Taidon testaaminen. biotieteellinen näkökulma. Taidon testaamisen periaatteita. Taidon neurologisia mekanismeja

Transkriptio

1 Taidon testaaminen biotieteellinen näkökulma Taidon testaamisen periaatteita Taidon neurologisia mekanismeja Juha Ahtiainen Yliopistotutkija Jyväskylän yliopisto Liikuntabiologian laitos Kuntotestauspäivät Kyky suoriutua fyysisistä toiminnoista riippuu: Sensorisista kyvyistä: kyky käyttää hyväksi näkö-, kuulo-, tunto- ja liikeaisteja Motoriset kyvyistä: kunto (kestävyys, notkeus, voima, nopeus) liikehallinta (tasapaino, reaktiokyky, rytmikoordinaatiokyky, suuntautumiskyky, liikeaistikyky) Kehonkuvasta: kyky hahmottaa omaa kehoa, tietoisuus omasta kehosta 1

2 Taitoon yhteydessä olevia motorisia kykyjä: Ketteryys (kyky nopeasti ja tarkasti muuttaa kehon asentoa tietyssä tilassa) Nopeus (kyky tuottaa liikettä nopeasti) Koordinaatio (kyky käyttää aisteja ja kehoa yhtäaikaisesti tehtäessä useita motorisia tehtäviä sujuvasti ja tarkasti) Teho (kyky tuottaa voimaa niin nopeasti kuin mahdollista) Reaktioaika (kulunut aika ärsykkeestä vasteeseen, liikkeen alkamiseen) Tasapaino (paikallaan ollessa tai liikkeessä) LASTEN JA NUORTEN MOTORISEN TAIDON MITTAAMINEN BRUININSKS- OSERETSKY TESTILLÄ, BOT-2 Sisältää testejä kuten: Hienomotoriikka (esim. piirrostehtävät) Bilateraalinen koordinaatio (esim. vuorohyppely) Tasapaino (esim. yhden jalan seisonta) Juoksunopeus ja ketteryys (esim. sivuttaishyppely) Yläraajan koordinaatio (esim. pallonheitto) Voima (esim. pituushyppy) 2

3 Objektiiviset taitotestit Tarkkuus- ja toistotestit Esim. heitto- tai syöttötarkkuus Kuinka monta yritystä antaa luotettavan tuloksen? Esim. lentopallossa hihalyönti seinään useita kertoja peräkkäin Onnistuneisiin suorituksiin vaadittujen yritysten määrä? Liikkumistestit, nopeustestit Liikutaan rajatulla alueella esim. pallon kanssa tiettyä rataa niin nopeasti kuin mahdollista Tehotestit Huom! Tuleeko testattavan nopeus suorituksessa määrääväksi tekijäksi Huom! Miten pelivälineen hallintaa arvioidaan Arvioidaan kykyä esim. lyödä palloa maksimivoimalla tai teholla. Tällaisia testejä ovat esim. tenniksen syöttö, sulkapallon lyönti, pituusheitto pesäpallossa tai laukaisunopeus jääkiekossa. Huom! Otetaanko tarkkuus huomioon ja jos otetaan, vähennetäänkö testeissä sitten tehoa tarkkuuden kustannuksella 3

4 Ketteryys (agility) edellyttää mm. hyvää havaintokykyä, reaktiokykyä, liikkeiden ajoitusta ja ennakointia Esim. 505 testi 4

5 Subjektiiviset taitotestit Kun suoritustavat ovat ratkaisevassa asemassa, esim. uimahypyt ja voimistelu Suhteellisessa arvioinnissa Suoritusta arvioidaan suhteessa muihin ryhmäläisiin, paremmuusjärjestys Absoluuttisessa arvioinnissa Ennalta määrätty asteikko Pisteytetään esim. alku- ja loppuasento, voimantuottovaihe, suorituksen kulkua Onko arvioijalla ennakkokäsitys testattavan suorituskyvystä? - poikkeaako arvioitava suoritus arvioitsijan mielestä testattavan aiemmista suorituksista? Onko eri arvioijilla erilainen käsitys hyvästä suorituksesta? Välttävätkö arvioitsijat antamasta ääriarvoja? 5

6 Taidon testaamisessa huomioitavaa: Testien harjoittelu etukäteen, lämmittely Väsyminen; testien ja yritysten määrä Liian vaikea tai helppo testi Motivointi testin aikana Tuloksen mitattavuus millainen suoritus hyväksytään? Ympäristön häiriöt, yleisö Turvallisuus Motoriset kyvyt; fyysinen kunto: Maksimi- ja nopeusvoima Anaerobinen kapasiteetti Aerobinen kapasiteetti Notkeus Nopeus Vika, vamma, sairaus Henkilön suorituskyky 1.0 perustaso 0.5 Taitovaatimukset 6

7 Motoriset kyvyt; liikehallinta Tasapaino perustuu: Sisäkorvan asento- ja liikereseptorit (vestibulaarijärjestelmä) Näköaisti Ihon reseptorit (somatosensoriikka) Lihasten, jänteiden ja nivelpussien reseptorit (proprioseptiikka) Pikkuaivojen ja muiden eri aivojen osien yhteistyö Jacobs & Horak 2007 Cai ym Motorisen oppimisen neurologisia tutkimuskohteita ovat mm. Ikääntyminen Aivohalvaus Parkinsonin tauti Alzheimerin tauti 7

8 Monfils ym Diedrichsen & Kornysheva 2015 Chang 2014 Sormet / vihreä Olkavarsi / sininen Monfils ym

9 Primary motor cortex - Voluntary muscle actions Supplementary motor area - Programming Premotor cortex - Complex movements Prefrontal cortex - Strategies - Attention Primary somatosensory cortex Basal ganglia; Striatum - Modulation - Integration Thalamus - Alertness Hippocampus - Learning - Memory Brainstem Cerebellum - Learning - Balance - Precision of movement Spinal cord Dayan & Cohen 2011 Liikunta Aivot Kognitiiviset toiminnot kehittyvät: tiedon vastaanottamiseen, varastointiin, käsittelyyn ja käyttöön liittyvät prosessit Motoriset toiminnot kehittyvät Taito Aivojen muovautuvuus (plastisiteetti): Neurogeneesi Synaptogeneesi Angiogeneesi 9

10 Neurogeneesi Lazarov ym Lafenetre ym Hippocampus Woollett & Maguire 2011 Driving a Taxi Changes London Cabbies Brains Aimone ym

11 Curlik & Shors 2013 Mental training is neuroprotective! Mattson 2012 Shors ym Deparnot ym

12 Synaptogeneesi (dendritic spines) Synaptogeneesi (dendritic spines) Allred ym Wang ym LTP, Long-Term Potentiation Hofer & Bonhoeffer

13 Hermoston toimintaa sääteleviä kasvutekijöitä Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF - Säätelee hermosolujen erilaistumista ja selviytymistä sekä aivojen muovautuvuutta Insulin-like Growth Factor-1, IGF-I - Säätelee solujen kasvua ja jakautumista Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF - Verisuoniston kasvua ja kehitystä säätelevä kasvutekijä tuotanto lisääntyy liikunnassa! Lista & Sorrentino

14 BDNF ja synaptogeneesi Leal ym Taubert ym

15 Mang ym BDNF val66met polyformismi Voi olla vaikutusta jonkin verran myös motorisen taidon kehittymiseen? Mang ym

16 Palautumisen merkitys Tononi & Cirelli 2014 Lähteet Aimone JB, Li Y, Lee SW, Clemenson GD, Deng W, Gage FH. Regulation and function of adult neurogenesis: from genes to cognition. Physiol Rev Oct;94(4): Allred RP, Kim SY, Jones TA. Use it and/or lose it-experience effects on brain remodeling across time after stroke. Front Hum Neurosci Jun 27;8:379. Cai L, Chan JS, Yan JH, Peng K. Brain plasticity and motor practice in cognitive aging. Front Aging Neurosci Mar 10;6:31. Chang Y. Reorganization and plastic changes of the human brain associated with skill learning and expertise. Front Hum Neurosci Feb 4;8:35. Curlik DM 2nd, Shors TJ. Training your brain: Do mental and physical (MAP) training enhance cognition through the process of neurogenesis in the hippocampus? Neuropharmacology Jan;64: Dayan E, Cohen LG. Neuroplasticity subserving motor skill learning. Neuron Nov 3;72(3): Debarnot U, Sperduti M, Di Rienzo F, GuillotA. Experts bodies, experts minds: How physical and mentaltrainingshape the brain. Front Hum Neurosci May 7;8:280. Diedrichsen J, Kornysheva K. Motor skill learning between selection and execution. Trends Cogn Sci Apr;19(4): Hofer SB, Bonhoeffer T. Dendritic spines: the stuff that memories are made of? Curr Biol Feb 23;20(4):R Jacobs JV, Horak FB. Cortical control of postural responses. J Neural Transm (Vienna). 2007;114(10): Lafenetre P, Leske O, Wahle P, Heumann R. The beneficial effects of physical activity on impaired adult neurogenesis and cognitive performance. Front Neurosci Apr 12;5:51. Lazarov O, Mattson MP, Peterson DA, Pimplikar SW, van Praag H. When neurogenesis encounters aging and disease. Trends Neurosci Dec;33(12): Leal G, Afonso PM, Salazar IL, Duarte CB. Regulation of hippocampal synaptic plasticity by BDNF. Brain Res Sep 24;1621: Lista I, Sorrentino G. Biological mechanisms of physical activity in preventing cognitive decline. Cell Mol Neurobiol May;30(4): Mang CS, Campbell KL, Ross CJ, Boyd LA. Promotingneuroplasticityfor motorrehabilitationafter stroke: considering the effects of aerobic exercise and genetic variation on brain-derived neurotrophic factor. Phys Ther Dec;93(12): Mattson MP. Energy intake and exercise as determinants of brain health and vulnerability to injury and disease. Cell Metab Dec 5;16(6): Monfils MH, Plautz EJ, Kleim JA. In search of the motor engram: motor map plasticity as a mechanism for encoding motor experience. Neuroscientist Oct;11(5): Shors TJ, Olson RL, Bates ME, Selby EA, Alderman BL. Mental and Physical (MAP) Training: a neurogenesis-inspired intervention that enhances health in humans. Neurobiol Learn Mem Nov;115:3-9. Taubert M, Villringer A, Lehmann N. Endurance Exercise as an "Endogenous" Neuro-enhancement Strategy to Facilitate Motor Learning. Front Hum Neurosci Dec 22;9:692. Tononi G, Cirelli C. Sleep and the priceof plasticity: fromsynapticand cellularhomeostasisto memoryconsolidationand integration. Neuron Jan 8;81(1): Wang L, Conner JM, Rickert J, Tuszynski MH. Structuralplasticitywithinhighly specificneuronal populationsidentifies a unique parcellationof motorlearning in the adult brain. Proc Natl Acad Sci U S A Feb 8;108(6): Woollett K, Maguire EA. Acquiring "the Knowledge" of London's layout drives structural brain changes. Curr Biol Dec 20;21(24):