 들어, 보조 모터 영역은 자발적 이동 1초 전에 활성화된다.

이는 피드백 정보의 중요성을 과소평가하기 위한 것이 아니며, 단지 피드백을 넘어서는 다른 수준의 통제가 사용된다는 것을 의미한다.[1]

  1. 초기 위치에 대한 정보로 이동하기 전, 또는 아마도 척수 기구를 조정하기 위해서입니다.
  2. 이동 중, 오차의 유무를 "감시"하거나 반사적으로 이동의 변조에 직접 사용되는 경우.
  3. 반응의 성공을 결정하고 모터 학습에 기여하려는 움직임 이후.

중앙조직

개방 및 폐쇄 루프 이론

반응 체인 가설

윌리엄 제임스(1890년)가 제안한 반응 체인 즉 반사 체인 가설은 움직임 통제에 대한 가장 초기 설명 중 하나였다.[2]이 개방 루프 가설은 움직임이 첫 번째 행동을 시작하기 위해서만 주의를 필요로 한다고 가정했다.[1]p. 165이와 같이, 이후의 각각의 움직임은 근육으로부터 반응으로 생성된 다른 정보에 의해 자동적으로 촉발된다고 생각되었다.피드백이 이 과정에 포함되지만, 환경에 예기치 않은 변화가 있을 경우 지속적인 움직임은 수정할 수 없다. 피드백은 오류 확인을 위해 내부적으로 생성된 일부 기준 값과 비교되지 않는다.그러나, 탈선된 동물과[3] 인간을[4] 포함한 연구는 피드백이 움직임에 필요하지 않다는 것을 암시하고, 따라서 반응 체인 가설은 움직임 통제에 대한 불완전한 설명을 제공한다.

아담스의 폐쇄 루프 이론

개방형 루프 응답 체인 가설과는 대조적으로, 아담스의 폐쇄 루프 이론은 다른 정보의 처리가 인간의 운동 제어에서 중심적임을 시사했다.[5]아담스의 폐쇄 루프 이론은 느리고 등급이 매겨진 선형 위치설정 과제에 초점을 맞춘 기초적인 모터 학습 연구에 바탕을 두고 있으며, 이는 목표 수요에 부응하기 위한 오류 감지 및 교정을 수반한다.움직임을 학습하기 위해서는 기억의 두 상태(즉, 기억 추적과 지각 추적)로 구성된 "모터 프로그램"이 필요하다.기억 추적(언어 학습에서 기억을 회상하는 것과 동일)은 운동 운동을 시작하고, 운동 초기 방향을 선택하고, 운동 초기 부분을 결정한다.동작 결과에 대한 연습과 피드백에서 메모리 트레이스를 강화한다(모터 학습 참조).또한 지각 트레이스(언어 작업에서 인식 기억과 유사함)는 궤적을 따라 정확한 위치로 사지를 안내하는 데 관여한다.이것은 들어오는 피드백을 지각 트레이스와 비교함으로써 이루어진다. 지각 트레이스는 사지가 과거 경험에서 올바른/잘못된 엔드포인트에 있는 감각적 결과로부터 형성된다.에러가 발생할 경우 동작의 목표에 따라 움직임이 적절할 때까지 사지를 조정한다.중요한 것은 움직임이 정확할수록 수집되어 유지되는 지각적 추적이 유용하다는 점이다.

비록 이 이론이 모터 학습 연구에서 중요한 도약을 나타냈지만,[1] 아담스의 폐쇄 루프 이론의 한 가지 약점은 저장 상태(모터 프로그램)와 동작 사이의 일대일 매핑의 필요조건이었다.이것은 중추신경계의 저장 용량과 관련된 문제를 제시하였다. 광범위한 움직임은 똑같이 큰 모터 프로그램 저장소를 필요로 할 것이다.게다가, 이 이론은 새로운 움직임을 위한 운동 프로그램이 어떻게 형성되었는지 설명하는데 사용될 수 없었다.

슈미트의 스키마 이론

초기 모터 프로그램 이론은 새로운 움직임에서 모터 프로그램 저장 또는 적용에 대한 적절한 설명을 제공하면서 진행 중인 움직임의 수정에 대한 피드백의 영향을 보여주는 증거를 적절히 설명하지 못했다.결과적으로, 일반화된 모터 프로그램(GMP)의 개념이 개발되었다.[1]p. 205GMP는 이벤트의 순서, 이벤트의 상대적 타이밍 및 이벤트가 생성되는 상대적 힘에 관련된 불변 특성을 가진 이동 클래스의 추상적 표현을 포함하는 것으로 생각된다.특정한 움직임이 어떻게 수행되어야 하는가를 결정하기 위해서, 전체적인 운동 지속시간, 수축의 전체적인 힘, 그리고 관련된 근육과 같은 변수들을 GMP에 명시한다. 이 모터 프로그램 개념의 개정은 소설의 제작뿐만 아니라 동일한 운동 프로그램으로 많은 다른 움직임들을 만들어 낼 수 있게 한다.새 매개 변수를 지정하여 이동하십시오.

리처드 슈미트(1975)는 폐쇄 루프 이론에 반대하여, 일반 규칙을 포함하는 모터 프로그램을 개방 루프 제어 프로세스와 GMP의 관여를 통해 다른 환경 또는 상황적 맥락에 적용할 수 있다고 제안하면서 [6]모터 제어에 대한 스키마 이론을 제안했다.[7]p. 32슈미트의 이론에서 스키마(심리학)는 공간적, 시간적 근육 패턴을 생성하여 특정한 움직임을 만들어 내는 일반화된 규칙들을 담고 있다.[7]p. 32따라서, 새로운 동작을 배울 때, 개인이 움직임과 작업 맥락을 가진 이전의 경험에 따라 매개변수의 선택(신기한 움직임 문제를 줄임)에 근거하여 새로운 GMP를 생성하거나, 기존 GMP를 정제(저장 문제 감소)할 수 있다.

슈미트에 따르면 개인이 움직임을 일으킨 후 네 가지가 기억 속에 저장된다.[6]

  1. 팔다리와 신체의 자기 기만적인 정보와 같은 운동의 초기 조건.
  2. 속도 및 힘과 같이 일반화된 모터 프로그램에 사용되는 매개변수인 모터 프로그램의 응답 규격.
  3. 그 움직임의 느낌에 대한 정보를 담고 있는 반응의 감각적 결과는, 그 움직임의 느낌, 표정, 소리 등을 담고 있다.
  4. 결과에 대한 지식(KR)을 가진 이동의 실제 결과에 대한 정보를 포함하는 이동의 결과.

이 정보는 리콜 스키마와 인식 스키마를 포함하는 모터 응답 스키마의 구성요소에 저장된다.리콜과 인식 스키마는 초기 조건과 실제 결과 사이의 관계를 사용하기 때문에 강하게 연관되어 있지만, 이형성이 없다.[6]그들은 반응 규격을 사용하여 특정 반응을 선택하기 위해 리콜 스키마를 사용하는 반면, 인식 스키마는 감각적 결과를 가지고 반응을 평가하기 위해 사용된다는 점에서 다르다.움직임 전체에 걸쳐, 인식 스키마는 반응의 효율성을 평가하기 위해 진행 중인 움직임으로부터 기대되는 감각 정보(예: 자기 기만 및 외향적)와 비교된다.[7]p. 32운동을 마무리할 때 오류 신호가 전송되며, 스키마는 결과에 대한 감각 피드백과 지식을 기반으로 수정된다(모터 학습 참조).

스키마 이론은 모터 학습이 각 동작으로 리콜 및 인식 스키마를 갱신하는 연속적인 프로세스로 구성됨을 보여준다.[7]p. 33

다중 쌍체 전방 및 역모형

모터 프로그램의 조직과 제어에 대한 다른 관점은 원하는 감각 피드백(즉 출력)을 얻기 위해 모터 명령어(즉, 입력)를 선택하는 계산 과정으로 간주될 수 있다.[8]모터 명령의 선택은 사지의 현재 상태, 신체의 방향 및 신체가 상호작용할 환경 내의 항목의 특성 등 많은 내부 및 외부 변수에 따라 달라진다.이러한 변수들의 가능한 조합 수가 매우 많으므로, 모터 제어 시스템은 주어진 상황에 적절한 명령을 제공할 수 있어야 한다.적절한 명령을 선택하기 위한 하나의 전략은 모듈식 접근방식을 포함한다. 각 컨트롤러가 하나의 또는 작은 컨텍스트에 적합하도록 여러 개의 컨트롤러가 존재한다.현재 컨텍스트의 추정에 기초하여 적절한 모터 명령을 생성하기 위해 컨트롤러를 선택한다.

이 모듈형 시스템은 모터 제어와 모터 학습 모두를 설명하는데 사용될 수 있으며 적응 가능한 내부 전방 및 역 모델을 필요로 한다.전방 모델은 시스템 입력 사이의 전방 또는 인과 관계를 설명하며, 발생할 감각 피드백을 예측한다.역모형(컨트롤러)은 환경적 맥락에서 원하는 상태 변화를 일으키는 모터 명령을 생성한다.모터 학습 중에 전방과 역방향 모델은 모듈 내의 책임 신호에 의해 쌍으로 결합되고 단단하게 결합된다.전방 모델의 예측과 감각 상황별 단서를 이용하여 책임신호는 각 쌍이 현재 동작을 제어하는 책임을 져야 하는 정도를 나타낸다.

모터 프로그램 손상

소뇌 변성

도달 오류는 흔히 소뇌 변성 환자에게서 발견된다.이는 이들의 모터 명령이 다중 조인트 운동에 내재된 상호작용 토크를 사전에 보상하지 않음을 시사한다.[9][10][11][12]이를 이해하기 위해 여러 연구가 수행되었으며, 이러한 손상이 역모형의 오작동 때문일 수 있다는 증거가 제공되었다.

  • 소뇌는 역모형을[13] 나타내는데 지배적인 역할을 한다.
  • 소뇌는 힘 분야에서 팔의 움직임을 배우는 동안 활발하다.[14]

이 지식과 함께, 실험 스미스와 Shadmehr(2005년)[15]가 실시한 적용된 힘 분야에 대한 재판(진행 중인 운동을 수정하에는)내에서도 다음 재판을 업데이트한 다음 재판에서 i.e. 변화unrel 이 사용 오류를 조정할 소뇌 과목에 대한 장애인 능력 운동 명령을 변경할 수 있고 설명했다.ated이전 시행 착오에 대해).이것은 Mascheke 외 연구진의 이전 작업과 일치했다.([16]2004) 소뇌 변성술을 받은 사람들을 설명한 사람은 사지 역학 작용이 변경되었을 때 운동 명령을 채택하는 데 어려움을 겪었다.

참고 항목

참조

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추가 읽기

운동 제어에 대한 감각적 기여

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  2. Bent LR, McFadyen BJ, Inglis JT (July 2005). "Vestibular contributions during human locomotor tasks". Exerc Sport Sci Rev. 33 (3): 107–13. doi:10.1097/00003677-200507000-00002. PMID 16006817.
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이동 제어

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반사, 트리거 및 자발적 이동

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속도, 정확성, 이동 복잡성

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