Разворот через две сплошные: Разворот через двойную сплошную линию разметки

Разворот через двойную сплошную \ Акты, образцы, формы, договоры \ Консультант Плюс

]]>

Подборка наиболее важных документов по запросу Разворот через двойную сплошную (нормативно–правовые акты, формы, статьи, консультации экспертов и многое другое).

Статьи, комментарии, ответы на вопросы: Разворот через двойную сплошную Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Статья: О причинной связи в преступлениях, предусмотренных ст. 264 УК РФ
(Хромов Е.В., Зябликов А.Ю.)
(«Актуальные проблемы российского права», 2021, N 4)Д. выехал на перекресток на запрещающий сигнал светофора (нарушение п. 1.3, 1.5, 6.2, 8.1, 9.1, 9.7, 10.1 ПДД РФ). С противоположной стороны перекрестка водитель А., находящийся в крайнем левом ряду, предназначенном для поворота налево, приступил к выполнению маневра разворота вне перекрестка через двойную сплошную линию разметки, полагая, что встречному транспорту движение прямо запрещено, и не уступил дорогу двигавшемуся во встречном направлении автомобилю под управлением Д. (нарушение п. 1.3, 1.5, 8.1, 8.8, 9.1, 9.2, 9.7, 10.1 ПДД РФ). В результате ДТП пассажиру автомобиля А. причинены телесные повреждения, относящиеся к категории тяжких. Согласно выводам автотехнической экспертизы, водитель Д. располагал технической возможностью избежать столкновения в момент появления автомашины под управлением А. в полосе его движения .

Нормативные акты: Разворот через двойную сплошную Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Решение Верховного Суда РФ от 17.01.2012 N ГКПИ11-1938
Утверждение заявителя о том, что на дорогах с двусторонним движением, имеющих три полосы, обозначенные разметкой (за исключением разметки 1.9), средняя полоса не может использоваться для движения в обоих направлениях, ошибочно. Пример разметки таких дорог с использованием средней полосы для движения в обоих направлениях приведен в диаграмме A-3, ссылка на которую содержится в пункте 9 приложения к Протоколу о разметке дорог к Европейскому соглашению, дополняющему Конвенцию о дорожных знаках и сигналах, открытую для подписания в Вене 8 ноября 1968 г. (Женева, 1 марта 1973 г.). В названном пункте указано, что на дорогах с двусторонним движением, имеющих три полосы движения, полосы следовало бы, как правило, указывать прерывистыми линиями (диаграмма A-3). Одна или две сплошные линии или одна прерывистая линия, проведенные рядом со сплошной линией, должны применяться лишь в особых случаях. Указанный Протокол вступил в силу для СССР, правопреемником которого является Российская Федерация, 25 апреля 1985 г.

Штраф за пересечение двойной сплошной линии разметки в 2021 году

До сих пор состояние дорог в нашей стране большей частью можно считать неудовлетворительным, поэтому у водителей порой не остаётся возможностей передвигаться по ним, не нарушая правила, например, выезжая на «встречку». Между тем, штраф за пересечение двойной сплошной остаётся довольно высоким, причём в зависимости от обстоятельств нарушения автолюбитель не только может расстаться с деньгами, но и лишиться удостоверения.

За выезд на «встречку» с пересечением сплошной разметки любому водителю грозит лишение прав, однако это верно далеко не всегда. Т. к. законодательство, регламентирующее ответственность водителей за нарушение ПДД меняется часто, многие просто не успевают отслеживать изменения и охотно верят, когда инспектор ГИБДД не выписывает штраф за пересечение сплошной линии, лишает водителя прав на управление ТС. Разберёмся в ситуации подробнее.

За объезд препятствия права не отберут

КоАП ст. 12.15 однозначно регламентирует следующие случаи:

1. Выезд на встречную полосу с нарушением ПДД, когда была пересечена сплошная линия разметки, влечёт следующую ответственность — 5000 р. админштрафа или лишение ВУ на 4-6 мес.;
2. То же нарушение, т.е. пересечение сплошной в нарушение правил, но по причине объезда препятствия, наказывается штрафом 1000—1500 р.

Напомним, что препятствием не является затор или автомобиль, остановившийся согласно ПДД, поэтому если вы решите объехать «пробку» по встречной полосе, то административное наказание, скорее всего, получите по полной, даже до лишения прав. Штраф же в 1000—1500 р. будет ждать водителя при объезде препятствия, если он вышел на «встречку» и пересёк сплошную линию вместо того, чтобы проехать по правой полосе.

Если справа никак препятствие не объехать, то штраф за сплошную инспектор выписывать вам не должен.

В этом случае нужно пропустить встречный транспорт и совершить объезд.

За поворот и разворот — штраф

Зачастую водители подвергаются административному наказанию при совершении поворота налево, равно как и разворота в неположенном месте вне перекрёстка, то есть с пересечением сплошной линии. Это нарушение ПДД подпадает уже под статью КоАП 12.16 п. 2, устанавливающему ответственность за разворот или поворот налево в нарушение дорожной разметки или знаков.

Данный пункт ст. 12.16 предусматривает исключительно денежное наказание для нарушивших ПДД водителей в виде штрафа за пересечение двойной сплошной в размере от 1000 до 1500 р. Поэтому инспектор не может вместо данного нарушения инкриминировать вам выезд на «встречку» с лишением прав или пятитысячным штрафом. Но если водитель, не доехав до разрыва сплошной линии на перекрёстке, начинает поворот и пересекает последнюю, при этом хотя-бы метр-полтора едет по встречной полосе, то это нарушение на вполне законных основаниях может наказываться лишением прав, а также административным штрафом 5000 р.

Особенности фиксации нарушений при помощи камер

Напомним, что подобные нарушения фиксируются и камерами фотовидеофиксации. К хорошим новостям для водителей можно отнести то, что любые нарушения, в т. ч. езда по полосе встречного движения, зафиксированные данным устройством — теперь не основание для лишения прав.

С другой стороны, камеры не различают, совершали ли вы поворот с нарушением правил, объезжали ли препятствие или двигались по «встречке», поэтому в «письме счастья» вам будет указано выплатить максимальный штраф за двойную сплошную. В этом случае просто обжалуйте постановление. На это даётся ровно 10 суток с момента его получения и это позволит уменьшить сумму штрафа до 1500 или 1000 р.

 

В заключение отметим, что повторное нарушение п. 4 ст. 12.15 влечёт за собой последствия уже не в виде штрафа за пересечение двойной сплошной, а лишение прав на один год. Поэтому следите за дорожной разметкой – внимательность на дороге сэкономит ваши деньги и спасёт жизнь, так как шансов уцелеть в лобовом столкновении у водителей крайне мало.

 

Подпишись на наш Телеграм-канал https://t.me/pravoauto чтобы быть в курсе новых штрафов и других изменений автомобильного законодательства.

Вас заинтересует:

Учебник ПДД Калифорнии | Глава 7. Полосы движения и маневры

Главная » Правила дорожного движения в Калифорнии » Глава 7 — Перестроение и маневрирование

Поделиться в соцсетях:

Полосы движения

Цвета разметкиПримеры дорожной разметки 1) Пересекать сплошную желтую линию, находящуюся на вашей стороне, запрещено. 2) Двойную сплошную полосу пересекать ЗАПРЕЩЕНО! 3) Прерывистую желтую линию можно пересекать, при подходящих условиях.

В центральной части магистралей с двусторонним движением наносится разделительная сплошная желтая линия.

Желтую прерывистую линию разрешено пересекать, если она находится рядом с полосой, по которой вы движетесь.

Пересекать две сплошных желтых линии запрещено. Двигаться по левую сторону от двойной сплошной линии можно только если:

• ваша сторона заблокирована или перекрыта из-за ремонтных работ и выезд за двойную сплошную разрешен специальными дорожными знаками;
• вы едете по выделенной полосе для совместно используемого транспорта, имеющей выезд слева;
• имеется поворот через несколько двойных сплошных на платную дорогу или разворот

---

Рис. 7.2 Парная двойная сплошная линия

Две пары сплошных линий, расположенных на расстоянии 2 футов (60 см) или более, являются преградой. На них запрещено заезжать и совершать через них левый разворот. Разворот через спаренные двойные сплошные линии разрешен только на специальных проездах (Рис. 7.2).

Сплошная белая разметка означает движение в одном направлении, например, на односторонних улицах.

Прерывистая белая разметка нужна для разделения потока на дорогах с двумя или более полосами.

Белой двойной сплошной линией обозначается выделенная полоса для совместно используемых автомобилей и на въездах или выездах со скоростных шоссе или рядом с ними. Поворот возможен только в местах, где сплошные линии переходят в одиночную прерывистую.

Выбор полосы движения

Полный текст главы доступен только с тарифом «Премиум».

Если вы уже оплатили премиум-аккаунт, авторизуйтесь в личном кабинете.

В МВД разъяснили поправку о лишении прав за разворот и поворот через двойную сплошную: 12 июля 2017, 16:10

В Министерстве внутренних дел Казахстана рассказали, для чего была принята поправка, предусматривающая лишение водительского удостоверения за выезд на часть дороги для встречного движения, передает Tengrinews.kz. 

В соответствии с законом РК от 3 июля 2017 года «О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты Республики Казахстан по вопросам дорожного движения» водители, выехавшие на сторону проезжей части дороги, предназначенную для встречного движения, в случаях, если это запрещено правилами дорожного движения, в том числе при выезде, сопряженном с разворотом или поворотом,

будут лишаться права управления транспортными средствами на один год.

Положения закона вводятся в действие с 15 июля 2017 года, за исключением поправок в Налоговый кодекс РК, касающихся расширения перечня государственных регистрационных номерных знаков, которые вводятся в действие с 1 января 2018 года.

«Поправка относительно нормы, предусматривающей ответственность за нарушения, связанные с выездом на полосу встречного движения, принята в целях исключения различного толкования указанной нормы и лишь уточняет ее

«, — сообщили в МВД, отвечая на запрос редакции.

Отмечается, что согласно пункту 9.2 ПДД на дорогах с двусторонним движением, имеющих четыре полосы или более, запрещается выезд на сторону дороги, предназначенную для встречного движения. При этом под выездом на сторону дороги, предназначенную для встречного движения, понимаются любые маневры, в результате которых транспортное средство оказывается на стороне дороги, предназначенной для встречного движения.

Кроме того, на таких дорогах в соответствии с приложением 2 к ПДД транспортные потоки противоположных направлений разделяются разметкой 1.3 (двойная сплошная линия разметки).

«Таким образом, водители, совершившие маневр поворота налево или разворота на дорогах с двусторонним движением, имеющих четыре полосы или более, где транспортные потоки противоположных направлений разделяются разметкой 1.3, подлежали и подлежат ответственности по части 3 статьи 596 КоАП

«, — подчеркнули в правоохранительном органе.

Совершение указанных маневров на всех остальных дорогах с двусторонним движением, в том числе где транспортные потоки противоположных направлений разделяются разметкой 1.1 (одна сплошная линия разметки), предусматривает ответственность по части 1 статьи 601 КоАП, говорится в ответе МВД.

Также отмечается, что понятие «разъезд правыми бортами» правилами дорожного движения не предусмотрен.

Что изменится в законе «О дорожном движении».

Разметка дорожного покрытия | Alberta.ca

Разметка проезжей части может дать следующую информацию:

• обозначение полосы движения встречного движения
• Транспортное движение в том же направлении
• Транспортное движение в обратном направлении
• зон прохождения и запретных зон
• использование полосы движения и обозначение
• пешеходных переходов
• стоп-линий
• парковочных мест
• словесных или символьных сообщений

В некоторых случаях дорожная разметка используется вместе с другими дорожными знаками или сигналами.

Разметка полосы движения

Разметка полосы движения может быть желтой или белой, одинарной или двойной, сплошной или прерывистой. Эти линии предоставляют важную информацию о направлении транспортного потока, смене полосы движения, ограничениях полосы движения и обгонах.

Маркировка сплошной линией

Сплошные линии означают, что пересечение сплошной линии для проезда или смены полосы движения запрещено.

Разметка ломаной линии

Пунктирные линии означают, что пересечение ломаной линии для проезда или смены полосы движения разрешено.

Разметка желтых линий

Желтые линии означают, что автомобили по обе стороны от желтой линии должны двигаться в противоположных направлениях. Желтая линия всегда должна быть слева от водителя.

Сплошные желтые линии, одинарные или двойные, указывают на то, что передача запрещена.

Пунктирные желтые линии означают, что передача разрешена. Убедитесь, что переулок свободен и пас можно безопасно пройти.

Сплошная и прерывистая желтая линия вместе означают, что обгон разрешен водителю, у которого прерывистая линия находится на его или ее стороне проезжей части.Водителю запрещается проехать, если на его стороне проезжей части сплошная желтая линия.

Маркировка белой линии

Белые линии означают, что автомобили по обе стороны от белой линии движутся в одном направлении.

Сплошные и прерывистые белые линии означают, что автомобили едут в одном направлении.

Сплошные белые линии показывают, что смена полосы движения запрещена.

Пунктирные белые линии указывают на то, что смена полосы движения разрешена.

Символы

Символы могут использоваться на тротуаре в качестве дополнения к стандартным знакам или сами по себе для предупреждения водителей, а также для регулирования или направления движения. Эти маркировки включают:

Стрелки

Стрелки указывают разрешенные движения транспортного средства по полосе.

Изменение полярности клеток и реорганизация актин-миозинового цитоскелета при механической и химической стимуляции

Abstract

Для изучения реорганизации актиновой системы в клетках, которые меняют свою полярность, мы стимулировали клеток Dictyostelium с помощью механических сил с чередующихся направлений.Ячейки ориентировались в потоке жидкости за счет образования выступающего фронта, направленного против потока, и втягивающегося хвоста. Этикетки для полимеризованного актина и нитчатого миозина-II отмечены спереди и сзади. При 2,1 Па актин сначала дезассемблировался на предыдущем фронте, прежде чем он начал полимеризоваться на новом индуцированном фронте. Напротив, миозин-II медленно исчез из предыдущего хвоста и непрерывно перераспределился в новый хвост. Передняя спецификация не зависела от myosin-II, а накопление полимеризованного актина было даже более сфокусированным у мутантов, лишенных тяжелых цепей myosin-II.Мы пришли к выводу, что при механической стимуляции инверсия клеточной полярности инициируется глобальным внутренним сигналом, который снижает полимеризацию актина во всей клетке. Считается, что он вызывается в наиболее сильно стимулированном участке клетки, в начальной передней области, и уравновешивается медленно генерируемым короткодействующим сигналом, который локально активирует полимеризацию актина в передней части. Сходный паттерн взаимопревращения передней и задней части наблюдали в клетках, переориентирующихся в сильных градиентах хемоаттрактанта циклического АМФ.

Введение

Ориентация клеток в полях внешних стимулов играет ключевую роль в морфогенезе многоклеточных животных (1–3). И химические, и механические стимулы должны передаваться в цитоскелет, чтобы клетка ответила направленным движением. Реорганизация актин-миозиновой системы в ответ на напряжение сдвига или хемоаттрактант является предметом этого исследования. Вопрос в том, как хвост перепрограммируется во фронт, и наоборот, когда клетка меняет свою полярность в ответ на сигналы из окружающей среды.

Dictyostelium discoideum оказался мощной модельной системой для изучения подвижности клеток и хемотаксиса (4–8). Совсем недавно было показано, что механические сдвиговые силы управляют подвижностью клеток Dictyostelium (9,10). Сильная ориентация ячеек в потоке жидкости обеспечивает четкую геометрическую основу для анализа преобразования фронта в хвост. Более того, четко определенное направление и величина механических воздействий облегчают статистический анализ ответов в популяции клеток.Изменение направления потока более точно, чем изменение градиента хемоаттрактанта путем перемещения пипетки к задней части клетки, и было использовано здесь для изучения реполяризации клеток в ответ на внешние сигналы.

Одним из вопросов, рассматриваемых в этом исследовании, является роль миозина-II (myo-II) в механотрансдукции. Myo-II — единственный миозин в Dictyostelium , который формирует биполярные филаменты, а нокаут единственного гена тяжелой цепи устраняет функцию myo-II (11-13). Этот миозин взаимодействует с актином, чтобы генерировать сократительные силы (14-16).Клеткам необходимо двигаться против механических ограничений (16,17) и противостоять осмотическому стрессу (18). Количественная оценка ответа на поперечные силы показала, что динамика актина не зависит от myo-II и что myo-II не является необходимым для ответа на механические силы потока.

Для точного определения времени взаимодействия стимула и ответа мы разработали новую гидродинамическую камеру, которая позволила нам изменять направление потока в течение секунды и регистрировать реорганизацию цитоскелета при большом увеличении.Мы использовали это устройство для изучения пространственной и временной взаимосвязи полимеризации актина, рекрутирования myo-II и ретракции хвоста во время реакции клеток Dictyostelium на поперечные силы. В используемых условиях клетки последовательно ориентировались против сил потока и быстро меняли свою полярность после реверсирования потока. Чтобы количественно оценить реорганизацию цитоскелета в ответ на гидродинамические силы, мы по-разному пометили переднюю и заднюю части клеток флуоресцентными белками.Актиновые филаменты образуют высокодинамичную сеть по всей коре клетки (19). На выступающих фронтах в эту сеть вставляются дендритные структуры, обогащенные Arp2 / 3 (20). Мы использовали эти плотные скопления полимеризованного актина для наблюдения за формированием и положением фронта. Нитчатый мио-II накапливается на заднем крае хемотаксирующих клеток (21), управляя ретракцией хвоста (22,23). Этот миозин служил маркером хвоста клетки.

Материалы и методы

Культура клеток и штаммы

Dictyostelium discoideum Штамм Jh20 и нуль-мутант по тяжелой цепи мио-II HS1, полученный из Jh20 (24), были любезно предоставлены Хансом Уорриком, Стэнфордский университет.Трансформанты этих штаммов культивировали в чашках Петри при 22 ± 1 ° C в питательной среде (HL5, 14,30 г бактериологического пептона (Oxoid, Hampshire, UK), 7,15 г дрожжевого экстракта (Oxoid), 0,616 г Na ₂ HPO _4). , 2H ₂ O, 0,486 г KH ₂ PO ₄ , 18 г мальтозы в 1 литре бидистиллированной воды, доведенный до pH 6,7). Клетки ауксотрофного тимидина Jh20 выращивали в присутствии 100 мкл мкг / мл тимидина. Клетки Jh20 или HS1, экспрессирующие флуоресцентный белок LimEΔcoil-green (GFP) (20,25) или GFP-myo-II (pBigGFPmyo; (21)), культивировали в среде с добавлением 20 или 10 мкМ мкг / мл G418 (Sigma , Г.Луи, Миссури) соответственно. Клетки HS1, экспрессирующие как GFP-myo-II, так и mRFPmars (26), слитые с N-концом LimEΔ, культивировали в питательной среде с добавлением 10 мкл мкг / мл каждого из G418 и бластицидина. Клетки собирали до слияния, осаждали центрифугированием (5 мин при 700 × g ) и дважды промывали 17 мМ фосфатным буфером Соеренсена, pH 6,0 (PB).

Стимуляция в проточной камере

Для визуализации распределения флуоресценции в живых клетках при большом увеличении была разработана новая камера с боковым потоком на основе ранее описанной (9).Стеклянные пластины были заменены покровными стеклами размером 25 × 60 мм, толщиной 0,13–0,16 мм). Покровные стекла предварительно обрабатывали в течение 10 минут 15 М NaOH и тщательно промывали ультрачистой (E-pure, Barnstead, Dubuque, IA) водой перед использованием. Промытые клетки немедленно переносили в проточную камеру через соединитель трубок и давали отстояться в течение 2 мин. Поскольку покровные стекла гибкие, высота камеры измерялась при наличии потока. При расходах 5–11 мл / мин высота варьировалась от 229 до 167 мкм м.Ширина камеры 19 мм. Поток приводился в движение под действием силы тяжести, и записи велись в течение около 1 часа. Два трехходовых клапана позволяли быстро менять направление потока. Напряжение сдвига σ , выраженное в паскалях, было рассчитано на основе геометрических и гидродинамических параметров как

, где D — скорость потока, η — динамическая вязкость жидкости, l — ширина и e — высота. проточная камера.

Анализ хемотаксиса

Чтобы клетки стали восприимчивыми к цАМФ, их голодали в PB при встряхивании в течение 2 часов, а затем каждые 6 минут вводили 10 ^-7 M цАМФ (конечная концентрация) в течение 4-6 часов для достижения полная агрегация-компетенция.Для хемотаксической стимуляции клетки переносили на покровное стекло, предварительно обработанное, как в экспериментах с проточной камерой, и стимулировали с расстояния ∼20 мкм м с помощью микропипетки (Eppendorf Femtotips, 5242 952.008; Westbury, NY), заполненной 10 ⁻⁴ млн. ЦАМП. Микропипетку перемещали с помощью микроманипулятора (Eppendorf S171).

Конфокальная флуоресцентная микроскопия

Микроскоп Zeiss LSM 410 (Йена, Германия), оснащенный фазово-контрастным объективом 100 × / 1.3 NA Plan Neofluar, использовался для одновременного получения фазово-контрастных и конфокальных флуоресцентных изображений.Для регистрации флуоресценции LimEΔ-GFP или GFP-myo-II для возбуждения использовалась 488-нм лазерная линия аргон-ионного лазера с длиннопроходным 520-нм фильтром для излучения. Для одновременной регистрации GFP и mRFP линия 488 нм использовалась вместе с линией 543 нм He-Ne лазера; излучение расщеплялось дихроичным и фильтровалось с помощью фильтра 510–525 нм для GFP и фильтра 590–610 нм для mRFP. Изображения записывали каждые 3 с, а интенсивность света поддерживалась как можно более низкой, чтобы предотвратить повреждение клеток.Все эксперименты проводились при 22 ± 1 ° C.

Анализ изображений и количественная оценка распределения флуоресценции в коре клеток

Изображения были автоматически проанализированы с помощью программного обеспечения, основанного на методах активных контуров (27). Контур ячейки представлен в виде цепочки из 100 связанных узлов. Эта внешняя цепь сжимается на определенное расстояние, в результате чего внутренняя цепь примерно совпадает с границей между корой и телом клетки. Интенсивность корковой флуоресценции измеряли путем соединения соответствующих узлов на внешней и внутренней цепях ().Максимальная интенсивность вдоль каждой соединительной линии принимается за локальную интенсивность в коре клетки. Для учета различных уровней экспрессии белка и фотообесцвечивания интенсивность корковой флуоресценции была нормализована в каждой клетке путем вычисления соотношений между локальной интенсивностью в коре и средней интенсивностью в теле клетки, ограниченном внутренней цепью. В случае GFP-myo-II большие везикулы, лишенные метки, и цитоплазматические кластеры не учитывались при вычислении средней интенсивности клеточного тела.

Контурный анализ, используемый для определения распределения белка в коре головного мозга относительно внутренней части клетки. Здесь в качестве примера используется распределение интенсивности флуоресценции LimEΔ-GFP в конфокальном сечении. Контур ячейки нарисован пунктирной и сплошной линиями для левой и правой половины ячейки соответственно. Цифры указывают положение узлов по контуру ячейки. Внутренняя сплошная белая линия обводит внутреннюю часть камеры.

Для измерения перемещения флуоресцентных белков крайнему правому узлу был присвоен номер 0, и каждая ячейка была виртуально разделена на две половины: половину от узла 25 до 74, а другую от узла 75 до 99 плюс узел 0–24 ( ).Когда применялся поток, средние коэффициенты флуоресценции рассчитывались отдельно для половины, подвергшейся воздействию потока (выше по потоку), и для противоположной половины (ниже по потоку).

Полярные графики использовались для представления пространственной информации, а также временной динамики интенсивностей флуоресценции в коре клеток. Для каждой временной точки серии нормализованные интенсивности флуоресценции, измеренные по контуру клетки, наносили на круг. Все последовательные распределения были устроены как годичные кольца, так что время шло по радиусу от внутренней части к внешней части диска.Для статистического анализа усредняли полярные графики отдельных клеток.

Для количественной оценки втягивания хвоста сначала была нарисована ось, соединяющая две точки, расположенные на крайнем крае ячейки в начале и в конце движения втягивания. Затем на каждом кадре на эту ось проецировалось положение задней кромки.

Результаты

Динамика клеточного фронта в ответ на поток жидкости

Для мониторинга реорганизации актинового цитоскелета в ответ на силы сдвига мы использовали клетки Dictyostelium , которые экспрессируют метку для нитчатых структур актина, LimEΔ-GFP ( 25,28).Эта меченная GFP, усеченная на С-конце конструкция белка LimE Dictyostelium была введена для визуализации актиновых сетей в коре головного мозга клеток Dictyostelium на минимальном цитоплазматическом фоне (19, 20). Для сравнения клеток дикого типа и мио-II-нулевых клеток мы использовали штаммы Jh20 («дикий тип») и HS1 («мио-II-нулевые»), мутант, полученный из Jh20 путем устранения myo -II тяжелые цепи (24,29).

Распределение флуоресцентных белков в коре головного мозга клеток Dictyostelium регистрировали с помощью конфокальной микроскопии и количественно анализировали с помощью программы обнаружения активных контуров (27).Интенсивности флуоресценции, измеренные в 100 эквидистантных положениях вдоль клеточной коры, были разделены на среднюю интенсивность внутри каждой клетки. Чтобы связать эти нормализованные интенсивности флуоресценции с направлением потока, мы разделили изображение клетки на левую и правую половины и интегрировали значения в каждой половине отдельно (). Более подробный анализ пространственно-временных белков в коре клеток с использованием полярных графиков будет представлен в конце раздела «Результаты».

Ответ клетки дикого типа на напряжение сдвига 2.1 Па показано в (см. Также Дополнительный фильм 1). Перед стимуляцией конкурирующие псевдоподии выступали из множества участков на поверхности клетки, и клетка двигалась в случайных направлениях ( левая панель, ). После начала потока LimEΔ-GFP локализовался на выступающем фронте, направленном против потока (, средняя панель, ). Когда поток был остановлен, актин снова полимеризовался в сайтах, указывающих в различных направлениях, и клетка потеряла свою ориентацию (, правая панель, ). В количественном выражении изменения, вызванные потоком в этой конкретной ячейке, показаны в.Перед применением потока рекрутирование LimEΔ-GFP в две половины клетки чередовалось в соответствии с движением клетки в случайных направлениях. Во время потока актин последовательно становился более обогащенным на левой стороне, направленной к потоку, чем на противоположной стороне. Прошло более 2 минут после прекращения потока, пока интенсивности флуоресценции не начали меняться, как в нестимулированной клетке.

Обратимая поляризация клеток под действием напряжения сдвига. ( A ) В клетке штамма Jh20 («дикого типа») D.discoideum , нитчатый актин визуализируется посредством экспрессии LimEΔ-GFP (флуоресценция , зеленая, , наложенная на фазово-контрастные изображения в красном, ). В ответ на гидродинамическое напряжение потока σ = 2,1 Па клетка становится поляризованной, указывая обогащенный актином фронт против направления потока (обозначен стрелкой ). Эта же ячейка показана в дополнительном видео 1. Бар, 10 мкм м. ( B ) Интенсивности корковой флуоресценции количественно определены и нанесены на график отдельно для левой (жирная линия , ) и правой (слабая линия , ) половины клетки, показанной на панели A .(Анализ изображений см. В разделе «Материалы и методы»). В отсутствие потока интенсивности флуоресценции колеблются в обеих половинах из-за фронтов, выступающих клеткой в ​​произвольных направлениях. Систематически более высокие значения в левой половине, чем в правой половине, указывают на поляризацию ячейки против потока. После прекращения потока клетка медленно переходит от направленного к случайному движению. Стрелки внизу ограничивают время подачи потока от 375 до 705 с. Стрелки вверху указывают моменты времени, в которые были сделаны три кадра панели A .( C и D ) Средние значения интенсивности корковой флюоресценции в клетках, подвергшихся воздействию начала ( C ) или прекращения ( D ) потока. Сплошные кружки соответствуют половинкам выше по потоку, а белые кружки — нижним половинам ячеек. Для панели C усреднялось 11 экспериментов по поляризации на восьми ячейках, для панели D — 13 экспериментов по деполяризации на девяти ячейках. Планки погрешностей указывают среднее значение ± SE

Средние значения экспериментов, в которых поток был включен ( n = 11 клеток) или выключен ( n = 13 клеток), подтвердили вызванные потоком изменения в распределении LimEΔ-GFP: средняя интенсивность флуоресценции увеличивалась в течение 90 с. в клеточной коре, подвергшейся току и уменьшающейся на противоположной стороне ().После прекращения потока поляризация клеток по направлению к предыдущему потоку сохранялась в течение 3 минут, прежде чем интенсивности флуоресценции в двух половинах клеток уравновесились (). Графики, подобные тем, которые показаны на рисунке, будут использоваться в дальнейшем для количественного анализа реакции клеток на изменение направления потока.

Изменение полярности в ответ на изменение направления потока

Для наблюдения за динамикой реорганизации актина после резкого изменения направления потока, стандартный поток равен 2.1 Па был изменен за 1 с. Судя по метке LimEΔ-GFP, клетки ответили дизассемблированием актина на предыдущем фронте и сборкой актина на стороне, недавно подвергшейся воздействию потока (и Дополнительный фильм 2). Меченый актин быстро исчезал с предыдущего фронта в течение первых 60 с после реверсирования потока. Новые богатые актином выступы начали формироваться через 30 секунд, пока через 90 секунд новый фронт не установился полностью на стороне, обращенной к новому направлению потока. Поскольку сборка актина отстает от разборки, существует минимум ассоциированной с корой метки актина между 30 и 50 с после реверсирования потока ().

Перемещение актина после реверсирования потока. Ответы клеток, подвергшихся быстрому изменению направления потока, отслеживаются. Было применено высокое гидродинамическое напряжение сдвига σ = 2,1 Па ( A и B ) или умеренное напряжение сдвига σ = 0,9 Па ( C ). Как и в случае, нитчатый актин визуализируется в клетках дикого типа, экспрессирующих LimEΔ-GFP. ( A ) Последовательность изображений, показывающих изменение локализации LimEΔ-GFP во время ответа клетки.( Зеленый ) флуоресценция LimEΔ-GFP; ( красный ) фазовый контраст. Стрелки указывают фактическое направление потока. Эта же ячейка показана в дополнительном ролике 2. Бар, 10 мкм м. ( B и C ) Количественная оценка реакции на высокое и умеренное напряжение сдвига. Сплошные кружки указывают среднюю интенсивность корковой флуоресценции в половинах клеток, которые находятся выше по потоку после реверсирования потока, а белые кружки — в тех, которые ниже по потоку. Нулевое время — это время реверсирования потока.Пунктирные горизонтальные линии на панели B указывают флуоресценцию в устойчивом состоянии в каждой половине клеток. Для панели B усредняется 18 ответов 14 ячеек; для панели C , 10 ответов из пяти ячеек. Планки погрешностей указывают среднее значение ± SE

Чтобы определить зависимость реполяризации клеток от величины напряжения сдвига, эксперименты по обращению потока были выполнены при 0,9 Па. При этом более низком напряжении сдвига локализация LimEΔ-GFP в коре клеток была выше в обеих половинах клеток.После обращения потока время разборки актина не изменилось (). Однако сборка на новом фронте добычи произошла на 10–15 с раньше и была несколько быстрее. Следовательно, распад старого фронта и становление нового были менее резкими во времени. При еще более низком напряжении сдвига 0,5 Па клетки имели тенденцию переориентироваться за счет U-образного поворота без потери своей исходной полярности, пока участок максимальной флуоресценции не столкнулся с потоком (дополнительный фильм 3).

В следующих экспериментах мы снова применили стандартное напряжение сдвига, равное 2.1 Па.

Реакция потока клеток, лишенных myo-II

Обычный двуглавый myo-II придает клеткам Dictyostelium способность противодействовать механической деформации (17). Поэтому мы спросили, важны ли сшивка актина или моторная активность этого формирующего филаменты миозина для механочувствительности и реполяризации клеток в ответ на обращение потока. Под воздействием потока мио-II-нулевые клетки принимали грушевидную форму в соответствии со сниженной жесткостью их коры и отсутствием эффективной ретракции (и Дополнительный фильм 4).

Отсутствие myo-II не нарушает релокализацию актина после реверсирования потока. Эксперименты, как показано в, повторяют с мио-II-нулевыми клетками штамма HS1, которые экспрессируют LimEΔ-GFP. Время выражается в секундах относительно реверсирования гидродинамического напряжения сдвига σ = 2,1 Па. ( A ) Последовательность изображений, показывающих распределение LimE∆-GFP в мио-II-нулевой клетке до и после реверсирования потока (см. также дополнительный фильм 4). ( Зеленый ) флуоресценция LimEΔ-GFP; ( красный ) фазовый контраст.Стрелки указывают направление потока. Бар, 10 мкм м. ( B ) Количественная оценка ответов относительно времени реверсирования потока. Сплошные кружки соответствуют интенсивности кортикальной флуоресценции в половинках выше по потоку, а белые кружки в нижних половинах клеток. Пунктирными линиями обозначены корковые интенсивности в устойчивом состоянии в двух половинах клеток. Для сравнения, распределение LimEΔ-GFP в коре головного мозга родительских клеток Jh20 показано для верхней или нижней половины клеток в виде слабой или жирной линии в соответствии с данными, представленными в.Двадцать два ответа, записанные от 14 ячеек, усредняются.

Несмотря на очевидное изменение механической прочности актиновой коры в мио-II-нулевых клетках, переориентация этих клеток в ответ на изменение поперечных сил, по-видимому, не нарушалась (). Когда мутантные клетки подвергались изменению направления потока, LimEΔ-GFP быстро отделялся от предыдущего фронта и менее быстро повторно собирался на новом фронте. Поскольку временной ход этих ответов совпадает с таковым у клеток дикого типа, мы заключаем, что myo-II не требуется для передачи механических сигналов.

Перераспределение myo-II соотносит хвост с передней спецификацией

Реакция клеток на напряжение сдвига с использованием маркера клеточного фронта была дополнена изучением образования хвоста, области, где myo-II накапливается и способствует втягиванию хвоста (21). В этих экспериментах использовались меченные GFP тяжелые цепи myo-II (в данном документе обозначаемые как GFP-myo-II), которые могут восстанавливать функцию myo-II в нулевых клетках тяжелой цепи (21). Клетки экспрессировали тяжелые цепи, меченные GFP, либо в дополнение к эндогенным тяжелым цепям, либо на фоне нулевых тяжелых цепей.Перераспределение GFP-myo-II в ответ на силы сдвига в этих двух типах клеток было неразличимым, и данные, полученные от обоих штаммов, были объединены.

представляет стадии перераспределения мио-II при изменении направления потока (см. Также дополнительный ролик 5). GFP-myo-II накапливался в задней части клеток (-9 с), и после реверсирования потока флуоресценция в предыдущем хвосте медленно снижалась, тогда как флуоресценция в новом хвосте увеличивалась. Одно различие по сравнению с перераспределением актина в ответ на обращение потока состоит в том, что перераспределение myo-II в новый хвост начинается почти сразу.Другое отличие заключается в скользящей релокализации myo-II из прежнего в новый хвост клетки (36-54 с). В количественном отношении этот характерный способ релокализации отражается в симметрии двух кривых, показанных на: одна представляет потерю GFP-myo-II в предыдущей, а другая — усиление в новой области хвоста переориентирующихся клеток. Через одну минуту после реверсирования потока две кривые встретились примерно при половине максимальной интенсивности флуоресценции. Вывод состоит в том, что общее количество myo-II, связанное с корой клеток, оставалось постоянным во время этого чистого сдвига с одной стороны на другую.

Перемещение GFP-myo-II после реверсирования потока. Клетки, экспрессирующие GFP-myo-II, отслеживаются во время реверсирования гидродинамического напряжения сдвига σ = 2,1 Па. Время выражается в секундах относительно реверсирования потока. ( A ) Последовательность изображений, показывающих перемещение GFP-myo-II в клетке HS1 (см. Также дополнительный ролик 5). ( Зеленый ) флуоресценция GFP-myo-II; ( красный ) фазовый контраст. Стрелки указывают направление потока. ( B ) Количественная оценка релокализации GFP-myo-II в клеточной коре.Сплошные кружки соответствуют половинкам ячеек, расположенным выше по потоку, а белые кружки — половинам ниже по потоку. Данные объединены для клеток Jh20 дикого типа и HS1-мио-II-нулевых клеток, экспрессирующих GFP-myo-II. Двадцать ответов, записанных от 14 ячеек, усредняются. Планки погрешностей указывают среднее значение ± SE

Различия в репрограммировании передней части и хвоста стали очевидными, когда актин и маркеры myo-II экспрессировались одновременно в одних и тех же клетках, подвергшихся инверсии потока. и дополнительный фильм 6 показывает клетку, дважды помеченную mRFP-LimEΔ и GFP-myo-II.Быстрая разборка актина и более медленная повторная сборка контрастируют с симметрией на соответствующих кривых динамики myo-II ().

Релокализация актина и мио-II после реверсирования потока. Чтобы контролировать перемещение мио-II и актина одновременно в одной и той же клетке, эндогенные тяжелые цепи myo-II были заменены тяжелыми цепями, меченными GFP, и mRFP-LimEΔ был экспрессирован в виде актиновой метки. Ячейки подвергались быстрому изменению направления гидродинамического напряжения сдвига σ = 2.1 Па. Время выражается в секундах до и после реверсирования потока. ( A ) Последовательность изображений, показывающих распределение GFP-myo-II и mRFP-LimEΔ (см. Также ту же ячейку в дополнительном ролике 6). ( Зеленый ) GFP-myo-II; ( красный ) mRFP-LimEΔ; ( синий ) фазовый контраст. Стрелки указывают направление потока. Белая пунктирная линия указывает положение, в котором предыдущий перед превращается в хвост. Бар, 10 мкм м. ( B и C ) Количественная оценка локализации mRFP-LimEΔ ( B ) и перераспределения GFP-myo-II ( C ) относительно времени обращения потока.Сплошные символы соответствуют половинкам ячеек, расположенным выше по потоку, а открытые символы — половинкам ниже по потоку. Сплошная линия на панели C показывает среднее положение нижнего края как функцию времени. Усредняют 13 ответов, записанных от 10 ячеек. Планки погрешностей указывают среднее значение ± SE

In, транслокация хвостового конца во время реполяризации клеток показана жирной линией. Отрицательный наклон в начале является результатом сохраняющейся выступающей активности и / или пассивного дрейфа в направлении потока.Через ~ 50 с наклон стал положительным, что указывало на начало отвода против нового направления потока. В этот момент времени баланс myo-II в двух половинах клеток был достигнут, что означает, что ретракция стала обнаруживаться, когда количество myo-II в коре головного мозга новой области хвоста превысило количество в противоположной половине клетки. Втягивание хвоста начиналось через ~ 15 с после образования первых выступов и, таким образом, оказалось последним событием в переориентации клетки.

Изменение полярности в ответ на инвертирование химических градиентов

Полярность переднего и заднего ряда клеток, реагирующих на напряжение сдвига, напоминает паттерн актин-мио-II, наблюдаемый в хемотаксирующих клетках. Это сходство побудило нас сравнить последовательность событий изменения полярности во время хемотаксиса с последовательностью под напряжением сдвига. Пипетку, наполненную 100 мкМ цАМФ, быстро перемещали от передней части к задней части компетентной к агрегации клетки, дважды меченной mRFP-LimEΔ и GFP-myo-II (; Дополнительный фильм 7).В этих условиях клетки часто переориентируются, меняя полярность, а не разворачиваясь на 180 градусов (30). Как наблюдалось под напряжением сдвига, флуоресценция mRFP-LimEΔ быстро уменьшалась (, 3-секундная рамка) и только впоследствии увеличивалась на новом переднем крае, где выступы становились видимыми (24 секунды). Флуоресценция GFP-myo-II снижалась на новом фронте в течение первых 40 с и накапливалась в хвосте между 15 и 60 с. Через 36 с GFP-myo-II присутствовал по всей коре, а эффективная ретракция началась примерно через 45 с.

Актин и релокализация мио-II после обращения градиента хемоаттрактанта. Чтобы связать изменение полярности клеток в ответ на хемоаттрактант с изменением направления, вызванным напряжением сдвига, клетки с двойной меткой, как показано на рисунке, стимулировали микропипеткой, заполненной цАМФ. Пипетку быстро перемещали из передней части ячейки в заднюю. Время в секундах указано относительно изменения положения пипетки. ( A ) Последовательность изображений, показывающих распределение mRFP-LimEΔ и GFP-myo-II в отвечающей клетке.( Зеленый ) GFP-myo-II; ( красный ) mRFP-LimEΔ; ( синий ) фазовый контраст. Белые звездочки указывают положение кончика микропипетки, заполненной цАМФ. Белая пунктирная линия указывает крайнее правое положение задней части более поздней ячейки. Эта же ячейка показана в дополнительном видео 7. Бар, 10 мкм м. ( B и C ) Количественная оценка локализации mRFP-LimEΔ ( B ) и перераспределения GFP-myo-II ( C ). Сплошные символы соответствуют половинкам ячеек, расположенным выше по потоку, а открытые символы — половинкам ниже по потоку.Усредняют девятнадцать ответов, записанных от 14 ячеек. Планки погрешностей указывают среднее значение ± SE

Динамика перемещения в ответ на хемоаттрактант была количественно определена, как и для ответов на напряжение сдвига (). В клетках, реполяризующихся в инвертированном градиенте цАМФ, разборка актина на предыдущем фронте предшествовала его сборке на новом фронте. Кривые разборки и повторной сборки myo-II зеркально отражали друг друга. Перемещение меток как mRFP-LimEΔ, так и GFP-myo-II происходило быстрее, чем наблюдаемое при напряжении сдвига.В частности, метка актина быстро уменьшалась в течение 12 с. Несмотря на эти различия во времени, последовательность событий, приводящих к изменению полярности градиентов хемоаттрактанта, была аналогична той, что наблюдалась при напряжении сдвига.

Подробный пространственно-временной анализ инверсий полярности клеток

В предыдущих экспериментах мы упростили анализ, разделив изображение каждой клетки на две половины, одна направлена ​​в направлении потока или источника хемоаттрактанта, а другая — в противоположном направлении.Чтобы объяснить наблюдаемые различия в перераспределении актина и myo-II при изменении направления потока, оказалось необходимым градиентное представление интенсивностей флуоресценции по периметру клетки. Таким образом, мы картировали пространственно-временную динамику распределений LimEΔ и myo-II при изменении полярности, используя полярные графики интенсивностей флуоресценции mRFP и GFP (). Номера узлов 0–99 указывают на распределение флуоресценции по контуру клетки, нанесенному на круг. Каждый радиус соответствует моменту времени от 15 с до разворота сигнала (внутренний радиус) до 2.0–2,5 мин после разворота сигнала (внешний радиус).

Пространственно-временные паттерны релокализации актина и мио-II в клетках, изменяющих свою полярность в ответ на механические или химические стимулы. Эти закономерности представлены в виде полярных графиков, которые показывают распределение интенсивностей корковой флуоресценции в оптических срезах через клетки. На каждом графике радиус соответствует времени от 15 с до разворота сигнала до 2,0–2,5 мин после разворота. Черные числа указывают время в минутах по направлению наружу.Наборы данных основаны на тех же записях, что и скомпилированные, при этом флуоресцентный LimEΔ служит маркером передней части и мио-II хвоста клетки. Цветовой индекс указывает на нормализованную интенсивность корковой флуоресценции. (Для их расчета см. Материалы и методы.) Узлы 0 соответствуют предыдущему направлению стимула, а узлы 50 — новому направлению, то есть тому, которое происходит после реверсирования потока или изменения положения источника хемоаттрактанта. Белые кривые слева или справа от каждого графика показывают распределение интенсивности флуоресценции в отвечающих клетках, усредненное за интервал 1-2 мин после обращения сигнала.Для метки LimEΔ распределения по контуру ячейки центрируются к узлу номер 50 в соответствии с накоплением этой метки на новом фронте. Для myo-II распределения центрируются в узле номер 0 в соответствии с его набором в новый хвост. Стандартные отклонения этих распределений составляют 12,7 узлов для A , 10,0 для B , 16,2 для C , 8,8 для D , 7,2 для E и 9,4 узлов для F . (Обратите внимание на разницу в шкале интенсивностей корковой флуоресценции от 1 до 5.5 для LimEΔ и от 1 до 2,5 для myo-II.) Данные на панелях A, и B по переднему маркеру в клетках Jh20 дикого типа, подвергнутых умеренному и высокому напряжению сдвига, соответствуют. Данные на панели C на хвостовом маркере соответствуют. Данные на панели D по переднему ответу в HS1 myo-II-null клетках соответствуют. Данные на панелях E и F на ячейках с двойной меткой соответствуют.

Метка LimEΔ-GFP указывает на то, что нитевидные структуры актина перераспределяются при низком и высоком напряжении сдвига сопоставимым образом: метка сначала исчезает с предыдущего фронта, а затем снова появляется на новом фронте ().При высоком сдвиговом напряжении восстановление меченого актина задерживалось: был период около 20 с после исчезновения, когда почти не накапливалась метка по всему периметру клеток. При сравнении myo-II-null с клетками дикого типа при 2,1 Па не было различий во временной динамике актиновой метки ().

Перераспределение myo-II в ответ на обращение потока представляет интерес, потому что это ясно демонстрирует, что этот маркер хвоста никогда не исчезает из коры клеток.Во время переходной фазы myo-II был почти равномерно распределен по коре головного мозга (). В то же время, то есть между 30 и 50 с после реверсирования потока, кортикальный актин прошел минимум. Вместе эти данные предполагают, что предыдущая полярность клеток гаснет до того, как устанавливается обратная полярность. В клетках, которые изменили полярность в ответ на хемоаттрактант, актин исчез в течение нескольких секунд со старого фронта и начал накапливаться на новом фронте через 20 с (), подобно актину при низком напряжении сдвига ().Myo-II медленно исчезал из предыдущего хвоста и вскоре накапливался в новом хвосте, так что примерно через 30 с предыдущая и новая области хвоста были одинаково помечены (). В заключение, клетки, реполяризующиеся под действием напряжения сдвига или в ответ на хемоаттрактант, обнаруживают сходные паттерны перераспределения мио-II и актина.

Для получения количественных параметров пространственного распределения LimEΔ и myo-II мы усредняли интенсивности корковой флуоресценции за период 1 мин, начиная с 1 мин после инвертирования сигнала.Усредненное распределение LimEΔ достигло максимума на самом фронте ячейки, который подвергается наиболее сильным силам со стороны гидродинамического потока (, вставка ). Профиль в передней половине ячейки можно аппроксимировать распределением Гаусса. При более высоком напряжении сдвига 2,1 Па этикетка была более сильно сфокусирована вперед (± стандартное отклонение 10,03, указанное в номерах узлов), чем при более низком напряжении 0,9 Па (± стандартное отклонение составляет 12,73). При сравнении myo-II-null с клетками дикого типа было обнаружено, что актиновая метка в мутантных клетках еще более точно сфокусирована (± SD равно 8.75). Аналогичным образом сфокусировано накопление кортикального mRFP-LimEΔ во время хемотаксиса (± стандартное отклонение составляет 7,16). Обогащение myo-II в хвосте клеток было подтверждено расчетом стандартного отклонения для механо- и хемотаксиса (± SD составляет 16,23 и 9,39, соответственно). Более резкая фокусировка myo-II при хемотаксисе, вероятно, связана с цилиндрической формой развитых, способных к агрегации клеток, которые реагировали на цАМФ.

Даже несмотря на то, что передняя и задняя части клетки однозначно различаются, подробный анализ показывает, что ни mRFP-LimEΔ не накапливается исключительно в передней части, ни myo-II не рекрутируется только в хвост.При более низком напряжении сдвига () и в химическом градиенте () есть фазы, в которых метка LimEΔ также обнаружимо накапливается в хвосте, то есть вокруг узла 0. Точно так же в хемотаксирующих клетках myo-II временно рекрутируется вперед. область, которая в основном занята полимеризованным актином (около узла 50).

Обсуждение

Три фазы реполяризации: быстрая деполимеризация актина, создание нового фронта и ретракция хвоста.

Клетки Dictyostelium сильно ориентируются против потока жидкости и меняют свою полярность в ответ на изменение направления потока.Мы использовали эти быстрые ответы для количественного анализа пространственно-временного паттерна реорганизации в актин-миозиновой системе. Превращение выступающего фронта в втягивающийся хвост и наоборот отслеживалось путем двойной маркировки клеток зелеными и красными флуоресцентными маркерами. Метка для нитчатых структур актина отмечает установление фронта, а локализация myo-II с последующей ретракцией определяет хвост клетки.

Подвержены внезапному изменению направления напряжения сдвига, равного 2.1 Па, клетки меняли свою полярность в трех фазах. 1), актин быстро разлагается на предыдущем фронте через 0–60 с после обращения потока. 2). На новом фронте полимеризация актина начинается через 30 с и выравнивается через ~ 90 с. Задержка между разборкой и повторной сборкой привела к временному минимуму ассоциации актина с клеточной корой между 30 и 50 с. 3), новый хвост втягивается на ~ 60 с, то есть количество myo-II, уже связанное с новым хвостом, превышает количество, все еще связанное со старым хвостом.Эти эксперименты показывают, что в ответ на напряжение сдвига 2,1 Па поляризация de novo следует за нарушением старой полярности.

В общих чертах, один из способов для поляризованной ячейки быстро реагировать на изменение направления сигнала состоит в том, чтобы сначала разрушить любой установленный шаблон, прежде чем будет настроен новый. Нарушение установленной полярности спереди и сзади в течение нескольких секунд способствует переориентации клеток на входящие сигналы с разных направлений. Мы хотим подчеркнуть, что быстрое нарушение полярности клеток вызывается вводом нового стимула, противоположного предыдущему.Если поток жидкости просто остановлен, а не инвертирован, полярность остается стабильной в течение нескольких минут ().

Myo-II в механоответах

Три уровня регуляции контролируют локализацию и активацию myo-II в клетках Dictyostelium (31). 1), биполярные филаменты образуются и собираются в коре клетки при дефосфорилировании тяжелых цепей myo-II фосфатазой PP2A. Действие фосфатазы противодействует киназам тяжелой цепи мио-II. 2), локализация Myo-II в хвосте регулируется несколькими белками, в частности PAKa, Rac1 и Akt / PKB регулируемой киназой, локализация которой зависит от существования градиента PIP ₃ (8,32).3). Кроме того, сигнальные пути цГМФ активируют киназу легкой цепи мио-II, которая фосфорилирует регуляторные легкие цепи и, таким образом, запускает активность АТФазы мио-II (33).

Для создания клеточного фронта, индуцированного потоком, myo-II может быть опущен. Это означает, что нет необходимости в поперечном сшивании актина с филаментом или в моторной активности биполярных филаментов myo-II при приеме или передаче механических сигналов. Более того, myo-II не требуется для подавления полимеризации актина в хвостовой области.Накопление полимеризованного актина еще более резко ограничивалось самой передней частью клетки, когда myo-II отсутствовал (). Следовательно, спецификация передней части не зависит от занятости хвоста myo-II.

Сходства между механической и химической стимуляцией

Чтобы убедиться, что этапы изменения полярности клеток являются общими для механической и химической стимуляции, мы сравнили реакции на переменный сдвигающий поток с ответами на быстро меняющиеся градиенты хемоаттрактанта.Сдвиговый поток вызывает максимальное натяжение мембраны на стороне входа ячейки, точно в зоне контакта ячейки с субстратом (34,35), и минимальное натяжение на противоположном крае ячейки. Соответственно, хемотаксирующая клетка получает самый сильный сигнал на краю, указывающем на источник аттрактанта. Инверсия клеточной полярности, вызванная механическими или химическими сигналами, инициируется деполимеризацией актина на предыдущем переднем крае, который собирается превратиться в хвост. Поскольку в обоих случаях деполимеризация происходит напротив наиболее сильно стимулированной стороны, предполагается, что ингибирующий сигнал быстро распространяется от этого края по всей клетке.

Предполагается, что тормозящий сигнал зависит от величины внешнего сигнала: при 2,1 Па ингибирование преобладает достаточно долго во всей ячейке, чтобы подавить образование нового фронта, пока предыдущий фронт полностью не исчезнет. При 0,9 Па ингибирование недостаточно сильное, чтобы подавить полимеризацию актина на новом фронте, пока старый фронт полностью не лишится полимеризованного актина. Из-за пониженного натяжения мембраны спереди при более низком напряжении сдвига (0,9 Па) наблюдается меньшее сопротивление растущим актиновым филаментам, которые толкают мембрану вперед, и усиливается выступающая активность (36).Этот эффект может способствовать более быстрому увеличению флуоресценции LimEΔ-GFP () с более короткой задержкой и более высокими максимальными значениями. В целом меньше времени требуется для изменения полярности клеток при 0,9 Па по сравнению с 2,1 Па. При 0,5 Па ингибирование слишком слабое, чтобы подавить старый передний край, и клетки реагируют, делая U-образные развороты, а не изменяя полярность.

Мы хотели бы подчеркнуть, что наши результаты основаны на экспериментах, в которых клетки стимулировали сзади и, таким образом, заставляли полностью менять свою полярность.Если хемоаттрактант наносится сбоку, клетки могут поворачиваться за счет раздвоения своего фронта или выступа нового в измененном направлении градиента без необходимости изменения их полярности (37,38).

Об аналогичных вариациях хемотаксического поведения, как в случае Dictyostelium , ранее сообщалось для нейтрофилов человека (39). В частности, изменение полярности происходит в той же последовательности: сначала предыдущий фронт теряет свою плотную актиновую сеть, и ламеллиподиум втягивается.Только после этого на противоположном конце индуцируется новый фронт, указывающий на новый источник аттрактанта.

Было показано, что высокополяризованные клетки, подвергнутые воздействию градиента хемоаттрактанта, нечувствительны к стимуляции сзади, вероятно, за счет кластеризации комплексов G-белка βγ на фронте клетки (40). Такое поведение согласуется с U-образным поворотом при низких напряжениях сдвига, когда старый фронт остается стабильным.

Дальнее ингибирование и короткодействующее активация клеточного фронта, как следует из наших данных, также реализуются в моделях локального возбуждения / глобального ингибирования (LEGI) градиентного зондирования (41,42).Некоторые из этих моделей описывают трансляцию и амплификацию внешнего градиента цАМФ в градиент PIP3 вдоль клеточной мембраны обработанных латрункулином A клеток Dictyostelium , которые лишены функциональной системы актина. Эти модели предлагают быстродействующую петлю положительной обратной связи для установления клеточного фронта, которая уравновешивается более медленным глобальным ингибированием. Однако изменение полярности, наблюдаемое нами при высоких напряжениях сдвига, включает быструю и дальнодействующую инактивацию первого фронта.Сравнимая кинетика истощения активатора была получена в общей математической модели, которая основана на равных скоростях продуцирования активатора и ингибитора, предполагая быструю диффузию ингибитора (43,44).

Как нуклеатор дендритных сетей актина, комплекс Arp2 / 3 является установленным эффектором полимеризации актина на вновь индуцированном фронте (19). В клетках, которые подвергаются внезапному глобальному повышению уровня цАМФ, временное накопление актина в коры головного мозга подавляется в течение 10 с (45).В этих условиях два негативных регулятора полимеризации актина одновременно привлекаются к коре клеток: коронин, ингибитор Arp2 / 3-опосредованной полимеризации, и Aip1 (взаимодействующий с актином белок 1), который взаимодействует с кофилином в деполимеризации актина. Следовательно, эффективное подавление полимеризованного актина, по-видимому, включает два контроля, действующих параллельно: подавление полимеризации и усиление деполимеризации.

Приспосабливается ли клетка к поляризующему стимулу?

Кажется, есть одно принципиальное различие в адаптации между механической стимуляцией потоком жидкости и химической стимуляцией градиентом аттрактанта.Как только клетка ориентирована в непрерывном потоке, она подвергается постоянному воздействию. Следовательно, если клетка адаптируется к стимулу, она перестает реагировать. Напротив, хемотаксирующая клетка, движущаяся вверх по градиенту, распознает возрастающие концентрации аттрактанта даже после адаптации к действительной концентрации в непосредственной близости от нее. Чтобы предотвратить движение в градиенте, Parent и Devreotes (7) обработали клетки латрункулином А, ингибитором полимеризации актина. Когда эти округлые клетки подвергались воздействию стационарного градиента цАМФ, они непрерывно реагировали, образуя серп из PIP ₃ в области мембраны, указывающей на источник аттрактанта.Подобно нашим экспериментам с механически стимулированными клетками, этот эксперимент приводит к выводу, что при воздействии стационарного пространственного градиента входных сигналов клетки Dictyostelium достигают устойчивого состояния постоянной поляризации, причем фронт указывает на более высокий входной сигнал. .

Линии и разметка — Дорожные полосы, линии и разметка — Безопасность и правила — Дороги

Дорожные линии и разметка, такие как нарисованные стрелки, нарисованные острова и полосы обочины, говорят вам, где можно и нельзя идти по дороге.

Белые разделительные линии

Белые разделительные линии разделяют транспортные средства, движущиеся в противоположных направлениях.

Как правило, вы всегда должны двигаться влево от разделительных линий, будь то одинарные или двойные, прерывистые или неразрывные.

Вы можете пересечь белую разделительную линию, чтобы избежать препятствия, если:

• у вас есть хороший обзор приближающихся транспортных средств
• это необходимо и разумно
• вы можете сделать это безопасно.

Одиночная разделительная линия

Вы можете пересечь одиночную прерывистую разделительную линию, чтобы:

• обогнать другое транспортное средство
• сделать разворот
• выехать с дороги или выехать с нее
• угловая парковка на противоположной стороне дороги ( без разворота).

Дорога с одинарной ломанной разделительной линией.

Вы можете пересечь единственную непрерывную разделительную линию, чтобы:

• выехать с дороги или выехать с нее
• Угловой парк на противоположной стороне дороги (без разворота).

Дорога с одинарной непрерывной разделительной линией

Двойная разделительная линия

Вы можете пересечь двойную непрерывную линию, чтобы выехать на дорогу или съехать с нее по кратчайшему маршруту.

Дорога с двойной непрерывной разделительной линией.

Вы можете пересечь двойную линию с пунктирной линией рядом с вами, чтобы:

• обогнать другое транспортное средство
• сделать разворот
• выехать с дороги или выехать с нее
• угловая парковка на противоположной стороне дороги (не совершая Разворот).

Дорога с двойной линией с прерывистой линией ближе к автомобилю A

Вы можете пересечь двойную линию с непрерывной линией ближе к вам:

• выезд или выезд с дороги
• угловой парк на противоположной стороне дороги (без делает разворот).

Дорога с двойной линией с прерывистой линией ближе к автомобилю B.

Некоторые дороги имеют широкие осевые линии, расстояние между которыми составляет до 1,5 м. Они увеличивают расстояние между полосами встречного движения, чтобы предотвратить лобовые столкновения. Правила дорожного движения для широких осевых линий такие же, как и для других разделительных линий.

Дорога с широкими осями.

Линии кромки

Линии кромки обозначают кромку дороги, чтобы помочь вам увидеть, куда вы собираетесь. Они также помогают уберечь автомобили от мягких краев дороги и полос аварийной остановки.

Линии кромки могут быть прерывистыми или непрерывными.

Существуют правила обгона и поворотов возле краевых линий.

Дорога с непрерывной кромкой.

Полоски для битвы

Бегущие полосы — это выступающие куски материала на краях или разделительных линиях или рядом с ними. Когда вы проезжаете по ним, они издают грохочущий звук, а ваш автомобиль вибрирует, чтобы предупредить вас о том, что вы съезжаете с полосы движения.

Когда ваши колеса наезжают на края или полосы, замедлите ход и вернитесь на дорогу.

Желтые бордюры

Желтые линии обочины, нарисованные у края дороги, показывают ограничения на остановку.

Прерывистая линия бордюра (свободная полоса)

Прерывистая линия бордюра отмечает свободную дорогу.Вы не должны останавливаться на свободном пространстве между часами, указанными на знаке, за исключением экстренных случаев.

См. Раздел «Парковка с ограниченным доступом» для получения информации о правилах парковки на свободном пространстве.

Дорога с чистыми бордюрами.

Непрерывная обочина (без остановки)

Непрерывная обочина означает, что вы не должны останавливаться здесь, за исключением аварийной ситуации.

Дорога без обочин

Окрашенные острова

Раскрашенный остров — это полосатый участок дороги, окруженный двойными или одинарными линиями.

Вы можете проехать по окрашенному острову, окруженному одиночными ломаными или непрерывными линиями, на расстояние до 50 м до:

• выехать с дороги или съехать с нее
• выехать на полосу поворота, которая начинается сразу после окрашенного острова
• угловой парк на противоположной стороне сторона дороги (без разворота).

Запрещается ездить по окрашенному острову, который:

• разделяет 2 полосы движения, идущие в одном направлении
• окружен двойными линиями
• отделяет дорогу от съезда.

Запрещается водить машину или останавливаться на раскрашенном острове, окруженном двойной линией.

При въезде на поворотную полосу с окрашенного острова вы должны уступить дорогу любому транспортному средству:

• уже на поворотной полосе
• выезжает на поворотную полосу с другой полосы.

Автомобиль, выезжающий на поворотную полосу с окрашенного острова (Автомобиль B), должен уступить дорогу автомобилю, уже находящемуся на поворотной полосе (Автомобиль A).

Транспортные островки и срединные полосы

Островок безопасности — это возвышение на дороге для прямого движения транспорта.

Вы не должны ездить по островку безопасности, если он не предназначен для движения транспортных средств.

Средняя полоса — это область, разделяющая транспортные средства, движущиеся в противоположных направлениях. Его можно поднять, покрасить или покрыть травой и / или деревьями.

Запрещается останавливаться или парковаться на средней полосе, если только на знаке не указано, что это парковка на средней полосе.

S-образные полосы

S-образная полоса создает полосу для поворота направо, заставляя другие полосы следовать S-образной форме и сливаться с полосой движения на обочине.

Одиночная сплошная белая линия разделяет S-образные полосы. Вы не должны пересекать эту линию при повороте на S-полосу.

Вы не должны пересекать непрерывную линию, чтобы свернуть на полосу S.

Раскрашенные стрелы

Нарисованные стрелки показывают вам, в каком направлении вы можете двигаться по полосе. Когда стрелки показывают более одного направления, вы можете двигаться в любом из этих направлений.

Вы должны всегда указывать, когда вы поворачиваете, даже если есть нарисованная стрелка.

При повороте с одной дороги на другую оставайтесь на той же полосе.

Следуйте нарисованным стрелкам и оставайтесь на своей полосе движения при повороте.

Держаться подальше

Разметка «Держитесь подальше» используется для того, чтобы дорога оставалась чистой за пределами определенных участков, чтобы транспортные средства могли въезжать или выезжать, например, в больницы, пожарные депо и автостоянки.

Разметка «Держитесь подальше» также используется на перекрестках, чтобы:

• останавливать транспортные средства, блокирующие перекресток;
• , облегчать транспортным средствам выезд или выезд на проселочную дорогу.

Вы не должны останавливаться в зоне «Держитесь подальше».

Зона с надписью «Держитесь подальше» на дороге.

Зубы дракона

Зубы дракона — это нарисованные треугольники, расположенные попарно с каждой стороны переулка или дороги.

Они помогают сделать школьные зоны более заметными и предупреждают водителей о предельной скорости 40 км / ч.

Дорожная разметка «Зубы дракона» в школьной зоне.Поворот зеркала

и визуальное вращение изучаются и консолидируются с помощью отдельных механизмов: повторная калибровка или обучение De Novo?

Введение

Люди хорошо умеют приспосабливать свои движения к меняющимся требованиям задачи (Helmholtz, 1866; McLaughlin, 1967; Gentilucci et al., 1995). Изучение новой задачи требует изменения функций, которые переводят цели (и состояния) в моторные команды. Эти функции были синонимами названы зрительно-моторными отображениями, политиками управления или обратными моделями (Sutton and Barto, 1998; Todorov and Jordan, 2002).

Но все ли новые задачи изучаются одинаково? Здесь мы сравниваем процессы обучения для двух различных зрительно-моторных преобразований: визуального вращения (VR) и зеркального обращения (MR). Было высказано предположение, что MR и VR изучаются с использованием отдельных механизмов обучения (Werner and Bock, 2010). Здесь мы предполагаем, что виртуальная реальность может быть изучена путем постепенной перекалибровки существующей политики управления, тогда как MR требует создания нового сопоставления. Эта идея мотивирована тем, как двигательная система использует ошибку для обновления будущих движений (рис.1). При столкновении с VR поправка, рассчитанная согласно старой политике, будет направлена ​​приблизительно (для поворотов <90 °) в соответствующем направлении. Таким образом, новая политика может быть изучена путем обновления следующей моторной команды с поправкой, рассчитанной после устаревшего сопоставления (Kawato and Gomi, 1992). Повторное применение этого правила обучения приводит к правильной политике. Однако во время MR обновление было выведено из старых точек сопоставления в неправильном направлении, и вместо этого пришлось бы получить новую политику.

Рисунок 1.

Схематический чертеж повторной калибровки во время MR и VR. Вертикальная линия через дефис указывает ось поворота зеркала. В испытании n движение руки (красная) к цели -20 ° (рис. 2 для системы координат) приводит к тому, что курсор (синий) перемещается на 20 °, что приводит к ошибке (черная стрелка с дефисом) в 40 °. Часть этого вектора ошибки используется для обновления следующей команды двигателя. Таким образом, при испытании n + 1 направление движения руки (сплошная красная стрелка) смещено по сравнению с предыдущим направлением движения (красная стрелка с дефисом).Во время VR (вверху) это приводит к уменьшению ошибок между курсором (сплошная синяя стрелка) и целью по сравнению с предыдущим перемещением. Во время MR (внизу) одно и то же обновление приводит к увеличению количества ошибок.

Кракауэр и его коллеги предположили, что разница между повторной калибровкой и сбором данных видна в соотношении скорости и точности (Reis et al., 2009; Shmuelof et al., 2012). Поскольку для быстрых последовательных перемещений требуется быстрое генерирование команд прямой связи и обратной связи, это, вероятно, связано со скоростью основных вычислительных процессов: когда система повторно калибрует хорошо изученную политику управления, она должна иметь возможность использовать существующие быстрые автоматические процессы и генерировать точные ответы даже в сжатые сроки.Однако создание новой политики контроля должно вначале повлечь за собой более медленные и, возможно, более явные компоненты (Hikosaka et al., 2002), требующие дополнительного времени обработки. Только с длительной практикой он должен стать автоматизированным и достичь эквивалентной производительности за более короткие промежутки времени. Таким образом, мы ожидали, что приобретение политики контроля будет сопровождаться сдвигом в компромиссах с точностью до времени. Мы проверили эту идею, изучив быстрые команды прямой связи и обратной связи.

Наконец, мы также проверили, отличаются ли VR- и MR-обучение по способу консолидации памяти между сессиями.Задачи адаптации обычно показывают забывание между сессиями (Tong et al., 2002; Klassen et al., 2005; Krakauer et al., 2005; Trempe and Proteau, 2010), тогда как задачи по обучению навыкам, такие как изучение новых последовательностей движений пальцев , мало забывают (Reis et al., 2009), а иногда даже выигрывают офлайн (Stickgold, 2005; Doyon et al., 2009; Brawn et al., 2010; Wright et al., 2010; Abe et al., 2011). ). Учитывая, что задачи по обучению навыкам также характеризуются сдвигами в соотношении скорость-точность (Reis et al., 2009; Shmuelof et al., 2012), мы выдвинули гипотезу, что MR-обучение также может показывать автономный выигрыш между сессиями.

Результаты

Компромисс точности времени в командах с прямой связью

Мы предположили, что обучение обращению зеркала будет связано с новым зависящим от времени процессом, который сопоставляет цели с действиями, тогда как обучение визуальному повороту будет поддерживаться повторной калибровкой существующей политики управления и, следовательно, не требует дополнительного времени обработки.

Мы проверили эту идею, применяя быстрые RT во всех достигаемых задачах. Для обучения MR (эксперимент 1; рис.3 A ) RT увеличились в начале MR на 145 мс (± 18 мс SE), t ₍₁₄₎ = -8,232, p <0,9. 8 × 10 ⁻⁷ . RT достигли плато в поздних блоках MR второй сессии и приблизились к уровням базовых показателей. Однако, когда визуальная обратная связь переключилась обратно на необратное отображение в блоке 25, RT сначала увеличились, но впоследствии уменьшились до 272 мс (± 5 мс) в последнем блоке, что привело к почти значительно более коротким RT, чем в последнем блоке MR ( t ₍₁₄₎ = 2.123, p = 0,052). Таким образом, даже после двух дней обучения движения в МРТ требовали немного больше времени на подготовку, чем в обычных условиях.

Рис. 3. Среднее время реакции для группы

в экспериментах 1 и 2. Белый фон представляет достижение при нормальной визуальной обратной связи, тогда как серый фон представляет достижение во время перевернутой или перевернутой визуальной обратной связи. Вертикальная линия указывает перерыв между сеансами. A , RT для целей −160 °, −20 °, 20 ° и 160 ° во время обучения зеркальному обращению (эксперимент 1). B , RT для достижения 8 целей во время VR (эксперимент 2). Планки погрешностей указывают на SE между субъектами

Для эквивалентного эксперимента VR (эксперимент 2, рис. 3 B ) мы ожидали, что RT увеличится в меньшей степени, если вообще увеличится. Среднее время RT увеличилось на 45 мс (± 8 мс), когда вращение было впервые введено ( t ₍₂₈₎ = -2,918, p = 0,007) (рис. 3 B ). Таким образом, прирост RT во время обучения VR был значительно меньше, чем прирост во время обучения MR ( t ₍₂₈₎ = −5.170, p = 1,74 × 10 ⁻⁵ ). Во второй день обучения ни один из блоков VR больше не отличался значительно от базового (блок 13: t ₍₁₄₎ = -1,683, p = 0,114). После того, как вращение было размыто (последний блок), RT были незначительно короче, чем в четвертом блоке обучения ( t ₍₁₄₎ = -1,256; p = 0,23). Таким образом, мы обнаружили, что визуальные вращения вызывали менее одной трети увеличения RT по сравнению с зеркальными переворотами.

Наше главное предсказание, однако, заключалось в том, что разница между двумя механизмами обучения должна стать видимой в соотношении точности времени: тот факт, что для данного состояния адаптации испытания с более длинными RT показывают меньшие ошибки. Поскольку RT, а также ошибки движения уменьшались в ходе эксперимента, мы сначала вычли любую возможную линейную связь между числом проб и ошибкой, а также между числом проб и временем реакции для каждого участника и блока отдельно в условиях MR и VR.Затем мы построили график начального направления движения руки (в среднем от 100 до 150 мс после начала движения) как функцию RT для различных групп из 4 блоков (рис. 4). Для обучения МРТ (эксперимент 1; рис. 4 A ) углы достижения базовой линии были смещены от нуля на ∼5 °, что указывает на то, что участники проявляли склонность к движению в прямом или обратном направлении (для того, как углы были объединены по целям. (см. легенду на рис.3), эффект, вероятно, вызван неравномерным распределением целей по кругу.

Рис. 4. Связь

между RT и ошибкой направления в экспериментах 1 и 2. Блоки 1–4 были собраны во время базовой линии, а блоки 5–24 во время MR или VR. Испытания были разделены RT для каждой цели, участника и блока. Визуальная обратная связь была достоверной во время блоков 1–4 и зеркальное отражение или вращение во время блоков 5–24. Блоки 1–12 измерялись во время первого сеанса, блоки 13–24 — во время второго сеанса. A , Реверс зеркала: визуальные ошибки от движений к цели -160 ° и 20 ° были перевернуты, чтобы обеспечить усреднение с ошибками для целей -20 ° и 160 °.Визуальные ошибки <20 ° указывают на то, что рука потянулась в неправильном (незеркальном) направлении. Совершенно неадаптированные ответы приведут к ошибке 40 °. B , Визуальное вращение. Совершенно неадаптированный ответ приведет к ошибке 40 °. Планки погрешностей указывают на SE между субъектами

Чтобы определить, существует ли компромисс между точностью времени, мы вычислили наклон регрессии между ошибкой и RT по интервалам (см. Материалы и методы) (рис. 4). В эксперименте MR (блоки 1–4) был небольшой, но значительный отрицательный наклон ( t ₍₁₄₎ = −4.477, p = 0,001) на исходном уровне. С началом обучения MR (блоки 5–8) наклон стал значительно более отрицательным по сравнению с исходным уровнем ( t ₍₁₄₎ = 5,004, p = 1,93 × 10 ⁻⁴ ). Для длительных RT участники производили правильно отраженные движения. Однако для самого быстрого бункера RT движения начинались в направлении визуально представленной цели, а не в противоположном, правильном направлении; ошибка была значительно больше 20 °, где ошибка 20 ° означает движение к оси поворота зеркала ( t ₍₁₄₎ = 3.812, p = 0,001). По мере продолжения обучения взаимосвязь между RT и ошибкой движения сохраняла одинаковые наклоны во всех группах из 4 блоков (дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями с группами из 4 блоков в качестве внутрисубъектного фактора: F _(4,56) = 0,588, p = 0,673). Даже в конце обучения в Эксперименте 1 разница в соотношении RT-ошибка все еще была значительной по сравнению с исходным уровнем ( t ₍₁₄₎ = 3,995, p = 0,001).Однако кривая точности времени сместилась в сторону, так что более высокая точность могла быть достигнута при более коротких RT. Чтобы количественно оценить это наблюдение, мы рассчитали RT, необходимое для уменьшения ошибки до 12 °, поскольку этот момент времени позволил провести оценку для всех групп из 4 блоков эксперимента (рис. 4 A ), предполагая приблизительно линейную зависимость между ошибка и RT в протестированном здесь диапазоне и линейное предсказание времени реакции для ошибки 12 ° для каждого участника и четырех блоков.Мы обнаружили существенные различия между блоками 5–8 и 9–12 ( t ₍₁₄₎ = 2,405, p = 0,031), блоками 13–16 ( t ₍₁₄₎ = 4,836, p = 2,64 × 10 ⁻⁴ ), блоки 17–20 ( t ₍₁₄₎ = 3,769, p = 0,002) и блоки 21–24 ( t ₍₁₄₎ = 3.860, p = 0,002). Аналогичным образом, мы обнаружили значительные горизонтальные сдвиги между блоками 9–12 и 13–16 ( t ₍₁₄₎ = 2.806, p = 0,014), блоки 17–20 ( t ₍₁₄₎ = 3,405, p = 0,004) и блоки 21–24 ( t ₍₁₄₎ = 3,353, p = 0,005), что означает, что каждая кривая на 2-й день была значительно смещена по сравнению с каждой кривой на 1-й день. Другими словами, MR-тренировка привела к автоматизации нового отображения цели-движения, видимого в сдвиге времени. -точность компромисса.

Напротив, мы предположили, что обучение виртуальной реальности (эксперимент 2) достигается путем повторной калибровки существующей политики управления.Таким образом, участники должны иметь возможность использовать автоматичность старого сопоставления даже во время обучения и, таким образом, не должны требовать дополнительного времени для обработки. Следовательно, мы предсказали, что для обучения виртуальной реальности более длительное время реакции не должно приводить к меньшему количеству ошибок. Это действительно то, что мы обнаружили (рис. 4 B ). На исходном уровне была небольшая, но достоверно положительная связь между ошибкой и RT ( t ₍₁₄₎ = 3,453, p = 0,004). Однако с введением VR это соотношение не изменилось ( t тест между уклонами блоков 5–8 и блоков 1–4: t ₍₁₄₎ = −1.442, p = 0,171). Таким образом, хотя угловые ошибки увеличивались, как только визуальный дисплей был повернут (блоки 5–8), более длинные RT не привели к меньшим ошибкам. В последующих блоках погрешность еще больше уменьшалась, но изменения зависимости от RT не наблюдалось ( t тест между наклонами блоков 21–24 и блоков 1–4: t ₍₁₄₎ = 0,503 p = 0,623).

Хотя диапазон RT между экспериментами 1 и 2 немного отличался, распределение RT значительно перекрывалось, особенно на более поздних этапах обучения.Чтобы напрямую сравнить условия MR и VR, мы пересчитали наклоны между RT и углом охвата для 4 самых быстрых интервалов во время MR и самых медленных 4 интервалов во время обучения VR, так что среднее время реакции, используемое для вычисления углов в MR (292 ± 9 мс) и VR (279 ± 9 мс) существенно не различались ( t ₍₂₈₎ = 1,053, p = 0,301). После вычитания наклонов базовой линии из всех других фаз мы обнаружили, что на всех фазах наблюдалась значительная разница между наклоном точности по времени условий обучения MR и VR (блоки 5-8: t ₍₂₈₎ = 4 .429, p = 1,4 × 10 ⁻⁴ ; блоки 9–12: t ₍₂₈₎ = 5,101, p = 2,1 × 10 ⁻⁵ ; блоки 13–16: t ₍₂₈₎ = −4,781, p = 5,05 × 10 ⁻⁵ ; блоки 17–20: т ₍₂₈₎ = 3,420, п = 0,002; блоки 21–24: t ₍₂₈₎ = −4,401, p = 1,4 × 10 ⁻⁴ ). Таким образом, в сопоставимом диапазоне RT группа обучения MR явно показала значительно более сильную зависимость точности от RT, чем группа обучения VR.

Адаптация быстрой обратной связи

Второе окно понимания того, как вычисления в двигательной системе разворачиваются с течением времени, — это исследование быстрых откликов обратной связи. Если новая политика управления требует больше времени для вычисления моторной команды, тогда отклики обратной связи после обучения также должны быть отложены, или, возможно, в ранних ответах должна преобладать старая политика. Если, однако, существующая политика была перекалибрована, то и ранний, и поздний компоненты обратной связи должны адаптироваться одновременно.

Чтобы ответить на этот вопрос для обучения обращению зеркала, эксперимент 3 исследовал реакции руки на внезапные перемещения курсора (Sarlegna et al., 2003). Затем мы вычислили разницу между силовыми реакциями на прыжки курсора влево и вправо и сократили ее вдвое, чтобы проверить временную эволюцию коррекции обратной связи в разных группах из 4 блоков эксперимента. На рис. 5 показаны результаты, усредненные по четырем условиям консолидации. Во время незеркальных движений базовой линии корректирующий ответ начинался примерно через 110 мс после начала смещения и достигал ∼1 Н через 250 мс.В первых 4 зеркально перевернутых блоках (блоки 5–8) он все еще достигал ∼0.8N в том же направлении, но после этого стал менее устойчивым; во временном окне 250–350 мс он был значительно ниже, чем на исходном уровне, t ₍₆₀₎ = 8,35, p = 1,2 × 10 ⁻¹¹ . Этот необратимый ответ скорее увеличит визуальную ошибку, чем скомпенсирует ее (рис. 1). В блоках 9–12 силовая реакция еще больше уменьшилась, но все еще не изменилась. Только в течение второго дня (блоки 13–24) мы наблюдали инверсию силовой реакции во временном окне 250–350 мс (блоки 13–16, –0.14 ± 0,038N, t ₍₆₀₎ = −3,695, p = 4,8 × 10 ⁻⁴ ). Однако даже в блоках 21–24 исходная неправильная силовая реакция не была полностью устранена: во временном окне между 130 и 200 мс она оставалась значимо положительной (0,13 ± 0,018 Н, t ₍₆₀₎ = 8,028, p = 4,3 × 10 ⁻¹¹ ).

Рис. 5.

Взаимосвязь между временем и откликом обратной связи во время обучения зеркальному обращению (эксперимент 3). Показана сила, измеренная в канале в ответ на 1.Перемещение курсора на 5 см. Блоки 1–4 были собраны во время исходного уровня, а блоки 5-24 — во время MR. Линия через дефис указывает на обратную базовую реакцию, чтобы служить иллюстрацией того, как могла бы выглядеть полностью обратная обратная связь. Заштрихованная область представляет собой SE между субъектами.

В целом, ответы обратной связи во время обучения MR дают очень похожую картину, что и ответы с прямой связью. В то время как система генерирует правильные движения после дополнительного времени обработки, быстрые и автоматические реакции оставались неадаптированными даже после 2 тренировок (Гриценко и Каласка, 2010).Данные ясно показали прогрессирование обучения, при котором правильный ответ постепенно генерировался с более короткими задержками, что свидетельствует о том, что новая политика контроля, которая изначально была довольно медленной, стала автоматизированной.

Определение того, как команды обратной связи адаптируются во время визуального вращения, является более сложной задачей, поскольку адаптированные и неадаптированные ответы не противоположны друг другу, а отличаются только наложенным углом поворота. Чтобы усилить контраст, мы провели другое исследование (эксперимент 4), в котором участники адаптировались к повороту на 60 ° или -60 ° и исследовали обратную связь, перемещая курсор перпендикулярно движению курсора (± 90 °, рис.6 B , синие и красные стрелки через дефис). В состоянии, когда курсор был повернут на 60 °, эффективное визуальное смещение было в направлении -30 ° и 150 ° относительно движения руки. Для полностью адаптированной обратной связи рука должна корректировать перпендикулярно траектории руки, как и раньше (рис. 6 B , сплошные красные и синие стрелки). Напротив, если реакция обратной связи не адаптирована, коррекция должна быть противоположной визуальному смещению (т. Е. На 150 ° или -30 ° относительно направления движения руки) (рис.6 B , сплошные оранжевые и голубые стрелки).

Рис. 6.

откликов обратной связи в экспериментах 4 и 5. A , В эксперименте 5 курсор (серая линия с дефисом) и рука (сплошная серая линия) двигались в одном направлении. Курсор был смещен (цветные стрелки с дефисом) на угол -90 ° (темно-синий), -30 ° (голубой), 90 ° (красный) или 150 ° (оранжевый) относительно направления движения. Смещения также произошли в направлениях 30 ° и -150 ° (данные не показаны).Движения руки, которые компенсируют смещения курсора, показаны сплошными стрелками того же цвета. B , В эксперименте 4 курсор (серая линия с дефисом) был повернут на 60 ° или -60 ° (на схеме показан только 60 °) от движения руки (сплошная серая линия). Смещения составляли -90 ° (с синим дефисом) или 90 ° (с красным дефисом) относительно направления движения курсора. Сплошные красные и синие стрелки указывают необходимые направления движения руки, которые компенсируют соответствующее смещение (стрелка с дефисом того же цвета).Оранжевая и голубая стрелки показывают, как будет выглядеть неадаптированный ответ. C , Колчан график откликов обратной связи в Эксперименте 5 до -90 ° (темно-синий) и 90 ° (красный) смещения курсора. Начало вектора представляет собой среднее положение руки в моменты времени от 75 до 375 мс после смещения курсора (разрешение 20 мс), а вектор — разницу в мгновенной скорости руки между испытаниями со смещением и без смещения. D , Ответы обратной связи на смещения курсора на −30 ° (голубой) и 150 ° (оранжевый) в эксперименте 5. E , реакция на смещения курсора на −90 ° (темно-синий) и 90 ° (красный) во время достижения базовой линии (то есть до поворота курсора в эксперименте 4) и ( F ) с повернутым курсором (блоки 5 –8). Результаты показаны усредненными по группам вращения на 60 ° и -60 °, с переворачиванием результатов для группы -60 ° вправо-влево. G , Среднее угловое направление коррекции обратной связи (± SE) 250–350 мс после смещения, нанесенного на график по всем блокам эксперимента 4.Отклики объединяются по смещениям курсора и группам вращения. Светло-синий фон представляет блоки с визуальным вращением. Синяя линия и штриховка представляют собой прогноз полностью неадаптированной реакции обратной связи на основе среднего и SE ответов на наклонное смещение курсора в эксперименте 5. H , Средняя угловая ошибка команды прямой связи (± SE), усредненная от 100 до 150 мс. после начала движения при адаптации к повороту на 60 ° в эксперименте 4 для сравнения.

Последний прогноз, однако, основан на предположении, что участники будут корректировать движение своей руки, противоположное визуальному смещению курсора, даже если смещение не было ортогональным направлению движения.Поскольку возможно, что двигательная система меньше реагирует на компонент визуального смещения в направлении движения, мы проверили наше предположение в дополнительном эксперименте. В эксперименте 5 мы смещали курсор на 1,5 см под углом ± 30 °, ± 90 ° и ± 150 ° относительно движения руки и курсора (рис. 6 A ). Даже для наклонных углов начальная коррекция должна быть прямо противоположной смещениям курсора.

Мы использовали разницу между мгновенными векторами скорости между испытаниями со смещениями и без них в разные моменты времени после смещения в качестве меры корректирующей реакции.Мы обнаружили, что для смещений на 90 ° при естественном отображении векторы разности скоростей были слегка наклонены вниз, что означает, что рука не только корректировалась в соответствующем направлении, но также замедлялась вдоль основного направления движения (Рис. 6 C ). Чтобы суммировать эффекты по направлениям смещения в автономном режиме, мы повернули вектор коррекции для смещений -90 ° на 180 °, эффективно нейтрализуя любой эффект замедления.

Для наклонных смещений мы обнаружили, что поправки были примерно противоположны смещению (рис.6 D ). Для совместного анализа откликов мы инвертировали горизонтальную составляющую откликов на смещения на 150 ° и 30 ° и вертикальную составляющую откликов на смещение ± 150 °, так что все поправки накладывались на поправку на -30 °. Смещения на ° (что требует поправки на 150 ° для полной компенсации). Угол полученной коррекции составил 136,4 ° (± 9,1 °), что немного меньше идеальной реакции в 150 °, что указывает на то, что участники реагировали на смещения в направлении движения немного меньше, чем на смещения, перпендикулярные ему.Таким образом, основываясь на этих результатах, мы могли бы ожидать, что полностью неадаптированная реакция обратной связи на смещение курсора против часовой стрелки (-90 °) при повороте курсора на 60 ° должна быть 136,4 °.

В эксперименте 4 мы усреднили результаты групп вращения на 60 ° и -60 °, перевернув траектории для группы, которая подверглась повороту на -60 °. Средние отклики обратной связи во время обучения виртуальной реальности (рис.6 F ) не походили на отклики обратной связи, наблюдаемые в контрольном эксперименте (рис.6 D ). Скорее, поправки были ориентированы на –90 ° и 90 ° относительно направления движения. Другими словами, реакция обратной связи в VR оказалась сразу же ориентированной в правильном направлении (Рис. 6 G ). Хотя мы не можем напрямую сравнивать силы, измеренные в эксперименте 3, с векторами скорости, измеренными в эксперименте 4, эти результаты резко контрастируют с медленной и неполной адаптацией быстрой обратной связи во время обучения MR.

Таким образом, наши результаты указывают на фундаментальное различие в способах обучения MR и VR.Изначально обучение MR требует дополнительного времени обработки для вычисления точных команд прямой связи и обратной связи, что указывает на то, что оно может включать в себя создание новой политики управления. Хотя новые моторные команды можно было генерировать быстрее после двух дней обучения, это оставалось зависимым от времени обработки. Напротив, обучение в виртуальной реальности не показало такой зависимости даже на раннем этапе обучения, что согласуется с идеей о том, что полностью автоматизированная политика управления была перекалибрована.

Повышение производительности в автономном режиме между сеансами

Благодаря изменяющемуся компромиссу времени и точности MR-обучение разделяет важную особенность с другими задачами моторного обучения (Beilock et al., 2008). Недавно было высказано предположение, что такие сдвиги следует рассматривать как определяющую черту «обучения навыкам» (Reis et al., 2009; Shmuelof et al., 2012). Еще одна характеристика многих задач, которые считаются «умелыми» задачами, касается консолидации между сессиями: например, при обучении последовательным движениям уровни производительности обычно снижаются очень незначительно за ночь (Rickard et al., 2008), а иногда даже, кажется, демонстрируют рост офлайн ( Stickgold, 2005; Wright et al., 2010; Abe et al., 2011). Напротив, адаптационные задачи, требующие повторной калибровки существующей политики контроля, почти всегда демонстрируют некоторый спад моторной памяти в течение промежуточного интервала (Tong et al., 2002; Klassen et al., 2005; Krakauer et al., 2005; Trempe). и Proteau, 2010). Если эту разную временную динамику консолидации можно отнести к предлагаемому различию автоматизации новой политики управления по сравнению с повторной калибровкой существующей политики управления, тогда MR-обучение должно показывать автономный выигрыш в перерыве между двумя сессиями, тогда как VR-обучение должно показывать автономное забывая.

Часто сообщается, что прирост в автономном режиме в экспериментах по обучению навыкам зависит от сна (Walker et al., 2002; Cohen et al., 2005; Robertson et al., 2005; Stickgold, 2005; Rickard et al., 2008). Поэтому для обучения MR в эксперименте 3 мы случайным образом распределили участников в одну из четырех групп. Группа ME проводила первую сессию утром и вторую сессию вечером того же дня, и поэтому не спала ночью между двумя сессиями. Группа EM провела первое занятие вечером, а следующее занятие утром следующего дня.У обеих этих групп был перерыв в 12 часов между двумя сессиями. Чтобы проверить, зависит ли потенциальная разница от времени дня первого или второго сеанса, а не от наличия или отсутствия сна, мы включили две дополнительные группы, которые проводили эксперимент либо по утрам (ММ), либо по вечерам ( EE) 2 дня подряд. Если консолидация действительно зависела от сна, а не от времени суток, то только группа ME (единственная группа без сна) должна показать худшую консолидацию, чем любая из трех других групп, тогда как другие три группы не должны отличаться друг от друга.

Поскольку ошибка зависела от RT и поскольку RT может отличаться от одного сеанса к другому, мы количественно оценили уровень навыков как ошибку движения, которую участник будет показывать для фиксированного RT. Слегка нелинейная связь между ошибкой и RT была установлена ​​с использованием регрессии гауссовского процесса (см. Материалы и методы), а затем мы просто считали ошибку перемещения для RT, равного 250 мс. Ошибки от движений к цели 20 ° были инвертированы, чтобы можно было усреднить направленную ошибку с поправкой на RT для обеих периферийных целей.

Мы обнаружили, что MR-обучение не показывало забывчивость между сессиями, а скорее показывало прирост производительности в автономном режиме (рис. 7). Во всех группах наблюдалось значительное улучшение показателей прямой связи от последнего блока первого сеанса к первому блоку второго сеанса ( t ₍₆₀₎ = -4,72, p = 1,4 × 10 ^{— 5} ). Испытано индивидуально, группа EM ( t ₍₁₄₎ = −2,678, p = 0,018), группа EE ( t ₍₁₂₎ = −3.174, p = 0,008), а группа MM ( t ₍₁₆₎ = -2,138, p = 0,048) — все значительно улучшилось за ночь. Единственной группой, которая не показала значительных улучшений, была группа ME ( t ₍₁₅₎ = -1,872, p = 0,081), у которой не было сна между двумя сеансами. Однако не было значительных прямых различий между группой без сна и группами с ночным сном между двумя сеансами с точки зрения их изменения ошибки движения от сеанса 1 к сеансу 2 ( t ₍₅₉₎ = — 1.471, p = 0,147).

Рис. 7.

Объединение команды прямого распространения в экспериментах 2 и 3. Средние угловые ошибки через 100–150 мс после начала движения нанесены на график по различным блокам эксперимента ( A – D ) для четырех групп зеркального поворота ( Эксперимент 3) и ( E ) группа визуального вращения (эксперимент 2). Ошибка исправляется с учетом влияния компромисса на точность времени путем вычисления средней ошибки при RT = 250 мс (см. Материалы и методы).Цветной фон представляет блоки с зеркальным разворотом или визуальным вращением. Вертикальная линия, разделенная дефисом, разделяет два сеанса. Все группы зеркального реверсирования работали так же или лучше в первом блоке второго сеанса, чем в последнем блоке первого сеанса. F , Гистограмма разницы ошибок между первым блоком во втором сеансе (блок 13) и последним блоком в первом сеансе (блок 12), разделенная на визуальное вращение и четыре группы зеркального разворота: ME, EM, EE, MM; и группа VR.* p <0,05 (значимо t тест против 0). Планки погрешностей указывают на SE между субъектами

Прирост

Offline был еще более отчетлив в корректировках обратной связи (рис. 8). Для этого анализа мы усреднили отклик обратной связи (рис. 5) за интервал от 250 до 350 мс после смещения, так как этот период времени показал наиболее глубокие изменения, связанные с обучением. Опять же, все участники вместе показали очень сильный прирост офлайн ( t ₍₆₀₎ = −4.637, p = 1,9 × 10 ⁻⁵ ). Мы также построили график зависимости этого показателя от блока для всех четырех групп отдельно. Группа EM ( t ₍₁₄₎ = 2,265, p = 0,04), группа EE ( t ₍₁₂₎ = 3,011, p = 0,011) и группа MM ( t ₍₁₆₎ = 2,656, p = 0,017) показал значительный рост производительности от одного сеанса к другому. Единственной группой, которая не показала улучшений, была группа ME ( t ₍₁₅₎ = 1.189, p = 0,253) (т. Е. Группа, у которой не было сна ночью между двумя сеансами). Группы со сном имели лишь незначительно более высокие результаты в автономном режиме, чем группа без сна ( t ₍₅₉₎ = 1,837, p = 0,071), что указывает на то, что улучшения автономного режима могли быть усилены сном. Не наблюдалось значительного влияния времени суток первого ( t ₍₅₉₎ = 1,220, p = 0,227) или второго сеанса ( t ₍₅₉₎ = 0.650, p = 0,518), также не было влияния продолжительности перерыва между сессиями ( t ₍₅₉₎ = 1,314, p = 0,194). Вместе эти результаты ясно демонстрируют наличие преимуществ в автономном режиме во время обучения MR. Что касается зависимости этого эффекта от сна, наши результаты остаются неубедительными. Несмотря на то, что в данных есть некоторые тенденции, указывающие на то, что прерывистый ночной сон может усилить этот эффект, прямое сравнение групп не имело значения.

Рис. 8.

Объединение команды обратной связи в эксперименте 3. Среднее значение команды обратной связи через 250–350 мс после смещения нанесено на различные блоки эксперимента. Цветной фон представляет собой зеркальное отражение визуальной обратной связи. A – D , Команды обратной связи четырех групп реверсирования зеркала. E , Гистограмма разностей сил между первым блоком во втором сеансе (блок 13) и последним блоком в первом сеансе (блок 12), разделенными на четыре группы: ME, EM, EE и ММ.* p <0,05 (значимое значение t против нуля). Планки погрешностей указывают на SE между субъектами

В отличие от MR, обучение в виртуальной реальности показало явное забывание между сессиями, как и многие другие задачи адаптации (Tong et al., 2002; Klassen et al., 2005; Krakauer et al., 2005; Trempe and Proteau, 2010). Хотя мы не обнаружили существенной связи между RT и угловой ошибкой, мы использовали для согласованности тот же метод коррекции RT, что и для данных MR.В течение первых суток начальная ошибка уменьшилась с 24,4 ° (± 2,1 °) до 8,7 ° (± 1,5 °) (рис. 7 E ). Когда участники вернулись на второй день, их ошибка снова увеличилась до 14,7,2 ° (± 3 °). Угловые ошибки в первом блоке второго сеанса были значительно больше угловых ошибок в последнем блоке первого сеанса ( t ₍₂₈₎ = −2,192, p = 0,049; Рис.7 F ) . Таким образом, наши результаты подтверждают предыдущую литературу, показывающую, что адаптация забывается между сессиями, и предоставляют доказательства явной диссоциации от МР-обучения, для которой наблюдаются автономные достижения.

Обсуждение

Мы прямо противопоставили обучение двум различным зрительно-моторным трансформациям. Для MR-обучения мы обнаружили четкую RT-зависимость начальной ошибки движения, при которой более быстрые ответы приводят к большим ошибкам, чем медленные. Мы предположили, что MR-обучение включает в себя получение нового сенсомоторного отображения, которое изначально требует больше времени, чем старое отображение, для выполнения необходимых вычислений. Таким образом, при жестких временных ограничениях ответ по-прежнему определялся старым отображением.За 2 дня обучения мы обнаружили, что новое отображение становится все более автоматическим, достигая той же ошибки движения при более коротких RT. Однако он не обеспечил такой же автоматичности, как базовое картирование.

Для обучения VR ошибка движения не уменьшалась с увеличением RT. Мы предполагаем, что эта форма моторного обучения опирается на повторную калибровку уже существующего отображения и, следовательно, может использовать установленную автоматичность лежащих в основе вычислительных процессов. Таким образом, с этой точки зрения появление компромисса между точностью и точностью в начале обучения с последующими сдвигами в этой взаимосвязи является кардинальным признаком того, что моторная система приобретает и автоматизирует новое отображение целей в моторные команды (Shmuelof et al., 2012).

Интересно, что мы обнаружили параллельную диссоциацию между MR и VR обучением во время быстрой обратной связи на смещения визуального курсора. При обучении MR корректирующая реакция была изначально направлена ​​в неправильном направлении даже после двух дней обучения (Day, Lyon, 2000; Gritsenko, Kalaska, 2010) и полностью изменилась только на поздних фазах ответа. Таким образом, управление с прямой связью и обратной связью требует дополнительного времени обработки в начале обучения, а затем все больше автоматизируется.

Напротив, команда обратной связи во время обучения VR оказалась полностью адаптированной сразу. Было высказано предположение, что обратная связь во время большого VR должна быстро адаптироваться в рамках одного испытания, потому что в противном случае рука могла бы кружить вокруг цели (Braun et al., 2009a). Другое объяснение может заключаться в том, что команде обратной связи вообще не нужно адаптироваться, потому что она всегда основывает свои реакции на относительном угле между смещением и визуально наблюдаемой траекторией.Каким бы ни был точный механизм, наличие компромиссов между точностью времени в MR и их отсутствие во время VR дает четкое свидетельство того, что два визуальных преобразования изучаются через отдельные процессы.

Предыдущее исследование показало взаимосвязь между RT и тем, как быстро участники научились визуальному вращению на 60 ° (Fernandez-Ruiz et al., 2011). Однако в этом исследовании RT были неограниченными и в среднем составляли 400–600 мс. Мы утверждали, что неограниченные RT могли потребовать стратегического перепланирования конечной точки (Mazzoni and Krakauer, 2006; Taylor et al., 2010; Taylor and Ivry, 2011), процесс, больше связанный с явным мысленным вращением желаемого направления движения (Georgopoulos and Massey, 1987; Neely and Heath, 2009), чем с зрительно-моторной адаптацией. Действительно, когда RT были ограничены <350 мс, как в нашем исследовании, не было обнаружено никаких доказательств компромисса между точностью времени при обучении VR. Таким образом, эти результаты говорят о том, что даже визуальные повороты не всегда изучаются исключительно путем повторной калибровки существующей политики управления: без ограничений скорости дополнительные трудоемкие процессы (стратегическое переназначение) могут помочь повысить производительность быстрее.

Почему мозг должен изучать новую политику управления зеркальным разворотом, в то время как он, кажется, перекалибрует существующую политику управления для визуального поворота? На вычислительном уровне описания (Marr and Poggio, 1976) обучение MR и VR кажется сравнительно трудным. И то, и другое можно описать простым изменением функции, которая преобразует визуальные сигналы в движения рук. Однако то, что сложно для мозга, следует рассматривать в контексте его предшествующего опыта. В неоднозначных ситуациях моторная система, по-видимому, интерпретирует зрительно-моторные ошибки как вызванные ВР (Turnham et al., 2011), возможно, отражая внутренние предположения о структуре окружающей среды. Эти априорные факторы могут быть изменены путем многократного воздействия различных сред, этот процесс называется структурным обучением (Braun et al., 2009b). С этой точки зрения обучение МРТ будет медленным, поскольку оно нарушает изученную структуру возможных зрительно-моторных преобразований, требуя медленного усвоения новой структуры. Связанное с этим объяснение основано на предположении, что зрительно-моторное отображение адаптируется путем добавления некоторой части корректирующей реакции при старом отображении к старой моторной команде (Kawato and Gomi, 1992).Таким образом можно изучить VR до 90 °, тогда как для MR первоначальная корректирующая реакция будет указывать в неправильном направлении (рис. 1), что опять же требует установления новой политики контроля. Эта гипотеза может привести к еще не проверенному прогнозу о том, что вращение> 90 ° также должно показывать компромиссы с точностью до времени. Действительно, было высказано предположение, что такие большие вращения обучаются разными механизмами (Abeele and Bock, 2001).

Вместо того, чтобы дать четкое объяснение на уровне вычислений, основной эмпирический вклад статьи состоит в том, чтобы показать, что обучение MR и VR явно различается в их соотношении точности времени, как в управлении с прямой связью, так и в управлении с обратной связью.Мы предполагаем, что эти компромиссы тесно связаны с компромиссом между скоростью движения и точностью, поскольку более быстрые движения накладывают более жесткие временные ограничения на процессы обратной связи. В соответствии с нашей интерпретацией сдвиги в компромиссах между скоростью и точностью интерпретируются как знак создания новой политики контроля (Haith and Krakauer, 2013). Следуя этому определению, обучение новым траекториям (Shmuelof et al., 2012), последовательностям пальцев (Karni et al., 1995) или конфигурациям пальцев (Waters-Metenier et al., 2014) должно иметь некоторое сходство с MR-обучением.

Наш второй главный вывод заключается в том, что наличие компромисса между точностью и точностью времени связано с тем, как усвоенное поведение консолидируется между сеансами. Для обучения виртуальной реальности, для которого не было найдено компромисса между точностью времени, между сеансами происходило забывание. Это согласуется с другими исследованиями адаптации (Kassardjian et al., 2005; Krakauer et al., 2005; Galea et al., 2011). Что касается MR-обучения, мы нашли явные свидетельства роста офлайн, как в команде с прямой связью, так и с помощью команды обратной связи.До сих пор о преимуществах офлайн сообщалось в основном при моторном обучении последовательным движениям (Robertson et al., 2004). Наше исследование предоставляет нашим знаниям первый зарегистрированный случай улучшения в автономном режиме для обучения зрительно-моторным трансформациям во время выполнения движений.

В настоящее время ведутся обширные дискуссии о том, зависит ли истинный выигрыш в последовательных движениях пальцев в автономном режиме от сна (Stickgold, 2005; Wright et al., 2010; Abe et al., 2011). Наши результаты не позволяют сделать однозначный вывод в задаче обучения MR: как для команд обратной связи, так и для команд с прямой связью, мы обнаружили тенденции, указывающие на то, что выгода в автономном режиме достигается за счет сна; однако прямое сравнение различных групп MR не достигло статистической значимости.Таким образом, наша неспособность найти доказательства зависимости от сна может быть частично из-за недостатка энергии, и взаимосвязь между сном и памятью в этом контексте может потребовать дальнейшего изучения.

Наличие компромисса между точностью времени и преимуществами офлайн предполагает, что механизмы обучения, лежащие в основе MR и 40 ° VR, имеют разные физиологические основы. В частности, можно предположить, что создание новой политики контроля зависит от кортикостриатных цепей. Действительно, Gutierrez-Garralda et al.(2013) показали, что пациенты с базальными ганглиями демонстрируют нормальное обучение в задаче по метанию дротиков, когда визуальная сцена смещена по горизонтали, но ухудшается производительность, когда визуальная сцена зеркально перевернута (но см. Stebbins et al., 1997; Laforce and Doyon, 2001). Базальные ганглии были связаны с выбором действия (Gerardin et al., 2004) и приобретением новых методов контроля (Doya, 2000; Middleton and Strick, 2000; Hikosaka et al., 2002; Boyd et al., 2009; Doyon). и др., 2009). Кроме того, пациенты с болезнью Паркинсона и Хантингтона плохо обучаются последовательным движениям пальцев и другим новым задачам (Gerardin et al., 2004; Boyd et al., 2009; Пенхьюн и Стил, 2012). Напротив, адаптация движений глаз (Takagi et al., 1998, 2000), движений рук (Martin et al., 1996; Tseng et al., 2007) и походки (Reisman et al., 2007) сильно зависит от целостность мозжечка, тогда как нарушения, связанные с базальными ганглиями, влияют на адаптацию в меньшей степени (Fernandez-Ruiz et al., 2003; Marinelli et al., 2009; Gutierrez-Garralda et al., 2013).

Строгая диссоциация между мозжечком как субстратом для адаптации / перекалибровки и базальными ганглиями как субстратом для выработки политики контроля недавно была поставлена ​​под сомнение с растущими доказательствами того, что мозжечок участвует как в адаптации, так и в «обучении навыкам» (Penhune and Стил, 2012).Пациенты с мозжечками плохо справляются с задачами метания дротиков со смещенной по горизонтали, а также с зеркально обратной зрительной обратной связью (Sanes et al., 1990; Vaca-Palomares et al., 2013).

На сегодняшний день было очень сложно определить, действительно ли какие-либо различия, обнаруженные между задачами адаптации и обучения навыкам, могут быть связаны с лежащим в основе механизмом обучения или различиями между задачами, которые используются для их измерения. Здесь мы демонстрируем, что эти два механизма по-разному участвуют в обучении двум различным зрительно-моторным картам во время движений по достижению цели.Таким образом, нынешняя парадигма может идеально подходить для изучения нейронных коррелятов приобретения и повторной калибровки политики управления с использованием функциональной визуализации или нейрофизиологических записей в рамках одной задачи.

7 ключевых моделей разворота свечей

Потребовалось почти два столетия, чтобы свечные графики совершили прыжок в Западное полушарие из Японии — и всего четверть века, чтобы стать предпочтительной техникой построения графиков трейдеров от Уолл-стрит до Мэйн-стрит.

Считается, что технический анализ был впервые использован в феодальной Японии 18-го века для торговли рисовыми расписками, в конечном итоге в начале 1800-х годов он превратился в свечные графики. Стив Нисон, основатель Candlecharts.com, известен тем, что представил свечи на Западе в 1989 году, когда он написал о них для журнала Futures, работая в Merrill Lynch.

Прочтите : «Человек с подсвечниками» говорит, что он не покупает акции

Частично их привлекательность для технических аналитиков заключается в том, что они визуализируют поведение рынка в ключевые поворотные моменты.Также привлекательно: описательные названия многих моделей разворота, таких как медвежьи и бычьи поглощения, брошенный ребенок и повешенный.

Техникам также нравится их гибкость. «Вы можете использовать их на любом рынке и в любых временных рамках, — сказал Нисон в интервью MarketWatch, — если у вас есть [цена] открытия, максимума, минимума и закрытия».

Проще говоря, тело свечи — это область между ценой открытия и ценой закрытия.Если закрытие выше открытия, свеча остается открытой или белой; если закрытие ниже открытия, тело окрашивается. Верхняя тень или фитиль — это линия, проведенная от вершины тела к внутридневному максимуму; нижняя тень — это линия от нижней части тела до внутридневного минимума.

Несмотря на пристрастие Нисона к свечам, он по-прежнему рекомендует «триадный» подход к техническому анализу, который включает в себя свечи, западные технические средства, которые включают скользящие средние, анализ относительной силы и горизонтальные линии сопротивления и поддержки, а также сохранение капитала и управление торговлей с помощью рисков. вознаграждение анализ.

Следующие графики являются примером некоторых важных моделей разворота свечей, описанных Стивом Нисоном на Candlecharts.com и в его книге «Методы построения японских свечей».

«Доджи» в переводе с японского означает «одновременно». Они отображают временные рамки, когда цена закрытия такая же или почти такая же, как цена открытия.

Линии Доджи являются одними из наиболее важных индивидуальных свечных моделей, объясняет Нисон, а также могут быть важными компонентами других моделей с несколькими свечами.

Если дожи появляется после восходящего тренда, и особенно если он следует за длинной свечой с белым телом, это означает нерешительность на значительном максимуме, в то время как быки все еще должны быть решающими. Это также можно рассматривать как знак того, что спрос и предложение достигли равновесия. В любом случае это рассматривается как предупреждение об окончании восходящего тренда. (Если он появляется после длительного снижения, он предупреждает, что нисходящий тренд заканчивается.)

Надгробный дожи — это когда открытие и закрытие находятся на минимуме дня.По словам Нисона, хотя это образование можно увидеть на дне, оно более искусно определяет вершины.

«Брошенный ребенок» — это редкая модель разворота из трех свечей. (Приведенный выше график поможет определить дно.)

Во-первых, имеется относительно длинная свеча с телом в направлении преобладающего тренда. Для второй свечи цена разрывается при открытии — выше или ниже закрытия предыдущего дня — в направлении тренда, затем закрывается на том же уровне или примерно на том же уровне, образуя дожи.Для третьей свечи цена разрывается в направлении, противоположном тренду, а затем формирует длинное тело.

Тени второй свечи не должны перекрываться с тенями первой или третьей свечей.

На приведенном выше графике представьте, насколько «покинутым» вы себя почувствовали бы на рынке, если бы продали во время второй свечи, и насколько вы могли бы захотеть отказаться от этой позиции. Западные аналитики также рассматривали этот тип паттерна как разворот, но просто назвали его «островным разворотом».

«Поглощение» — это модель из двух свечей, которая может сигнализировать о серьезном развороте на рыночных экстремумах.

При «медвежьем поглощении» сначала появляется свеча с белым телом. Цены разрываются вверх на открытии следующей сессии, достигают нового максимума, затем растягиваются и разворачиваются в течение дня, чтобы закрыться ниже нижней границы тела предыдущей сессии.

Это говорит о том, что быки сделали свой последний рывок, а медведи начали успешную контратаку, заставив быков отступить. Паттерны «бычьего поглощения» можно увидеть на дне рынка.

Западные аналитики называют это «ключевым разворотом». Это просто немного легче увидеть на свечном графике.

По словам Нисона, «молоток» — это «важная модель дна». После нисходящего тренда молот состоит из небольшого тела, очень маленькой верхней тени или ее отсутствия и очень длинной нижней тени, которая образует новый минимум.

Цвет тела не всегда важен, но если он белый, он будет немного более оптимистичным. Нижняя тень должна быть как минимум вдвое длиннее тела.

Как кролик в японских преданиях, который использует деревянный молоток с длинной ручкой, чтобы измельчать рис в рисовые лепешки — японцы видят этого кролика на Луне, а не улыбающееся лицо — этот образец предполагает, что быки становятся успешными в выковывании основы .

«Повешенный» — это свечная модель, построенная как молот. Но когда он появляется после ралли, это становится моделью медвежьего разворота.

Опять же, цвет маленького тела не слишком важен, но он будет немного более медвежьим, если он будет закрашен. Нижняя тень должна быть как минимум вдвое длиннее тела.

Длинная нижняя тень сигнализирует о том, что цены стали уязвимыми для быстрой распродажи, что предполагает, что базовая поддержка может ослаждаться.

Закрытие ниже тела повешенного во время следующей сессии поможет подтвердить медвежий сигнал модели. Узор был назван повешенным, потому что он выглядит как человек, свисающий с высокого уровня, ноги свисают внизу.

«Харами» — старое японское слово, означающее беременность. Это модель из двух свечей, состоящая из относительно небольшого тела — плода, — которое полностью помещается в относительно длинное тело предыдущего сеанса, представляющее матку.Крест харами — это когда плод — дожи.

Харами — это модель разворота, но она не так важна, как молотки, повешение или поглощение. Тем не менее, это предполагает, что цены начнут отделяться от предшествовавших им тенденций, что может включать в себя затишье. По словам Нисона, он, как правило, лучше предсказывает вершины.

На приведенном выше графике показаны модели медвежьего харами, если они появляются после восходящего тренда. В бычьем харами тело первой свечи будет окрашено.

«Звезды» — это модели разворота из трех свечей, похожие на брошенных младенцев.

В медвежьей «вечерней звезде», которая следует за восходящим трендом, первая свеча имеет длинное белое тело, вторая — маленькое тело, а третья — длинное заполненное тело. Нижняя тень второй свечи может перекрывать тело третьей свечи. «Утренняя звезда» следует нисходящей тенденции.

Нисон сравнил звездные узоры со светофором.Он начинается зеленым цветом, длинное тело в направлении тренда; желтеет с маленькой второй свечой, подразумевая нерешительность; и, наконец, становится красным при большом движении против тренда.

Как и все модели разворота свечей, вероятность успеха можно повысить, если они сочетаются с другими техническими сигналами. Медвежье поглощение на уровне сопротивления с медвежьим расходящимся индикатором относительной силы было бы более сильным сигналом к ​​продаже, чем медвежье поглощение само по себе.

В зависимости от толерантности пользователя к риску и сроков инвестирования медвежий разворот не обязательно означает, что пора делать ставку на снижение.«Когда мы говорим о медвежьем настроении, это не всегда означает выход из сделки, — сказал Нисон. «Это также может быть о защите себя» от распродажи.

Обратная передача по цепи слуховых косточек у песчанок

Aibara R, Welsh JT, Puria S, Goode RL (2001) Функция передачи звука в среднее ухо человека и входной импеданс улитки. Послушайте Res 152: 100–109

PubMed Статья CAS Google Scholar

Cheng JT, Harrington E, Furlong C, Rosowski JJ (2011) Движение барабанной перепонки при прямой и обратной передаче звука в среднем ухе.В: Материалы 11-го Международного семинара по механике слуха, 16–22 июля 2011 г., Williamstown, стр. 158–163

Dalhoff E, Turcanu D, Gummer AW (2011) Функции прямого и обратного переноса среднего уха на основе на давление и скорость DPOAE с последствиями для дифференциальной диагностики слуха. Послушайте Res 280: 86–99

PubMed Статья Google Scholar

Танцор А., Франке Р. (1980) Измерения внутрикохлеарного звукового давления у морских свинок.Послушайте Res 2: 191–205

PubMed Статья CAS Google Scholar

de La Rochefoucauld O, Olson ES (2010) Сумма простых и сложных движений барабанной перепонки и руки песчанки. Послушайте Res 263: 9–15

Article Google Scholar

de La Rochefoucauld O, Decraemer WF, Khanna SM, Olson ES (2008) Одновременные измерения скорости слуховых косточек и внутрикохлеарного давления, приводящие к входному импедансу улитки у песчанок.J Assoc Res Otolaryngol 9: 161–177

PubMed Статья Google Scholar

de La Rochefoucauld O, Kachroo P, Olson ES (2010) Движение костей, связанное с задержкой передачи в среднем ухе у песчанок. Послушайте Res 270 (1-2): 158–72

Article Google Scholar

Decory L, Franke RB, Dancer AL (1990) Измерение передаточной функции среднего уха у кошек, шиншиллы и морских свинок.В: Dallos P, Geisler CD, Matthews JW, Ruggero MA, Steele CR (eds) Механика и биофизика слуха. Springer, Berlin, pp. 270–277

. Google Scholar

Decraemer WF, de La Rochefoucauld O, Dong W, Khanna SM, Dirckx JJ, Olson ES (2007) Давление вестибулярной лестницы и трехмерная скорость стремени, измеренные последовательно у песчанок. J Acoust Soc Am 121: 2774–2791

PubMed Статья CAS Google Scholar

Decraemer WF, de La Rochefoucauld O, Olson ES (2011) Измерение трехмерного вибрационного движения цепи слуховых косточек у живой песчанки.В: Shera CA, Olson ES (ред.) Что такое огонь в моих ушах: прогресс в слуховой биомеханике. Американский институт физики, Мелвилл, стр. 164–169

Google Scholar

Донг В., Олсон Э.С. (2005) Двухтональное искажение внутри улиточного давления. J Acoust Soc Am 117: 2999–3015

PubMed Статья Google Scholar

Донг В., Олсон Э.С. (2006) Передача среднего уха вперед и назад у песчанок.J Neurophysiol 95: 2951–2961

PubMed Статья Google Scholar

Донг В., Олсон Э.С. (2008) Подтверждающие доказательства наличия бегущих волн улитки в обратном направлении. J Acoust Soc Am 123: 222–240

PubMed Статья CAS Google Scholar

Keefe DH (2002) Спектральные формы функций прямой и обратной передачи между слуховым проходом и улиткой, оцененные с использованием функций ввода / вывода DPOAE.J Acoust Soc Am 111: 249–260

PubMed Статья Google Scholar

Киф Д.Х., Абдала С. (2007) Теория прямой и обратной передачи в среднем ухе применима к отоакустической эмиссии в ушах младенцев и взрослых. J Acoust Soc Am 121: 978–993

PubMed Статья Google Scholar

Кемп Д.Т. (1978) Стимулированная акустическая эмиссия внутри слуховой системы человека.J Acoust Soc Am 64: 1386–1391

PubMed Статья CAS Google Scholar

Magnan P, Avan P, Dancer A, Smurzynski J, Probst R (1997) Передаточная функция обратного среднего уха у морской свинки, измеренная с помощью кубических разностных тонов. Послушайте Res 107: 41–45

PubMed Статья CAS Google Scholar

Накадзима Х. Х., Олсон Э. С., Mountain DC, Hubbard AE (1994) Электрически вызванная отоакустическая эмиссия от апикальных витков улитки песчанки.J Acoust Soc Am 96: 786–794

PubMed Статья CAS Google Scholar

Nakejima HH, Dong W, Olson ES, Merchant SN, Ravicz ME, Rosowski JJ (2008) Измерения дифференциального внутриушечного звукового давления в нормальных височных костях человека. J Assoc Res Otolaryngol 10: 23–36

Google Scholar

Недзельницкий В. (1980) Звуковые давления в базальном повороте кошачьей улитки.J Acoust Soc Am 68: 1676–1689

PubMed Статья CAS Google Scholar

Олсон Э.С. (1998) Наблюдение за механикой среднего и внутреннего уха с помощью новых датчиков внутриушного давления. J Acoust Soc Am 103: 3445–3463

PubMed Статья CAS Google Scholar

Olson ES (2001) Измерения внутрикохлеарного давления, связанные с настройкой улитки. J Acoust Soc Am 110: 349–367

PubMed Статья CAS Google Scholar

Puria S (2003a) Измерения прямой и обратной акустики среднего уха человека: последствия для отоакустической эмиссии.J Acoust Soc Am 113: 2773–2789

PubMed Статья Google Scholar

Puria S (2003) Двухпортовые измерения среднего уха в височных костях трупа человека: сравнение с моделями. Труды 3-го симпозиума по механике среднего уха в исследованиях и отологии, Япония, World Scientific, стр. 43–50

Puria S, Rosowski JJ, Peake WT (1993) Повышение давления в ухе в среднем уха у людей: предварительные результаты. World Scientific, Сингапур

Google Scholar

Puria S, Peake WT, Rosowski JJ (1997) Измерения звукового давления в преддверии улитки ушей человека и трупа.J Acoust Soc Am 101: 2754–2770

PubMed Статья CAS Google Scholar

Ravicz ME, Rosowski JJ, Viogt HF (1992) Сбор звуковой мощности слуховой периферией монгольской песчанки Meriones unguiculatus . I: Входное сопротивление среднего уха. J Acoust Soc Am 92 (1): 157–77

PubMed Статья CAS Google Scholar

Ravicz ME, Rosowski JJ, Viogt HF (1996) Сбор звуковой мощности слуховой периферией монгольской песчанки Meriones unguiculatus .II: Сопротивление излучения внешнего уха и сбор энергии. J Acoust Soc Am 99 (5): 3044–63

PubMed Статья CAS Google Scholar

Ravicz ME, Cooper NP, Rosowski JJ (2008) Передача звука песчанкой средним ухом от 100 Гц до 60 кГц. J Acoust Soc Am 124: 363–380

PubMed Статья Google Scholar

Rosowski JJ, Cheng JT, Ravicz ME, Hulli N, Hernandez-Montes M, Harrington E, Furlong C (2009) Компьютерные усредненные по времени голограммы движения поверхности барабанной перепонки млекопитающих со звуковыми стимулами из 0.4-25 кГц. Послушайте Res 253: 83–96

PubMed Статья Google Scholar

Slama MC, Ravicz ME, Rosowski JJ (2010) Функция среднего уха и входной импеданс улитки у шиншиллы. J Acoust Soc Am 127: 1397–1410

PubMed Статья Google Scholar

Teoh SW, Flandermeyer DT, Rosowski JJ (1997) Влияние pars flaccida на проводимость звука в ушах монгольской песчанки: акустические и анатомические измерения.Послушайте Res 106: 39–65

PubMed Статья CAS Google Scholar

Тонндорф Дж., Ханна С.М. (1972) Колебания барабанной перепонки в ушах трупа человека, изученные с помощью усредненной по времени голографии. J Acoust Soc Am 52: 1221–1233

PubMed Статья CAS Google Scholar

Voss SE, Shera CA (2004) Одновременное измерение входного импеданса среднего уха и прямой / обратной передачи в кат.J Acoust Soc Am 116: 2187–2198

PubMed Статья Google Scholar

Витнелл Р.Х., Кирк Д.Л., Йейтс Г.К. (1998) Отоакустическая эмиссия, измеренная с помощью физически открытой записывающей системы. J Acoust Soc Am 104: 350–355

PubMed Статья CAS Google Scholar

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.