Advanced Analysis of Finger-Tapping Performance: A Preliminary Study

Abstract

Background: The finger-tapping test is a commonly employed quantitative assessment tool used to measure motor performance in the upper extremities. This task is a complex motion that is affected by external stimuli, mood and health status. The complexity of this task is difficult to explain with a single average intertap-interval value (time difference between successive tappings) which only provides general information and neglects the temporal effects of the aforementioned factors. Aims: This study evaluated the time course of average intertap-interval values and the patterns of variation in both the right and left hands of right-handed subjects using a computer-based finger-tapping system. Study Design: Cross sectional study. Methods: Thirty eight male individuals aged between 20 and 28 years (Mean±SD = 22.24±1.65) participated in the study. Participants were asked to perform single-finger-tapping test for 10 seconds of test period. Only the results of right-handed (RH) 35 participants were considered in this study. The test records the time of tapping and saves data as the time difference between successive tappings for further analysis. The average number of tappings and the temporal fluctuation patterns of the intertap-intervals were calculated and compared. The variations in the intertap-interval were evaluated with the best curve fit method. Results: An average tapping speed or tapping rate can reliably be defined for a single-finger tapping test by analysing the graphically presented data of the number of tappings within the test period. However, a different presentation of the same data, namely the intertap-interval values, shows temporal variation as the number of tapping increases. Curve fitting applications indicate that the variation has a biphasic nature. Conclusion: The measures obtained in this study reflect the complex nature of the finger-tapping task and are suggested to provide reliable information regarding hand performance. Moreover, the equation reflects both the variations in and the general patterns associated with the task. Turkish Başlık: Parmak Vuru Performansının İleri Analizi: Ön Çalışma Anahtar Kelimeler: Parmak vuru testi, el, performans, analiz Arka Plan: Parmak vuru testi üst ekstremite motor performansını ölçmek için yaygın olarak kullanılan nicel bir değerlendirme aracıdır. Bu testte yapılan hareket dış uyaranlar, duygu durum ve sağlık durumundan etkilenen karmaşık bir harekettir. Karmaşık olması nedeniyle sadece genel bir bilgi veren ve yukarıda bahsedilen sebeplerin neden olduğu anlık etkileri ihmal eden tek bir ortalama vurular arası zaman değeri (ardı sıra vurular arasındaki zaman farkı) ile testin yorumlanması zordur. Amaç: Bu çalışma sağ elini kullanan bireylerin sağ ve sol ellerinden bilgisayar tabanlı bir parmak vuru testi sistemi ile elde edilen vurular arası zaman değerlerinin zamansal seyri ve değişim desenini değerlendirmektedir. Çalışma Tasarımı: Kesitsel çalışma Yöntemler: Çalışmaya yaşları 20-28 arasında olan (ort ± SS= 22.24 ± 1.65) 38 erkek birey katıldı. Katılımcılara 10 sn süreli tek parmak vuru testi uygulandı. Çalışmada sağ elini kullanan otuz beş bireyin sonuçları değerlendirildi. Test sistemi vuru zamanını kayıt etmektedir ve veriyi ileri analiz için ardışık vurular arasındaki zaman farkı olarak saklamaktadır. Ortalama vuru sayısı ve vurular arası anlık dalgalanma deseni hesaplanarak karşılaştırıldı. Vurular arası zaman değerlerindeki değişim en uygun eğri uydurma yöntemi ile değerlendirildi. Bulgular: Test süresindeki vuru sayısının grafik olarak sunulduğu verilerin analiz edilmesiyle tek parmak vuru testi için güvenilir bir ortalama vuru hızı tanımlanabilir. Ancak aynı verilerin vurular arası zaman değerleri olarak farklı şekilde sunulması vuru sayısı artışıyla meydana gelen anlık değişimleri göstermektedir. Eğri uydurma uygulamaları bu değişimlerin bifazik özellikte olduğunu vurgulamaktadır. Sonuç: Bu çalışmada elde edilen ölçümler parmak vuru hareketinin karmaşık yapısını yansıtmaktadır. Söz konusu değerlendirmenin el performansıyla ilgili daha güvenilir bilgi sağladığı düşünülmektedir. Ayrıca denklem, hem hareketteki değişimleri hem de hareketle ilgili genel yapılanmayı yansıtmaktadır.

Keywords

• Finger-tapping test, hand, performance, analysis

Advanced Analysis of Finger-Tapping Performance: A Preliminary Study

Öz

References

1. Jobbágy A, Harcos P, Karoly R, Fazekas G. Analysis of finger-tapping movement. J Neurosci Methods 2005;141:29-39. [CrossRef]
2. Notermans NC, van Dijk GW, van der Graaf Y, van Gijn J, Wokke JH. Measuring ataxia: quantification based on the standard neurological examination. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1994;57:22-6. [CrossRef]
3. Ott BR, Ellias SA, Lannon MC. Quantitative assessment of movement in Alzheimer’s disease. J Geriatr Psychiatry Neurol 1995;8:71-5.
4. Welch LW, Cunningham AT, Eckardt MJ, Martin PR. Fine motor speed deficits in alcoholic Korsakoff’s syndrome. Alcohol Clin Exp Res 1997;21:134-9. [CrossRef]
5. Heller A, Wade DT, Wood VA, Sunderland A, Hewer RL, Ward E. Arm function after stroke: measurement and recovery over the first three months. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1987;50:714-9. [CrossRef]
6. Giovannoni G, van Schalkwyk J, Fritz VU, Lees AJ. Bradykinesia akinesia in co-ordination test (BRAIN TEST): an objective computerised assessment of upper limb motor function. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1999;67:624-9. [CrossRef]
7. Couins MS, Corrow C, Finn M, Salome JD. Temporal measures of human finger tapping: effects of age. Pharmacol Biochem Behav 1998;59:445-9. [CrossRef]
8. Aoki T, Kinoshita H. Temporal and force characteristics of fast double-finger, single-finger and hand tapping. Ergonomics 2001;44:368-83. [CrossRef]

9. Nalcaci E, Kalaycioglu C, Cicek M, Genc Y. The relationship between handedness and fine motor performance. Cortex 2001;37:493-500. [CrossRef]
10. Jancke L, Schlaug G, Steinmetz H. Hand skill asymmetry in professional musicians. Brain Cogn 1997;34:424-32. [CrossRef]
11. Rehman AJ. Hanbook of Human Performance Measures and Crew Requirements for Flightdeck Research. Atlantic City: US Deparment of Transportation, Federal Aviation Administration; 19 Dolbec J, Mergler D, Sousa Passos C-J, Sousa de Morais S, Lebel J. Methylmercury exposure affects motor performance of a riverine population of the Tapajo s river, Brazilian Amazon. Int Arch Occup Environ Health 2000;73:195-203. [CrossRef]
12. Bowler RM, Gysens S, Diamond E, Nakagawa S, Drezgic M, Roels HA. Manganese exposure: Neuropsychological and neurological symptoms and effects in welders. NeuroToxicology 2006;27: 315[CrossRef]
13. Bowler RM, Roels HA, Nakagawa S, Drezgic M, Diamond E, Park R, et al. Dose-effect relations between manganese exposure and neurological, neuropsychological and pulmonary function in confined space bridge welders. Occup Environ Med 2007;64:167-77. [CrossRef]
14. Daniell WE, Claypoole KH, Checkoway H, Smith-Weller T, Dager SR, Townes BD, et al. Neuropsychological function in retired workers with previous long-term occupational exposure to solvents. Occup Environ Med 1999;56:93-105. [CrossRef]
15. Bowler RM, Gysens S, Hartney C. Neuropsychological effects of ethylene dichloride exposure. Neurotoxicology 2003;24:553-62. [CrossRef]
16. Bowler RM, Gysens S, Diamond E, Booty A, Hartney C, Roels HA. Neurophysiological sequelae of exposure to welding fumes in a group of occupationally exposed man. Int J Hyg Environ Health 2003;206:517-29. [CrossRef]
17. Bowler RM, Lezak M, Booty A, Hartney C, Mergler D, Levin J, et al. Neuropsychological dysfunction, mood disturbance, and emotional status of munitions workers. Appl Neuropsychol 2001;8:74-90. [CrossRef]
18. Akila R, Stollery BT, Riihimaki V. Decrements in cognitive performance in metal inert gas welders exposed to aluminium. Occup Environ Med 1999;56:632-9. [CrossRef]
19. Godderisa L, Braeckmanb L, Vanhoorneb M, Viaenea M. Neurobehavioral and clinical effects in workers exposed to CS2. Int J Hyg Environ Health 2006;209:139-50. [CrossRef]
20. Kızıltan E, Barut Ç, Gelir E. A high-precision, low cost system for evaluating finger-tapping tasks. Int J Neurosci 2006;116:1471-80. [CrossRef]
21. Kızıltan E, Barut Ç, Gelir E. Parmak vuru performansını değerlendirmek için hassas ve düşük maliyetli bir sistem. 12. Ulusal Ergonomi Kongresi Bildiriler Kitabı, 16-18 Kasım 2006; Ankara. Ankara: Gazi Üniversitesi; 2006. s. 14-18.
22. Brown SG, Roy EA, Rohr LE, Bryden PJ. Using hand performance measures to predict handedness. Laterality 2006;11:1-14. [CrossRef]
23. Meyer A, Sagvolden T. Fine motor skills in South African children with symptoms of ADHA: influence of subtype, gender, age, and hand dominance. Behav Brain Funct 2006;2:33. [CrossRef]
24. Kauranen K, Vuotikka P, Hakala M. Motor performance of the hand in patients with rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis 2000;59:812-6. [CrossRef]
25. Aoki T, Furuya S, Kinoshita H. Finger-Tapping ability in male and female pianists and nonmusician controls. Motor Control 2005;9:23-39.