When physical actions are performed at different rates, they are not simply sped up or slowed down. Rather, categorical changes are seen in the movements. For horses and other quadrupeds, there is a switch from a walk to a trot to a gallop as the animal locomotes at higher rates, as evidenced by different phase relations between the limbs (e.g., Hoyt & Taylor, 1981). For human bipedal locomotion, there is an analogous transition from walking to running, evidenced by an abrupt change in the proportion of flight and stance times (e.g., Alexander, 1989). Such transitions in movement patterns have also been observed in the upper limbs. For example, when people perform flexion or extension movements with their two index fingers, they switch from an anti-phase to an in-phase pattern with increasing movement rate (e.g., Kelso, 1984).
Research about transitions in movement patterns has predominantly focused on changes in the relative coordination between two or more limbs. Such abrupt transitions in relative phase elicited by continuous changes in movement frequency are consistent with phase transitions in nonlinear dynamical systems. A question that has not been explored in this line of research is whether transitions in movement patterns occur within a single limb when people perform movements at different rates. There is reason to expect such transitions to occur in single limb movements principally because intralimb coordination is also a nonlinear system or coordinative structure consisting of multiple degrees of freedom at different levels (joint angles, muscles, motor units) that could reorganize with speed changes (Turvey, 1990).
To pursue this possibility, we examined possible transitions in the kinematics of movements of a single arm driven at different rates. We were especially interested in the low rates. Our approach was motivated by several studies showing that humans display significant deviations from typical arm-movement patterns when they move slowly. The instructions in these studies were to move slowly (Atkeson & Hollerbach, 1985; Nishikawa, Murray, & Flanders, 1999), to move at a constant slow speed (Doeringer & Hogan, 1998), or to move slowly and smoothly (Adam & Paas, 1996; Nagasaki, 1989). Given these instructions, participants did not have the liberty to choose how to fill the long time intervals with movement or, alternatively, to hold still. For locomotion, it is well-known that at different locomotion rates, the duration of the swing phase changes much less than the duration of the stance phase (Murray, 1967). We wondered whether a similar result would hold for the hand.
To pursue this question, we asked participants to perform the task of moving a handheld dowel between two targets in time with a metronome to bring the base of the dowel onto the target in time with the metronome clicks. We varied the metronome's click rate in different conditions and studied the movement patterns that participants spontaneously adopted. Critically, we included periods with unusually long intervals, effectively creating a situation in which participants had much more time to complete their movements than we expected them to prefer for the movements covering the distance that we used.
The analyses of kinematic changes in movement characteristics were guided by three hypotheses. The first was that with different driving periods, the movement characteristics would change abruptly, similar to the robust phenomenon of phase transition identified in bimanual coordination and locomotory patterns.
The second hypothesis was based on the influential rate-scaling model that Viviani and Terzuolo (1982) developed. This model posits that moving at different rates leads to stretching or compressing a movement profile to match a desired movement rate, with no qualitative changes coming into play. Although this model is attractive for its parsimony, it has been questioned, principally because gait transitions are observed at different rates of locomotion. Gentner (1987) summarized violations of the rate-scaling model for a wide range of movements, and such violations have been further supported by subsequent studies (e.g., Beek, 1992; Burgess-Limerick, Neal, & Abernethy, 1992; Gutnik, Nicholson, Go, Gale, & Nash, 2003). Despite these arguments and violations, there are demonstrations supporting this model, first and foremost Viviani and Terzuolo's data on typing. Hence, we considered it worthwhile to test the model in simple unimanual movements to determine the boundaries of the model's validity for this class of movements, in which it has not been tested before, to the best of our knowledge.
The third hypothesis we considered was one we called the preferred frequency hypothesis. This hypothesis relied on the idea that any moving system has a preferred frequency that is largely determined by its resonance frequency. The preferred frequency hypothesis states that people adjust their movement patterns to move as close as possible to resonance. There is experimental evidence that people adjust their movement patterns to move at or near resonance (e.g., Abe & Yamada, 2003; Goodman, Riley, Mitra, & Turvey, 2000; Hatsopoulos & Warren, 1996; Holt, Jeng, Radcliffe, & Hamill, 1995; Raftery, Cusumano, & Sternad, 2008; Rosenbaum, Slotta, Vaughan, & Plamondon, 1991; Rosenblum & Turvey, 1988; Yu, Russell, & Sternad, 2003). The preferred frequency hypothesis predicted that when people move, they would do so close to or at the preferred frequency of the moved limb. In particular, they would avoid moving slowly in the most critical conditions of the present experiment, those conditions in which the driving period was long enough for participants not to have to move quickly to accomplish the task. One way they could do so is to adopt a stereotypical movement pattern in which they only vary their dwell times on the targets, keeping their movement times approximately constant. This strategy would be like the one shown in walking (e.g., Herman, Wirta, Bampton, & Finley, 1976).
When physical actions are performed at different rates, they are not simply sped up or slowed down. Rather, categorical changes are seen in the movements. For horses and other quadrupeds, there is a switch from a walk to a trot to a gallop as the animal locomotes at higher rates, as evidenced by different phase relations between the limbs (e.g., Hoyt & Taylor, 1981). For human bipedal locomotion, there is an analogous transition from walking to running, evidenced by an abrupt change in the proportion of flight and stance times (e.g., Alexander, 1989). Such transitions in movement patterns have also been observed in the upper limbs. For example, when people perform flexion or extension movements with their two index fingers, they switch from an anti-phase to an in-phase pattern with increasing movement rate (e.g., Kelso, 1984).
Research about transitions in movement patterns has predominantly focused on changes in the relative coordination between two or more limbs. Such abrupt transitions in relative phase elicited by continuous changes in movement frequency are consistent with phase transitions in nonlinear dynamical systems. A question that has not been explored in this line of research is whether transitions in movement patterns occur within a single limb when people perform movements at different rates. There is reason to expect such transitions to occur in single limb movements principally because intralimb coordination is also a nonlinear system or coordinative structure consisting of multiple degrees of freedom at different levels (joint angles, muscles, motor units) that could reorganize with speed changes (Turvey, 1990).
To pursue this possibility, we examined possible transitions in the kinematics of movements of a single arm driven at different rates. We were especially interested in the low rates. Our approach was motivated by several studies showing that humans display significant deviations from typical arm-movement patterns when they move slowly. The instructions in these studies were to move slowly (Atkeson & Hollerbach, 1985; Nishikawa, Murray, & Flanders, 1999), to move at a constant slow speed (Doeringer & Hogan, 1998), or to move slowly and smoothly (Adam & Paas, 1996; Nagasaki, 1989). Given these instructions, participants did not have the liberty to choose how to fill the long time intervals with movement or, alternatively, to hold still. For locomotion, it is well-known that at different locomotion rates, the duration of the swing phase changes much less than the duration of the stance phase (Murray, 1967). We wondered whether a similar result would hold for the hand.
To pursue this question, we asked participants to perform the task of moving a handheld dowel between two targets in time with a metronome to bring the base of the dowel onto the target in time with the metronome clicks. We varied the metronome's click rate in different conditions and studied the movement patterns that participants spontaneously adopted. Critically, we included periods with unusually long intervals, effectively creating a situation in which participants had much more time to complete their movements than we expected them to prefer for the movements covering the distance that we used.
The analyses of kinematic changes in movement characteristics were guided by three hypotheses. The first was that with different driving periods, the movement characteristics would change abruptly, similar to the robust phenomenon of phase transition identified in bimanual coordination and locomotory patterns.
The second hypothesis was based on the influential rate-scaling model that Viviani and Terzuolo (1982) developed. This model posits that moving at different rates leads to stretching or compressing a movement profile to match a desired movement rate, with no qualitative changes coming into play. Although this model is attractive for its parsimony, it has been questioned, principally because gait transitions are observed at different rates of locomotion. Gentner (1987) summarized violations of the rate-scaling model for a wide range of movements, and such violations have been further supported by subsequent studies (e.g., Beek, 1992; Burgess-Limerick, Neal, & Abernethy, 1992; Gutnik, Nicholson, Go, Gale, & Nash, 2003). Despite these arguments and violations, there are demonstrations supporting this model, first and foremost Viviani and Terzuolo's data on typing. Hence, we considered it worthwhile to test the model in simple unimanual movements to determine the boundaries of the model's validity for this class of movements, in which it has not been tested before, to the best of our knowledge.
The third hypothesis we considered was one we called the preferred frequency hypothesis. This hypothesis relied on the idea that any moving system has a preferred frequency that is largely determined by its resonance frequency. The preferred frequency hypothesis states that people adjust their movement patterns to move as close as possible to resonance. There is experimental evidence that people adjust their movement patterns to move at or near resonance (e.g., Abe & Yamada, 2003; Goodman, Riley, Mitra, & Turvey, 2000; Hatsopoulos & Warren, 1996; Holt, Jeng, Radcliffe, & Hamill, 1995; Raftery, Cusumano, & Sternad, 2008; Rosenbaum, Slotta, Vaughan, & Plamondon, 1991; Rosenblum & Turvey, 1988; Yu, Russell, & Sternad, 2003). The preferred frequency hypothesis predicted that when people move, they would do so close to or at the preferred frequency of the moved limb. In particular, they would avoid moving slowly in the most critical conditions of the present experiment, those conditions in which the driving period was long enough for participants not to have to move quickly to accomplish the task. One way they could do so is to adopt a stereotypical movement pattern in which they only vary their dwell times on the targets, keeping their movement times approximately constant. This strategy would be like the one shown in walking (e.g., Herman, Wirta, Bampton, & Finley, 1976).
การแปล กรุณารอสักครู่..
เมื่อการกระทำทางกายภาพจะดำเนินการในอัตราที่แตกต่างกัน พวกเขาจะไม่เพียง แต่เร่งหรือชะลอความเร็วลง แต่การเปลี่ยนแปลงอย่างแท้จริงจะเห็นในการเคลื่อนไหว สำหรับม้าและสัตว์สี่เท้าอื่น มีเปลี่ยนจากเดินเป็นวิ่งเพื่อวิ่งเป็นสัตว์ locomotes ในอัตราที่สูงดังเห็นได้จากระยะที่แตกต่างกัน ความสัมพันธ์ระหว่างขา ( เช่น ฮอย&เทย์เลอร์ , 1981 )สำหรับการเคลื่อนไหวสองเท้าของมนุษย์มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยจาก เดิน วิ่ง เห็นได้จากการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในสัดส่วนของการบินและท่าทางครั้ง ( เช่น อเล็กซานเดอร์ , 1989 ) เช่นการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบการเคลื่อนไหวได้จากแขนขาส่วนบน ตัวอย่างเช่น เมื่อมีคนแสดงการเคลื่อนไหวหรือการขยายด้วยนิ้วทั้งสองของพวกเขาพวกเขาเปลี่ยนจากการต่อต้านโครงการรูปแบบเฟสกับอัตราการเพิ่มของการเคลื่อนไหว ( เช่น เคลโซ , 1984 ) .
การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนไหว มีการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบเด่นเน้นสัมพันธ์ประสานงานระหว่างสองคนหรือมากกว่าแขนเช่นการเปลี่ยนแปลงในความสัมพันธ์ระยะฉับพลันโดยใช้การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในการเคลื่อนไหวที่สอดคล้องกับขั้นตอนการเปลี่ยนความถี่ในระบบพลวัตแบบไม่เชิงเส้น คำถามที่ยังไม่ได้สำรวจในบรรทัดของงานวิจัยนี้คือว่า การเปลี่ยนรูปแบบการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นภายในแขนเดียว เมื่อ คน แสดงการเคลื่อนไหวในอัตราที่แตกต่างกันมันมีเหตุผลที่จะคาดหวังเช่นการเปลี่ยนที่เกิดขึ้นในการเคลื่อนไหวเป็นหลัก เพราะการประสานงาน intralimb เดียวขาก็ไม่เชิง หรือนักศึกษา ระบบโครงสร้างที่ประกอบด้วยหลายองศาของเสรีภาพในระดับต่าง ๆ ( มุมข้อต่อกล้ามเนื้อ มอเตอร์หน่วย ) ที่สามารถจัดกับการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ( turvey , 2533 )
ไล่ความเป็นไปได้นี้เราตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ในลักษณะของการเคลื่อนไหวของแขนเดียวขับเคลื่อนในอัตราที่แตกต่างกัน เราสนใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอัตราต่ำ วิธีการของเราถูกกระตุ้นโดยหลายการศึกษาแสดงให้เห็นว่ามนุษย์แสดงความเบี่ยงเบนไปจากรูปแบบการเคลื่อนไหวแขนทั่วไปเมื่อพวกเขาไปอย่างช้าๆ คำแนะนำในการศึกษาเหล่านี้จะย้ายช้า ( atkeson & hollerbach , 1985 ;นิชิกาวะ เมอร์เรย์ & Flanders , 1999 ) การย้ายที่ความเร็วคงที่ช้า ( doeringer &โฮแกน , 1998 ) , หรือการย้ายช้าและราบรื่น ( อดัม& PaaS , 1996 ; Nagasaki , 1989 ) ให้คำแนะนำเหล่านี้ ผู้เข้าร่วมโครงการไม่ได้มีเสรีภาพในการเลือกวิธีการเพื่อเติมเต็มช่วงเวลาที่ยาวนานกับการเคลื่อนไหว หรือ อีกวิธีหนึ่งคือ การอยู่นิ่งๆ สำหรับการเคลื่อนไหว มันเป็นที่รู้จักกันดีว่าอัตราการเคลื่อนที่แตกต่างกันระยะเวลาของการสวิง ระยะการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าระยะเวลาของการยืนระยะ ( Murray , 1967 ) เราสงสัยว่าผลที่คล้ายกันจะถือในมือ
ไล่คำถามนี้เราถามผู้เข้าร่วมแสดงงานย้ายเดือยมือถือระหว่างสองเป้าหมายในเวลากับเครื่องเมตรอนอมนำฐานของเดือยไปยังเป้าหมายในเวลากับเครื่องเมตรอนอมคลิกเราแตกต่างกันอัตราคลิกของเมโทรนอมในเงื่อนไขที่แตกต่างกันและศึกษารูปแบบการเคลื่อนไหวที่ผู้เข้าร่วมได้ประกาศใช้ วิกฤตที่เรารวมกับช่วงระยะเวลายาวผิดปกติได้อย่างมีประสิทธิภาพ สร้างเป็นสถานการณ์ซึ่งผู้เรียนมีเวลามากขึ้นเพื่อให้เคลื่อนไหวของพวกเขามากกว่าที่เราคาดไว้พวกเขาต้องการสำหรับการเคลื่อนไหวที่ครอบคลุมระยะทางที่เราใช้
การวิเคราะห์เชิงการเปลี่ยนแปลงลักษณะการเคลื่อนไหวที่ถูกชี้นำโดยสมมติฐาน 3 . ครั้งแรกกับการขับแต่ละช่วงเวลา ลักษณะการเคลื่อนไหว จะเปลี่ยนทันที คล้ายกับปรากฏการณ์ที่แข็งแกร่งของการเปลี่ยนเฟสที่ระบุในการประสานงานอาหมและรูปแบบ locomotory .
สมมติฐานที่สอง ขึ้นอยู่กับอัตราการปรับรูปแบบและอิทธิพลที่วิเวียนนิ terzuolo ( 1982 ) พัฒนา รุ่นนี้ posits ที่ย้ายในอัตราที่แตกต่างกันนำไปสู่การยืดหรือบีบอัดข้อมูลให้ตรงกับการเคลื่อนไหวการเคลื่อนไหวที่ต้องการอัตราการไม่มีคุณภาพเข้ามาในการเล่น แม้ว่ารุ่นนี้มีเสน่ห์ของความตระหนี่ ก็ถูกสอบสวนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะการเดินเปลี่ยนจะสังเกตได้ในอัตราที่แตกต่างกันของการเคลื่อนไหว . เจนต์เนอร์ ( 1987 ) สรุป การละเมิดอัตราปรับรูปแบบสำหรับช่วงกว้างของการเคลื่อนไหวและการละเมิดดังกล่าวได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมโดยภายหลังการศึกษา ( เช่น บีค , 1992 ; เบอร์เกสส์ ลิเมอริค นีล &อะเบอร์เนธี , 1992 ; gutnik นิโคลสัน , , ไป , เกล &แนช , 2003 ) แม้จะมีการละเมิดการขัดแย้งเหล่านี้และมีการเดินขบวนสนับสนุนรูปแบบนี้ แรก และชั้นดี และ terzuolo วิเวียนีข้อมูลที่พิมพ์ ดังนั้น เราคิดว่ามันคุ้มค่าที่จะทดสอบแบบง่าย unimanual การเคลื่อนไหวเพื่อกำหนดขอบเขตของความตรงของโมเดลคลาสของขบวนการนี้ ซึ่งยังไม่ได้รับการทดสอบก่อนเพื่อที่ดีที่สุดของความรู้ของเรา
สามสมมุติฐาน เราถือว่าเป็นหนึ่งเราเรียกว่าสมมติฐานความถี่ที่ต้องการ สมมติฐานนี้ได้อาศัยความคิดมีคลื่นความถี่ที่ต้องการย้ายระบบใด ๆที่ส่วนใหญ่จะพิจารณาจากความถี่เรโซแนนซ์ของ ที่ต้องการความถี่สมมติฐานระบุว่าคนปรับรูปแบบการเคลื่อนไหวของพวกเขาเพื่อย้ายใกล้เคียงเป็นไปได้ที่จะเสียงสะท้อนมีหลักฐานว่าคนทดลองปรับรูปแบบการเคลื่อนไหวของพวกเขาที่จะย้ายที่หรือใกล้เรโซแนนซ์ ( เช่น อาเบะ &ยามาดะ , 2003 ; Goodman , ไรลีย์ , Mitra & turvey , 2000 ; hatsopoulos &วอร์เรน , 1996 ; Holt , Jeng Radcliffe , & Hamill , 1995 ; raftery cusumano , & sternad 2008 ; โรเซนบอม , , , slotta Vaughan , &พลาโมนดอน , 1991 ; โรเซิ่นบลูม& turvey , 1988 ; ยู รัสเซล & sternad , 2003 )สมมติฐานความถี่ที่ต้องการ คาดการณ์ว่าเมื่อคนย้าย พวกเขาจะอยู่ใกล้หรือที่ความถี่ที่ต้องการย้ายแขนขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่พวกเขาจะหลีกเลี่ยงการเคลื่อนตัวอย่างช้าๆ ในเงื่อนไขที่สำคัญที่สุดของการทดลองปัจจุบันเงื่อนไขเหล่านั้นซึ่งในการขับรถช่วงยาวพอสำหรับคนไม่ต้องย้ายได้อย่างรวดเร็วเพื่อให้บรรลุงานวิธีหนึ่งที่พวกเขาสามารถทำได้คือกิจกรรมการเคลื่อนไหวที่แสดงแบบแผนที่พวกเขาเท่านั้นที่แตกต่างกันของพวกเขาอาศัยอยู่ครั้งบนเป้าหมาย รักษาครั้งการเคลื่อนไหวของพวกเขาประมาณคงที่ กลยุทธ์นี้จะเป็นเหมือนที่แสดงในการเดิน ( เช่น เฮอร์แมน , wirta แบมป์เติ้น& Finley , ,
, 1976 )
การแปล กรุณารอสักครู่..