Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Обучение рабочей памяти для пожилых участников: схема обучения контрольной группы и первоначальная оценка интеллектуального функционирования

Published: September 20, 2020 doi: 10.3791/60804
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2
1Department of Psychology, SWPS University of Social Sciences and Humanities, 2Department of Neurosurgery, Cedars-Sinai Medical Center

Summary

Представлено когнитивно-тренировочное вмешательство у пожилого населения вместе с оценкой когнитивных способностей перед тренировкой. Мы показываем две версии обучения - экспериментальный и активный контроль - и демонстрируем их влияние на массив когнитивных тестов.

Abstract

Эффективность когнитивных мероприятий подготовки в последнее время весьма обсуждается. Единого мнения о том, какой режим обучения является наиболее эффективным, нет. Кроме того, по-прежнему расследуются индивидуальные характеристики в качестве предикторов результатов обучения. В этой статье мы показываем попытку решить эту проблему, изучая не только влияние обучения рабочей памяти (WM) на когнитивную эффективность у пожилых людей, но и влияние первоначального потенциала WM (WMC) на результаты обучения. Мы подробно описываем, как выполнить 5 недель адаптивной двойной n-обратно обучение с активной контрольной группой (викторина памяти). Здесь мы сосредоточиваемся на технических аспектах обучения, а также на первоначальной оценке ВМК участников. Оценка до и после тренировки производительности других когнитивных измерений была основана на результатах тестов обновления памяти, ингибирования, смещения внимания, кратковременной памяти (STM) и рассуждений. Мы обнаружили, что первоначальный уровень WMC предсказывает эффективность n-обратно учебного вмешательства. Мы также заметили, после обучения улучшение почти во всех аспектах когнитивного функционирования мы измерили, но эти эффекты были в основном вмешательства независимой.

Introduction

Во многих когнитивных исследований, двойной n-обратно задача используется в качестве метода рабочей памяти (WM) подготовки. WM является общей мишенью когнитивных вмешательств из-за его важности для других, более высокого уровня интеллектуальных функций1. Тем не менее, эффективность такого обучения и его потенциал для создания более общего улучшения познания, была весьма обсуждается (для мета-анализа,см. 2,3,4,5,6,7,14 и дляобзоров, см. 4,8,9,10,11,12,13). Хотя некоторые исследователи утверждают, что ''... не было убедительных доказательств обобщения обучения рабочей памятик другим навыкам'4, другиепредставляют мета-аналитические данные, которые показывают весьма значительные последствия обучения WM2,3,5,6,11. Отдельной проблемой является эффективность ОМУ среди пожилого населения. Несколько исследований WM подготовки сообщили больше преимуществ у молодых людей посравнению с пожилыми людьми 15,16,17,18,19,20, в то время как другиепоказывают,что аналогичныеэффекты могут наблюдаться в обеих возрастных группах 21,22,23,24,25.

Различные элементы, как полагают, прогнозировать преимущества тренировкипамяти 26. Некоторые из этих факторов, как представляется, являются потенциальными модераторами эффективности обучения WM21. Психическая способность, описываемая как базовая когнитивная способность или общий когнитивный ресурс, кажется, является одним из самых сильных вариантов для этой позиции. Для того, чтобы оценить роль начального интеллектуального уровня, мы уделяем особое внимание (метод, описанный здесь) на измерении когнитивных способностей перед применением режима обучения. Это было продиктовано данными, показывающими, что участники, которые характеризуются более высокой когнитивной способности в начале обучения, достигли существенно лучших результатов обучения по сравнению с теми, с более низким уровнем первоначального когнитивногофункции 27. Аналогичное явление наблюдается в образовательных исследований, где он называется эффектМатфея 28, наблюдение, что люди с первоначально лучшего мастерства улучшить еще больше по сравнению с теми, с предварительным более низкий уровень способности в вопросе.

Это пищу для размышлений, однако, что не так много докладов были опубликованы на этутему 21,29. Кроме того, даже существенные индивидуальные различия, особенно когда речь идет о пожилом населении, часто остаются без внимания во время анализа данных иинтерпретации 30. В настоящем исследовании мы исследуем влияние первоначального уровня рабочей памяти на успех обучения WM в группе здоровых пожилых людей. Для того, чтобы поддерживать все элементы учебных схем как можно более похожими между экспериментальными и контрольных группами, мы использовали активный дизайн контрольной группы. Таким образом, содержание обучения (WM против семантической памяти) остается одним из важнейших факторов, определяющих ожидаемую разницу в результатах обучения. Обе группы проводили компьютеризированные домашние тренинги. Члены экспериментальной группы были назначены на адаптивную двойную программу обучения n-back и активную контрольную группу, обученную с задачей, основанной на семантической викторине памяти. Новым в подходе здесь является акцент на первоначальную оценку когнитивного уровня участников путем оценки их трудоспособности памяти (WMC). Кроме того, метод оценки начального уровня WMC, который мы представляем в этой статье, оказался эффективным инструментом в различение людей, которые будут и не будут успешными во время последующего обучения рабочей памяти. Мы ранее описали и опубликовали результаты этого исследования44. Поэтому в этой статье мы сосредоточиваемся на подробном описании используемого протокола.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Комитет по социальной и гуманистческой этике Университета общественных наук SWPS оценил описанный здесь протокол. От каждого участника было получено письменное информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией.

1. Набор участников

  1. Нанять по крайней мере 36 добровольцев для каждой учебной группы. Это число было до свидетельствуемо, что достаточно, чтобы наблюдать между группами эффекты предыдущих исследований авторов, а также в литературе по этому вопросу. Типичные размеры эффекта в исследованиях рабочей памяти варьируются от d'0.6 до 0.8 в зависимости от типа обучения или целевой группы. Основываясь на этих значениях и стремясь к достойной статистической мощности 0,8 с альфа на 0,05, минимальный размер выборки в этом типе исследований (рассчитанный по формуле, предложенной Soper45) составляет 36 (желательно больше).
    1. Используйте следующие критерии включения: старше 55 лет, без истории неврологических или психических расстройств, с сохраненными моторными навыками верхних конечностей, без слепоты или потери слуха, которые в настоящее время не участвуют в каких-либо других когнитивных (особенно памяти) подготовки.
  2. Набирать участников с использованием различных методов: онлайн-рекламы размещены на профили социальных медиа, научно-исследовательских и рабочих платформ или дискуссионных групп, а также в лицо объявления в университетах третьего возраста или во время мероприятий с участием старшей аудитории, таких как пикники для пожилых людей (также с использованием плакатов и листовок), чтобы получить уверенность в том, что люди, которые набираются не только интернет-пользователей.
  3. Не забудьте адекватно описать в рекламе, какой тип участников вы ищете.

2. Оценка Комитета по этике

  1. Перед началом исследования, получить форму оценки вашего местного комитета по этике, в том числе разрешение на: а) Взаимодействия, состоящие из активного вмешательства в поведение человека, направленных на изменение этого поведения, без прямого вмешательства в мозг, например, когнитивной подготовки, психотерапии и т.д. (это также относится к вмешательству, направленному на благо респондента, например, улучшение его памяти), б) собирать и обрабатывать личные данные участников , в частности данные, позволяющие идентифицировать субъекты.

3. Первоначальный скрининг

  1. Начните с короткого интервью, подробно информируя участника о цели проекта, возможности вывода средств и защите персональных данных.
  2. Убедитесь, что участник не принимает наркотики или никогда не страдал каким-либо заболеванием, которое может повлиять на функционирование центральной нервной системы. Аналогичным образом, контроль приема лекарств, не связанных с неврологическими заболеваниями, которые влияют на когнитивное функционирование. Если скрининг выявил какую-либо нежелательную информацию, исключите добровольца из исследования.
  3. После успешного скрининга, представить письменное информированное согласие форме участника и попросить их прочитать его. Письменное информированное согласие должно включать в себя информацию следующим образом: а) правовую основу для сбора и обработки данных, специфичную для данной страны, б) информацию о правах владельца данных (например, доступ к персональным данным, возможность дополнения неполных персональных данных, удаление данных или ограничения обработки).
    1. Попросите участника подписать информированное согласие.
  4. Провести мини-психиатрический государственный экзамен (MMSE)32 для обеспечения того, чтобы участник не проявляет никаких признаков легкого когнитивного нарушения - по крайней мере 27 баллов, необходимых для вступают в следующих стадиях исследования.
    1. Прочитайте вводный сценарий MMSE участнику, а затем задавайте вопросы в соответствии со сценарием экзамена.
    2. Начните с оценки ориентации на место и время, задавая ряд вопросов: Что такое сегодняшняя полная дата? Какой день недели сегодня? Где мы (какой город, назовите здание, какой этаж)?
    3. Следуйте с тестом памяти: попросите участника запомнить три объекта, которые были прочитаны вслух вами; пройти через серию из семи задач оценки внимания, концентрации и расчета, а в конце попросите участника вспомнить три объекта, ранее изученных.
    4. Наконец, тест именования, повторения и понимания в соответствии со сценарием экзамена.
    5. Оценка ответов следующим образом: 0 - неправильный или отсутствие ответа, 1 - правильный ответ.
    6. Для администрирования теста MMSE не требуется более 10 минут.
    7. Если человек не достиг необходимого порога (27 баллов), сообщите ему о результате. При подозрении на клинически пониженный уровень когнитивных функций навеяте такого человека в специализированное отделение (например, сертифицированного психолога в неврологическом центре).
  5. Храните документацию таким образом, чтобы она соответствовала закону и/или Общему регулированию защиты данных в стране.

4. Задание учебной группы

  1. Случайно назначить участников в экспериментальную или контрольную группу (рисунок 1). Чтобы обеспечить случайность процесса, создать список из 50 кодовых имен (рисунок 2),назначенных тем и двое (учебные группы) и соединить каждого участника в порядке набора с этими кодами (сохранены в отдельном файле). Отныне замените данные участников кодовыми.

Figure 1
Рисунок 1. Изучите дизайн на примерах учебных заданий. Участники прошли два сеанса измерения, до и после 5-недельного протокола обучения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

  1. Убедитесь, что групповое задание не является предвзятым с точки зрения возраста, пола или уровня образования. Предварительное назначение возрастной, гендерной и образовательной группы в список код-имен для каждой учебной группы (1 и 2), представленный на рисунке 2. Fit каждого добровольца в таблице на основе их характеристик.

Figure 2
Рисунок 2. Пример предложенной формы кодирования для группового назначения.

5. Первоначальная оценка когнитивных функций

  1. Уделяют особое внимание предоставлению участникам очень четких и подробных инструкций о том, как вывыполнения каждой задачи в начале каждой процедуры. Вы запустите «тренировочный блок» перед каждой задачей (то есть идентичен учебной задаче) и наблюдайте за участником, если их ответы указывают на то, что он понимает инструкции.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Включение таких блоков описано в начале описания каждой задачи ниже.
  2. После представления инструкции и практики часть каждой задачи и перед началом основной части процедуры, еще раз спросите, если участник понимает требования процедуры.
  3. Убедитесь, что каждый участник выполнить полный набор следующих задач.
  4. Задача диапазона операции (OSPAN)
    1. Запустите учебный блок для оценки индивидуального времени, необходимого каждому участнику для расчета простого математического уравнения (добавление, вычитание, деление и умножение однозначных цифр - не более высокие числа).
    2. В середине белого экрана отобразить уравнение для участника. Поручите участнику подумать о результате, а затем нажмите стрелку, ведущую к следующему экрану, где будет представлен результат уравнения. Пусть участник даст ответ, нажав кнопку True или False.
    3. Подсчитайте время, необходимое для решения уравнения. Используйте среднее время, необходимое в последнем блоке, как время отображения уравнения в основной части задачи. Иметь фиксированный срок, установленный для оценки правильности результата уравнения: 5 s.
    4. В следующем тренировочном блоке отображают буквы на экране - по одному, по 500 мс каждый, и поручают участнику запомнить их. После полного набора (от 3 до 9 букв) представить участникам матрицу из 12 букв и попросить отметить заученные буквы в правильном порядке. Не давайте срок для ответа. Завехай правильность.
    5. Вывыполнения основной части задачи. В заключительном блоке смешайте два вышеупомянутых учебных блока: после каждой части с уравнением (помните о сроках!) представить одну букву, чтобы помнить. Отобразить от 2 до 5 пар «уравнения и буквы», а затем, после представления всей последовательности пар «уравнение и буква», показать матрицу букв для участника, чтобы отметить заученные буквы в правильном порядке. Завехать правильность математической и памятной части.
      ПРИМЕЧАНИЕ: С помощью этого теста оценивается оперативный диапазон рабочей памяти (обработка одного вида информации при запоминании другого).
  5. Задача Штернберга
    1. Представляем случайную последовательность цифр (от 2 до 5 в одном наборе) белым шрифтом на черном экране, по 500 мс каждый, с интервалом от 2500 до 3000 мс.
    2. Отображение фиксации крест для 2500 мс.
    3. В конце представленной последовательности отобразить целевую цифру желтым шрифтом на 500 мс.
    4. Пусть участник решит, появилась ли желтая цифра среди представленного ранее набора белых цифр, нажав кнопки Да/Нет. Если участник не дает ответа в пределах 3000 мс, перейдите на экран с точкой фиксации и начните следующее испытание. Считайте эту попытку неправильным ответом.
    5. Повторите шаги от 5,5,1 до 5,5,4 120 раз (испытания) с 50% зондов, содержащих целевую цифру в последовательности и 50% нет (случайно).
    6. Завехать правильность и время реакции для каждого испытания.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Эта задача проверяет скорость поиска информации в памяти. Увеличение времени реакции сопровождает расширение набора, что объясняется как процесс последовательного поиска содержимого памяти.
  6. Задача диапазона продолжительности памяти
    1. На экране представлена информация о количестве запоминаемых букв (3, 4, 5 или 6 букв в зависимости от уровня сложности блока) и попросите участника перейти на следующий экран, нажав клавишу.
    2. Представляем последовательность букв, один за другим, черным шрифтом в центре белого экрана, по 0,25 с каждый.
    3. Попросите участника воспроизвести фиксированное количество последних букв из последовательности: фиксированное нет: 4; последовательность; K U J D S T W A; буквы для запоминания: S T W A.
    4. Чтобы получить ответ участника, отобразить на экране матрицу из 9 букв (3x3) и попросить участника отметить соответствующие буквы (для того, чтобы буквы появились) с помощью мыши. Не давайте срок для ответа.
    5. Запись корректности (заметь об ошибках последовательности).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Этот тест измеряет емкость рабочей памяти с использованием дополнительного отвлечения в виде неспособности предсказать, какие буквы из списка будет часть, чтобы помнить.
  7. Тест Go-No Go
    1. На белом экране отображаются пробы, состоящие из: а) 250 мс - точка фиксации (белый крест), б) 1250 мс - стимулы (письмо), в) 2000 мс - фиксированный межуготовный интервал.
    2. Если участник отреагирует, нажав клавишу как можно быстрее, когда на экране появится целевой стимул - буква X.
    3. Завехать время реакции и правильность ответов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Тест измеряет эффективность торможения в двух условиях: в более легком состоянии буква X представлена в пропорции 50/50 к другим буквам, а в более сложном состоянии целевой стимул отображается в пропорции 70/30 к другим буквам.
  8. Задача переключения
    1. Разделите экран на две части с помощью горизонтальной линии. Присутствуют красные квадраты или прямоугольники, состоящие из меньших квадратов или прямоугольников выше или ниже этой линии.
    2. Применить два разных правила для участника реагировать, в зависимости от того, где цифры будут появляться - "обратите внимание на небольшие цифры" (местные) для верхней части экрана и "обратите внимание на всю фигуру, состоящую из меньших фигур" (глобальный) для нижней части экрана. У участника реагировать в соответствии с частью экрана, где стимулы появились.
    3. Добавьте сигнал, указывающий, на какое измерение (глобальное или локальное) участники должны ответить. Сигналы, связанные с локальным измерением, должны состоит из небольшого красного квадрата, представленного с одной стороны целевого стимула, и небольшого красного прямоугольника, отображаемого по другую сторону целевого стимула. Соответственно, сигналы, связанные с глобальным измерением, должны состоять из большого красного квадрата, представленного с одной стороны целевого стимула, и большого красного прямоугольника, отображаемого по другую сторону целевого стимула.
    4. Отображение фигур выше или ниже средней линии в случайном порядке.
    5. Если участник отреагирует в соответствии с ранее представленными правилами: ответить на "прямоугольник" с помощью левой кнопки и ответить "квадрат", нажав на правую.
    6. Запись времени реакции и правильности ответов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Время ответа должно быть зафиксировано на уровне 3500 мс. Интервал времени между сигналом и целевым стимулом должен быть 500 мс. Интервал между ответом и представлением сигнала должен быть 1000 мс. Каждая фигура и каждый сигнал должны быть представлены за все время, необходимое для участника реагировать, нажав на один из ключей. Задача переключения измеряет когнитивную беглость, так как она требует быстрого переключения внимания между соответствующими элементами.
  9. Задача линейного силлогизма
    1. Отображение на экране набора из трех "предпосылок", которые вместе представляют собой логическую цепочку отношений: пары букв с информацией о связи между ними: A Каждое помещение должно быть видно на экране в течение 1500 мс и интервал между ними должен длиться 3000, 3500 или 4000 мс (случайно). Интегрированная ментальнаямодель представления 32 такого набора пар всегда будет в линейном порядке "A
    2. Включите три пары возможных отношений между помещениями в отдельных судебных процессах: 1) A'gt; B, B,C, C'gt; D (соседние пары, точно такие же, как те, которые были замечены в фазе обучения), 2) A'gt; C, B'gt; D (двухшаговые отношения, не видел раньше и требующие интеграции информации), 3) A
    3. Создайте задачу таким образом, чтобы она состояла из двух условий: легкое состояние, при котором помещение должно отображаться один за другим в порядке, в котором они образуют логическую строку (например, строка: «gt;W»gt;E'gt;T,t, порядок помещений: «gt;W, W»gt;E, E'gt;R,GT;T); трудное состояние, порядок помещения должны быть изменены (например, порядок помещения: W'gt;E, Nogt;W, R'gt;T, E'gt;R).
    4. Проверьте участника сразу после презентации помещений, отображая заявления (по 1500 мс каждый), которые участник должен оценить как верные (ответ: правая кнопка) или ложные (ответ: левая кнопка), как можно быстрее. Установите срок для ответа - 6000 мс, и после каждого ответа подождите еще 1000 мс, прежде чем отображать следующий вопрос. Каждое заявление должно состоять только из одной пары букв и отношений между ними (''lt;' или 'gt;') либо в правильном (например, "W и E?") или ложной установке (например, "E
    5. Рандомизировать расположение букв, чтобы свести к минимуму возможные помехи, вызванные подразумеваемым алфавитным порядком букв.
    6. Используйте буквы с капиталом в качестве стимулов, а не целые предложения, чтобы избежать лингвистических коннотаций, и символ "'gt;" для обозначения связи между элементами.
    7. Соберите данные о точности и времени реакции ответа на каждый вопрос.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Вопросы о смежных парах используются для оценки памяти, а вопросы о помещениях, представленных в смешанном порядке, а также вопросы о взаимосвязи между дальними элементами логических последовательностей просят измерить способность к информационной интеграции.

6. Протоколы обучения

  1. Как для экспериментальных (n-back), так и для управления (викторина) тренинги предоставляют участникам доступ к интернет-платформе (логин и пароли) - что позволило им заходить на сайт каждые 24 часа, чтобы избежать ситуаций, в которых участник тренируется более одного раза в день.
  2. Убедитесь, что участник понимает задачу, а также режим обучения.
  3. Поручить участнику тренироваться в подобных условиях каждый раз, в спокойном и тихом месте с возможно низким уровнем внешних отвлекающих факторов.
  4. Экспериментальное обучение: парадигма рабочей памяти
    ПРИМЕЧАНИЕ: Адаптивная двойная задача n-back служила программой обучения рабочей памяти. Эта задача была введена Jaeggi et al.33 и одновременно набирает слуховое и визуальное внимание, техническое обслуживание и обновление процессов.
    1. Проинструктируй участника о задаче на уровне N-2 (см. рисунок 1B).
    2. Используйте буквы алфавита в качестве слуховых стимулов и зеленых квадратов, представленных в одном из девяти мест в матрице 3x3, в качестве визуальных стимулов.
    3. Представить один пункт на 500 мс с последующим интервалом 2500 мс, в течение которого участники должны ответить. Текущие стимулы могут соответствовать целевой визуальный (ответ левой рукой) или слуховой стимул (ответ правой рукой) или оба (ответ обеими руками одновременно).
    4. Одноочная сессия тренировки n-back
      1. Установите уровень N до 2, в первом блоке задачи. После каждого блока оцените правильность ответов и, исходя из этого, отрегулируйте уровень N в следующем блоке. Если точность превысила 85%, уровень сложности должен быть увеличен (на 1 пункт), если точность падает ниже 60%, снизить уровень сложности. В других случаях N остается неизменным.
      2. Для первого блока зафиксируете уровень задачи n-back на N-2. Позже определите уровень N для текущего блока на основе правильности ответов в предыдущем блоке. Если точность превышает 85%, увеличьте уровень сложности. Если точность ниже 60%, уровень сложности должен быть снижен. В других случаях уровень N должен оставаться неизменным.
      3. Установите одну двойную сессию n-back для 15 раундов (15 блоков задач), каждый из которых состоит из 20 проб n и всего набора тренировок на 25 сеансов.
      4. Рекордное время реакции (RTs) и точность (ACC) меры для каждого испытания.
  5. Обучение управлению: эпизодическая парадигма памяти
    1. Сбор материала из Интернета для того, чтобы построить викторины Задача, которая занимается семантической памяти (например, что такое столица Венгрии?).
    2. Представляем 15 вопросов на каждой учебной сессии викторины Task (начиная со второй сессии 5 вопросов приходят из предыдущей сессии и 10 должны быть новыми) без ограничений по времени для ее чтения. Проинструктируйте участника о том, что после выбора кнопки «ответ» они должны выбрать одну из четырех данных возможностей в течение 40 секунд. Предоставьте обратную связь для правильности ответов.
    3. Установите всю подготовку на 25 сессий.

7. Учебный надзор

  1. В ходе тренинга проверяют ход обучения каждого участника. Назначить экспериментатора, который отвечает за проверку (онлайн) ход обучения, каждому участнику.
  2. Если перерыв между сеансами длит более двух дней, обратитесь к участнику с помощью текстового сообщения и поощряйте его или ее возобновить обучение.

8. Послетас тренинговая оценка когнитивных функций

  1. Продолжить после тренировки в точном пути, как предварительное обучение совещания.
  2. Компенсировать каждому участнику, который завершил весь протокол за время, посвященное исследованию, с 150 PLN ($40).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Эффекты, связанные с обучением

В исследовании приняли участие 85 испытуемых (29 из них были мужчинами), и в среднем им было 66,7 лет. Из-за технических проблем данные одного участника группы подготовки n-back не были зарегистрированы. Наконец, были проанализированы данные 43 участников в группе подготовки n-back и 42 в учебной группе викторины. Многовариантный анализ дисперсии (MANOVA) с повторными мерами был использован для анализа конкретных эффектов обучения для обеих учебных групп с течением времени (до, после обучения). Результаты каждого когнитивного теста были зависимыми переменными(таблица 1), а точки группы обучения и измерения (до и после обучения) были независимыми переменными. Эти результаты представлены в таблице 2.

Результаты анализа показали статистически значимое улучшение после обучения в задаче силлогизмов: (F(1,83)-31,22, p'lt;0.001, qp2'0.27) и задача переключения внимания: (F(1,83) - 5,79, стр. 0,02, qp2'0.07). Значительный эффект группы тренировки наблюдался для задачи SPAN памяти (F(1,83) - 7,72, стр. 0,01, "p2"0.09) и задачи OSPAN (F(1,83) - 13,01, стр. 0,01, й2-0,14). Ни один из эффектов взаимодействия (время х учебной группы) оказался статистически значимым. Тем не менее, мы обнаружили значительные в группе эффекты для некоторого анализа. В задачи OSPAN, n-back учебная группа улучшила свои результаты во второй сессии), в то время как для группы викторины, оба выступления были похожи. Этот эффект следует интерпретировать в связи с тем, что викторина и группа n-back отличались в первом измерении. Таким образом, результаты группы n-back, где первоначальные показатели OSPAN были выше, улучшились, в то время как контрольная группа этого не сделала. Производительность в Штернберг и идти / не идти задача не была связана с учебной группы назначения или время измерения.

В целом, результаты показывают, что когнитивные способности участников была улучшена в послетуханом исполнении внимания и высших когнитивных функций (рассуждений) привлечения тестов, независимо от принадлежности к группе.

Тренировка N-back Обучение викторине
Сессии N Означает Std. Std. N Означает Std. Std.
Err Dev. Err Dev.
ОСПАН 1 42 15.31 1.64 10.62 40 9.07 1.77 11.22
Задача 2 43 20.74 2.48 16.3 40 10 1.81 11.45
Задача силлогизма 1 43 0.59 0.03 0.2 42 0.58 0.03 0.21
2 43 0.67 0.03 0.21 42 0.69 0.03 0.19
Задача SPAN памяти 1 42 0.37 0.03 0.16 42 0.2 0.02 0.16
2 41 0.4 0.03 0.18 42 0.22 0.03 0.18
Задача Go/no-go 1 42 0.14 0.05 0.33 42 0.16 0.03 0.01
2 42 0.17 0.03 0.18 42 0.04 0.05 0.12
Задача Штернберга 1 43 0.93 0.02 0.11 42 0.9 0.02 0.15
2 43 0.94 0.01 0.05 42 0.93 0.01 0.07
Задача переключения внимания 1 42 0.49 0.04 0.28 41 0.52 0.05 0.3
2 42 0.41 0.04 0.23 42 0.46 0.04 0.25

Таблица 1. Описательная статистика результатов когнитивных задач.

Эффект до после обучения Эффект учебной группы Эффект взаимодействия
(время x учебная группа)
F (1,83) Nop2 P F (1,83) Nop2 P F (1,83) Nop2 P значительные внутригрупповой эффект:
Задача OSPAN 3.67 0.04 0.06 13.01* 0.14 0.01 1.49 0.19 0.22 Нбэк (T1 vs. T2): 5,00
Задача силлогизмов 31,22* 0.27 0 0.01 0 0.95 0.35 0.01 0.56
Задача SPAN памяти 3.13 0.04 0.08 7,72* 0.09 0.01 0.04 Lt; .001 0.85 T1 (N-бэк против викторины): 0,09
T2 (N-бэк против викторины): 0,10
Задача Штернберга 3.56 0.04 0.06 0.78 0.01 0.38 0.62 0.01 0.43
Задача переключения внимания 5,79* 0.07 0.02 0.75 0.01 0.39 0.02 Lt; .001 0.87 Нбэк (T1 vs. T2): -0,08
Задача Go/no-go 0.01 Lt; .001 0.93 0.21 0.01 0.65 2.82 0.03 0.09 T1 (N-назад против викторины): -0,01
T2 (N-бэк против викторины): -0,02
Статистически значимый эффект (p lt; .05)
T1 против T2 - разница в средствах между 1-й и 2-й сессией;
N-back vs. Викторина - разница в средствах между учебными группами;

Таблица 2. Итог меры: основные и взаимодействия эффекты от MANOVA с типом обучения (n-назад против викторины) и времени (до против пост-тренировки) в качестве факторов.

WMC как предиктор эффективности обучения WM
В последующем анализе, выполненном только на n-back учебной группе, мы использовали более изысканный метод - многоуровневое моделирование (MLM) - для наблюдения за процессом обучения во время экспериментальной подготовки. Иерархическая структура данных была приспособлена к модели: на уровне 1 - повторные измерения, вложенные в участников (уровень 2)34. Набор данных МЛМ состоял из 1050 наблюдений, собранных 42 участниками экспериментальной группы в рамках каждой из 25 учебных занятий. Модель предусматривала как фиксированные, так и случайные эффекты: перехват регрессии и наклон для среднего человека, а также изменчивость между субъектами в среднем. В модели 1 было смоделировано изменение количества очков, наехавных в задачу n-back (количество тренировок). Переменная времени была сосредоточена на 1-й день вмешательства. По сравнению с моделью 1, Модель 2 добавлена на прогнозирование и модерации эффектов базового показателя OSPAN (между субъектами предиктор - уровень 2) на внутри предмета изменчивости (уровень 1). Эти предикторы были протестированы независимо, чтобы избежать многовечность. Во всех моделях были протестированы линейные и квадратные эффекты для склона, однако четырехугольный был впоследствии удален, поскольку его фиксированные эффекты и компоненты дисперсии не были значительными. В качестве оценщика служила ограниченная максимальная вероятность. -2 Ограниченное соотношение вероятности журнала (-2LL) и информационный критерий Akaike (AIC) были использованы для оценки пользы подходит для всех моделей. Учитывая общую проксимальную автокорреляциюв ежедневных данных 35, мы решили основываться на ауторегрессивной структуре первого порядка .

Результаты MLM показали, что оценки OSPAN от предварительного обучения измерения были значительным предиктором первого n-обратно результат от 1 сессии. Базовый уровень OSPAN оказался модератором всего учебного курса(таблица 2). По сравнению с этим, группы участников с высокими или низкими баллами OSPAN имели аналогичный N-уровень на первой тренировке: около 2,00 единиц по шкале 1/∞ (низкий OSPAN 1,93; высокий OSPAN 2,31). Существенная разница проявилась в измерении после обучения, когда участники с низкими первоначальными результатами OSPAN достигли увеличения на 0,01 единицы задачи n-back, в то время как участники с высокими первоначальными баллами OSPAN зафиксировали улучшение на 0,04 балла. Наблюдаемый результат ясно указывает на наличие положительной связи между первоначальным уровнем ОСПАН и эффективностью обучения. N-обратно оценки в 1-й сессии и кривой обучения являются выше и шаг вперед для участников с первоначально более высоким результатом OSPAN (p lt; .001).

Время - линейное .031 (.005)*** .016 (.007)*
(в центре на 1-й день)
Первоначальный балл OSPAN --- --- .038 (.183)*
(высокий / низкий)
Время × первоначальный счет OSPAN --- --- .026 (.008)**
Случайные эффекты
(Ко-дисперсии)
Уровень 2 (между людьми)
Перехватить .285 (.073)*** .286 (.075)***
Время - линейное .001 (.001)*** .001 (.001)***
Перехват и время .006 (.003)* .004 (.002)
Уровень 1 (в лицо)
Остаточного .151 (.009)*** .149 (.009)***
Автокорреляции .339 (.039)*** .328 (.040)***
Модель подходит
Вероятность журнала No2 (χ2) 1069.32 1046.37
Информация Акаике
Критерий (AIC)		 1083.32 1056.37
Результаты многоуровневого моделирования. Нестандартные коэффициенты регрессии со стандартными ошибками в скобках.
п.0.1, йо-лт;.05, йоп-л;.01, йоп-л;.001; Все p-значения двуххвостые
Предиктор дихотомичный

Таблица 3. Многоуровневый анализ данных обучения (производительность задачи n-back в качестве зависимой переменной). Модели только с учебными занятиями (время) (MODEL 1) и тренингами плюс начальный уровень рабочей памяти в качестве предсказателя и модератора, соответственно (MODEL 2).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В исследовании, представленном здесь, мы исследовали, могут ли пожилые люди извлечь выгоду из обучения рабочей памяти, и если это связано с первоначальным уровнем их основного познания. Мы использовали задачу n-back в качестве экспериментального вмешательства, а рабочая память (измеряемая задачей OSPAN) была методом зондирования начального уровня интеллектуального функционирования участников. У нас было два важных шага в протоколе. Первой и наиболее важной была оценка первоначального уровня ОМУ. Во-вторых, тщательное сопоставление двух схем обучения во всех возможных отношениях, но "когнитивное содержание" (т.е. рабочая память по сравнению с семантической памяти). Представляя оценку когнитивного уровня участников в начале исследования, мы смогли показать, насколько важно иметь хорошую оценку его в начале вмешательства. Это был самый важный предиктор эффективности когнитивной тренировки. Мы подозреваем, что в большинстве интервенционых исследований исследователи так или иначе оценивают начальный когнитивный уровень участников. Для получения такой информации можно использовать результаты первого измерения обученной когнитивной задачи в качестве предиктора эффективности когнитивной тренировки. Как и ожидалось, N уровень n-обратно задача существенно колебалась через учебные занятия. Что было еще интереснее, люди с более высоким максимальным N достигнуто в первой тренировке улучшилось быстрее, чем остальная часть группы в следующих сессиях. Это означает, что изменчивость производительности между участниками, замеченная в начале исследования, только увеличивалась со временем и обучением. Для более глубокого изучения этого эффекта мы провели дальнейший анализ. Результаты показали предварительный балл в OSPAN задача (WMC), чтобы быть сильным предиктором улучшения, полученных в ходе учебного курса (в двойной n-back задачи). Участники, характеризующиеся более высоким первоначальным WMC, с самого первого дня показали лучшие показатели в обучении и имели более высокую кривую обучения по сравнению с пожилыми людьми с WMC ниже среднего уровня выборки. Мы не первые, кто сообщил о таком эффекте. Foster et al. (2017) описали аналогичные результаты29. Они доказали существование корреляции между первоначальным уровнем WM и производительностью тренировки диапазона памяти. Этот результат согласуется не только с теми, здесь, но и с исследованиями по так называемому эффекту Матфея в WM учебных мероприятий, в которых участники с первоначально более высокими навыками прибыль больше от обучения и оценка лучше в обоих: обученныеи неподготовленные, задачи 21,36,37,38,39. Все это укрепляет вывод о том, что способность человека получать от обучения WM в значительной степени зависит от начального интеллектуального уровня.

Что касается схем сходства, мы применили метод Мельницыодного различия 40: когда кто-то наблюдает одну ситуацию, которая приводит к данному эффекту, а другой, что не приводит таким же образом, и единственное различие между этими ситуациями является наличие конкретного фактора только в первой ситуации (здесь, разница в когнитивном слое), есть прочная основа предположить, что это фактор, о котором идет речь, что вызвало наблюдаемый эффект. Мы постарались соответствовать схемам тренировок с точки зрения мотивации, поверхностного сходства (такое же количество тренировок, подобная обратная связь и т.д.). Стоит отметить, что первой идеей было использовать ту же задачу (n-back), но в самой простой форме, где уровень N фиксируется на 1. Быстро становится очевидным, что это был неправильный путь, так как участники (в экспериментальных исследованиях) не только сообщали об усталости, но и высаживали контрольное состояние с гораздо более высокой скоростью, чем экспериментальные (с адаптивным уровнем сложности). Это привело к иной подход. После нескольких предварительных тестов мы решили для "различной функции" подход (WM против семантической памяти), а не с той же функции в обоих условиях только с разной интенсивностью (фиксированный уровень WM по сравнению с адаптивным уровнем WM). Одна из потенциальных проблем с таким подходом заключается в том, что мы можем создать условия управления, которые являются более привлекательными, чем экспериментальное состояние. И, если мотивация заниматься является решающим фактором в когнитивных тренингов, мы можем иметь нулевые результаты из-за этого решения.

Стоит отметить, что есть существенные изменения в том, как мы смотрим сейчас на результаты исследований когнитивного вмешательства. Например, Reddick et al. предполагают, что положительные эффекты, наблюдаемые в учебных группах WM по сравнению с контрольными группами, обусловлены уменьшением числа присутствующих в контрольной группе, а не улучшением производительности вэкспериментальных группах 41. Когда мы думаем о пожилом населении, даже такой выход - поддержание первоначального когнитивного уровня - может быть желательным результатом. Но, что удивительно, в исследовании мы не наблюдали после обучения снижение производительности в контрольной группе, за исключением идти / не идти задачи. Это может быть, опять же, интерпретируется как доказательство того, что даже простая викторина памяти, если она привлекательна и поощряет участников к участию в некоторых когнитивной деятельности, может производить благотворное воздействие. Что также важно, все участники (независимо от назначения группы) добровольно для исследования и некоторые корреляционные исследования показали, что добровольная работа может быть защитным фактором против когнитивногостарения 42,43. Одним из ограничений исследования является то, что у нас нет репрезентативного населения пожилых людей. Вместо этого пожилые люди, принимающие участие в исследовании, вероятно, были более мотивированными и более активными, чем пожилые люди, которые, например, не покидают свои дома. Вместе с тем в исследовании был измерен уровень образования и экономического положения (косвенно контролируемый - как профессиональная деятельность, прихвасающая доход), и анализ показал, что это не факторы, влияющие на прогресс в области профессиональной подготовки. Можно также утверждать, что улучшение, наблюдаемое в обоих мероприятиях, является результатом простого эффекта повторного тестирования. В связи с тем, что в исследование не была включена группа пассивного контроля, этот вопрос не может быть урегулирован в данном исследовании. Поэтому желательно включить другую группу в последующие тесты - пассивный контроль. Наиболее важным сообщением из исследования является то, что результаты показывают, что после обучения выгоды находятся в пределах досягаемости пожилых людей, особенно тех, которые характеризуются хорошим общим когнитивным функционированием. То, что мы хотели бы разграничить в этой статье было то, как мы были введения и поддержания участников в режиме обучения. Самое главное в этом исследовании было сохранить все особенности вмешательства точно так же между двумя группами, кроме одной вещи - когнитивные функции, связанные с прохождением практики. Поскольку мы не наблюдали существенных различий между эффективностью учебных протоколов, но улучшение было заметно в обеих группах, представляется действительным сделать вывод о том, что любое когнитивное взаимодействие может быть полезным для пожилых людей. Поскольку основной результат относится к первоначальному уровню когнитивных функций, мы настоятельно рекомендуем включить первоначальные меры обученной функции и проверить его в качестве возможного предиктора (или, по крайней мере, со-фактора) эффективности обучения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Описанные результаты получены из проекта, поддерживаемого Национальным научным центром в Польше в рамках гранта No 2014/13/B/HS6/03155.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
GEx n/a authorial online platform:
used for N-back training, Quiz
IBM SPSS Statistics 26.0 IBM Corporation SPSS software was used to compute statistical analysis.
Inquisit version 4.0.8.0 Millisecond Software software: tool for designing and administering experiments
used for: The Sternberg Task, The Linear Syllogism Task and presenting the instructions for baseline EEG recording
MATLAB R2018b The MathWorks, Inc MATLAB software was used to compute statistics and to export databases and  visualisation of the results
PsychoPy version 2 v.1.83.04 Jonathan Peirce; supported by University of Nottingham open-source software
used for: Go/no Go Task, The Switching Task, Running Memory Span Taskckage based on Python
Sublime Text (version 2.0.2) n/a open-source software: HTML editor
used for: online OSPAN Task

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. , (2003).
  2. Au, J. Improving fluid intelligence with training on working memory: a meta-analysis. Psychonomic Bulletin and Review. 22, 366-377 (2015).
  3. Karbach, J., Verhaeghen, P. Making working memory work: A meta-analysis of executive control and working memory training in younger and older adults. Psychological Science. 25, 11-2027 (2014).
  4. Melby-Lervåg, M., Hulme, C. Is working memory training effective? A meta-analytic review. Developmental Psychology. , (2013).
  5. Melby-Lervåg, M., Redick, T. S., Hulme, C. Working Memory Training Does Not Improve Performance on Measures of Intelligence or Other Measures of "Far Transfer": Evidence From a Meta-Analytic Review. Perspectives on Psychological Science. , (2016).
  6. Schwaighofer, M., Fischer, F., Bühner, M. Does Working Memory Training Transfer? A Meta-Analysis Including Training Conditions as Moderators. Educational Psychologist. , (2015).
  7. Soveri, A., Antfolk, J., Karlsson, L., Salo, B., Laine, M. Working memory training revisited: A multi-level meta-analysis of n-back training studies. Psychonomic Bulletin and Review. , (2017).
  8. Au, J., Buschkuehl, M., Duncan, G. J., Jaeggi, S. M. There is no convincing evidence that working memory training is NOT effective: A reply to Melby-Lervåg and Hulme (2015). Psychonomic Bulletin and Review. , (2016).
  9. Dougherty, M. R., Hamovitz, T., Tidwell, J. W. Reevaluating the effectiveness of n-back training on transfer through the Bayesian lens: Support for the null. Psychonomic Bulletin and Review. , (2016).
  10. Lövdén, M., Bäckman, L., Lindenberger, U., Schaefer, S., Schmiedek, F. A Theoretical Framework for the Study of Adult Cognitive Plasticity. , Psychological Bulletin. (2010).
  11. Shinaver, C. S., Entwistle, P. C., Söderqvist, S. Cogmed WM Training: Reviewing the Reviews. Applied Neuropsychology: Child. , (2014).
  12. Shipstead, Z., Redick, T. S., Engle, R. W. Does working memory training generalize? Psychologica Belgica. , (2010).
  13. Shipstead, Z., Redick, T. S., Engle, R. W. Is working memory training effective? Psychological Bulletin. 138 (4), 628-654 (2012).
  14. Weicker, J., Villringer, A., Thöne-Otto, A. Can impaired working memory functioning be improved by training? A meta-analysis with a special focus on brain injured patients. Neuropsychology. , (2016).
  15. Brehmer, Y., Westerberg, H., Bäckman, L. Working-memory training in younger and older adults: Training gains, transfer, and maintenance. Frontiers in Human Neuroscience. , (2012).
  16. Dahlin, E., Neely, A. S., Larsson, A., Bäckman, L., Nyberg, L. Transfer of learning after updating training mediated by the striatum. , Science. (2008).
  17. Dorbath, L., Hasselhorn, M., Titz, C. Aging and executive functioning: A training study on focus-switching. Frontiers in Psychology. , (2011).
  18. Heinzel, S. Working memory training improvements and gains in non-trained cognitive tasks in young and older adults. Aging, Neuropsychology, and Cognition. , (2014).
  19. Schmiedek, F., Lövdén, M., Lindenberger, U. Hundred days of cognitive training enhance broad cognitive abilities in adulthood: Findings from the COGITO study. Frontiers in Aging Neuroscience. , (2010).
  20. Zinke, K. Working memory training and transfer in older adults: Effects of age, baseline performance, and training gains. Developmental Psychology. 50 (1), 304-315 (2014).
  21. Bürki, C. N., Ludwig, C., Chicherio, C., de Ribaupierre, A. Individual differences in cognitive plasticity: an investigation of training curves in younger and older adults. Psychological Research. , (2014).
  22. Li, S. C. Working Memory Plasticity in Old Age: Practice Gain, Transfer, and Maintenance . Psychology and Aging. , (2008).
  23. Richmond, L. L., Morrison, A. B., Chein, J. M., Olson, I. R. Working memory training and transfer in older adults. Psychology and Aging. 26 (4), 813-822 (2011).
  24. von Bastian, C. C., Oberauer, K. Effects and mechanisms of working memory training: a review. Psychological Research. 78 (6), 803-820 (2014).
  25. Zając-Lamparska, L., Trempała, J. Effects of working memory and attentional control training and their transfer onto fluid intelligence in early and late adulthood. Health Psychology Report. 4 (1), 41-53 (2016).
  26. Verhaeghen, P., Marcoen, A. On the mechanisms of plasticity in young and older adults after instruction in the method of loci: Evidence for an amplification model. Psychology and Aging. , (1996).
  27. Borella, E., Carbone, E., Pastore, M., De Beni, R., Carretti, B. Working memory training for healthy older adults: The role of individual characteristics in explaining short- and long-term gains. Frontiers in Human Neuroscience. , (2017).
  28. Bakermans-Kranenburg, M. J., Van Uzendoorn, M. H., Bradley, R. H. Those who have, receive: The matthew effect in early childhood intervention in the home environment. Review of Educational Research. , (2005).
  29. Foster, J. L. Do the effects of working memory training depend on baseline ability level? Journal of Experimental Psychology: Learning Memory and Cognition. 43 (11), 1677-1689 (2017).
  30. Kliegel, M., Bürki, C. Memory training interventions require a tailor-made approach: Commentary on McDaniel and Bugg. Journal of Applied Research in Memory and Cognition. , (2012).
  31. Sternberg, S. Memory-scanning: mental processes revealed by reaction-time experiments. American Scientist. , (1969).
  32. Folstein, M. F., Folstein, S. E., McHugh, P. R. Mini-mental status. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. Journal of Psychiatric Research. 12 (3), 189-198 (1975).
  33. Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M., Jonides, J., Perrig, W. J. Improving fluid intelligence with training on working memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2008).
  34. Bolger, N., Laurenceau, J. P. Methodology in the Social Sciences. , (2013).
  35. Kwok, O. M. Analyzing Longitudinal Data With Multilevel Models: An Example With Individuals Living With Lower Extremity Intra-Articular Fractures. Rehabilitation Psychology. , (2008).
  36. Bissig, D., Lustig, C. Who benefits from memory training? Psychological Science. , (2007).
  37. Borella, E., Carretti, B., Riboldi, F., De Beni, R. Working Memory Training in Older Adults: Evidence of Transfer and Maintenance Effects. Psychology and Aging. , (2010).
  38. Kraemer, K. R., Enam, T., McDonough, I. M. Cognitive reserve moderates older adults' memory errors in an autobiographical reality monitoring task. Psychology and Neuroscience. , (2019).
  39. López-Higes, R. Efficacy of cognitive training in older adults with and without subjective cognitive decline is associated with inhibition efficiency and working memory span, not with cognitive reserve. Frontiers in Aging Neuroscience. , (2018).
  40. Mill, J. S. A system of logic, ratiocinative and inductive: Being a connected view of the principles of evidence, and the methods of scientific investigation. 1, (1875).
  41. Redick, T. S. Working memory training and interpreting interactions in intelligence interventions. Intelligence. , (2015).
  42. Guiney, H., Machado, L. Volunteering in the Community: Potential Benefits for Cognitive Aging. Journals of Gerontology - Series B Psychological Sciences and Social Sciences. , (2018).
  43. Proulx, C. M., Curl, A. L., Ermer, A. E. Longitudinal Associations between Formal Volunteering and Cognitive Functioning. Journals of Gerontology - Series B Psychological Sciences and Social Sciences. , (2018).
  44. Matysiak, O., Kroemeke, A., Brzezicka, A. Working Memory Capacity as a Predictor of Cognitive Training Efficacy in the Elderly Population. Frontiers in Aging Neuroscience. 11, 126 (2019).
  45. Soper, D. S. A-priori Sample Size Calculator for Student t-Tests [Software].. , Available from: http://www.danielsoper.com/statcalc (2013).

Tags

Поведение Выпуск 163 Когнитивная подготовка рабочая память емкость рабочей памяти обучение рабочей памяти пожилые люди пожилое население предикторы эффективности когнитивной подготовки двойной n-back
Обучение рабочей памяти для пожилых участников: схема обучения контрольной группы и первоначальная оценка интеллектуального функционирования
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Matysiak, O., Zarzycka, W.,… More

Matysiak, O., Zarzycka, W., Bramorska, A., Brzezicka, A. Working Memory Training for Older Participants: A Control Group Training Regimen and Initial Intellectual Functioning Assessment. J. Vis. Exp. (163), e60804, doi:10.3791/60804 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter