トレッドミルウォーキング中の注意を引くタスクのパフォーマンスは、ステップツーステップのバリエーションのノイズ品質をステップ幅の変化をシフトします

背景：ステッピング関連の時系列のステップツーステップの変動で明らかなフラクタルスケーリングは、ある程度、神経運動ノイズを反映しています。 研究の質問：この研究の主な目的は、ステップ幅、ステップ幅、およびステップ幅の変動のフラクタルスケーリングが、注意を必要とするタスクのパフォーマンスによって影響を受ける程度を決定することでした。注意力のあるタスクは、ステップ幅の時系列の構造を白い無相関ノイズにシフトすると仮定しました。 方法：被験者は、2つの10分間のトレッドミルウォーキングトライアル、邪魔されないウォーキングの対照試験、および精神的算術/テキストメッセージタスクを実行した試験を実施しました。モーションキャプチャデータはステップ幅の時系列に変換され、そのフラクタルスケーリングはパワースペクトルから決定されました。 結果：テキストメッセージ条件（P <0.001）でフラクタルスケーリングは22％減少し、白い無相関ノイズへの仮説的なシフトをサポートしました。ステップ幅とステップ幅の変動性は、それぞれ19％と5％増加しました（P <0.001）。ただし、3つの変数すべてが入力された段階的な判別分析では、制御条件と二重のタスク条件がステップ幅のフラクタルスケーリングによってのみ識別されたことが明らかになりました。 重要性：ステップ幅のフラクタルスケーリングの変化は、認知需要の増加と一致しており、信号ノイズの特性の遷移を示唆しています。これは、神経運動ノイズがいくつかのタイプの転倒に寄与する方法の理解に向けた重要な進歩を反映している可能性があります。しかし、結果の再現性のさらなる調査、注意を要求するタスクによって課される認知負荷の漸進的な増加に対する結果の感度、および高齢者の歩行に結果を一般化できる程度は正当であると思われます。

BACKGROUND: The fractal scaling evident in the step-to-step fluctuations of stepping-related time series reflects, to some degree, neuromotor noise. RESEARCH QUESTION: The primary purpose of this study was to determine the extent to which the fractal scaling of step width, step width and step width variability are affected by performance of an attention-demanding task. We hypothesized that the attention-demanding task would shift the structure of the step width time series toward white, uncorrelated noise. METHODS: Subjects performed two 10-min treadmill walking trials, a control trial of undisturbed walking and a trial during which they performed a mental arithmetic/texting task. Motion capture data was converted to step width time series, the fractal scaling of which were determined from their power spectra. RESULTS: Fractal scaling decreased by 22% during the texting condition (p < 0.001) supporting the hypothesized shift toward white uncorrelated noise. Step width and step width variability increased 19% and five percent, respectively (p < 0.001). However, a stepwise discriminant analysis to which all three variables were input revealed that the control and dual task conditions were discriminated only by step width fractal scaling. SIGNIFICANCE: The change of the fractal scaling of step width is consistent with increased cognitive demand and suggests a transition in the characteristics of the signal noise. This may reflect an important advance toward the understanding of the manner in which neuromotor noise contributes to some types of falls. However, further investigation of the repeatability of the results, the sensitivity of the results to progressive increases in cognitive load imposed by attention-demanding tasks, and the extent to which the results can be generalized to the gait of older adults seems warranted.