Deze sectie beschrijft de reeks experimenten uitgevoerd door de twee polydactylie proefpersonen, P1 en P2, om de neuromechanica en functies van hun handen te onderzoeken. Sommige experimenten betroffen bovendien een groep controlepersonen met vijfvingerige handen. De studie werd goedgekeurd door de institutionele ethische commissies aan de Universiteit van Freiburg, Imperial College London, EPFL en King ‘ s College London., Elke proefpersoon gaf geïnformeerde toestemming voor het starten van elk experiment.
MRI-analyse van de handanatomie
de onderliggende anatomie van de hand van proefpersoon P1 werd gevisualiseerd met behulp van MRI in het Department of Perinatal Imaging and Health, King ‘ s College London. T1 gewogen, inversion recovery en proton density beelden werden verkregen met een 1.5 Tesla Siemens Aera systeem (Erlangen, DE). Er konden geen foto ‘ s worden gemaakt van proefpersoon P2 vanwege een metalen tandheelkundig implantaat.
handbiomechanica
een speciale handinterface om de isometrische kracht van elke vinger te meten (zie Fig., 2a) werd ontwikkeld door de Human Robotics group, Imperial College London, om het krachtvermogen van linker-of rechtervingers te onderzoeken, bij individuen met vijf-of zesvingerige handen. De hand werd horizontaal op de interface geplaatst zoals afgebeeld in Fig. 2a. vijf of zes van de acht 3D geprinte steunen, elk aangebracht op een load cell (HTC), kunnen lineair glijden om een linker-of rechterhand van elke grootte tegemoet te komen, zodat het onderwerp comfortabel een verticale kracht met de punt van elke vinger kan uitoefenen.
krachten over alle vingers werden geregistreerd bij 128 Hz., Met deze interface werden experimenten uitgevoerd op de twee polydactylie-proefpersonen en op een populatie van 13 controle-proefpersonen (zes vrouwen) met vijfvingerige handen tussen de 25 en 35 jaar oud. De proefpersonen zaten voor een tafel met de interface erop gepositioneerd zodat de onderarm in een natuurlijke positie op de tafel lag.
aanvankelijk werd de proefpersonen gevraagd de maximaal mogelijke kracht uit te oefenen met één vinger. Deze maximale kracht (MF) werd voor elke vinger apart geregistreerd, beginnend met de duim en eindigend met de pink., Figuur 2b toont de MF voor vijf-en zesvingerige proefpersonen. Met behulp van deze gegevens de slavernij eij, die de afhankelijkheid tussen de vingers i en j, werd berekend als
waar ik de vinger die het genereert MF terwijl Fj(i) is de kracht die gelijktijdig met de vingers j en MFj is de maximale kracht van de vinger j. De verslavende voor vijf – en zes vingers onderwerpen worden gepresenteerd in Fig. 2d.,
vervolgens werd de proefpersonen gevraagd 10%, 20% of 30% van MF te controleren tijdens 15 lange onderzoeken. Er werden drie onderzoeken uitgevoerd op elk krachtniveau, waarbij 3 × 3 × 5 = 45 of 3 × 3 × 6 = 54 onderzoeken per sessie werden uitgevoerd voor respectievelijk vijf-en zesvingerige proefpersonen. Vijfvingerige proefpersonen voerden slechts één sessie uit, terwijl de zesvingerige proefpersonen twee (subject P1) of drie (subject P2) sessies uitvoerden. De gegevens van dit experiment werden gebruikt om te onderzoeken hoe de krachtvariabiliteit afhangt van de hoeveelheid uitgeoefende kracht., In elk onderzoek werd de krachtvariabiliteit berekend als de standaardafwijking van de kracht over het tijdvenster /128 s, die werd geselecteerd zodat de proefpersonen in bijna alle onderzoeken de vereiste kracht gedurende deze periode correct uitoefenden. Vijf onderzoeken (1 Onderzoek bij een controlepersoon, 2 proeven bij proefpersoon P1 en 2 proeven bij proefpersoon P2) werden van de analyse uitgesloten omdat zij buitengewoon hoge schommelingen van de kracht in de tijd aan het licht brachten, wat erop wijst dat de taak bij deze proeven niet met succes werd uitgevoerd., Figuur 2c toont de standaardafwijking van de kracht als functie van de grootte van de kracht voor vijf – en zesvingerige proefpersonen.
functionele MRI
P1 en een groep van negen controledeelnemers met vijfvingerige handen namen deel aan het fMRI-experiment. P2 werd uitgesloten vanwege een metalen tandheelkundig implantaat. In een blokontwerp voerden de deelnemers een tapbeweging uit gedurende 20 s met één vinger (20 tikken per blok, 1 tik per seconde), gevolgd door 10 S rust. Vier blokken werden voor elke vinger in pseudo-gerandomiseerde volgorde uitgevoerd (24 onderzoeken voor P1 en 20 onderzoeken voor controles)., P1 voerde twee sessies uit, één voor elke hand. Controles uitgevoerd slechts één sessie met de rechterhand. Alle deelnemers werden getraind op de bewegingen voordat ze de fMRI scanner binnengingen.
beelden werden verkregen op een 7T-scanner met korte boring (Siemens Medical, Duitsland) met een 32-kanaals Tx/Rx rf-spoel (Nova Medical, Duitsland). Functionele beelden werden verkregen met behulp van een sinusoïdale uitlezing EPI sequentie23 en bestonden uit 28 axiale plakjes. Plakjes werden over de centrale sulcus geplaatst (ongeveer orthogonaal aan de centrale sulcus) om de primaire motorische cortices te bedekken (voxel resolutie 1.,3 × 1,3 × 1,3 mm3; TR = 2 s, GV = 210 mm, te = 27 ms, flip angle = 75°, GRAPPA = 2). Anatomische beelden werden verkregen met behulp van een MP2RAGE sequence24 om de precieze lokalisatie van de precentrale sulcus mogelijk te maken (zie hieronder) en voor weergavedoeleinden (te = 2,63 ms, TR = 7,2 ms, TI1 = 0,9 s, TI2 = 3,2 s, TRmprage = 5 s). Om coregistratie tussen de functionele en anatomische beelden te bevorderen, werd ook een EPI-volume van de hersenen verkregen met dezelfde hellingshoek als bij de functionele runs (81 plakjes, voxel-resolutie 1.3 × 1.3 × 1.3 mm3, FOV = 210 mm, te = 27 ms, flip angle = 75°, GRAPPA = 2)., De proefpersonen werden in liggende positie gescand.
alle beelden werden geanalyseerd met behulp van de spm8-software (Wellcome Centre for Human Neuroimaging, Londen, UK). Voorbewerking van fMRI-gegevens omvatte slice timing correctie, ruimtelijke herschikking, gladmaken (FWHM = 2 mm) en coregistratie met anatomische beelden. Caret 5 (van Essen Laboratory, Washington University School Of Medicine) werd gebruikt voor oppervlaktevisualisatie. Lokaliseren van de voxels opgenomen in de analyse van activeringspatronen (aanvullende Fig., 3) werd een eerste GLM-analyse berekend, die één regressor per vinger omvatte (6 voor P1 en 5 voor besturingselementen) en zes regressoren voor starre bewegingen. Een functioneel masker voor vingerbewegingen werd gedefinieerd als de actieve voxels in het F-contrast geassocieerd met elk type vingerbeweging (p < 0,05 FWE). Daarnaast werd een anatomisch masker ontworpen met behulp van gepubliceerde probabilistische cytoarchitectonische maps25,26,27., Het anatomische masker omvatte de primaire motorische cortex M1 (Brodmann gebieden 4a en 4p) en de primaire somatosensorische cortex S1 (Brodmann gebieden 3a, 3b, 1 en 2). Het anatomische masker werd terug geprojecteerd op de oorspronkelijke ruimte van elke deelnemer. Dit leidde tot 2190 voxels in de linkerhersenhelft van P1 voor rechter vingerbewegingen, 2037 voxels in de rechterhersenhelft van P1 voor linker vingerbewegingen, en 343,8 ± 417,1 (gemiddelde ± std) voxels in de linkerhersenhelft van controles voor rechter vingerbewegingen (aanvullende Fig. 3).,
om de activeringspatronen te analyseren binnen de geselecteerde voxels die geassocieerd zijn met elk onderzoek van vingerbewegingen, werd een tweede GLM-analyse berekend, die één regressor voor elk onderzoek van vingertikken omvatte (24 voor P1 en 20 voor controles) en zes regressoren voor rigide bewegingen. Afzonderlijk voor elke deelnemer werden de bètaschattingen voor elke tikken proef geëxtraheerd binnen de geselecteerde voxels (resulterend in een trial × voxels matrix)., Deze hoog-dimensionale patronen werden naar twee dimensies geprojecteerd door klassieke multidimensionale schaling (MDS), waarbij laag-dimensionale projecties ongeveer de paarsgewijze afstanden tussen de hoog-dimensionale activeringspatronen behouden14. Als afstandsmetriek voor de MDS gebruikten we de cross-gevalideerde Mahalanobis distance14. Voor de vijfvingerige controlegroep werd MDS voor elke proefpersoon afzonderlijk uitgevoerd. Omdat MDS-projecties een willekeurige rotatie veroorzaken, hebben we de projecties van de individuele proefpersonen afgestemd met Procrustes alignment14. Standaard fout-ellipsen weergegeven in Fig., 2e werden berekend uit de covariantie over de proefpersonen. Omdat de uitlijning van Procrustes ook een deel van de werkelijke Inter-subject variabiliteit14 kan verwijderen, gebruikten we een Monte-Carlo-procedure om een correctie te schatten en corrigeerden we de standaardfout-ellipsen overeenkomstig 14. Voor het polydactly subject P1 hebben we de covariantie berekend door de proeven te bootstrappen. Voor elk bootstrap-monster werd een MDS-projectie berekend. De bootstrapped MDS projecties werden uitgelijnd met Procrustes alignment. Standaard fout ellipsen (vijg. 2e, aanvullende Fig., 4) werden berekend op basis van de covariantie over bootstrapped MDS-projecties, gecorrigeerd met correctiefactoren die volgens een Monte Carlo-procedure werden ingeschat14.
Vingerlokalisatietaak
een vingerlokalisatietaak20 werd uitgevoerd om de waargenomen handvorm van P1, P2 en van een groep van negen controles te onderzoeken. Deelnemers werden geblinddoekt en hun hand werd onder een structuur geplaatst met een 2D grid. Ze moesten op het raster wijzen met de index van de vrije hand naar de cued-locaties op de geteste hand., Ze moesten drie locaties op elke vinger identificeren: de eerste knokkel, de tweede knokkel en de punt (in totaal 18 locaties per hand voor P1 en P2, en 15 locaties voor controles). Elke locatie werd zes keer getest voor P1 en P2, vier keer voor controles. De taak werd uitgevoerd voor beide handen in P1 en P2, alleen voor de rechterhand in besturingselementen. De taak werd eenmaal uitgevoerd met tactile cueing, dat wil zeggen de doellocaties werden aangeraakt met een plastic filament, en eenmaal met verbale cueing, dat wil zeggen de doellocaties werden mondeling benoemd., De lokalisatiefout werd voor elke geteste locatie gemeten als de 2D-Euclidische afstand tussen de gerapporteerde posities op het raster en de werkelijke posities van de geteste locaties op het raster (Fig. 2f). Vergelijkbare resultaten werden verkregen met tactiele en orale cueing; we rapporteren alleen de resultaten van tactiele cueing.
objectmanipulatie en algemene bewegingstaken
experimentele opstelling: de proefpersonen zaten voor een bureau tijdens de twee hieronder beschreven taken., Een elektromagnetisch motion capture systeem (Polhemus Liberty 240/16-16) werd gebruikt om de hand-en vingerbewegingen tijdens de objectmanipulatie en de Algemene bewegingstaken vast te leggen (zie aanvullende Fig. 5A). De handen werden op 0,6 m afstand van het belangrijkste Polhemus-systeem gehouden om het opnameruis onder 0,005 mm te houden. in totaal werden 12 respectievelijk 14 sensoren aan de hand en vingers van vijf – of zesvingerige proefpersonen bevestigd met behulp van medische tape. Elke sensor meet drie Cartesiaanse coördinaten voor de positie en drie hoeken voor de oriëntatie ten opzichte van het centraal station., Elke sensor werd aangesloten op het Polhemus systeem door kunststof geïsoleerde aluminium draden. Twee grote sensoren (9 × 11 × 6 mm3 op maximale posities, 9,1 g) werden geplaatst op de huid bovenop de middelste en duim metacarpale botten. De andere waren kleine sensoren (bolvormig, 17,3 mm lengte, 1,8 mm buitendiameter, <1 g) die werden geplaatst op de distale en proximale vingerkootjes van elke vinger. Metingen werden geregistreerd bij 120 Hz.
objectmanipulatietaak: de twee polydactylie-proefpersonen en 13 controle-proefpersonen met vijfvingerige handen (zes vrouwen, gemiddelde leeftijd 24.,8 met standaardafwijking 2.0) heeft deelgenomen aan een objectmanipulatietaak. De experimentele procedure voor de objectmanipulatietaak werd aangepast van ref. 21. We kozen voor 50 objecten met verschillende vormen, maten, texturen en materialen (zie aanvullende Fig. 5B). Deze objecten waren zonder metaal of paramagnetische materialen om niet te interfereren met de Polhemus meting op basis van magnetische velden. De onderwerpen werden geblinddoekt en kregen de objecten één voor één. Ze moesten een object met één hand verkennen en raden wat het is (zie aanvullende Film 4). Elk object werd onderzocht voor 30 s., Wanneer een object eerder dan 30 s werd herkend, werd het onderwerp gevraagd om speciale kenmerken van dit object te onderzoeken, zoals tips, randen etc.
gemeenschappelijke bewegingstaken: de twee polydactylie-proefpersonen en 8 van de 13 proefpersonen met vijfvingerige handen die de objectmanipulatietaak uitvoerden (vijf vrouwen, gemiddelde leeftijd 24,3 met standaardafwijking 2,0) voerden ook vier gemeenschappelijke bewegingstaken uit (zie ook aanvullende film 5). Koppelveters: het uiteinde van twee veters werd op een tafel bevestigd en de proefpersonen moesten de veters met twee handen vastbinden., Boekpagina ’s omdraaien: de onderwerpen kregen een boek en moesten pagina’ s omdraaien met slechts één hand. Servet vouwen: de proefpersonen kregen een papieren servet en moesten het vouwen in een specifieke vorm (zoals gebruikt in restaurants) en in een specifieke volgorde met beide handen. Een handdoek rollen: proefpersonen kregen een handdoek en vroegen hem met beide handen in cilinders te rollen. Vijf minuten beweging per taak werd vastgelegd, waarbij de proefpersonen werd gevraagd de taak zo vaak als ze wilden te herhalen.,
Data-analyse: de positie van elke kleine sensor ten opzichte van de grote sensor in het midden van de middenhandsbeenderen werd gebruikt voor verdere analyse. Ruwe positionele metingen werden gladgestreken met een Savitzky-Golay filter (derde orde, lengte 41 monsterpunten gelijk aan 341,67 ms). Bewegingssnelheden werden berekend uit ruwe positionele metingen met een eerste afgeleide Savitzky-Golay filter (derde orde, lengte 41 monsterpunten gelijk aan 341,67 ms).,
analyse van vingerafhankelijkheid: om de (on)afhankelijkheid van vingerbewegingen te beoordelen, schatten we de wederzijdse informatie tussen de bewegingen van verschillende vingers. De wederzijdse informatie tussen twee continue stochastische signalen X en Y wordt gedefinieerd als:
waarbij σX, σY de covariantiematrices van de marginale dichtheden X en Y zijn en σXY de covariantiematrix van de gezamenlijke dichtheid is. Een meer intuïtief begrip van de wederzijdse informatie kan worden verkregen voor univariate normale signalen X en Y waarvoor Eq., (3) verder vereenvoudigt tot
waarbij r(X, Y) is de Pearson correlatiecoëfficiënt tussen X en Y. schatting Te maken van de wederzijdse informatie tussen twee vingers, gebruikten we de zes-dimensionale positie metingen van de twee sensoren aan elke vinger, een schatting van de covariantie matrices uit de tijd series van bewegingen en posities toegepast Eq. (3).,
voorspelling van individuele vingerbewegingen door bewegingen van andere vingers: de beweging van elke individuele vinger werd voorspeld door de bewegingen van de andere vingers. Voor zesvingerige proefpersonen werd de voorspelling uitgevoerd met en zonder de bovenvinger; deze laatste om de vergelijking met de resultaten van vijfvingerige proefpersonen te vergemakkelijken. De x / y / z-posities van de twee sensoren bij elke vinger vormden de zesdimensionale bewegingsvector van elke vinger., Deze zes componenten werden individueel voorspeld op basis van de 24 – of 30-dimensionale bewegingsvectoren van de resterende vier of vijf vingers. Voorspelling werd gedaan met behulp van lineaire kleinste-kwadraten en niet-lineaire ondersteuning Vector regressie. We gebruikten tweevoudige kruisvalidatie met chronologische splitsingen van de gegevens om overbevissing te voorkomen. De kwaliteit van de voorspelling werd gekwantificeerd door het berekenen van de determinatiecoëfficiënt (R2) tussen voorspelde en werkelijke beweging voor elke component van de zesdimensionale bewegingsvector en vervolgens het gemiddelde van de R2 waarden over de zes dimensies., We gebruikten support Vector regressie met een Gaussiaanse kernel en de hyperparameters (d.w.z. de kernelbreedte en de regularisatieparameter) werden geoptimaliseerd op de training data set. We gebruikten de Matlab implementatie (“fitrsvm”) voor ondersteuning vector regressie en optimalisatie van hyperparameters. Om de rekentijd te verkorten werden de gegevens verlaagd tot 120/20 = 6 Hz.
Principal component analysis (PCA) of gradaties of freedom21, 28, 29: PCA werd uitgevoerd op de sensor x / y / z-posities gemeten met twee sensoren aan elke vinger tijdens de objectmanipulatie en de gemeenschappelijke bewegingstaken., De gecumuleerde variantie die door een toenemend aantal hoofdbestanddelen wordt opgevangen, wordt in Fig. 3b en aanvullende Fig. 6B. om het effectieve aantal dof te berekenen hebben we twee algoritmen toegepast: de cross-validation PCA met Eigenvector methode aanbevolen in ref. 30 en de cross-validatie PCA methode met behulp van verwachting maximalisatie voor ontbrekende waarden zoals voorgesteld in ref. 31., Beide methoden maken gebruik van een cross-validatieprocedure waarbij de PCA eerst wordt berekend op basis van trainingsgegevens en vervolgens wordt toegepast om de monsters van de testgegevens te voorspellen terwijl de training en de testgegevensreeks elkaar uitsluiten 30,31. In ons geval hebben we tienvoudige kruisvalidatie gebruikt en chronologisch de bewegingsgegevens voor elke taak afzonderlijk opgesplitst in tien delen, waarbij in elke vouw negen van die delen in de training en één deel in de testgegevens worden gebruikt., De eerste en laatste 10 s van de testgegevensreeks werden voor elke taak uitgesloten om eventuele invloed van de training op de testgegevens door de automatische correlatie van de beweging te vermijden. De gemiddelde kwadraatfout tussen voorspelling en werkelijke gegevens werd berekend als een functie van het aantal hoofdcomponenten. Het aantal hoofdcomponenten dat de kleinste fout opleverde, werd gebruikt als schatting voor het effectieve aantal dof ‘ s en werd voor elk onderwerp afzonderlijk berekend., Voor elk onderwerp hebben we het vastgestelde aantal hoofdcomponenten over beide methoden30,31 gemiddeld en dit gebruikt als een schatting van het aantal vrijheidsgraden (Fig. 3c, aanvullende Fig. 6C).
Informatietheoretische analyse van vrijheidsgraden: naast de PCA-analyse die in de vorige paragraaf werd beschreven, analyseerden we de vrijheidsgraden met behulp van informatie-entropie. In tegenstelling tot de PCA, houdt de analyse van informatie-entropie rekening met potentiële Niet-lineaire relaties tussen vingerbewegingen., Informatie entropie, aan de andere kant, vereist een schatting van de gezamenlijke kansverdeling van de vingerbewegingen. Om deze gezamenlijke kansverdeling te berekenen, hebben we de vingerbewegingen gediscretiseerd door de bewegingsstatus van elke vinger te classificeren in een van de drie voorwaarden van de set MS = {rust, flexie, extensie}, gebaseerd op de bewegingen van de distale en proximale interphalangeale gewrichten. Sferische coördinaten (afstand, polaire en azimuthoek) van de distale sensor ten opzichte van zijn proximale sensor werden berekend., PCA werd uitgevoerd op de polaire en azimuthoeken en de bewegingen langs de eerste hoofdcomponent werden gebruikt om de bewegingen van elke vinger te vertegenwoordigen. Voor elke vinger werd de eerste afgeleide V van de eerste PC berekend als het verschil tussen twee opeenvolgende tijdbakken en gebruikt om de huidige bewegingstoestand af te leiden op basis van een drempelwaarde μ = 0,3 SD(v): flexie voor v < −μ, uitbreiding voor v > μ, rest anders. Verschillende drempelwaarden (μ = 0,4 SD (v) of μ = 0.,1 SD (v)), evenals verschillende toestanden (slechts twee toestanden: flexie voor v < 0 en uitbreiding voor v > 0), veranderden onze algemene conclusie met betrekking tot de vergelijking van de informatie – entropie tussen vijf-en zesvingerige proefpersonen niet. We berekenden de informatie of Shannon entropie (H) van de gezamenlijke kansverdeling van de bewegingstoestanden van alle vingers (p):
waarbij si MS MS de toestand van vinger i is., Voor n vingers is het aantal verschillende bewegingstoestanden 3n en de maximale entropie is daarom log2 (3)n die wordt verkregen wanneer alle mogelijke bewegingstoestanden dezelfde waarschijnlijkheid hebben.
gezamenlijke beweging van duim, wijsvinger en supernumeraire vinger: voor elk tijdpunt berekenden we de bewegingssnelheid voor elke vinger als de grootte van zijn driedimensionale snelheidsvector op de vingertop., We classificeerden vervolgens de bewegingstoestand van elke vinger in elk tijdpunt als “rust” of “bewegen” door de snelheid te vergelijken met een drempelwaarde die werd gekozen als het 10e, 30e of 50e percentiel van de snelheidsverdeling over alle tijdpunten en alle vingers. Op basis van deze gegevens schatten we de voorwaardelijke kansen dat duim en wijsvinger of duim alleen of wijsvinger alleen in beweging waren, gezien de overtollige vinger in beweging was. Deze voorwaardelijke waarschijnlijkheden werden geschat voor de drie snelheidsdrempels (Fig. 3e, aanvullende Fig. 6E).,
videospel voor zes vingers
polydactylie-proefpersonen zaten voor een computermonitor (DELL U2713HM) op ongeveer 0,6 m van het scherm, waarop zes doelvakken in het onderste midden van een zwart scherm werden weergegeven. Tijdens het experiment, oscillerende cursors doorgegeven door de doel dozen (Fig. 3g en aanvullende Film 6). Elk van deze oscillerende vierkanten had een andere frequentie binnen een vooraf gedefinieerd bereik. De afzonderlijke doelvakken kunnen worden “aangeraakt” door op een bijbehorende toets op een standaard computertoetsenbord te drukken., Toetsen werden gekozen om de handgeometrie van individuele proefpersonen te passen om ervoor te zorgen dat het drukken van de toetsen comfortabel was. De proefpersonen werden geïnstrueerd om de oscillerende cursors te volgen en op de bijbehorende knop te drukken zodra de cursor zich binnen het bijbehorende doelvak bevond. Als de knop binnen dit tijdvenster werd ingedrukt, telde het als een juiste druk, als het buiten werd ingedrukt, werd het geteld als een valse druk. Het aantal correcte en valse persen werden opgeteld over alle vingers en verzameld gedurende de tijd van het proces.,
de prestaties van de proefpersonen werden beoordeeld op hun nauwkeurigheid (correcte persen/doelaantal) en foutenpercentage (valse persen/alle persen). Het doel was om de nauwkeurigheid te verhogen en tegelijkertijd het foutenpercentage te verlagen. Aan het begin van elke proef werden de doelnauwkeurigheid en de drempelwaarde voor het foutenpercentage vastgesteld op basis van het niveau (aanvullende tabel 1); elk niveau werd bepaald door de bewegingssnelheid van de oscillerende cursors en drempels voor de nauwkeurigheid en het foutenpercentage., Zodra de proefpersoon beide drempels had overschreden, werd van de deelnemer verwacht dat hij zijn prestaties gedurende 2 minuten boven de nauwkeurigheid en onder de foutdrempel zou houden, waarna de proef zou eindigen en het niveau zou worden verhoogd. Voor elk volgend niveau werd de nauwkeurigheidsdrempel 10% hoger en het foutenpercentage 10% lager vastgesteld. Als de proefpersoon de drempel van 70% voor nauwkeurigheid kon overschrijden en onder de drempel van 30% voor het foutenpercentage kon komen, werd het frequentiebereik van de oscillatie met 0,05 Hz verhoogd., Na het verhogen van de oscillatiefrequentie werden de nauwkeurigheidsdrempel en het foutenpercentage teruggezet op de oorspronkelijke waarde van 50%. Zie aanvullende tabel 1 waarin de parameterwaarden voor de verschillende niveaus worden belicht. Als de proefpersoon niet in staat was om het volgende niveau binnen 7 minuten te bereiken, werd het onderzoek afgebroken en na een korte pauze werd de proefpersoon gevraagd hetzelfde niveau te herhalen.
tijdens elk onderzoek werd de volgende aanvullende visuele feedback aan de proefpersoon gepresenteerd. Als er geen toets werd ingedrukt, werden de doelvakken in het wit weergegeven., Door op een toets te drukken terwijl er geen cursor in het overeenkomstige vak was, dat wil zeggen een valse druk, werd het doelvak rood. Druk op een toets terwijl een cursor zich in het overeenkomstige vak bevond, d.w.z. correct drukken, werd het doelvak blauw. Onder de doelvakken gaven twee balken visuele feedback over de algehele prestaties van het onderwerp. De bovenste balk weerspiegelde de nauwkeurigheid en de onderste balk het foutenpercentage. Als de nauwkeurigheid van het onderwerp toegenomen, de nauwkeurigheid bar gevuld en vice versa., Tegelijkertijd resulteert het verminderen van de fout in het vullen van de foutbalk, zodat een foutenpercentage gelijk aan 0 resulteerde in een volledig gevulde Balk, dat wil zeggen de waarde van 1-foutenpercentage werd gepresenteerd. Elke balk was rood totdat het onderwerp de ingestelde drempel van de bijbehorende Balk passeerde, waarna het groen werd. De drempelwaarden werden weergegeven als grijze markeringen op de balken. Zodra beide balken groen werden, verscheen een rode aftelling van 120 s in het onderste midden van het scherm., Als één balk weer rood werd voordat de tijd was verlopen, werd het aftellen gereset naar 120 s en verdween totdat beide balken weer groen waren. Bovendien verscheen elke cursor individueel in rood (indien onder) of groen (indien boven) voor de prestatiedrempel in relatie tot de individuele prestatie van de corresponderende vinger, zodat de proefpersonen een indicatie hadden van welke vinger verbetering vereiste.
de ontwikkeling van de prestaties wordt weergegeven in Fig. 3h. proefpersonen werden getest voor vijf opeenvolgende dagen evenals 10 dagen na. De proefpersonen voerden de taak 1 uur per dag uit., De proefpersonen moesten twee verschillende vingercombinaties gebruiken om de toetsen in te drukken; ofwel alle zes vingers van de rechterhand of de rechterhand, maar vervingen de SF door de wijsvinger van de linkerhand (Fig. 3h).
statistische analyse
Voor het vergelijken van twee onafhankelijke monsters gebruikten we de niet-parametrische, tweezijdige Wilcoxon ranksum test en berekenden we 95% betrouwbaarheidsintervallen op de effectgrootte (d.w.z. het verschil van de populatiegemiddelden) door gebruik te maken van het gepoolde T-interval van twee monsters., Voor het vergelijken van twee gepaarde monsters gebruikten we de niet-parametrische, tweezijdige Wilcoxon signed rank test en berekenden we 95% betrouwbaarheidsintervallen op de effectgrootte met behulp van het gepaarde t-interval. Alle gerapporteerde betrouwbaarheidsintervallen geven het gemiddelde voor vijfvingerige personen weer, afgetrokken van het gemiddelde voor zesvingerige personen, d.w.z. positieve waarden geven hogere waarden voor zesvingerige personen aan.
om de correlatie tussen twee variabelen te beoordelen hebben we de Pearson correlatiecoëfficiënt berekend., We hebben de statistische significantie van de Pearson correlatiecoëfficiënt niet beoordeeld omdat de monsters waarover correlaties werden berekend niet onafhankelijk waren.
Rapporteringssamenvatting
nadere informatie over de opzet van het onderzoek is beschikbaar in de aan dit artikel gekoppelde samenvatting van de Nature Research Reporting.