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Treinamento de memória de trabalho para participantes mais velhos: um regime de treinamento de grupo de controle e avaliação inicial de funcionamento intelectual

Published: September 20, 2020 doi: 10.3791/60804

Summary

É apresentada uma intervenção cognitiva na população idosa juntamente com a avaliação das habilidades cognitivas pré-treinamento. Mostramos duas versões de treinamento - controle experimental e ativo - e demonstramos seus efeitos na matriz de testes cognitivos.

Abstract

A eficácia das intervenções de treinamento cognitivo é recentemente altamente debatida. Não há consenso sobre que tipo de regime de treinamento é o mais eficaz. Além disso, características individuais como preditores do resultado do treinamento ainda estão sendo investigadas. Neste artigo, mostramos a tentativa de abordar essa questão examinando não apenas o impacto do treinamento de memória de trabalho (WM) sobre a eficácia cognitiva em idosos, mas também a influência da capacidade inicial de WM (WMC) no resultado do treinamento. Descrevemos em detalhes como realizar 5 semanas de um treinamento de n-back duplo adaptativo com um grupo de controle ativo (teste de memória). Estamos focando aqui nos aspectos técnicos do treinamento, bem como na avaliação inicial do WMC dos participantes. A avaliação do desempenho pré e pós-treinamento de outras dimensões cognitivas baseou-se nos resultados de testes de atualização de memória, inibição, mudança de atenção, memória de curto prazo (STM) e raciocínio. Descobrimos que o nível inicial do WMC prevê a eficiência da intervenção de treinamento n-back. Também notamos a melhora pós-treinamento em quase todos os aspectos do funcionamento cognitivo que medimos, mas esses efeitos foram em sua maioria independentes de intervenção.

Introduction

Em muitos estudos de treinamento cognitivo, a tarefa n-back dupla é usada como um método de treinamento de memória de trabalho (WM). A WM é um alvo comum de intervenções cognitivas devido à sua importância para outras funções intelectuais de nível superior1. No entanto, a eficácia desse treinamento e seu potencial para criar uma melhoria mais geral na cognição, tem sido altamente debatida (para meta-análise, ver2,3,4,5,6,7,14 e para revisões, ver4,8,9,10,11,12,13). Enquanto alguns pesquisadores afirmam que ''... não houve evidência convincente da generalização do treinamento de memória de trabalho para outras habilidades''4, outras apresentam dados metaaládros, que mostram efeitos altamente significativos do treinamento de WM2,3,5,6,11. O problema separado é a eficácia da MEM na população idosa. Vários estudos de formação em OMC relataram maiores benefícios em adultos jovens em comparação com idosos15,16,17,18,19,20, enquanto outros mostram que efeitos semelhantes podem ser observados em ambas as faixas etárias21,22,23,24,25.

Acredita-se que vários elementos preveam os benefícios do treinamento de memória26. Alguns desses fatores parecem ser potenciais moderadores da eficácia do treinamento de WM21. A capacidade mental, sendo descrita como a capacidade cognitiva de base ou recurso cognitivo geral, parece ser uma das escolhas mais fortes para esta posição. Para avaliar o papel do nível intelectual inicial, colocamos uma ênfase especial (o método descrito aqui) na medição da capacidade cognitiva antes de aplicar um regime de treinamento. Foi ditada pelos dados mostrando que os participantes, caracterizados por maior capacidade cognitiva no início do treinamento, obtiveram resultados de treinamento substancialmente melhores em comparação com aqueles com níveis mais baixos de funcionamento cognitivo inicial27. Um fenômeno semelhante é observado na pesquisa educacional, onde é referido como o efeito Mateus28, uma observação de que pessoas com habilidade inicialmente melhor melhor melhorar ainda mais quando comparadas com aquelas com nível preliminar de menor capacidade em questão.

É instigante, porém, que não tenham sido publicadas tantos relatórios sobre este tema21,29. Além disso, mesmo diferenças individuais substanciais, especialmente quando se trata da população idosa, muitas vezes são deixadas desacompanhadas durante a análise e interpretação dos dados30. No presente estudo, examinamos o impacto do nível inicial de capacidade de memória de trabalho no sucesso do treinamento de WM no grupo de idosos saudáveis. Para manter cada elemento dos regimes de treinamento o mais semelhante possível entre grupos experimentais e de controle, utilizamos um projeto ativo do grupo de controle. Portanto, o conteúdo de treinamento (WM versus memória semântica) permaneceu o fator crucial determinando a diferença esperada nos resultados do treinamento. Ambos os grupos realizaram treinamentos informatizados em casa. Os membros do grupo experimental foram designados para um programa de treinamento duplo-back adaptativo e um grupo de controle ativo treinado com uma tarefa baseada em um teste de memória semântica. A novidade na abordagem aqui é a ênfase na avaliação inicial do nível cognitivo dos participantes, avaliando sua capacidade de memória de trabalho (WMC). Além disso, o método de avaliação do nível inicial de WMC que apresentamos neste artigo provou ser uma ferramenta eficaz na distinção entre pessoas que terão e não serão bem sucedidas durante o treinamento subsequente de memória de trabalho. Descrevemos e publicamos resultados anteriormente deste estudo44. Portanto, neste artigo estamos focando em uma descrição detalhada do protocolo que usamos.

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Protocol

O Comitê de Ética em Ciências Sociais e Humanidades da SWPS avaliou o protocolo aqui descrito. Um consentimento por escrito informado de acordo com a Declaração de Helsinque foi obtido de cada participante.

1. Recrutamento de participantes

  1. Recrute pelo menos 36 voluntários para cada grupo de treinamento. Esse número foi evidenciado como suficiente para observar os efeitos entre grupos pela pesquisa prévia dos autores e também na literatura sobre o tema. Os tamanhos típicos de efeitos nos treinamentos de memória de trabalho variam entre d=0,6 a 0,8, dependendo do tipo de treinamento ou do grupo-alvo. Com base nesses valores e visando um poder estatístico decente de 0,8 com alfa a 0,05, um tamanho amostral mínimo neste tipo de pesquisa (calculado de acordo com uma fórmula proposta por Soper45) é de 36 (preferencialmente mais).
    1. Utilizar os seguintes critérios de inclusão: maiores de 55 anos, sem histórico de distúrbios neurológicos ou psiquiátricos, com habilidades motoras preservadas dos membros superiores, sem cegueira ou perda auditiva, que não estejam atualmente envolvidos em qualquer outro treinamento cognitivo (especialmente memória).
  2. Recrutar participantes usando vários métodos: anúncios online postados em perfis de redes sociais, plataformas de pesquisa e trabalho ou grupos de discussão, bem como anúncios presenciais em Universidades da Terceira Idade ou durante eventos envolvendo o público mais velho, como piqueniques para idosos (também com uso de cartazes e folhetos) para ter certeza de que as pessoas que são recrutadas não são apenas usuários da internet.
  3. Lembre-se de descrever adequadamente no anúncio que tipo de participantes você está procurando.

2. Avaliação do Comitê de Ética

  1. Antes de iniciar o estudo, obtenha a forma de avaliação do Seu Comitê de Ética local, incluindo permissão para: a) Interações que consistem em intervenção ativa no comportamento humano, visando mudar esse comportamento, sem interferir diretamente no cérebro, por exemplo, treinamento cognitivo, psicoterapia, etc. (isso também se aplica à intervenção destinada a beneficiar o respondente, por exemplo, melhorar sua memória), b) coletar e processar dados pessoais dos participantes. , em particular dados que permitem identificar os sujeitos.

3. Triagem inicial

  1. Comece com uma breve entrevista informando o participante em detalhes sobre o objetivo do projeto, a possibilidade de retirada e proteção de dados pessoais.
  2. Certifique-se de que o participante não toma drogas ou nunca sofreu de qualquer doença que possa afetar o funcionamento do sistema nervoso central. Da mesma forma, controle a ingestão de medicamentos não relacionados a doenças neurológicas que afetam o funcionamento cognitivo. Se a triagem revelou alguma informação indesejada, exclua o voluntário do estudo.
  3. Após a triagem bem sucedida, apresente o termo de consentimento livre e esclarecido por escrito ao participante e peça que leia.. O consentimento informado por escrito deve envolver informações da seguinte forma: a) as bases legais para coleta e processamento de dados específicas para um determinado país, b) informações sobre direitos do proprietário de dados (por exemplo, acessar os dados pessoais, possibilidade de complementar dados pessoais incompletos, exclusão de dados ou restrições de processamento).
    1. Peça ao participante para assinar o consentimento informado.
  4. Realizar o Mini Exame de Estado Mental (MMSE)32 para garantir que o participante não mostre sinais de comprometimento cognitivo leve - são necessários pelo menos 27 pontos para entrar nas próximas etapas de um estudo.
    1. Leia o Script Introdutório do MMSE para o participante e, em seguida, faça perguntas de acordo com o roteiro do exame.
    2. Comece com uma avaliação da orientação para colocar e o horário fazendo uma série de perguntas: Qual é a data completa de hoje? Que dia da semana é hoje? Onde estamos (que cidade, nome do prédio, que andar)?
    3. Siga com o teste de memória: peça ao participante para memorizar três objetos que foram lidos em voz alta por você; passar pela série de sete tarefas avaliando atenção, concentração e cálculo, e no final peça ao participante para recordar os três objetos previamente aprendidos.
    4. Finalmente, teste nomeação, repetição e compreensão de acordo com o roteiro do exame.
    5. Respostas de pontuação da seguinte forma: 0 = incorreta ou falta de resposta, 1 = resposta correta.
    6. Não demorou mais de 10 minutos para a administração do teste MMSE.
    7. Se uma pessoa não atingir o limite exigido (27 pontos), informe-a do resultado. Se houver alguma suspeita de um nível de funcionamento cognitivo clinicamente reduzido, encaminhe tal pessoa para uma unidade especializada (por exemplo, um psicólogo certificado em um centro neurológico).
  5. Armazenar documentação de forma que cumpra a lei e/ou o Regulamento Geral de Proteção de Dados do país local.

4. Atribuição do grupo de treinamento

  1. Atribuem aleatoriamente os participantes a um grupo experimental ou de controle (Figura 1). Para garantir a aleatoriedade do processo, gere uma lista de 50 codinomes (Figura 2)atribuídos a uns e dois (grupos de treinamento) e conecte cada participante na ordem de recrutamento com esses códigos (salvos em arquivo separado). A partir de agora, substitua os dados dos participantes por codinomes.

Figure 1
Figura 1. Projeto de estudo com exemplos de tarefas de treinamento. Os participantes foram submetidos a duas sessões de medição, antes e depois de um protocolo de treinamento de 5 semanas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Certifique-se de que a atribuição do grupo não é tendenciosa em termos de idade, sexo ou nível de escolaridade. Pré-atribuir idade, sexo e grupo de escolaridade à lista de codinomes para cada grupo de formação (1 e 2), conforme apresentado na Figura 2. Coloque cada voluntário na mesa com base em suas características.

Figure 2
Figura 2. O exemplo do formulário de codificação sugerido para a atribuição do grupo.

5. Avaliação inicial do funcionamento cognitivo

  1. Dê ênfase em dar instruções muito claras e detalhadas aos participantes sobre como passar por cada tarefa no início de cada procedimento. Execute o "bloco de treinamento" antes de cada tarefa (que é idêntica à tarefa de treinamento) e observe o participante se suas respostas indicam que ele entende as instruções.
    NOTA: A inclusão desses blocos é descrita no início da descrição de cada tarefa abaixo.
  2. Após apresentar a parte de instrução e prática de cada tarefa e antes de iniciar a parte principal do procedimento, pergunte mais uma vez se o participante entende os requisitos do procedimento.
  3. Certifique-se de que cada participante realizará o conjunto completo das seguintes tarefas.
  4. A tarefa de extensão de operação (OSPAN)
    1. Execute um bloco de treinamento para estimar o tempo individual necessário para cada participante calcular uma equação matemática simples (adicionando, subtração, divisão e multiplicação de dígitos únicos - não números mais elevados).
    2. No meio da tela branca, exiba a equação para o participante. Instrua o participante a pensar no resultado e, em seguida, pressione uma seta que leve à próxima tela, onde o resultado da equação é apresentado. Deixe que o participante dê uma resposta pressionando o botão True ou False.
    3. Conte o tempo necessário para resolver a equação. Use o tempo médio necessário em um bloco final como um tempo para exibir a equação na parte principal da tarefa. Tenha um prazo fixo imposto para estimar a correção do resultado da equação: 5 s.
    4. No próximo bloco de treinamento, as letras de exibição na tela - uma a uma, por 500 ms cada, e instruem o participante a se lembrar delas. Após um conjunto completo (3 a 9 letras), apresente a matriz de 12 letras ao participante e peça para marcar letras memorizadas em uma ordem correta. Não dê um prazo para a resposta. Regissão a correção.
    5. Executar uma parte principal da tarefa. No bloco final, misture dois blocos de treinamento acima mencionados: após cada parte com equação (lembre-se sobre limites de tempo!) apresente uma letra para lembrar. Exibir 2 a 5 pares de 'equação + letra' e, em seguida, depois de apresentar toda a sequência de pares 'equação + letra', mostre a matriz de letras para o participante marcar letras memorizadas em uma ordem correta. Regissão a correção da parte matemática e de memória.
      NOTA: Com este teste é avaliado o período operacional da Memória de Trabalho (processando um tipo de informação enquanto se lembra do outro).
  5. A tarefa de Sternberg
    1. Apresentar uma sequência aleatória de dígitos (2 a 5 em um conjunto) em fonte branca na tela preta, para 500 ms cada, com o intervalo variando de 2500 a 3000 ms.
    2. Exibir uma cruz de fixação para 2500 ms.
    3. No final da sequência apresentada, exiba um dígito de destino em uma fonte amarela por 500 ms.
    4. Deixe o participante decidir se o dígito amarelo apareceu entre o conjunto anterior apresentado de dígitos brancos pressionando botões Sim/Não. Se o participante não der uma resposta dentro de 3000 ms, vá para a tela com ponto de fixação e inicie o próximo teste. Conte esta tentativa como uma resposta errada.
    5. Repetimos passos de 5.5.1 a 5.5.4 120 vezes (ensaios) com 50% dos testes contendo dígito alvo na sequência e 50% não (aleatoriamente).
    6. Regisso o tempo de correção e a reação de cada ensaio.
      NOTA: Esta tarefa testa a velocidade de pesquisa das informações na memória. O aumento do tempo de reação acompanha a ampliação do conjunto, o que é explicado como o processo de uma pesquisa em série do conteúdo da memória.
  6. A tarefa de extensão de memória em execução
    1. Na tela, apresente informações sobre o número de letras a serem lembradas (3, 4, 5 ou 6 letras dependendo do nível de dificuldade de um bloco) e peça ao participante para ir à próxima tela pressionando uma tecla.
    2. Apresentar uma sequência de letras, uma a uma, na fonte preta no centro de uma tela branca, por 0,25 s cada.
    3. Peça ao participante para reproduzir um número fixo das últimas letras da sequência: fixo nº: 4; sequência; K U J D S T W A; cartas para memorizar: S T W A.
    4. Para receber a resposta do participante, exiba na tela uma matriz de 9 letras (3x3) e peça ao participante que marque as letras apropriadas (para que as letras aparecessem) com o mouse. Não dê um prazo para a resposta.
    5. Registo correto (cuidado com os erros de sequência).
      NOTA: Este teste mede a capacidade da memória de trabalho com o uso da distração adicional na forma da incapacidade de prever quais letras da lista seriam a parte a ser lembrada.
  7. Teste Go-No Go
    1. Na tela branca ensaios de exibição compostos de: a) 250 ms - um ponto de fixação (cruz branca), b) 1250 ms - os estímulos (uma letra), c) 2000 ms - um intervalo inter-estímulo fixo.
    2. Mande o participante reagir pressionando uma tecla o mais rápido possível, quando um estímulo de destino - letra X - aparecer na tela.
    3. Regisso tempo de reação e correção das respostas.
      NOTA: O teste mede a eficiência da inibição em duas condições: em condições mais fáceis a letra X é apresentada na proporção 50/50 para outras letras e na condição mais difícil o estímulo alvo é exibido em proporção de 70/30 a outras letras.
  8. A tarefa de comutação
    1. Divida a tela em duas partes usando uma linha horizontal. Apresentar quadrados vermelhos ou retângulos compostos por quadrados menores ou retângulos acima ou abaixo desta linha.
    2. Aplique duas regras diferentes para o participante reagir, dependendo de onde as figuras aparecerão - "preste atenção às pequenas figuras" (local) para uma parte superior da tela e "preste atenção a toda a figura composta de figuras menores" (global) para uma parte inferior da tela. Faça com que o participante reaja de acordo com a parte da tela onde os estímulos apareceram.
    3. Adicione uma sugestão indicando a qual dimensão (global ou local) os participantes devem responder. As pistas relacionadas à dimensão local devem consistir em um pequeno quadrado vermelho, apresentado em um lado do estímulo alvo, e um pequeno retângulo vermelho, exibido do outro lado do estímulo alvo. Assim, as pistas relacionadas à dimensão global devem consistir em um grande quadrado vermelho, apresentado em um lado do estímulo alvo, e um grande retângulo vermelho, exibido do outro lado do estímulo alvo.
    4. Exibir as figuras acima ou abaixo da linha do meio em ordem aleatória.
    5. Que o participante reaja de acordo com as regras apresentadas anteriormente: responder "retângulo" usando o botão esquerdo e responder "quadrado" pressionando o direito.
    6. Regisso tempo de reação e correção das respostas.
      NOTA: O tempo para a resposta deve ser fixado em 3500 ms. O intervalo de tempo entre a deixa e o estímulo-alvo deve ser de 500 ms. O intervalo entre a resposta e a apresentação da deixa deve ser de 1000 ms. Cada figura e cada sugestão devem ser apresentadas por todo o tempo necessário para que o participante reaja pressionando uma das teclas. A Tarefa de Comutação mede a fluência cognitiva, pois requer uma rápida troca de atenção entre os respectivos elementos.
  9. A tarefa do sylogismo linear
    1. Exibir na tela um conjunto de três "premissas" que juntas constituem cadeia lógica de relações: pares de letras com uma informação sobre uma relação entre eles: A > B, B > C e C > D. Cada premissa deve ser visível na tela por 1500 ms e o intervalo entre eles deve durar 3000, 3500 ou 4000 ms (aleatoriamente). Uma representação integrada do modelo mental32 desse conjunto de pares estará sempre na ordem linear "A > B > C > D".
    2. Inclua três pares de possíveis relações entre premissas em ensaios separados: 1) A > B, B > C, C > D (pares adjacentes, exatamente os mesmos que foram vistos na fase de aprendizagem), 2) A > C, B > D (relações de duas etapas, não vistas antes e que requerem integração de informações), 3) A > D (relação de ponto final, não vista antes e que requerem integração de informações).
    3. Construa a tarefa para que contenha duas condições: uma condição fácil, onde as premissas devem ser exibidas uma após a outra na ordem em que formam uma corda lógica (por exemplo, string: Q>W>E>R>T, ordem de premissas: Q>W, W>E, E>R, R>T ); uma condição difícil, a ordem das instalações deve ser alterada (por exemplo, ordem de premissas: W>E, Q>W, R>T, E>R).
    4. Teste o participante imediatamente após a apresentação das premissas exibindo declarações (para 1500 ms cada) que o participante precisa avaliar como verdadeira (resposta: botão direito) ou falso (resposta: botão esquerdo), o mais rápido possível. Estabeleça o prazo para a resposta - 6000 ms, e após cada resposta dada espere mais 1000 ms antes de exibir a próxima pergunta. Cada declaração deve consistir em apenas um par de letras e relação entre elas ('<' ou '>') em um correto (por exemplo, "W > E ?") ou configuração falsa (por exemplo, "E > W ?").
    5. Randomize o arranjo das letras a fim de minimizar possíveis interferências induzidas pela ordem alfabética implícita das letras.
    6. Use letras maiúsculas como estímulos em vez de frases inteiras para evitar conotações linguísticas, e o símbolo ">" para indicar a relação entre elementos.
    7. Reúna os dados sobre a precisão e o tempo de reação da resposta para cada pergunta.
      NOTA: Perguntas sobre pares adjacentes são usadas para estimar a memória, e perguntas sobre premissas apresentadas em uma ordem mista, e aqueles que perguntam sobre a relação entre os elementos distantes das sequências lógicas são solicitados a medir a capacidade de integração das informações.

6. Protocolos de treinamento

  1. Tanto para treinamentos experimentais (n-back) quanto para controle (Quiz) fornecem aos participantes o acesso à plataforma da Internet (logins e senhas) - o que lhes permitiu entrar no site a cada 24 horas, para evitar situações em que o participante treina mais de uma vez por dia.
  2. Certifique-se de que o participante entenda a tarefa, bem como o regime de treinamento.
  3. Instrua o participante a treinar em condições semelhantes todas as vezes, em local calmo e tranquilo com possivelmente baixo nível de distratores externos.
  4. Treinamento experimental: paradigma da memória de trabalho
    NOTA: Uma tarefa de n-back dupla adaptativa serviu como um programa de treinamento de memória de trabalho. Essa tarefa foi introduzida pela Jaeggi et al.33 e, simultaneamente, recruta processos de atenção auditiva e visual, manutenção e atualização.
    1. Instrua o participante sobre a tarefa no nível N=2 (ver Figura 1B).
    2. Use letras alfabéticas como estímulos auditivos e quadrados verdes, apresentados em um dos nove locais em uma matriz 3x3, como estímulos visuais.
    3. Apresentar um único item para 500 ms seguido de intervalo de 2500 ms, durante o qual os participantes devem responder. Os estímulos atuais podem corresponder ao visual alvo (resposta com a mão esquerda) ou estímulo auditivo (resposta com a mão direita) ou ambos (resposta com ambas as mãos simultaneamente).
    4. Sessão única do treinamento n-back
      1. Definir o nível de N a 2, no primeiro bloco da tarefa. Após cada bloco, avalie a correção das respostas e, com base nisso, ajuste o nível N no bloco seguinte. Se a precisão ultrapassou 85%, o nível de dificuldade deve ser aumentado (em 1 ponto), se a precisão cair abaixo de 60%, diminuir o nível de dificuldade. Em outros casos, o N permanece inalterado.
      2. Para o primeiro bloco, corrija o nível de tarefa n-back em N=2. Posteriormente, determine o nível N para o bloco atual com base na correção das respostas no bloco anterior. Se a precisão exceder 85%, aumente o nível de dificuldade. Se a precisão estiver abaixo de 60%, o nível de dificuldade deve ser reduzido. Em outros casos, o nível N deve permanecer inalterado.
      3. Defina uma única sessão n-back dupla para 15 rodadas (15 blocos de tarefas), cada uma com 20 + N ensaios e todo o treinamento definido para 25 sessões.
      4. Registre os tempos de reação (RTs) e as medidas de precisão (ACC) para cada ensaio.
  5. Treinamento de controle: paradigma da memória episódica
    1. Coletar material da Internet para construir a Tarefa quiz que envolve memória semântica (por exemplo, qual é a capital da Hungria?).
    2. Apresentar 15 perguntas em cada sessão de treinamento da Tarefa quiz (a partir da segunda sessão 5 perguntas vêm da sessão anterior e 10 devem ser novas) sem prazo para leitura. Instrua o participante que depois de selecionar o botão 'responder' eles têm que escolher uma das quatro possibilidades dadas dentro de 40 segundos. Forneça o feedback para a correção das respostas.
    3. Defina todo o treinamento para 25 sessões.

7. Supervisão de treinamento

  1. Durante o treinamento verifique o andamento do treinamento de cada participante. Atribua a um experimentador responsável por verificar (online) o andamento do treinamento, a cada participante.
  2. Se uma pausa entre as sessões for superior a dois dias, o experimentador entre em contato com o participante por mensagem de texto e encoraje-o a retomar o treinamento.

8. Avaliação pós-treinamento das funções cognitivas

  1. Prossiga com a sessão pós-treinamento da maneira exata como a reunião de pré-treinamento.
  2. Compense cada participante, que completou todo o protocolo pelo tempo dedicado à pesquisa, com 150 PLN (~$40).

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Representative Results

Efeitos relacionados ao treinamento

Participaram do estudo 85 indivíduos (29 do sexo masculino) e, em média, 66,7 anos. Devido a problemas técnicos, não foram registrados dados de um participante do grupo de treinamento n-back. Por fim, foram analisados os dados de 43 participantes do grupo de treinamento n-back e 42 do grupo de treinamento Quiz. A análise multivariada de variância (MANOVA) com medidas repetidas foi utilizada para analisar efeitos específicos do treinamento para ambos os grupos de treinamento ao longo do tempo (pré-treinamento). Os resultados de cada teste cognitivo foram variáveis dependentes(Tabela 1),e grupos de treinamento e pontos de medição (pré-versus pós-treinamento) foram variáveis independentes. Estes resultados são apresentados na Tabela 2.

Os resultados da análise indicaram uma melhora estatisticamente significante pós-treinamento na tarefa de silogismos: (F(1,83)=31,22, p<0,001, ηp2=0,27) e tarefa de comutação de atenção: (F(1,83)= 5,79, p=0,02, ηp2=0,07). Observou-se um efeito significativo do grupo de treinamento para a tarefa SPAN de memória (F(1,83)=7,72, p=0,01, ηp2=0,09) e tarefa OSPAN (F(1,83)=13,01, p=0,01, ηp2=0,14). Nenhum dos efeitos de interação (time x grupo de treinamento) provou ser estatisticamente significativo. No entanto, encontramos efeitos significativos dentro do grupo para algumas análises. Na tarefa ospan, o grupo de treinamento n-back melhorou seus resultados na segunda sessão), enquanto para o grupo de perguntas, ambas as performances foram semelhantes. Esse efeito precisa ser interpretado em referência ao fato de que o teste e o grupo n-back diferem na primeira medição. Assim, os resultados do grupo n-back onde o desempenho inicial do OSPAN foi maior melhoraram, enquanto o grupo controle não. O desempenho em Sternberg e uma tarefa de ir/não-ir não estavam relacionados a uma tarefa de grupo de treinamento ou ao tempo de medição.

No geral, os resultados mostram que o desempenho cognitivo dos participantes foi melhorado na execução pós-treinamento da atenção e nas funções cognitivas mais elevadas (raciocínio) envolvendo testes, independentemente da afiliação em grupo.

Treinamento de volta Treinamento de quiz
Sessão N Média Std. Std. N Média Std. Std.
Err Dev. Err Dev.
OSPAN 1 42 15.31 1.64 10.62 40 9.07 1.77 11.22
Tarefa 2 43 20.74 2.48 16.3 40 10 1.81 11.45
Tarefa de sylogismos 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
Tarefa SPAN de memória 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
Tarefa de 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
Tarefa de Sternberg 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
Tarefa de comutação de atenção 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

Mesa 1. Estatísticas descritivas para os resultados das tarefas cognitivas.

Efeito pré-para-treinamento Efeito grupo de treinamento Efeito de interação
(time x grupo de treinamento)
F (1,83) ηp2 P F (1,83) ηp2 P F (1,83) ηp2 P efeitos significativos dentro do grupo:
Tarefa OSPAN 3.67 0.04 0.06 13.01* 0.14 0.01 1.49 0.19 0.22 Nback (T1 vs. T2): 5,00*
Tarefa de sylogismos 31,22* 0.27 0 0.01 0 0.95 0.35 0.01 0.56
Tarefa SPAN de memória 3.13 0.04 0.08 7,72* 0.09 0.01 0.04 < .001 0.85 T1 (N-back vs. Quiz): 0,09*
T2 (N-back vs. Quiz): 0,10*
Tarefa de Sternberg 3.56 0.04 0.06 0.78 0.01 0.38 0.62 0.01 0.43
Tarefa de comutação de atenção 5,79* 0.07 0.02 0.75 0.01 0.39 0.02 < .001 0.87 Nback (T1 vs. T2): -0,08
Tarefa go/no-go 0.01 < .001 0.93 0.21 0.01 0.65 2.82 0.03 0.09 T1 (N-back vs. Quiz): -0,01
T2 (N-back vs. Quiz): -0,02
* efeito estatisticamente significativo (p < .05)
T1 vs. T2 - diferença de médias entre 1ª e 2ª sessão;
N-back vs. Quiz - diferença de meios entre grupos de treinamento;

Mesa 2. Medidas de resultado: principais efeitos de interação da MANOVA com tipo de treinamento (n-back vs. Quiz) e tempo (pré-vs pós-treinamento) como fatores.

WMC como preditor da eficácia do treinamento de WM
Em uma análise subsequente, realizada apenas no grupo de treinamento n-back, utilizamos um método mais refinado - modelagem multinível (MLM) - para observar o processo de aprendizagem durante o treinamento experimental. A estrutura hierárquica dos dados foi acomodada ao modelo: no nível 1 - medidas repetidas, aninhadas dentro dos participantes (nível 2)34. O conjunto de dados MLM consistiu em 1.050 observações coletadas de 42 participantes de grupo experimental em cada uma das 25 sessões de treinamento. O modelo previa efeitos fixos e aleatórios: a interceptação de regressão e inclinação para a pessoa média, e a variabilidade entre sujeitos em torno da média. No Modelo 1, foi modelada a mudança no número de pontos marcados na tarefa n-back ao longo do tempo (número das sessões de treinamento). A variável tempo foi centrada no 1º dia da intervenção. Em comparação com o Modelo 1, o Modelo 2 adicionou os efeitos de previsão e moderação de uma pontuação OSPAN de linha de base (preditor entre os sujeitos - nível 2) sobre variabilidade dentro do assunto (nível 1). Esses preditores foram testados independentemente para evitar a multicollinearidade. Em todos os modelos, foram testados efeitos lineares e quadráticos para a inclinação, porém o quadrático foi posteriormente removido porque seus efeitos fixos e componentes de variância não eram significativos. A probabilidade máxima restrita serviu como estimativa. -2 A razão de probabilidade de registro restrito (-2LL) e o Critério de Informação Akaike (AIC) foram utilizados para avaliar a bondade do ajuste para todos os modelos. Dada a autocorrelação proximal comum nos dados diários35, decidimos basear-nos em uma estrutura de covariância autoregressive de primeira ordem [AR(1)].

Os resultados do MLM mostraram que os escores de OSPAN da medição pré-treinamento foram um preditor significativo do primeiro resultado n-back da 1 sessão. O nível de OSPAN de linha de base acabou por ser um moderador de todo o curso de treinamento(Tabela 2). Quando comparados, grupos de participantes com pontos ospan altos ou baixos apresentaram nível N semelhante na primeira sessão de treinamento: aproximadamente 2,00 unidades em uma escala de 1+∞ (OSPAN baixo = 1,93; OSPAN alto = 2,31). Uma diferença significativa manifestada na medição pós-treinamento, quando os participantes com baixos resultados iniciais de OSPAN obtiveram um aumento de 0,01 unidade na tarefa n-back, enquanto aqueles com os altos escores iniciais de OSPAN registraram uma melhora de 0,04 pontos. O resultado observado indica claramente a existência de associação positiva entre o nível inicial de OSPAN e a eficácia do treinamento. As pontuações n-back na 1ª sessão e uma curva de aprendizado de um treinamento são maiores e stepper para os participantes com resultado inicialmente maior OSPAN (p < .001).

Tempo - linear .031 (.005)*** .016 (.007)*
(centrado no 1º dia)
Pontuação inicial do OSPAN --- --- .038 (.183)*
~ (alto / baixo)
Tempo × pontuação inicial do OSPAN --- --- .026 (.008)**
Efeitos aleatórios
([co-]variâncias)
Nível 2 (entre pessoas)
Interceptar .285 (.073)*** .286 (.075)***
Tempo - linear .001 (.001)*** .001 (.001)***
Interceptação e tempo .006 (.003)* .004 (.002) °
Nível 1 (dentro de pessoa)
Residual .151 (.009)*** .149 (.009)***
Autocorrelação .339 (.039)*** .328 (.040)***
Ajuste de modelo
−2 probabilidade de log (χ2) 1069.32 1046.37
Informações de Akaike
Critério (AIC)
1083.32 1056.37
Resultados de modelagem multinível. Coeficientes de regressão não padronizados com erros padrão entre parênteses.
°p=0.1, *p<.05, **p<.01, ***p<.001; Todos os valores p são de duas caudas
~ o preditor é dicotoso

Mesa 3. Análise multinível dos dados de treinamento (desempenho da tarefa n-back como variável dependente). Modelos com sessões de treinamento (tempo) apenas (MODELO 1) e sessões de treinamento mais nível inicial de capacidade de memória de trabalho como preditor e moderador, respectivamente (MODELO 2).

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Discussion

No estudo aqui apresentado, investigamos se os idosos poderiam se beneficiar do treinamento da memória de trabalho e se ele está conectado ao nível inicial de sua cognição básica. Utilizamos uma tarefa n-back como uma intervenção experimental e a capacidade de memória de trabalho (medida com a tarefa OSPAN) foi o método para sondar o nível inicial de funcionamento intelectual dos participantes. Tivemos dois passos críticos no protocolo. A primeira e mais importante foi a avaliação do nível inicial de WM. A segunda foi a correspondência cuidadosa dos dois regimes de treinamento de todas as formas possíveis, mas o "conteúdo cognitivo" (ou seja, memória de trabalho versus memória semântica). Ao introduzir a avaliação do nível cognitivo dos participantes no início do estudo, pudemos mostrar o quanto é importante ter uma boa estimativa dela no início da intervenção. Foi o preditor mais importante da eficácia do treinamento cognitivo. Suspeitamos que, na maioria dos estudos de intervenção, os pesquisadores avaliam, de uma forma ou de outra, o nível cognitivo inicial dos participantes. Para obter tais informações é possível utilizar os resultados da primeira medição de uma tarefa cognitiva treinada como preditor da eficácia do treinamento cognitivo. Como esperado, o nível N de n-back trabalho oscilou substancialmente através de sessões de treinamento. O que foi ainda mais interessante, indivíduos com N máximo mais alto alcançado na primeira sessão de treinamento melhoraram mais rápido do que o resto do grupo nas sessões seguintes. Isso implica que a variabilidade no desempenho entre os participantes, notada no início do estudo, só aumentou com o tempo e o treinamento. Para explorar esse efeito mais profunda, realizamos uma análise mais aprofundada. Os resultados mostraram que a pontuação preliminar na tarefa OSPAN (WMC) foi um forte preditor da melhoria obtida durante o curso de treinamento (na tarefa n-back dupla). Os participantes caracterizados por WMC inicial mais elevado tiveram melhor desempenho no treinamento desde o primeiro dia e tiveram curva de aprendizagem de estepe em comparação com idosos com WMC abaixo da média da amostra. Não somos os primeiros a relatar tal efeito. Foster et al. (2017) descreveram resultados semelhantes29. Eles provaram a existência da correlação entre o nível inicial de WM e o desempenho do treinamento de memória. Este resultado é consistente não só com os que estão aqui, mas também com pesquisas sobre o chamado efeito Matthew nas intervenções de treinamento de WM, nas quais os participantes com habilidades inicialmente mais elevadas lucram mais com o treinamento e pontuam melhor em ambos: treinados e destreinados, tarefas21,36,37,38,39. Tudo isso reforça a conclusão de que a capacidade de alguém ganhar com o treinamento de WM depende muito do nível intelectual inicial.

Em relação à similaridade dos regimes, aplicamos o método da Usina de uma diferença40: quando alguém observa uma situação que leva a um determinado efeito, e outra que não resulta da mesma forma, e a única diferença entre essas situações é a presença de um fator específico apenas na primeira situação (aqui, a diferença na camada cognitiva), há a base sólida para assumir que é o fator em questão que causou o efeito observado. Tentamos igualar os regimes de treinamento em termos de motivação, semelhanças superficiais (mesma quantidade de sessões de treinamento, feedback semelhante, etc.). Vale ressaltar que a primeira ideia era usar a mesma tarefa (n-back), mas em sua forma mais fácil, onde o nível N é fixado a 1. Rapidamente torna-se óbvio que era um caminho errado, pois os participantes (em estudos piloto) não só relataram cansaço, mas também estavam caindo da condição de controle a uma taxa muito maior do que o experimental (com nível adaptativo de dificuldade). Isso resultou em uma abordagem diferente. Após vários pré-testes, decidimos uma abordagem de "função diferente" (memória WM versus semântica) em vez de ter a mesma função em ambas as condições apenas com intensidade diferente (nível fixo de WM versus nível adaptativo de WM). Um problema potencial com essa abordagem é que podemos criar uma condição de controle, que é mais atraente do que a condição experimental. E, se a motivação para engajar é um fator crucial nos treinamentos cognitivos, podemos ter resultados nulos por causa dessa decisão.

Vale notar que há uma mudança substancial de uma forma que olhamos agora para os resultados de estudos de intervenção cognitiva. Por exemplo, Reddick et al. sugerem que os efeitos positivos observados nos grupos de treinamento de WM quando comparados aos grupos de controle devem-se à diminuição presente no grupo controle e à não melhoria do desempenho nos grupos experimentais41. Quando pensamos na população idosa, mesmo essa produção - manutenção do nível cognitivo inicial - pode ser um resultado desejável. Mas, surpreendentemente, no estudo não observamos uma redução pós-treinamento do desempenho no grupo controle, exceto para a tarefa go/no-go. Pode ser, mais uma vez, interpretado como evidência de que mesmo um simples teste de memória, se for atraente e incentivar os participantes a se envolverem em alguma atividade cognitiva, poderia produzir efeitos benéficos. O que também é importante, todos os participantes (independentemente da atribuição do grupo) se voluntariaram para o estudo e alguns estudos correlacionais mostraram que o trabalho voluntário pode ser um fator protetor contra o envelhecimento cognitivo42,43. Uma das limitações do estudo é que não temos a população representativa dos idosos. Em vez disso, os idosos que participaram do estudo provavelmente foram mais motivados e mais proativos do que os idosos que, por exemplo, não saem de casa. No entanto, o nível de escolaridade e de status econômico (indiretamente controlado - como atividade ocupacional que gera renda) foram medidos no estudo e a análise mostrou que esses não foram fatores que afetam o progresso da formação. Pode-se argumentar também que a melhoria observada em ambas as intervenções é resultado de meros efeitos de teste-reteste. Devido ao fato de não haver um grupo de controle passivo incluído no estudo, este assunto não pode ser resolvido neste estudo. Portanto, é aconselhável incluir outro grupo nos testes subsequentes - controle passivo. A mensagem mais importante do estudo é que os achados sugerem que os ganhos pós-treinamento estão ao alcance dos idosos, especialmente aqueles caracterizados por um bom funcionamento cognitivo geral. O que queríamos delinear neste artigo era a forma como estávamos introduzindo e mantendo os participantes em um regime de treinamento. O mais importante deste estudo foi manter todas as características da intervenção exatamente iguais entre os dois grupos além de uma coisa - a função cognitiva envolvida na prática. Como não observamos diferenças substanciais entre a eficácia dos protocolos de treinamento, mas a melhora foi visível em ambos os grupos, parece válido concluir que qualquer engajamento cognitivo pode ser benéfico para os idosos. Como o resultado principal refere-se ao nível inicial de funcionamento cognitivo, recomendamos fortemente incluir medidas iniciais da função treinada e verificar-a como um possível preditor (ou pelo menos cofator) de eficácia do treinamento.

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Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Os resultados descritos são obtidos do projeto apoiado pelo Centro Nacional de Ciência na Polônia sob a concessão 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

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Comportamento Questão 163 Treinamento cognitivo memória de trabalho capacidade de memória de trabalho treinamento de memória de trabalho idosos população idosa preditores de eficácia de treinamento cognitivo dupla n-back
Treinamento de memória de trabalho para participantes mais velhos: um regime de treinamento de grupo de controle e avaliação inicial de funcionamento intelectual
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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).

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