The effect of contextual cues on the encoding of motor memories

上下文提示对运动记忆编码的影响

【总述】探究7个context cue分别如何影响运动记忆的形成。实验均在相反的力场中进行。结果表明，运动的空间视觉和本体感受状态的变化远比简单视觉上下文提示的变化有效。

本研究使用干扰范式来调查不同上下文线索和状态变化的相对有效性。自变量分别为：光标颜色、背景颜色、周围视觉运动、在不同工作空间位置移动、视觉对象定向、视觉反馈位置、本体感受位置。

【实验】

每个实验6个被试，共8个实验。采用虚拟现实系统进行。被试坐在椅子上（图1A），右手抓住机器人的手柄，手柄上装有力传感器，用于测量所施加的力。上方的计算机监视器提供视觉反馈，并通过镜子将其垂直投射到眼睛。所有实验都包含与运动相关的上下文提示。实验均要求被试从中心位置出发，向八个外围等距目标之一进行移动（图1B）。在此过程中，会产生顺时针（CW）或逆时针（CCW）的力场。每个实验使用一种上下文提示，据此可知力场的方向。

【图1】绿色圆圈为出发点，黄色圆圈为目标点。

每个实验中，一半的被试的上下文提示与力场方向相匹配，另一半的上下文提示与相反的力场方向相匹配。一块有18个试验。曝光在力场的前阶段由不施加力的12个块组成（216个试验），然后是75个块的曝光阶段（1350个试验），最后4个块的曝光后阶段（72个试验）。每次试验，手形光标呈现300毫秒后启动，然后既显示目标提示又显示上下文提示；延迟1000毫秒后发出声音，表明开始向目标移动。如果移动时间介于150-250毫秒，显示“GREAT”；否则将给出过快或过慢警告。

【实验1 光标颜色】光标的颜色为红色或蓝色，并唯一指定了相关力场的方向（CW和CCW场分别显示为图2中的A和B）。

【图2】A：红色光标提示唯一指定了顺时针力场。B：蓝色光标唯一指定了逆时针力场。对照实验是在两种情况下使用相同的光标颜色。C：从中心位置到目标的直线路径与手部路径的最大垂直误差（MPE）（深蓝色实线是颜色光标条件，浅蓝色实线是相同光标颜色条件）。D：整个实验中计算出的力补偿百分比。E：在中心和目标之间移动时手的路径。施加CW力场的以红色显示，施加CCW力场的以蓝色显示。F：相同光标颜色条件下的手路径。

【结果】在曝光期间，力补偿均没有显著增加；去除力场后未观察到轨迹偏离直线，表明被试尚未学习到两个相反力场的特定补偿。

【结论】光标颜色是无效的上下文提示。

【实验2 相同的光标颜色】光标颜色始终为红色，为对照组。

【结果】在曝光期间，MPE略有下降，力补偿均未发现显著增加；去除力场时未观察到轨迹偏离直线，表明被试尚未学习到两个力场的特定补偿。

【结论】光标颜色是无效的上下文提示。

【实验3 在不同工作空间位置移动】中心位置在矢状中平面的右侧或左侧10 cm。

【图3】A：任务向右偏移提示唯一指定了CW力场。B：任务向左偏移提示唯一指定了CCW力场。

【结果】在曝光期间，轨迹偏差减小；从曝光的初始到最终，MPE显著降低。在曝光后期去除力场时，轨迹与直线在相反方向上有非常明显的偏离，表明被试已经学会了对两个力场方向的特定补偿。

【结论】在不同工作空间位置移动是有效的上下文提示。

【实验4 背景颜色】背景和光标颜色为红色或蓝色，指示相关力场的方向。

【图4】

【结果】在曝光期间，轨迹偏差很明显；从最初到最终曝光，MPE略有降低，但力补偿百分比没有显著增加。在曝光后期去除力场时，未观察到轨迹与直线的偏离，表明被试没有学习到两个力场方向的特定补偿。

【结论】背景颜色是无效的上下文提示。

【实验5周围视觉运动】上下文提示是通过显示10个相关力场的方向顺时针或逆时针旋转的移动盘提供的。

【图5】

【结果】在曝光期间，与直线的偏差略微减小；从曝光期的初始到最终，MPE均没有显著降低，且力补偿没有增加。在曝光后期去除力场时，轨迹与直线有微小偏差。

【结论】周围视觉运动是无效的上下文提示。

【实验6 视觉对象定向】检验了对象（例如手持工具）的视觉定向是否可以作为上下文提示。红手光标通过10个0.2厘米的红棒连接到半径2厘米的红盘上，红棒的方向是光标位置的左侧或右侧。物体从水平方向旋转了30°。

【图6】

【结果】在曝光期间，与直线的偏差略有减少；从曝光的最初到最终，MPE显著降低，力补偿显著增加。在曝光后期去除力场时，轨迹与直线有些偏离，表明被试对两个力场方向有了特定补偿。

【结论】视觉对象定向是有效的上下文提示。

【实验7 视觉反馈位置】检查了在不同工作空间位置提供的视觉反馈的上下文影响。整个视觉反馈（中心位置，目标和光标）在中线的左侧或右侧偏移了10 cm。

【图7】

【结果】在曝光期间，与直线的偏差大为减小；从曝光期的最初到最终，MPE显著降低和力补偿显著增加。在曝光后期去除力场时，轨迹与直线强烈偏离，表明被试学习了两个力场方向的特定补偿。

【结论】视觉反馈位置是有效的上下文提示。

【实验8 本体感受位置】整个视觉反馈始终显示在相同的中心位置，但是运动向中线左侧或右侧偏移了10厘米。

【图8】

【结果】在曝光期间，与直线的偏差大为减小；从曝光期的最初到最终，MPE显著降低，力补偿显著增加。在曝光后期去除力场时，轨迹与直线强烈偏离，表明被试学会了对两个力场方向的特定补偿。

【结论】本体感受位置是有效的上下文提示。

【总结】

在不同工作空间位置移动、视觉对象定向、视觉反馈位置、本体感受位置是有效的上下文提示，光标颜色、背景颜色、周围视觉运动是无效的上下文提示。