The effect of repeating stimuli on training and on performance assessment

Lore Vleugels
Persbericht

“Repeteren, repeteren wie zijn best doet zal het leren” … of dan toch niet?

Beeld je in: een meisje van 10 jaar, die al vier jaar volleybal speelt, wilt de sprongopslag leren. Deze vaardigheid kan je opdelen in het opwerpen van de bal, de timing van de sprong die je maakt, en het effectief slaan tegen de bal. Deze drie afzonderlijke vaardigheden vlot na elkaar uitvoeren, leiden tot een geslaagde sprongopslag. Als het meisje deze vaardigheid nu zo snel en zo goed mogelijk onder de knie wil krijgen, wat is dan de beste methode hiervoor?

Eerder onderzoek

Oefening baart kunst, dat weten we al lang. Maar hoe kunnen we die oefening het best organiseren om zo snel en zoveel mogelijk te leren? Eerder onderzoek bestudeerde het verschil tussen het ‘ad random’ en het ‘in blok’ oefenen van een nieuwe vaardigheid. Laten we het voorbeeld van de sprongopslag er terug bij nemen. Wanneer men deze ‘ad random’ zou inoefenen, betekent dit dat elk afzonderlijk deel (worp, sprong, en slag) willekeurig na elkaar wordt geoefend (bv. sprong, worp, slag, worp, sprong, worp, slag, worp, etc.). Wanneer men de afzonderlijke delen echter ‘in blok’ zou inoefenen, betekent dit dat elk deel herhaaldelijk na elkaar wordt geoefend waarna wordt overgegaan tot een volgend deel (bv. 5x worp, 5x sprong, 5x slag). Resultaten toonden aan dat het ‘in blok’ oefenen van deze deeltaken tot een betere prestatie leidde tijdens het aanleren van de gehele vaardigheid. Een positief effect dus op korte termijn. Echter, wanneer men ‘ad random’ oefende, was de prestatie na een periode van rust beter. Met andere woorden ‘ad random’ oefenen leidt tot een betere prestatie op lange termijn. Omgezet in de praktijk; indien het meisje vlak voor een wedstrijd nog snel de sprongopslag wil leren, doet ze er goed aan de verschillende onderdelen ‘in blok’ te oefenen. Wanneer de wedstrijd echter volgende week plaatsvindt, kan ze beter de verschillende onderdelen ‘ad random’ inoefenen omdat ze de vaardigheid dan beter zal behouden. 

We weten nu dat het ‘ad random’ oefenen beter is dan het ‘in blok’ oefenen met het zicht op de prestatie op lange termijn. Maar wat is nu het effect van enkele eenvoudige herhalingen tijdens het oefenen op de prestatie van een motorische taak? Neem het voorbeeld van typen. Leer je het beste typen als je zonder (bv. ftytjfy) of met herhaling (bv. tffyjfyy) van twee opeenvolgende toetsen oefent?

Experimentele setup

Om te kijken wat het effect van dergelijke eenvoudige herhalingen is op het trainingsproces en de prestatie werd gebruikgemaakt van een visuomotorische associatietaak (a). Een taak waarbij proefpersonen symbolen te zien kregen op een computerscherm en dienden te reageren door middel van het indrukken van toetsen op een toetsenbord. Er werden vier verschillende symbolen gebruikt en deze waren gekoppeld aan vier verschillende toetsen (f-t-y-j). De 31 proefpersonen voerden twee varianten van de taak uit. In een eerste variant diende men zo snel mogelijk de juiste toets bij het bijbehorende symbool in te drukken. In een tweede variant hoorde men een sequentie van vier tonen. De symbolen verschenen dan willekeurig binnen deze sequentie en proefpersonen trachtten de juiste toets in te drukken op het moment van de vierde toon. Voor de start van het experiment werden de proefpersonen opgedeeld in twee groepen: een “wisselgroep” of een “herhalingsgroep” (b). De eerste variant van de taak verschilde voor beide groepen. Bij de “wisselgroep” verschenen er telkens verschillende symbolen na elkaar op het scherm. Bij de “herhalingsgroep” daarentegen verscheen tweemaal na elkaar hetzelfde symbool bij 20% van alle getoonde symbolen. Proefpersonen oefenden gedurende 5 dagen op deze eerste variant van de taak. Om de prestatie te kunnen beoordelen gebruikten we de tweede variant van de taak die voor beide groepen exact hetzelfde was. Deze prestatie werd gemeten zowel voor als na de oefenperiode. Op deze manier konden we de vooruitgang tussen beide groepen vergelijken.

Resultaten

De prestatie op de tweede variant van de taak werd uitgedrukt in een gecombineerde maat van zowel snelheid als accuraatheid. Er werd gekozen voor deze combinatie aangezien men doorgaans een balans kiest tussen snelheid en accuraatheid. Als je bijvoorbeeld heel snel reageert, is de kans groter om een fout te maken en dus minder accuraat te zijn. Omgekeerd, wanneer je trager reageert, is de kans groter om correct en dus accurater te zijn. Door gebruik te maken van een gecombineerde maat konden we een van deze twee variabelen controleren, namelijk de snelheid van reageren omdat men tegelijk met de vierde toon een respons moest maken. Bijgevolg varieerde de accuraatheid dan naargelang de tijd men had om de correcte respons voor te bereiden. Hoe vroeger het symbool verscheen, hoe meer tijd men had om de juiste toets in te drukken en dus een accuratere respons te maken (en omgekeerd). Uit de resultaten bleek dat beide groepen accurater waren geworden na de oefenperiode. Zo hadden beide groepen minder tijd nodig om alsnog een accurate respons te maken op de laatste in vergelijking met de eerste prestatietest (c,d). De “wisselgroep” slaagde er echter in een grotere vooruitgang te boeken (f). Zij behaalden voor eenzelfde tijd een hoger percentage van accuraatheid. Bijgevolg kunnen we concluderen dat het voordeliger is om zonder herhaling te oefenen met het oog op de latere prestatie.

Conclusie

Zoals eerder vermeld leidde het random oefenen tot een betere prestatie op lange termijn. Onze resultaten zijn in overeenstemming, maar zorgen tevens voor een uitbreiding in kennis aangezien hetzelfde effect werd aangetoond met het oefenen zonder herhaling in vergelijking met het oefenen met herhaling. Hoewel herhaling op korte termijn de prestatie ten goede komt, leidt het minimaliseren van herhaling tot grotere prestatievoordelen op lange termijn. Wil je dus zo snel en zo goed mogelijk leren typen bijvoorbeeld, oefen dan de verschillende toetsen willekeurig na elkaar zonder herhaling. Deze simpele maar effectieve manipulatie kan eenvoudig worden toegepast in contexten van sport, muziek en rehabilitatie waar nieuwe vaardigheden worden aangeleerd.

Bibliografie

Battig WF. The flexibility of human memory. In: Levels of processing in human memory, edited by Cermak LS, Craik FIM. Hillsdale, NJ: Erlbaum. p. 23–44, 1979.

Bertelson P. Sequential Redundancy and Speed in a Serial Two-Choice Responding Task. Q J Exp Psychol 13: 90–102, 1961.

Brady F. A Theoretical and Empirical Review of the Contextual Interference Effect and the Learning of Motor Skills. Quest 50: 266–293, 1998.

Ericsson K, Krampe R, Tesch-Roemer C. The Role of Deliberate Practice in the Acquisition of Expert Performance. 1993.

Fitts PM. The information capacity of the human motor system in controlling the amplitude of movement. J. Exp. Psychol. 47: 381–391, 1954.

Fecteau JH, Munoz DP. Exploring the consequences of the previous trial. Nat Rev Neurosci 4: 435–443, 2003.

Galea JM, Vazquez A, Pasricha N, de Xivry J-JO, Celnik P. Dissociating the roles of the cerebellum and motor cortex during adaptive learning: the motor cortex retains what the cerebellum learns. Cereb Cortex 21: 1761–1770, 2011.

Goode S, Magill RA. Contextual Interference Effects in Learning Three Badminton Serves. Res Q Exerc Sport 57: 308–314, 1986.

Griffiths D, Tipper SP. Priming of reach trajectory when observing actions: Hand-centred effects. Q J Exp Psychol 62: 2450–2470, 2009.

Guadagnoli M, D Lee T. Challenge Point: A Framework for Conceptualizing the Effects of Various Practice Conditions in Motor Learning. 2004.

Gupta P, Cohen NJ. Theoretical and computational analysis of skill learning, repetition priming, and procedural memory. Psychol. Rev. 109: 401–448, 2002.

H Fecteau J. Priming of pop-out depends up the current goals of observers. 2007.

Haith AM, Pakpoor J, Krakauer JW. Independence of Movement Preparation and Movement Initiation. J Neurosci 36: 3007 LP – 3015, 2016.

Hardwick RM, Celnik PA. Cerebellar direct current stimulation enhances motor learning in older adults. Neurobiol Aging 35: 2217–2221, 2014.

Hardwick RM, Edwards MG. Observed reach trajectory influences executed reach kinematics in prehension. Q J Exp Psychol 64: 1082–1093, 2011.

Hardwick RM, Edwards MG. Motor interference and facilitation arising from observed movement kinematics. Q J Exp Psychol (Hove) 65: 840–847, 2012.

Hardwick RM, Forrence AD, Krakauer JW, Haith AM. Time-dependent competition between habitual and goal-directed response preparation. bioRxiv 201095, 2018.

Hick WE. On the Rate of Gain of Information. Q J Exp Psychol 4: 11–26, 1952.

Hyman R. Stimulus information as a determinant of reaction time. J. Exp. Psychol. 45: 188–196, 1953.

Jax SA, Rosenbaum DA. Hand path priming in manual obstacle avoidance: evidence that the dorsal stream does not only control visually guided actions in real time. J Exp Psychol Hum Percept Perform 33: 425–441, 2007.

Kal E, Prosée R, Winters M, van der Kamp J. Does implicit motor learning lead to greater automatization of motor skills compared to explicit motor learning? A systematic review. PLoS One 13: e0203591–e0203591, 2018.

Lopez-Alonso V, Cheeran B, Fernandez-del-Olmo M. Relationship Between Non-invasive Brain Stimulation-induced Plasticity and Capacity for Motor Learning. Brain Stimul 8: 1209–1219, 2015.

Lopez-Alonso V, Liew S-L, Fernández del Olmo M, Cheeran B, Sandrini M, Abe M, Cohen LG. A Preliminary Comparison of Motor Learning Across Different Non-invasive Brain Stimulation Paradigms Shows No Consistent Modulations  [Online]. Front. Neurosci.  12: 253, 2018.https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fnins.2018.00253.

Magill RA, Anderson DI. Motor Learning and Control: Concepts and Applications. New York: McGraw-Hill, 2013.

Magill R, Hall K. A review of the contextual interference effect in motor skill acquisition. 1990.

Maljkovic V, Nakayama K. Priming of pop-out: I. Role of features. Mem Cognit 22: 657–672, 1994.

Maljkovic V, Nakayama K. Priming of pop-out: II. The role of position. Percept Psychophys 58: 977–991, 1996.

McCambridge J, Witton J, Elbourne DR. Systematic review of the Hawthorne effect: new concepts are needed to study research participation effects. J Clin Epidemiol 67: 267–277, 2014.

Merbah S, Meulemans T. Learning a Motor Skill: Effects of Blocked Versus Random Practice a Review. 2011.

Pauwels L, Chalavi S, Gooijers J, Maes C, Swinnen S. Challenge to promote change: the neural correlates of the contextual interference effect in young and older adults. 2017.

Pauwels L, Swinnen SP, Beets IAM. Contextual Interference in Complex Bimanual Skill Learning Leads to Better Skill Persistence [Online]. PLoS One 9: e100906, 2014https://doi.org/10.1371/journal.pone.0100906.

Pugliese AC. The effects of drugs on learning and memory. A review of the literature. Int J Addict 8: 643–656, 1973.

Reis J, Schambra HM, Cohen LG, Buch ER, Fritsch B, Zarahn E, Celnik PA, Krakauer JW. Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proc Natl Acad Sci U S A 106: 1590–1595, 2009.

Rhoads M, Da Matta G, Larson N, Pulos S. A meta-analysis of visual feedback for motor learning. 2014, p. 247–264.

Schwartz BL, Hashtroudi S. Priming is independent of skill learning. J. Exp. Psychol. Learn. Mem. Cogn. 17: 1177–1187, 1991.

Shmuelof L, Krakauer JW, Mazzoni P. How is a motor skill learned? Change and invariance at the levels of task success and trajectory control. J Neurophysiol 108: 578–594, 2012.

Smith PJ, Davies M. Applying contextual interference to the Pawlata roll. J Sports Sci 13: 455–462, 1995.

Tanaka Y, Shimojo S. Location vs feature: reaction time reveals dissociation between two visual functions. Vision Res 36: 2125–2140, 1996.

Vallence A-M, Kurylowicz L, Ridding MC. A comparison of neuroplastic responses to non-invasive brain stimulation protocols and motor learning in healthy adults. Neurosci Lett 549: 151–156, 2013.

Wulf G, Shea C, Lewthwaite R. Motor skill learning and performance: a review of influential factors. Med Educ 44: 75–84, 2010.

Xu J, Ejaz N, Hertler B, Branscheidt M, Widmer M, Faria A V, Harran MD, Cortes JC, Kim N, Celnik PA, Kitago T, Luft AR, Krakauer JW, Diedrichsen J. Separable systems for recovery of finger strength and control after stroke. J Neurophysiol 118: 1151–1163, 2017.

Zeiler SR, Krakauer JW. The interaction between training and plasticity in the poststroke brain. Curr Opin Neurol 26: 609–616, 2013.

Universiteit of Hogeschool
Master Research in Biomedical Kinesiology
Publicatiejaar
2019
Promotor(en)
Robert Hardwick
Kernwoorden
Share this on: