PMC

Training Regimens and General Learning

Ale istnieją niezliczone przykłady wysoce specyficznego uczenia się, tylko kilka paradygmatów treningowych zostało ustalonych, gdzie uczenie się wydaje się być bardziej ogólne. Te paradygmaty uczenia się są zazwyczaj bardziej złożone niż manipulacje laboratoryjne i odpowiadają doświadczeniom z prawdziwego życia, takim jak trening w grach wideo, trening muzyczny czy trening sportowy.

Ostatnie prace wskazują, że doświadczenie w grach wideo prowadzi do zwiększenia wydajności w wielu zadaniach. Na przykład, gracze gier akcji przewyższają swoich rówieśników w zadaniu śledzenia wielu obiektów, w którym uczestnicy muszą śledzić wiele niezależnie poruszających się obiektów, wykazując w ten sposób zwiększoną pojemność systemu uwagi (Green & Bavelier, 2006b). Lepiej radzą sobie również w zadaniu użytecznego pola widzenia, w którym uczestnicy muszą zlokalizować szybko migający cel wśród wielu rozpraszających obiektów (Green & Bavelier, 2006a). Umiejętność ta określa zdolność do rozlokowania uwagi w przestrzeni (Ball, Beard, Roenker, Miller, & Griggs, 1988) i jest jednym z najlepszych percepcyjnych predyktorów liczby wypadków drogowych u osób starszych, znacznie przewyższając standardowe miary ostrości widzenia (Myers, Ball, Kalina, Roth, & Goode, 2000). Gracze w gry akcji wykazują lepsze zdolności w zadaniu mrugania, w którym uczestnicy muszą analizować strumień liter prezentowanych jedna po drugiej w szybkim tempie (10 Hz), co wskazuje na szybszą charakterystykę czasową uwagi wzrokowej (Green & Bavelier, 2003). Uczestnicy uzdolnieni w zakresie gier akcji potrafią również rozpoznawać szczegóły wizualne w kontekście ciasno upakowanych dystraktorów, tak jak w zadaniu stłoczenia. W tym zadaniu, obiekty znajdujące się po bokach, powyżej i poniżej celu centralnego, negatywnie wpływają na zdolność identyfikacji celu centralnego. W ten sposób tacy uczestnicy wykazują wyższą rozdzielczość przestrzenną przetwarzania wzrokowego (Green & Bavelier, 2007). Gracze gier wideo akcji wykazują również zwiększone zdolności rotacji umysłowej (Feng, Spence, & Pratt, 2007). Wykazano, że doświadczenie z gier wideo akcji przenosi się nawet na wysokopoziomowe zadania w świecie rzeczywistym, takie jak procedury pilotażowe (Gopher, Weil, & Bareket, 1994).

Krytycznie, w każdym z powyższych przypadków związek przyczynowy między doświadczeniem z grami wideo akcji a zwiększoną wydajnością został wykazany w badaniu szkoleniowym, w którym osoby niegrające w gry były specjalnie szkolone na grze wideo akcji, a dana umiejętność (np, zdolność koncentracji uwagi) oceniano przed i po treningu oraz porównywano z wynikami grupy kontrolnej, która w tym samym czasie grała w grę niebędącą grą akcji. Ten punkt ma ogromne znaczenie, ponieważ prawidłowo przeprowadzone badania szkoleniowe są kluczowe dla zwiększenia poziomu wiedzy w tej dziedzinie. Chociaż wiele osób gra w gry wideo, słucha muzyki lub uprawia sport w ramach swojego codziennego życia, możemy wywnioskować tak wiele porównując wyniki tych „ekspertów” z „nie-ekspertami”, którzy zazwyczaj nie angażują się w te czynności. Jest prawdopodobne, że osoby obdarzone jakimś wrodzonym talentem i/lub umiejętnością będą skupiać się na tych działaniach, które nagradzają ich szczególny zestaw umiejętności. Na przykład, osoby urodzone z doskonałą koordynacją ręka-oko mogą odnosić sukcesy w niektórych rodzajach gier wideo i dlatego preferencyjnie skłaniają się do grania w tego typu gry, podczas gdy osoby urodzone ze słabą koordynacją ręka-oko mogą mieć tendencję do unikania grania w gry wymagające tej umiejętności. Niezbędne jest wykazanie ostatecznego związku przyczynowego między daną formą doświadczenia a zwiększeniem umiejętności poprzez szkolenie osób niebędących ekspertami w zakresie danego doświadczenia i obserwowanie efektów tego szkolenia.

Co więcej, nie wystarczy przebadać tylko grupy eksperymentalnej. W badaniach szkoleniowych należy również uwzględnić grupę, która kontroluje efekty test-retest (tzn. jak dużej poprawy można się spodziewać po powtórnym wykonaniu testu) oraz, co równie ważne, efekty psychologiczne i motywacyjne. Rzeczywiście, dobrze udokumentowano, że osoby, które doświadczają aktywnego zainteresowania swoimi wynikami, mają tendencję do zwiększania swoich wyników bardziej niż osoby, które nie doświadczają żadnego zainteresowania swoimi wynikami, efekt ten często nazywany jest efektem Hawthorne’a (Lied & Karzandjian, 1998). Efekt ten może prowadzić do znacznej poprawy wyników, która ma niewiele wspólnego z badanym schematem treningu poznawczego, ale raczej odzwierciedla społeczne i motywacyjne czynniki wpływające na wyniki. Wpływ tych czynników na uczenie się jest ważny sam w sobie i z pewnością powinien być przedmiotem uważnych badań. Jednak wiele badań, które obejmują jedynie grupę kontrolną bez interwencji i kontaktu, nie jest w stanie rozróżnić między poznawczą zawartością reżimu treningowego a stymulacją społeczną jako źródłem poprawy (Drew & Waters, 1986; Goldstein et al., 1997; Kawashima et al., 2005; Willis et al., 2006).

Chociaż brakuje badań szkoleniowych, a zatem pytanie o związek przyczynowy pozostaje bez odpowiedzi, w literaturze istnieje również wiele innych doniesień (przegląd, patrz Green & Bavelier, 2006c), że osoby, które naturalnie grają w gry wideo akcji, przewyższają swoich rówieśników niegrających w gry w innych miarach uwagi wzrokowej (Białystok, 2006; Castel, Pratt, & Drummond, 2005; Greenfield, DeWinstanley, Kilpatrick, & Kaye, 1994; Griffith, Voloschin, Gibb, & Bailey, 1983; Trick, Jaspers-Fayer, & Sethi, 2005), umiejętności visuomotoryczne, a nawet umiejętności specyficzne dla danego zawodu, takie jak manewry laparoskopowe (Rosser et al., 2007).

Ponadto, co ma szczególne znaczenie dla dziedziny gerontologii, w kilku raportach wykazano, że gry wideo mogą poprawić funkcje percepcyjne, motoryczne i poznawcze u osób starszych. Na przykład Drew i Waters (1986) odnotowali znaczącą poprawę zarówno w zakresie sprawności manualnej (Purdue pegboard, rotary pursuit), jak i ogólnych funkcji poznawczych (Wechsler Adult Intelligence Scale-Revised Full Scale, Verbal, and Performance scores). Kilka grup (Clark, Lanphear, & Riddick, 1987; Dustman, Emmerson, Steinhaus, Shearer, & Dustman, 1992; Goldstein et al., 1997) odnotowało również znaczące skrócenie czasu reakcji w wyniku doświadczenia z grami wideo u osób starszych. Choć niefortunne jest to, że wymienione powyżej badania w większości nie obejmowały interwencyjnych grup kontrolnych, wyniki są z pewnością godne uwagi i zachęcają do dalszych badań. W szczególności interesujące jest spekulowanie, że biorąc pod uwagę rosnącą popularność Nintendo Wii, która przyciąga znacznie szerszą populację niż standardowe gry wideo, w tym osoby starsze, może wkrótce dojść do interesującej zbieżności między badaczami badającymi wpływ gier wideo a tymi, którzy badają wpływ aktywności fizycznej na umiejętności percepcyjne i poznawcze (patrz poniżej).

Wpływ grania w gry wideo na umiejętności percepcyjne i poznawcze jest szczególnie godny uwagi, biorąc pod uwagę typową specyfikę uczenia się umiejętności. W przypadku treningu w grach wideo akcji, zadania stosowane do pomiaru różnych umiejętności percepcyjnych, uwagowych i wzrokowo-ruchowych odbiegają od „paradygmatu treningowego” (tj. gier wideo akcji). Niewiele jest oczywistych powiązań między gonieniem potworów w gwieździstym „krajobrazie kosmicznym” a określaniem orientacji pojedynczego czarnego „T” na jednolitym szarym tle, czy też między prowadzeniem samochodu przez zatłoczone miasto i strzelaniem do rywalizujących pojazdów a liczeniem liczby białych kwadratów, które szybko migają na czarnym tle. Chociaż można z pewnością argumentować, że jednostki wykorzystują podobne procesy bazowe w grach wideo akcji i w zadaniach psychofizycznych (na przykład szybka identyfikacja obiektów), argument ten jest sprzeczny z wieloma artykułami pokazującymi, że nie obserwuje się transferu, jeśli zmienia się coś tak pozornie drobnego jak częstotliwość przestrzenna lub orientacja. Na kontinuum podobieństwa zadań, wydaje się naturalne, że rozróżnianie orientacji w zakresie 45° jest bliższe rozróżnianiu orientacji w zakresie 135° niż unikaniu wybuchów laserowych ze statków kosmicznych.

Nie jest jednak tak, że doświadczenie z grami wideo prowadzi do poprawy każdej umiejętności percepcyjnej, uwagowej i/lub visuomotorycznej. Na przykład Castel et al. (2005) wykazali, że system orientacji uwagi wydaje się być podobny u graczy gier akcji i u osób nie grających. Ponadto należy podkreślić, że nie wszystkie rodzaje gier wideo wywołują podobne efekty. Nasza praca i, do pewnego stopnia, większość literatury skupiła się na efektach gier wideo akcji, czyli gier, które mają szybkie tempo i są nieprzewidywalne, wymagają efektywnego monitorowania całego ekranu i wymagają, by decyzje były podejmowane niezwykle szybko. Inne rodzaje gier, takie jak gry logiczne, fantasy czy role-playing, nie mają podobnych efektów (choć mogą wpływać na inne rodzaje przetwarzania).

Inne rodzaje aktywności, poza grami wideo, również zostały zaobserwowane jako prowadzące do racjonalnie uogólnionych efektów, w szczególności trening muzyczny i sportowy. Na przykład w dziedzinie muzyki, Schellenberg (2004) ocenił wpływ lekcji muzyki na IQ. Dzieci z dużej próby zostały losowo przydzielone do jednej z czterech grup. Dwie grupy otrzymały trening muzyczny (keyboard lub wokal), jedna grupa kontrolna otrzymała trening teatralny, a ostatnia grupa nie otrzymała żadnego treningu. Głównymi miarami zainteresowania były wyniki w Skali Inteligencji Wechslera dla Dzieci, Trzecia Edycja przed i po treningu. Podczas gdy wyniki IQ wzrosły we wszystkich grupach, największe wzrosty zaobserwowano w dwóch grupach treningu muzycznego (efekt ten utrzymywał się we wszystkich z wyjątkiem 2 z 12 podtestów pełnej skali). Rauscher et al. (1997) monitorowali umiejętności rozumowania przestrzenno-czasowego u dzieci (3-4 lata), które przez 6 miesięcy pobierały lekcje gry na keyboardzie. Znacząco większa poprawa w rozumowaniu przestrzenno-czasowym została odnotowana u dzieci uczących się gry na keyboardzie niż w dwóch grupach kontrolnych: grupie trenującej grę na komputerze i grupie niećwiczącej (patrz również Hetland, 2000). Badacze sugerują również, że trening muzyczny zwiększa zdolności matematyczne i pamięć werbalną (Gardiner, Fox, Knowles, & Jefferey, 1996; Graziano, Peterson, & Shaw, 1999; Ho, Cheung, & Chan, 2003). Prawdopodobnie najlepiej znanym i najbardziej spopularyzowanym efektem związanym z muzyką jest tak zwany „efekt Mozarta” (Rauscher, Shaw, & Ky, 1993), w którym słuchanie tylko 10 min sonaty Mozarta prowadziło do znacznego wzrostu IQ. Niestety, oprócz tego, że okazały się trudne do konsekwentnego odtworzenia (Fudin & Lembessis, 2004; McCutcheon, 2000; Rauscher & Shaw, 1998; Steele, Brown, & Stoecker, 1999), efekt ten nie stanowi prawdziwego uczenia się, ponieważ wszelkie pozytywne efekty trwają zaledwie kilka minut, potencjalnie w wyniku krótkotrwałego pobudzenia lub zmian nastroju (Thompson, Schellenberg, & Husain, 2001).

W domenie sportowej, Kioumourtzoglou, Kourtessis, Michalopoulou, i Derri (1998) porównali sportowców z doświadczeniem w różnych grach (koszykówka, siatkówka, i water polo) na wielu miarach percepcji i poznania. Eksperci wykazały poprawę (w porównaniu z nowicjuszami) w umiejętności, które są intuicyjnie ważne dla wydajności w swoich grach. Koszykarze wykazywali lepszą selektywną uwagę i koordynację oko-ręka, siatkarze przewyższali nowicjuszy w szacowaniu prędkości i kierunku poruszającego się obiektu, a gracze water polo mieli szybszy czas reakcji wzrokowej i lepsze zdolności orientacji przestrzennej. Kilka grup zaobserwowało podobne, związane ze sportem różnice w zadaniu z podpowiedziami Posnera (Lum, Enns, & Pratt, 2002; Nougier, Azemar, & Stein, 1992), a Kida, Oda i Matsumura (2005) wykazali, że wytrenowani baseballiści reagowali szybciej niż nowicjusze w zadaniu typu „idź/nie idź” („naciśnij przycisk, jeśli widzisz kolor A”; „nie naciskaj przycisku, jeśli widzisz kolor B”), ale, co ciekawe, nie wykazali poprawy w prostym zadaniu czasu reakcji („naciśnij przycisk, gdy zapali się światło”). W przyszłości bardzo korzystne byłyby badania, w których ustalono by przyczynowo-skutkowy wpływ treningu sportowego.

Oprócz poprawy wynikającej z doświadczenia w określonych dyscyplinach sportowych, szybko rosnąca liczba prac sugeruje, że ćwiczenia aerobowe dowolnego rodzaju mogą korzystnie wpływać na szereg zdolności poznawczych, szczególnie u osób starszych, przy czym w wielu badaniach przekrojowych (tj. porównujących osoby, które normalnie ćwiczą z tymi, które nie ćwiczą) uzyskano konsekwentnie pozytywne wyniki. Pozytywne efekty udokumentowano w zadaniach tak zróżnicowanych, jak wydajność dwuzadaniowa lub uwaga wykonawcza/odrzucanie dystraktorów (ostatnie przeglądy, patrz Colcombe & Kramer, 2003; Hillman, Erickson, & Kramer, 2008; Kramer & Erickson, 2007). Niestety, jak to ma miejsce w literaturze dotyczącej gier wideo i muzyki, wiele badań eksperymentalnych w tej literaturze albo nie zawierało warunku kontrolnego (Elsayed, Ismail, & Young, 1980; Stacey, Kourma, & Stones, 1985) lub zawierały warunki kontrolne, w których grupy nie były dopasowane pod względem zaangażowania eksperymentatora (Hawkins, Kramer, & Capaldi, 1992). Co więcej, wyniki w tej literaturze nie zawsze są zgodne, niektóre grupy wykazują pozytywne rezultaty (Dustman i in., 1984; Hawkins i in., 1992), a inne nie wykazują takich efektów (Blumenthal i in., 1991; Hill, Storandt, & Malley, 1993). Jednak w kilku ostatnich przeglądach i metaanalizach (Colcombe & Kramer, 2003; Etnier, Nowell, Landers, & Sibley, 2006; Hillman i in., 2008; Kramer& Erickson, 2007) wykazały, że we wszystkich badaniach, projektach i miarach zależnych, starsi dorośli uprawiający aerobik wykazują zwiększoną sprawność poznawczą w porównaniu z tymi, którzy go nie uprawiają. Ten punkt znajduje poparcie poza środkami behawioralnymi, ponieważ aerobic fitness został również powiązany ze zmianami neuroanatomicznymi i neurofizjologicznymi, w tym zwiększoną objętością istoty szarej w obszarach przedczołowych i skroniowych (Colcombe & Kramer, 2003); zmianami w objętości krwi mózgowej w hipokampie (Pereira i in., 2007); oraz czynnościową aktywność mózgu w różnych obszarach, w tym w górnych obszarach ciemieniowych i przedniej części kory zakrętu obręczy (Colcombe i in., 2004). W połączeniu z rosnącą liczbą dowodów na to, że właściwe odżywianie ułatwia zdolności poznawcze (patrz Gomez-Pinilla, 2008, dla dokładnego przeglądu), wyłaniający się obraz potwierdza stare powiedzenie „mens sana in corpore sano .”

Oprócz rodzajów codziennych doświadczeń opisanych powyżej, kilka grup opracowało schematy treningowe specjalnie zaprojektowane w celu poprawy zdolności poznawczych, ukierunkowane w szczególności na starzejących się ludzi z wyżu demograficznego i starszych dorosłych. Małe i duże firmy zostały przyciągnięte do tego rynku o wysokim potencjale, w tym Nintendo, z serią BrainGames, i mniejsze firmy, takie jak ta, która rozwija POSIT (Mahncke, Bronstone, & Merzenich, 2006), aby wymienić tylko kilka. Te reżimy treningowe zazwyczaj wykorzystują różne standardowe testy psychologiczne, co oznacza, że osoby są proszone o wykonanie małych testów, które są bardzo podobne w treści i strukturze do testów używanych w psychologicznych skalach oceny (np. uczenie się listy w celu wzmocnienia pamięci semantycznej, identyfikacja wzorów w celu wzmocnienia wizualnego rozpoznawania form, wyszukiwanie wzrokowe w celu zwiększenia efektywności uwagi wzrokowej, dopasowywanie łatwo mylących się słów spółgłoska-samogłoska- spółgłoska w celu zwiększenia odpowiedniego wykorzystania mechanizmów hamujących, zadania typu n-back w celu zwiększenia zdolności pamięci roboczej). Te schematy wykazały wyraźną poprawę umiejętności specyficznych dla osób trenowanych, jak również utrzymanie tych korzyści od 3 miesięcy (Mahncke, Connor i in., 2006) do 5 lat (Willis i in., 2006). Główną kwestią wymagającą dalszej pracy pozostaje to, w jakim stopniu te zyski generalizują się poza sytuacją laboratoryjną, poprawiając codzienne życie uczestników. Dowody na znaczące efekty przeniesienia między treningiem a testami były do tej pory nieuchwytne. Paradygmat treningowy zastosowany przez Mahncke, Connora i wsp. (2006) zaowocował poprawą w zadaniu pamięci słuchowej bez treningu, a jedna z wersji paradygmatu zastosowana przez Willisa i wsp. (2006) zaowocowała deklarowanym przez siebie zmniejszeniem trudności w wykonywaniu złożonych czynności domowych, takich jak przygotowywanie posiłków i robienie zakupów. Winocur i wsp. (2007) odnotowali bardziej znaczący transfer do niećwiczonych zadań mających zastosowanie w rzeczywistych sytuacjach życiowych; jednakże wykorzystanie grupy kontrolnej bez interwencji pozostawia interpretację ich efektów otwartą (szczególnie biorąc pod uwagę rozległe i wysoce osobiste interakcje, które miały miejsce pomiędzy grupą eksperymentalną a eksperymentatorami). Podobnie jak w przypadku plastyczności mózgu, największe efekty treningu obserwuje się w zadaniach, które najdokładniej odzwierciedlają trenowane zadanie, przy czym rzadko dokumentuje się przeniesienie zysków na inne umiejętności lub codzienne kompetencje.

Ciekawa jest jedna kluczowa różnica między omówionymi powyżej „naturalnymi” schematami treningowymi (sport, muzyka, gry wideo) a tymi, które zostały zaprojektowane w konkretnym celu treningu mózgu. Naturalne reżimy szkoleniowe są niezwykle złożone i dotykają wielu systemów równolegle. W grach wideo stworzonych dla rozrywki, na przykład, można być jednocześnie zaangażowany w zadania pamięci (np. pamięć przestrzenna dla trasy do twierdzy wroga, pamięć semantyczna dla broni do dyspozycji lub wrogów nadal aktywnych), zadania wykonawcze (np. alokacja zasobów i broni, dual tasking), zadania uwagi wzrokowej (śledzenie wielu obiektów, odrzucanie rozpraszaczy), zadania visuomotoryczne (np. kierowanie, pilotowanie) i szybkie rozpoznawanie obiektów, aby wymienić tylko kilka. Ta sama potrzeba wysoce równoległego przetwarzania w różnych domenach jest powszechna w lekkoatletyce i, w różnym stopniu, w nauce gry na instrumencie muzycznym. Z drugiej strony, kiedy badacze projektowali reżimy treningowe w celu treningu mózgu/poznawczego, celowo rozdzielali te zadania lub domeny. Trening jest zazwyczaj podzielony na subdomeny, przy czym pamięć semantyczna jest trenowana całkowicie oddzielnie od kontroli hamowania, która z kolei jest trenowana oddzielnie od szybkości przetwarzania. Istniejące badania sugerują, że takie zablokowane uczenie się prowadzi do szybszego uczenia się w fazie akwizycji, ale może być szkodliwe w fazie retencji, prowadząc do mniej solidnej retencji i gorszego transferu między zadaniami (Ahissar & Hochstein, 2004; Schmidt & Bjork, 1992). Na przykład, Clopper i Pisoni (2004) poprosili dwie grupy uczestników o sklasyfikowanie zdań według regionu dialektu, z którego pochodzą mówcy. Pierwsza grupa uczestników była trenowana z każdym dialektem reprezentowanym przez jednego mówcę. Druga grupa uczestników została przeszkolona z trzema różnymi mówcami dla każdego dialektu. Grupa, która otrzymała bardziej zróżnicowany trening, początkowo uczyła się wolniej, ale była bardziej dokładna w teście retencyjnym obejmującym nowych mówców i nowe zdania.