PMC
Tréninkové režimy a obecné učení
Ačkoli existuje nespočet příkladů vysoce specifického učení, bylo vytvořeno jen několik tréninkových paradigmat, kde se učení zdá být obecnější. Tato paradigmata učení jsou obvykle komplexnější než laboratorní manipulace a odpovídají zkušenostem z reálného života, jako je trénink v akčních videohrách, hudební trénink nebo sportovní trénink.
Nejnovější práce naznačují, že zkušenost s akčními videohrami vede ke zvýšení výkonu v řadě úkolů. Například hráči akčních her dosahují lepších výsledků než jejich vrstevníci v úkolu sledování více objektů, při němž musí účastníci sledovat mnoho nezávisle se pohybujících objektů, a vykazují tedy zvýšenou kapacitu systému pozornosti (Green & Bavelier, 2006b). Rovněž dosahují lepších výsledků v úkolu zaměřeném na užitečné zorné pole, při němž musí účastníci lokalizovat rychle blikající cíl mezi množstvím rozptylujících objektů (Green & Bavelier, 2006a). Tato dovednost indexuje schopnost rozmístit pozornost v prostoru (Ball, Beard, Roenker, Miller, & Griggs, 1988) a je jedním z nejlepších percepčních prediktorů nehodovosti při řízení u starších osob, přičemž daleko předčí standardní měření ostrosti (Myers, Ball, Kalina, Roth, & Goode, 2000). Hráči akčních her vykazují lepší schopnosti v úkolu zaměřeném na mrkání, při němž musí účastníci rozebírat proud písmen prezentovaných jedno po druhém rychlým tempem (10 Hz), což svědčí o rychlejších časových charakteristikách zrakové pozornosti (Green & Bavelier, 2003). Účastníci zkušení v hraní akčních her dokážou také rozlišovat vizuální detaily v kontextu těsně na sebe nabalených distraktorů, jako je tomu v úloze crowding. V této úloze obklopující objekty nad a pod středovým cílem negativně ovlivňují schopnost identifikovat středový cíl. Tito účastníci přitom vykazují vyšší prostorové rozlišení vizuálního zpracování (Green & Bavelier, 2007). Hráči akčních videoher rovněž vykazují zvýšené schopnosti mentální rotace (Feng, Spence, & Bareket, 1994).
Kritické je, že v každém z výše uvedených případů byla příčinná souvislost mezi zkušenostmi z akčních videoher a zvýšeným výkonem prokázána prostřednictvím tréninkové studie, v níž byli jedinci nehrající hry speciálně trénováni na akční videohře a daná dovednost (např, pozornost) byla hodnocena před tréninkem a po něm a porovnávána s výkonem kontrolní skupiny, která po stejnou dobu hrála neakční hru. Tento bod je velmi důležitý, protože správně provedené tréninkové studie mají zásadní význam pro posun úrovně poznání v této oblasti. Přestože mnoho jedinců hraje videohry, hudbu nebo sportuje v rámci svého každodenního života, můžeme z porovnání výkonu těchto „expertů“ s „neexperty“, kteří se těmto činnostem běžně nevěnují, vyvodit pouze tolik. Populační zkreslení je stálým problémem; je pravděpodobné, že jedinci s určitým typem vrozeného talentu a/nebo dovedností se budou houfně věnovat těm činnostem, které odměňují jejich konkrétní dovednosti. Například jedinci, kteří se narodili s vynikající koordinací rukou a očí, mohou být poměrně úspěšní v některých typech videoher, a proto přednostně hrají tyto typy her, zatímco jedinci, kteří se narodili se špatnou koordinací rukou a očí, mohou mít tendenci vyhýbat se hrám, které tuto dovednost vyžadují. Je nezbytné prokázat jednoznačnou příčinnou souvislost mezi danou formou zkušenosti a případným zlepšením dovedností tím, že se na danou zkušenost vyškolí neexperti a pozorují se účinky tohoto tréninku.
Dále nestačí testovat pouze experimentální skupinu. Studie školení by měly zahrnovat také skupinu, která kontroluje účinky test-retestu (tj. jak velké zlepšení lze očekávat pouhým opakováním testu) a, což je stejně důležité, psychologické a motivační účinky. Je totiž dobře zdokumentováno, že jedinci, kteří zažívají aktivní zájem o svůj výkon, mají tendenci zvyšovat svůj výkon více než jedinci, kteří nezažívají žádný zájem o svůj výkon, což je efekt často nazývaný Hawthornský efekt (Lied & Karzandjian, 1998). Tento efekt může vést k výraznému zlepšení výkonu, které má jen málo společného s konkrétním zkoumaným režimem kognitivního tréninku, ale spíše odráží sociální a motivační faktory na výkon. Vliv těchto faktorů na učení je důležitý sám o sobě a rozhodně by měl být předmětem pečlivých studií. Mnoho studií, které zahrnují pouze kontrolní skupinu bez intervence a kontaktu, však nedokáže rozlišit mezi kognitivním obsahem tréninkového režimu a sociální stimulací jako zdrojem zlepšení (Drew & Waters, 1986; Goldstein et al., 1997; Kawashima et al., 2005; Willis et al., 2006).
Ačkoli chybí tréninková studie, a otázka příčinné souvislosti tak zůstává nezodpovězena, v literatuře se objevuje i řada dalších zpráv (přehled viz Green & Bavelier, 2006c), že ti jedinci, kteří přirozeně hrají akční videohry, dosahují lepších výsledků než jejich vrstevníci, kteří hry nehrají, v jiných ukazatelích vizuální pozornosti (Bialystok, 2006; Castel, Pratt, & Drummond, 2005; Greenfield, DeWinstanley, Kilpatrick, & Kaye, 1994; Griffith, Voloschin, Gibb, & Bailey, 1983; Trick, Jaspers-Fayer, & Sethi, 2005), vizuomotorické dovednosti a dokonce i dovednosti specifické pro danou práci, jako jsou laparoskopické manévry (Rosser et al., 2007).
Dále, což má zvláštní význam pro oblast gerontologie, několik zpráv prokázalo, že hraní videoher může u starších osob zlepšit percepční, motorické a kognitivní funkce. Například Drew a Waters (1986) zaznamenali významné zlepšení jak v měření manuální zručnosti (Purdue pegboard, rotary pursuit), tak v obecných kognitivních funkcích (Wechsler Adult Intelligence Scale-Revised Full Scale, Verbal a Performance scores). Několik skupin (Clark, Lanphear, & Riddick, 1987; Dustman, Emmerson, Steinhaus, Shearer, & Dustman, 1992; Goldstein et al., 1997) také zaznamenalo významné snížení reakční doby v důsledku zkušeností s videohrami u starších osob. I když je škoda, že výše uvedené studie z velké části nezahrnovaly intervenční kontrolní skupiny, výsledky jsou jistě pozoruhodné a vybízející k dalšímu zkoumání. Zejména je zajímavé spekulovat, že vzhledem k rostoucí popularitě Nintenda Wii, které přitahuje mnohem širší populaci než standardní videohry, včetně starších osob, může brzy dojít k zajímavému sblížení výzkumníků zkoumajících účinky videoher a výzkumníků zkoumajících účinky fyzické aktivity na percepční a kognitivní dovednosti (viz níže).
Vliv hraní videoher na percepční a kognitivní dovednosti je obzvláště pozoruhodný vzhledem k typické specifičnosti učení se dovednostem. V případě tréninku akčních videoher jsou totiž úkoly používané k měření různých percepčních, pozornostních a vizuomotorických dovedností zcela odlišné od „tréninkového paradigmatu“ (tj. akčních videoher). Existuje jen málo zřejmých souvislostí mezi honbou za příšerami po hvězdami poseté „vesmírné krajině“ a určováním orientace jediného černého „T“ na jednolitém šedém pozadí nebo mezi jízdou autem přeplněnou městskou krajinou při střelbě na soupeřící vozidla a počítáním počtu bílých čtverců, které se rychle mihnou na černém pozadí. Ačkoli lze jistě namítnout, že jedinci využívají podobné základní procesy v akčních videohrách a v psychofyzických úlohách (například rychlá identifikace objektů), tento argument je v rozporu s velkým množstvím článků, které dokazují, že není pozorován žádný přenos, pokud se změní něco tak zdánlivě nepodstatného, jako je prostorová frekvence nebo orientace. V rámci kontinua podobnosti úloh se zdá být přirozené považovat rozlišování orientace kolem 45° za bližší rozlišování orientace kolem 135° než vyhýbání se laserovým výbuchům z vesmírných lodí.
Neplatí však, že zkušenost s akčními videohrami vede ke zlepšení všech percepčních, pozornostních a/nebo vizuomotorických dovedností. Například Castel a další (2005) ukázali, že orientační systém pozornosti se zdá být podobný u hráčů a nehráčů akčních videoher. Dále je nezbytné sdělit skutečnost, že ne všechny typy videoher vedou k podobným účinkům. Naše práce a do jisté míry i většina literatury se zaměřila konkrétně na účinek akčních videoher, tedy her, které mají rychlé a nepředvídatelné tempo, vyžadují efektivní sledování celé obrazovky a vyžadují extrémně rychlé rozhodování. Jiné typy her, jako jsou logické hry, fantasy hry nebo hry na hraní rolí, podobné účinky nemají (i když mohou mít vliv na jiné typy zpracování).
Kromě hraní videoher byly pozorovány i jiné typy činností, které vedou k přiměřeně obecným účinkům, zejména hudební a sportovní trénink. Například v oblasti hudby hodnotil Schellenberg (2004) vliv výuky hudby na IQ. Děti z velkého vzorku byly náhodně zařazeny do jedné ze čtyř skupin. Dvě skupiny absolvovaly hudební trénink (klávesový nebo pěvecký), jedna kontrolní skupina absolvovala dramatický trénink a poslední skupina nedostala žádný trénink. Primárním sledovaným ukazatelem byly výsledky Wechslerovy inteligenční škály pro děti, třetí vydání, před a po tréninku. Zatímco skóre IQ se zvýšilo ve všech skupinách, největší nárůst byl pozorován ve dvou skupinách s hudebním tréninkem (tento efekt se dále projevil ve všech 12 subtestech celé škály kromě dvou). Rauscher et al. (1997) sledovali časoprostorové rozumové schopnosti dětí (3-4 roky), které se 6 měsíců učily hrát na klávesy. U dětí s výukou na klávesnici bylo zaznamenáno významně větší zlepšení v prostorově-časovém uvažování než u dvou kontrolních skupin: skupiny s výukou na počítači a skupiny bez výuky (viz také Hetland, 2000). Výzkumníci také naznačili, že hudební trénink zlepšuje matematické schopnosti a verbální paměť (Gardiner, Fox, Knowles, & Jefferey, 1996; Graziano, Peterson, & Shaw, 1999; Ho, Cheung, & Chan, 2003). Snad nejznámějším a nejpopulárnějším efektem souvisejícím s hudbou je takzvaný „Mozartův efekt“ (Rauscher, Shaw, & Ky, 1993), kdy bylo zjištěno, že poslech pouhých 10 minut Mozartovy sonáty vede k významnému zvýšení IQ. Bohužel kromě toho, že se ukázalo jako obtížné důsledně replikovat (Fudin & Lembessis, 2004; McCutcheon, 2000; Rauscher & Shaw, 1998; Steele, Brown, & Stoecker, 1999), tento účinek nepředstavuje skutečné učení, protože případné pozitivní účinky trvají jen několik minut, potenciálně v důsledku krátkodobého nabuzení nebo změny nálady (Thompson, Schellenberg, & Husain, 2001).
V oblasti sportu Kioumourtzoglou, Kourtessis, Michalopoulou a Derri (1998) porovnávali sportovce se zkušenostmi v různých hrách (basketbal, volejbal a vodní pólo) v řadě měřítek vnímání a poznávání. Experti prokázali zlepšení (ve srovnání s nováčky) v dovednostech, které jsou intuitivně důležité pro výkon v daných hrách. Hráči basketbalu vykazovali lepší selektivní pozornost a koordinaci oko-ruka, hráči volejbalu překonávali nováčky v odhadu rychlosti a směru pohybujícího se objektu a hráči vodního póla měli rychlejší vizuální reakční dobu a lepší schopnost prostorové orientace. Několik skupin pozorovalo podobné rozdíly související se sporty v úloze Posnerovy nápovědy (Lum, Enns, & Pratt, 2002; Nougier, Azemar, & Stein, 1992) a Kida, Oda a Matsumura (2005) prokázali, že trénovaní hráči baseballu reagovali rychleji než nováčci v úloze go/no-go („stiskněte tlačítko, pokud vidíte barvu A“; „nemačkejte tlačítko, pokud vidíte barvu B“), ale zajímavé je, že nevykazovali žádné zlepšení v jednoduché úloze týkající se reakční doby („stiskněte tlačítko, když se rozsvítí světlo“). V budoucnu by byly velmi přínosné tréninkové studie, které by prokázaly kauzální účinky sportovního tréninku.
Kromě zlepšení v důsledku zkušeností s konkrétními sporty rychle rostoucí počet prací naznačuje, že aerobní cvičení jakéhokoli druhu může prospívat řadě kognitivních schopností, zejména u starších osob, přičemž v mnoha průřezových studiích (tj. srovnávajících osoby, které běžně cvičí, s těmi, které necvičí) byly zjištěny konzistentně pozitivní výsledky. Pozitivní účinky byly zdokumentovány u tak rozmanitých úkolů, jako je výkon při dvou úlohách nebo výkonná pozornost/odmítání pozornosti (nedávné přehledy viz Colcombe & Kramer, 2003; Hillman, Erickson, & Kramer, 2008; Kramer & Erickson, 2007). Bohužel, stejně jako je tomu v literatuře o videohrách a hudbě, mnoho experimentálních studií v této literatuře buď nezahrnovalo kontrolní podmínku (Elsayed, Ismail, & Young, 1980; Stacey, Kourma, & Stones, 1985) nebo zahrnovaly kontrolní podmínky, kde skupiny nebyly srovnatelné z hlediska zapojení experimentátora (Hawkins, Kramer, & Capaldi, 1992). Výsledky v této literatuře se navíc ne vždy shodují, přičemž některé skupiny vykazují pozitivní výsledky (Dustman et al., 1984; Hawkins et al., 1992) a jiné takové účinky neprokázaly (Blumenthal et al., 1991; Hill, Storandt, & Malley, 1993). Přesto několik nedávných přehledů a metaanalýz (Colcombe & Kramer, 2003; Etnier, Nowell, Landers, & Sibley, 2006; Hillman a kol, 2008; Kramer & Erickson, 2007) prokázali, že napříč studiemi, designy a závislými měřeními vykazují starší dospělí, kteří provozují aerobní aktivitu, lepší kognitivní výkonnost ve srovnání s těmi, kteří ji neprovozují. Tento bod nachází podporu i mimo behaviorální opatření, protože aerobní zdatnost je také spojena s neuroanatomickými a neurofyziologickými změnami, včetně zvýšení objemu šedé hmoty v prefrontální a temporální oblasti (Colcombe & Kramer, 2003); změny objemu mozkové krve v hipokampu (Pereira et al., 2007); a funkční mozkové aktivity v různých oblastech, včetně horních temenních oblastí a přední cingulární kůry (Colcombe et al., 2004). Spolu s přibývajícími důkazy o tom, že správná výživa usnadňuje kognitivní schopnosti (důkladný přehled viz Gomez-Pinilla, 2008), potvrzuje vznikající obraz staré rčení „mens sana in corpore sano .“
Kromě výše uvedených typů každodenních zkušeností vyvinulo několik skupin tréninkové režimy speciálně určené ke zlepšení kognitivních schopností, zaměřené zejména na stárnoucí baby boomery a starší dospělé. Na tento trh s vysokým potenciálem se zaměřily malé i velké společnosti, včetně společnosti Nintendo se sérií BrainGames a menších společností, jako je například společnost vyvíjející POSIT (Mahncke, Bronstone, & Merzenich, 2006), abychom uvedli alespoň některé. Tyto tréninkové režimy obvykle využívají různé standardní psychologické testy, což znamená, že jedinci jsou požádáni, aby provedli malé testy, které jsou svým obsahem a strukturou velmi podobné testům používaným na psychologických hodnotících škálách (např. učení seznamů ke zlepšení sémantické paměti, identifikace vzorů ke zlepšení vizuálního rozpoznávání forem, vizuální vyhledávání ke zvýšení efektivity vizuální pozornosti, přiřazování snadno zaměnitelných souhlásek-samohlásek k souhláskám ke zlepšení vhodného používání inhibičních mechanismů, n-back úlohy ke zvýšení schopností pracovní paměti). Tyto režimy prokázaly jasné zlepšení schopností specifických pro trénované osoby a také udržení těchto přínosů od 3 měsíců (Mahncke, Connor a kol., 2006) do 5 let (Willis a kol., 2006). Hlavní otázkou pro budoucí práci zůstává, do jaké míry se tyto zisky zobecňují mimo laboratorní situaci a zlepšují každodenní život účastníků. Důkazy o podstatných účincích přenosu mezi tréninkem a testováním byly dosud nedostatečné. Tréninkové paradigma, které použili Mahncke, Connor a další (2006), vedlo ke zlepšení v netrénované úloze sluchové paměti a jedna verze paradigmatu, kterou použili Willis a další (2006), vedla ke snížení obtížnosti složitých domácích činností, jako je příprava jídla a nakupování, podle vlastního vyjádření. Winocur et al. (2007) zaznamenali výraznější přenos do netrénovaných úloh použitelných v reálných životních situacích; použití kontrolní skupiny bez intervence však ponechává interpretaci jejich účinků otevřenou (zejména vzhledem k rozsáhlým a velmi osobním interakcím, které probíhaly mezi experimentální skupinou a experimentátory). Stejně jako je tomu v oblasti plasticity mozku, největší účinky tréninku jsou pozorovány u úkolů, které nejvíce kopírují trénovaný úkol, přičemž přenos zisků na jiné dovednosti nebo na každodenní kompetence je dokumentován jen zřídka.
Zajímavý je jeden klíčový rozdíl mezi výše diskutovanými „přirozenými“ tréninkovými režimy (sport, hudba, videohry) a těmi, které byly navrženy za specifickým účelem tréninku mozku. Přirozené tréninkové režimy jsou nesmírně komplexní a využívají paralelně mnoho systémů. Například ve videohrách vyvinutých pro zábavu se člověk může současně věnovat paměťovým úkolům (např. prostorová paměť na cestu k nepřátelské pevnosti, sémantická paměť na zbraně, které má k dispozici, nebo na stále aktivní nepřátele), výkonným úkolům (např. přidělování zdrojů a zbraní, duální úkoly), úkolům vizuální pozornosti (sledování více objektů, odmítání distraktorů), vizuomotorickým úkolům (např. řízení, pilotování) a rychlému rozpoznávání objektů, abychom uvedli jen několik příkladů. Stejná potřeba vysoce paralelního zpracování napříč oblastmi převládá v atletice a v různé míře i při učení se hře na hudební nástroj. Naopak, když výzkumníci navrhovali tréninkové režimy za účelem mozkového/kognitivního tréninku, záměrně tyto úkoly nebo oblasti oddělovali. Trénink je obvykle rozdělen na dílčí oblasti, přičemž sémantická paměť je trénována zcela odděleně od kontroly inhibice, která je zase trénována odděleně od rychlosti zpracování. Dosavadní výzkumy naznačují, že takto blokované učení vede k rychlejšímu učení ve fázi osvojování, avšak může být škodlivé ve fázi uchovávání, což vede k méně robustnímu uchovávání a k menšímu přenosu mezi úkoly (Ahissar & Hochstein, 2004; Schmidt & Bjork, 1992). Například Clopper a Pisoni (2004) požádali dvě skupiny účastníků, aby klasifikovali věty podle nářeční oblasti rodného regionu mluvčích. První skupina účastníků byla vyškolena tak, že každý dialekt byl zastoupen jedním mluvčím. Druhá skupina účastníků byla trénována se třemi různými mluvčími pro každý dialekt. Skupina, která prošla variabilnějším tréninkem, se zpočátku učila pomaleji, ale byla přesnější v retenčním testu zahrnujícím nové mluvčí s novými větami.