PMC

Training Regimens and General Learning

Hoewel er talloze voorbeelden bestaan van zeer specifiek leren, zijn er slechts een handvol trainingsparadigma’s vastgesteld waarbij het leren meer algemeen lijkt. Deze paradigma’s zijn meestal complexer dan laboratoriummanipulaties en komen overeen met ervaringen uit het echte leven, zoals het trainen van actievideospelletjes, muziektraining of atletiektraining.

Recent onderzoek wijst uit dat ervaring met actievideospelletjes leidt tot betere prestaties op een aantal taken. Spelers van actiegames presteren bijvoorbeeld beter dan hun leeftijdgenoten bij de multiple-object tracking-taak, waarbij deelnemers veel onafhankelijk van elkaar bewegende objecten moeten volgen, en dus een verhoogde capaciteit van het aandachtssysteem vertonen (Green & Bavelier, 2006b). Zij presteren ook beter in de nuttige gezichtsveldtaak, waarin deelnemers een snel geflitst doel moeten lokaliseren tussen een groot aantal afleidende objecten (Green & Bavelier, 2006a). Deze vaardigheid indexeert het vermogen om de aandacht over de ruimte te verdelen (Ball, Beard, Roenker, Miller, & Griggs, 1988) en is een van de beste perceptuele voorspellers van het aantal verkeersongevallen bij oudere personen, veel beter dan standaard metingen van scherpte (Myers, Ball, Kalina, Roth, & Goode, 2000). Spelers van actiespellen vertonen superieure capaciteiten op de aandachtsblinktaak, waarin deelnemers een stroom letters moeten ontleden die in een snel tempo (10 Hz) achter elkaar worden gepresenteerd, wat duidt op snellere temporele kenmerken van visuele aandacht (Green & Bavelier, 2003). Deelnemers die vaardig zijn in het spelen van actiespellen kunnen ook visuele details oplossen in de context van dicht opeengepakte afleiders, zoals in de crowding taak. In deze taak hebben flankerende objecten boven en onder een centraal doel een negatieve invloed op het vermogen om het centrale doel te identificeren. Daarbij vertonen dergelijke deelnemers een hogere ruimtelijke resolutie van de visuele verwerking (Green & Bavelier, 2007). Spelers van actievideospellen vertonen ook verbeterde mentale rotatievaardigheden (Feng, Spence, & Pratt, 2007). Er is aangetoond dat ervaring met actievideospellen zelfs kan worden overgedragen op taken op hoog niveau in de echte wereld, zoals pilootprocedures (Gopher, Weil, & Bareket, 1994).

Kritisch is dat in elk van de bovengenoemde gevallen het oorzakelijke verband tussen ervaring met actievideospellen en verbeterde prestaties werd aangetoond door middel van een trainingsstudie waarin niet-gamepatiënten specifiek werden getraind op een actievideospelletje, en de vaardigheid in kwestie (bijv, aandachtscapaciteit) voor en na de training werd beoordeeld en vergeleken met de prestaties van een controlegroep die gedurende dezelfde periode een spel zonder actie had gespeeld. Dit punt is van groot belang, aangezien naar behoren uitgevoerde opleidingsstudies van cruciaal belang zijn om de kennis op dit gebied te vergroten. Hoewel veel mensen videospelletjes, muziek of sport spelen als onderdeel van hun dagelijks leven, kunnen we slechts zoveel afleiden door de prestaties van deze “deskundigen” te vergelijken met die van “niet-deskundigen” die zich gewoonlijk niet met deze activiteiten bezighouden. Bevolkingsvooringenomenheid is een voortdurend punt van zorg; het is waarschijnlijk dat individuen met een bepaald soort inherent talent en/of vaardigheid massaal zullen kiezen voor die activiteiten die hun specifieke vaardigheden belonen. Zo kunnen bijvoorbeeld mensen die geboren zijn met een superieure hand-oogcoördinatie heel succesvol zijn in bepaalde soorten videospelletjes en dus de voorkeur geven aan dit soort spelletjes, terwijl mensen die geboren zijn met een slechte hand-oogcoördinatie geneigd kunnen zijn spelletjes te vermijden die deze vaardigheid vereisen. Het is van essentieel belang een definitief oorzakelijk verband aan te tonen tussen een bepaalde vorm van ervaring en een eventuele verbetering van vaardigheden door niet-deskundigen op de ervaring in kwestie te trainen en de effecten van deze training te observeren.

Het is bovendien niet voldoende om alleen een experimentele groep te testen. In opleidingsstudies moet ook een groep worden opgenomen die controleert op test-hertesteffecten (d.w.z. hoeveel verbetering kan worden verwacht door de test een tweede keer af te leggen) en, wat net zo belangrijk is, op psychologische en motiverende effecten. Het is inderdaad goed gedocumenteerd dat individuen die ervaren dat er actieve belangstelling is voor hun prestaties, de neiging hebben hun prestaties meer te verbeteren dan individuen die ervaren dat er geen belangstelling is voor hun prestaties, een effect dat vaak het Hawthorne-effect wordt genoemd (Lied & Karzandjian, 1998). Dit effect kan leiden tot krachtige prestatieverbeteringen die weinig te maken hebben met de specifieke cognitieve training die wordt bestudeerd, maar eerder een weerspiegeling zijn van sociale en motivationele factoren op de prestatie. De invloed van deze factoren op het leren is op zichzelf belangrijk en moet zeker het onderwerp zijn van zorgvuldige studies. Echter, de vele studies die alleen een no-intervention, no-contact controlegroep omvatten, kunnen geen onderscheid maken tussen de cognitieve inhoud van het trainingsregime en sociale stimulatie als bron van verbetering (Drew & Waters, 1986; Goldstein et al., 1997; Kawashima et al., 2005; Willis et al., 2006).

Hoewel een trainingsstudie ontbreekt, en de vraag naar het oorzakelijk verband dus onbeantwoord blijft, zijn er ook een groot aantal andere rapporten in de literatuur (voor een overzicht, zie Green & Bavelier, 2006c) dat personen die van nature actie-videospellen spelen, beter presteren dan hun niet-game spelende leeftijdgenoten op andere metingen van visuele aandacht (Bialystok, 2006; Castel, Pratt, & Drummond, 2005; Greenfield, DeWinstanley, Kilpatrick, & Kaye, 1994; Griffith, Voloschin, Gibb, & Bailey, 1983; Trick, Jaspers-Fayer, & Sethi, 2005), visuomotorische vaardigheden, en zelfs beroepsspecifieke vaardigheden zoals laparoscopische manoeuvres (Rosser et al.,

Verder, en van bijzonder belang voor de gerontologie, hebben verschillende rapporten aangetoond dat het spelen van videospellen de perceptuele, motorische en cognitieve functie bij oudere personen kan verbeteren. Drew en Waters (1986) rapporteerden bijvoorbeeld significante verbeteringen in zowel metingen van handvaardigheid (Purdue pegboard, rotary pursuit) als algemene cognitieve functie (Wechsler Adult Intelligence Scale-Revised Full Scale, Verbal, en Performance scores). Verschillende groepen (Clark, Lanphear, & Riddick, 1987; Dustman, Emmerson, Steinhaus, Shearer, & Dustman, 1992; Goldstein e.a., 1997) hebben ook significante verminderingen in reactietijd gerapporteerd als gevolg van video game ervaring bij oudere personen. Hoewel het betreurenswaardig is dat in de hierboven vermelde studies meestal geen interventie-controlegroepen waren opgenomen, zijn de resultaten zeker opmerkelijk en bemoedigend voor verder onderzoek. Het is met name interessant om te speculeren dat, gezien de groeiende populariteit van de Nintendo Wii, die een veel bredere populatie aantrekt dan standaard videospelletjes, waaronder ouderen, er binnenkort een interessante convergentie kan ontstaan tussen onderzoekers die de effecten van videospelletjes onderzoeken en onderzoekers die de effecten van lichaamsbeweging op perceptuele en cognitieve vaardigheden onderzoeken (zie hieronder).

De effecten van het spelen van videospelletjes op perceptuele en cognitieve vaardigheden zijn met name opmerkelijk gezien de typische specificiteit van het leren van vaardigheden. In het geval van action video game training wijken de taken die worden gebruikt om de verschillende perceptuele, aandachts- en visuomotorische vaardigheden te meten immers nogal af van het “trainingsparadigma” (d.w.z. action video games). Er zijn weinig duidelijke verbanden tussen het achtervolgen van monsters door een met sterren bezaaid “ruimtelandschap” en het bepalen van de oriëntatie van een enkele zwarte “T” op een uniforme grijze achtergrond, of tussen het besturen van een auto door een druk stadslandschap terwijl men op rivaliserende voertuigen schiet en het tellen van het aantal witte vierkantjes dat snel tegen een zwarte achtergrond wordt geflitst. Hoewel men zeker kan aanvoeren dat individuen gebruik maken van vergelijkbare onderliggende processen in actie-videospelletjes en in de psychofysische taken (snelle objectidentificatie bijvoorbeeld), gaat dit argument in tegen de vele artikelen die aantonen dat er geen overdracht wordt waargenomen als iets ogenschijnlijk kleins als ruimtelijke frequentie of oriëntatie wordt veranderd. Op een continuüm van taakgelijkenis lijkt het natuurlijk om oriëntatiediscriminatie rond 45° dichter te beschouwen bij oriëntatiediscriminatie rond 135° dan bij het vermijden van laserkogels uit ruimteschepen.

Het is echter niet zo dat actievideogame-ervaring leidt tot verbeteringen in elke perceptuele, aandachts-, en/of visuomotorische vaardigheid. Castel e.a. (2005) toonden bijvoorbeeld aan dat het aandachtsoriënteringssysteem bij spelers van actievideospellen en bij niet-spelers vergelijkbaar lijkt te zijn. Bovendien is het van essentieel belang om duidelijk te maken dat niet alle soorten videospelletjes tot vergelijkbare effecten leiden. Ons werk en, tot op zekere hoogte, het merendeel van de literatuur heeft zich specifiek gericht op het effect van actie-videospellen, d.w.z. spellen met een snel en onvoorspelbaar tempo, waarbij het hele scherm in de gaten moet worden gehouden, en waarbij beslissingen uiterst snel moeten worden genomen. Andere soorten spellen, zoals puzzelspellen, fantasiespellen of rollenspellen, hebben geen soortgelijke effecten (hoewel ze andere soorten verwerking kunnen beïnvloeden).

Naast het spelen van videospellen zijn ook andere soorten activiteiten waargenomen die tot redelijk algemene effecten leiden, in het bijzonder muzikale en atletische training. Op muziekgebied bijvoorbeeld heeft Schellenberg (2004) het effect van muzieklessen op het IQ onderzocht. Kinderen uit een grote steekproef werden willekeurig ingedeeld in een van de vier groepen. Twee groepen kregen muziektraining (keyboard of vocaal), een controlegroep kreeg dramatraining, en de laatste groep kreeg geen training. De belangrijkste maatstaven waren de scores op de Wechsler Intelligentieschaal voor Kinderen, Derde Editie voor en na de training. Terwijl de IQ scores in alle groepen stegen, werden de grootste stijgingen waargenomen in de twee muziek training groepen (een effect dat verder stand hield in alle behalve 2 van de 12 subtests van de volledige schaal). Rauscher e.a. (1997) onderzochten de spatiotemporele redeneervaardigheid van kinderen (3-4 jaar) die 6 maanden keyboardles kregen. Significant grotere verbeteringen in spatiotemporaal redeneren werden waargenomen bij de met keyboard getrainde kinderen dan in twee controlegroepen: een computertrainingsgroep en een niet-trainingsgroep (zie ook Hetland, 2000). Onderzoekers hebben ook gesuggereerd dat muziektraining de wiskundige vaardigheid en het verbale geheugen verbetert (Gardiner, Fox, Knowles, & Jefferey, 1996; Graziano, Peterson, & Shaw, 1999; Ho, Cheung, & Chan, 2003). Misschien wel het bekendste en meest gepopulariseerde effect in verband met muziek is het zogenaamde “Mozart-effect” (Rauscher, Shaw, & Ky, 1993), waarin het luisteren naar slechts 10 minuten van een Mozart-sonate tot een aanzienlijke verhoging van het IQ bleek te leiden. Helaas bleek het niet alleen moeilijk om dit onderzoek consequent te repliceren (Fudin & Lembessis, 2004; McCutcheon, 2000; Rauscher & Shaw, 1998; Steele, Brown, & Stoecker, 1999), vormt dit effect geen echt leren, omdat eventuele positieve effecten slechts enkele minuten duren, mogelijk als gevolg van kortstondige opwinding of stemmingsveranderingen (Thompson, Schellenberg, & Husain, 2001).

In het atletische domein vergeleken Kioumourtzoglou, Kourtessis, Michalopoulou, en Derri (1998) atleten met expertise in verschillende spelen (basketbal, volleybal, en waterpolo) op een aantal maten van perceptie en cognitie. De experts vertoonden (in vergelijking met nieuwelingen) verbeteringen in vaardigheden die intuïtief belangrijk zijn voor de prestaties in hun bepaalde spel. Basketbal spelers vertoonden superieure selectieve aandacht en oog-hand coördinatie, volleybal spelers presteerden beter dan nieuwelingen in het inschatten van de snelheid en richting van een bewegend object, en waterpolo spelers hadden snellere visuele reactietijden en betere ruimtelijke oriëntatie vaardigheden. Verschillende groepen hebben vergelijkbare sportgerelateerde verschillen waargenomen in de Posner cueing taak (Lum, Enns, & Pratt, 2002; Nougier, Azemar, & Stein, 1992), en Kida, Oda, en Matsumura (2005) toonden aan dat getrainde honkbalspelers sneller reageerden dan nieuwelingen in een go/no-go taak (“druk op de knop als je kleur A ziet”; “niet op de knop drukken als je kleur B ziet”), maar, interessant genoeg, geen verbetering vertoonden in een eenvoudige reactietijdtaak (“druk op de knop als er een lichtje gaat branden”). In de toekomst zouden trainingsstudies die de causale effecten van atletiektraining vaststellen, zeer nuttig zijn.

Naast de verbeteringen als gevolg van ervaring met specifieke sporten, suggereert een snel groeiend corpus van werk dat aerobe oefening van welke soort dan ook een gunstig effect kan hebben op een reeks cognitieve vaardigheden, in het bijzonder bij oudere personen, waarbij consistent positieve resultaten zijn gevonden in veel cross-sectionele studies (d.w.z. waarbij personen die normaal sporten worden vergeleken met degenen die dat niet doen). Positieve effecten zijn gedocumenteerd op taken zo gevarieerd als dual-task prestaties of uitvoerende aandacht/distractor afwijzing (voor recente reviews, zie Colcombe & Kramer, 2003; Hillman, Erickson, & Kramer, 2008; Kramer & Erickson, 2007). Helaas hebben, net als in de videogame- en muziekliteratuur, veel experimentele studies in deze literatuur ofwel geen controleconditie opgenomen (Elsayed, Ismail, & Young, 1980; Stacey, Kourma, & Stones, 1985) of hebben controle condities opgenomen waarbij de groepen niet gematched waren in termen van betrokkenheid van de experimentator (Hawkins, Kramer, & Capaldi, 1992). Bovendien zijn de resultaten in deze literatuur niet altijd met elkaar in overeenstemming, waarbij sommige groepen positieve resultaten laten zien (Dustman e.a., 1984; Hawkins e.a., 1992) en andere dergelijke effecten niet laten zien (Blumenthal e.a., 1991; Hill, Storandt, & Malley, 1993). Toch hebben verschillende recente reviews en meta-analyses (Colcombe & Kramer, 2003; Etnier, Nowell, Landers, & Sibley, 2006; Hillman et al, 2008; Kramer & Erickson, 2007) hebben aangetoond dat over studies, ontwerpen, en afhankelijke maten, oudere volwassenen die aerobe activiteit uitvoeren verbeterde cognitieve prestaties vertonen in vergelijking met degenen die dat niet doen. Dit punt wordt niet alleen ondersteund door gedragsmetingen, maar aerobic fitness is ook in verband gebracht met neuroanatomische en neurofysiologische veranderingen, waaronder een toename van het grijze stofvolume in de prefrontale en temporale gebieden (Colcombe & Kramer, 2003); veranderingen in het cerebrale bloedvolume in de hippocampus (Pereira et al., 2007); en functionele hersenactiviteit in een verscheidenheid van gebieden, waaronder superieure pariëtale gebieden en de anterieure cingulate cortex (Colcombe et al., 2004). Samen met het groeiende bewijs dat goede voeding de cognitieve vaardigheden bevordert (zie Gomez-Pinilla, 2008, voor een grondig overzicht), bevestigt het zich aftekenende beeld het oude gezegde “mens sana in corpore sano.”

Naast de hierboven beschreven dagelijkse ervaringen hebben verschillende groepen trainingsprogramma’s ontwikkeld die speciaal zijn ontworpen om de cognitieve vaardigheden te verbeteren, met name gericht op ouder wordende babyboomers en oudere volwassenen. Kleine en grote bedrijven hebben zich tot deze potentiële markt aangetrokken, waaronder Nintendo met de reeks BrainGames, en kleinere bedrijven zoals het bedrijf dat POSIT ontwikkelt (Mahncke, Bronstone, & Merzenich, 2006), om er maar een paar te noemen. Deze trainingsprogramma’s maken gewoonlijk gebruik van een verscheidenheid aan standaard psychologische tests, wat betekent dat individuen wordt gevraagd om kleine tests uit te voeren die qua inhoud en structuur sterk lijken op tests die worden gebruikt op psychologische beoordelingsschalen (bijv. het leren van lijsten om het semantisch geheugen te verbeteren, patroonidentificatie om de visuele vormherkenning te verbeteren, visueel zoeken om de efficiëntie van de visuele aandacht te verbeteren, het matchen van gemakkelijk verwisselbare medeklinker-klinker-consonant woorden om het juiste gebruik van remmende mechanismen te verbeteren, n-back taken om het werkgeheugen te verbeteren). Deze programma’s hebben duidelijke verbeteringen aangetoond in vaardigheden die specifiek zijn voor diegenen die getraind zijn, en hebben die verbeteringen behouden tussen 3 maanden (Mahncke, Connor, et al., 2006) en 5 jaar (Willis et al., 2006). Een belangrijke vraag voor toekomstig werk blijft de mate waarin deze winst zich buiten de laboratoriumsituatie veralgemeent om het dagelijks leven van de deelnemers te verbeteren. Bewijs voor substantiële overdrachtseffecten tussen training en testen is tot nu toe ongrijpbaar gebleken. Het trainingsparadigma dat gebruikt werd door Mahncke, Connor e.a. (2006) resulteerde in verbeteringen in een ongetrainde auditieve geheugentaak, en een versie van het paradigma dat gebruikt werd door Willis e.a. (2006) resulteerde in zelfgerapporteerde verminderingen in de moeilijkheid van complexe thuisactiviteiten zoals het bereiden van maaltijden en boodschappen doen. Winocur e.a. (2007) rapporteerden een substantiëlere transfer naar ongetrainde taken die van toepassing zijn op situaties in het echte leven; het gebruik van een controlegroep zonder interventie laat echter de interpretatie van hun effecten open (vooral gezien de uitgebreide en zeer persoonlijke interacties die plaatsvonden tussen de experimentele groep en de experimentatoren). Zoals het geval is op het gebied van hersenplasticiteit, worden de grootste effecten van training waargenomen op taken die het meest overeenkomen met de getrainde taak, waarbij de overdracht van winst naar andere vaardigheden of alledaagse vaardigheden zelden is gedocumenteerd.

Het is interessant om een belangrijk verschil op te merken tussen de “natuurlijke” trainingsschema’s die hierboven zijn besproken (sport, muziek, videospelletjes) en de programma’s die zijn ontworpen met het specifieke doel van hersentraining. De natuurlijke trainingsregimes zijn buitengewoon complex en tappen vele systemen parallel af. In videospelletjes die voor amusement zijn ontwikkeld, kan men bijvoorbeeld tegelijkertijd bezig zijn met geheugentaken (bv. ruimtelijk geheugen voor de route naar het vijandelijke fort, semantisch geheugen voor wapens die men tot zijn beschikking heeft of vijanden die nog actief zijn), uitvoerende taken (bv. toewijzing van middelen en wapens, dubbele taken), visuele aandachtstaken (volgen van meerdere voorwerpen, afleiden van voorwerpen), visuomotorische taken (bv. sturen, besturen), en snelle herkenning van voorwerpen, om er maar een paar te noemen. Dezelfde behoefte aan zeer parallelle verwerking over verschillende domeinen is overheersend bij atletiek en, in verschillende mate, bij het leren bespelen van een muziekinstrument. Omgekeerd, wanneer onderzoekers trainingsschema’s hebben ontworpen met als doel hersenen/cognitieve training, hebben zij deze taken of domeinen doelbewust gescheiden. De training wordt meestal opgesplitst in subdomeinen, waarbij het semantisch geheugen volledig gescheiden wordt getraind van de inhibitiecontrole, die op haar beurt weer gescheiden wordt getraind van de verwerkingssnelheid. Bestaand onderzoek suggereert dat dergelijk geblokkeerd leren leidt tot sneller leren tijdens de acquisitiefase, maar dat het nadelig kan zijn tijdens de retentiefase, leidend tot minder robuuste retentie en minder transfer tussen taken (Ahissar & Hochstein, 2004; Schmidt & Bjork, 1992). Clopper en Pisoni (2004) vroegen bijvoorbeeld aan twee groepen deelnemers om zinnen te classificeren volgens het dialectgebied van de moedertaal van de sprekers. Een eerste groep deelnemers werd getraind met elk dialect vertegenwoordigd door een enkele spreker. Een tweede groep deelnemers werd getraind met drie verschillende sprekers voor elk dialect. De groep die de meer variabele training kreeg, leerde aanvankelijk langzamer, maar was nauwkeuriger in een retentietest met nieuwe sprekers en nieuwe zinnen.