Reinforcement learning during locomotion
Notice bibliographique
Résumé
Abstract When learning a new motor skill, people often must use trial and error to discover which movement is best. In the reinforcement learning framework, this concept is known as exploration and has been observed as increased movement variability in motor tasks. For locomotor tasks, however, increased variability decreases upright stability. As such, exploration during gait may jeopardize balance and safety, making reinforcement learning less effective. Therefore, we set out to determine if humans could acquire and retain a novel locomotor pattern using reinforcement learning alone. Young healthy male and female humans walked on a treadmill and were provided with binary reward feedback (success or failure only) to learn a novel stepping pattern. We also recruited a comparison group who walked with the same novel stepping pattern but did so by correcting for target error, induced by providing real time veridical visual feedback of steps and a target. In two experiments, we compared learning, motor variability, and two forms of motor memories between the groups. We found that individuals in the binary reward group did, in fact, acquire the new walking pattern by exploring (increased variability). Additionally, while reinforcement learning did not increase implicit motor memories, it resulted in more accurate explicit motor memories compared to the target error group. Overall, these results demonstrate that humans can acquire new walking patterns with reinforcement learning and retain much of the learning over 24 hours. Significance Statement Humans can learn some novel movements by independently discovering the actions that lead to success. This discovery process, exploration, requires increased motor variability to determine the best movement. However, in bipedal locomotion especially, increasing motor variability decreases stability, heightening the risk of negative outcomes such as a trip, injury, or fall. Despite this stability constraint, the current study shows that individuals do use exploration to find the most rewarding walking patterns. This form of learning led to improved explicit retention but not implicit aftereffects. Thus, the reinforcement learning framework can explain findings across a wide range of motor and cognitive tasks, including locomotion.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».