PMC
Träningsmetoder och allmän inlärning
Och även om det finns otaliga exempel på mycket specifik inlärning finns det bara en handfull träningsparadigm där inlärningen verkar vara mer allmän. Dessa inlärningsparadigm är vanligtvis mer komplexa än laboratoriemanipulationer och motsvarar erfarenheter från det verkliga livet, t.ex. träning i actionvideospel, musikalisk träning eller idrottsträning.
Nyligen utförda arbeten tyder på att erfarenhet av actionvideospel leder till förbättrade prestationer i ett antal uppgifter. Till exempel presterar actionspelare bättre än sina jämnåriga på uppgiften att spåra flera objekt, där deltagarna måste spåra många objekt som rör sig oberoende av varandra, och som därför uppvisar en ökad kapacitet hos uppmärksamhetssystemet (Green & Bavelier, 2006b). De presterar också bättre på uppgiften med det användbara synfältet, där deltagarna måste lokalisera ett snabbt blinkande mål bland en mängd distraherande objekt (Green & Bavelier, 2006a). Denna färdighet anger förmågan att använda uppmärksamheten i rummet (Ball, Beard, Roenker, Miller, & Griggs, 1988) och är en av de bästa perceptuella prediktorerna för olycksfrekvensen vid bilkörning hos äldre personer, och den överträffar vida standardmått för skärpa (Myers, Ball, Kalina, Roth, & Goode, 2000). Spelare av actionspel uppvisar överlägsna förmågor i uppgiften att blinka uppmärksamt, där deltagarna måste analysera en ström av bokstäver som presenteras efter varandra i snabb takt (10 Hz), vilket tyder på snabbare tidsmässiga egenskaper hos visuell uppmärksamhet (Green & Bavelier, 2003). Deltagare som är skickliga på att spela actionspel kan också lösa visuella detaljer i samband med tätt packade distraktorer, som i uppgiften om trängsel. I denna uppgift påverkar flankerande objekt ovanför och nedanför ett centralt mål negativt förmågan att identifiera det centrala målet. Därmed uppvisar sådana deltagare en högre rumslig upplösning av den visuella bearbetningen (Green & Bavelier, 2007). Spelare av actionvideospel uppvisar också förbättrad mental rotationsförmåga (Feng, Spence, & Pratt, 2007). Erfarenhet av actionvideospel har visat sig kunna överföras även till uppgifter på hög nivå i den verkliga världen, t.ex. pilotprocedurer (Gopher, Weil, & Bareket, 1994).
Kritiskt nog har man i vart och ett av fallen ovan påvisat den orsaksskapande kopplingen mellan erfarenhet av actionvideospel och förbättrade prestationer genom en träningsstudie där personer som inte spelar spel specifikt tränades i ett actionvideospel och där färdigheten i fråga (t.ex, uppmärksamhetsförmåga) bedömdes före och efter träningen och jämfördes med prestationen hos en kontrollgrupp som spelade ett icke-actionspel under samma tidsperiod. Denna punkt är av stor betydelse, eftersom korrekt genomförda träningsstudier är avgörande för att öka förståelsen på detta område. Även om många personer spelar videospel, musik eller idrott som en del av sin vardag, kan vi bara dra slutsatser om så mycket genom att jämföra dessa ”experters” prestationer med ”icke-experters” som vanligtvis inte ägnar sig åt dessa aktiviteter. Det är troligt att personer med någon typ av inneboende talang och/eller skicklighet kommer att flockas kring de aktiviteter som belönar deras särskilda skicklighet. Personer som är födda med överlägsen hand-ögonkoordination kan till exempel vara mycket framgångsrika i vissa typer av videospel och därför föredrar de att spela dessa typer av spel, medan personer som är födda med dålig hand-ögonkoordination kan ha en tendens att undvika att spela spel som kräver denna färdighet. Det är viktigt att påvisa en definitiv orsakssamband mellan en viss form av erfarenhet och en eventuell förbättring av färdigheter genom att utbilda icke-experter i den aktuella erfarenheten och observera effekterna av denna utbildning.
Det räcker dessutom inte att endast testa en experimentell grupp. Utbildningsstudier bör också inkludera en grupp som kontrollerar test-retest-effekter (dvs. hur mycket förbättring man kan förvänta sig bara genom att göra testet en andra gång) och, vilket är lika viktigt, psykologiska och motiverande effekter. Det är faktiskt väl dokumenterat att individer som upplever ett aktivt intresse för sina prestationer tenderar att öka sina prestationer mer än individer som inte upplever något intresse för sina prestationer, en effekt som ofta kallas Hawthorne-effekten (Lied & Karzandjian, 1998). Denna effekt kan leda till kraftiga förbättringar av prestationen som inte har så mycket att göra med den specifika kognitiva träningsregimen som studeras utan snarare återspeglar sociala och motiverande faktorer på prestationen. Dessa faktorers inverkan på inlärningen är viktig i sig själv och bör definitivt bli föremål för noggranna studier. De många studier som endast omfattar en kontrollgrupp utan ingripande eller kontakt kan dock inte skilja mellan det kognitiva innehållet i träningsprogrammet och social stimulans som källa till förbättring (Drew & Waters, 1986; Goldstein m.fl., 1997; Kawashima m.fl., 2005; Willis m.fl, 2006).
Och även om det saknas en träningsstudie, och därmed förblir frågan om orsakssamband obesvarad, finns det också en mängd andra rapporter i litteraturen (för en översikt, se Green & Bavelier, 2006c) om att de individer som naturligt spelar actionvideospel presterar bättre än sina jämnåriga som inte spelar spel på andra mått på visuell uppmärksamhet (Bialystok, 2006; Castel, Pratt, & Drummond, 2005; Greenfield, DeWinstanley, Kilpatrick, & Kaye, 1994; Griffith, Voloschin, Gibb, & Bailey, 1983; Trick, Jaspers-Fayer, & Sethi, 2005), visuomotoriska färdigheter och till och med yrkesspecifika färdigheter som laparoskopiska manövrar (Rosser et al.,
För övrigt, och av särskild relevans för gerontologin, har flera rapporter visat att videospel kan förbättra perceptuella, motoriska och kognitiva funktioner hos äldre personer. Drew och Waters (1986) rapporterade till exempel betydande förbättringar i både mätningar av manuell fingerfärdighet (Purdue pegboard, rotary pursuit) och allmän kognitiv funktion (Wechsler Adult Intelligence Scale-Revised Full Scale, Verbal, and Performance scores). Flera grupper (Clark, Lanphear, & Riddick, 1987; Dustman, Emmerson, Steinhaus, Shearer, & Dustman, 1992; Goldstein m.fl., 1997) har också rapporterat om signifikanta minskningar av reaktionstiden till följd av erfarenhet av videospel hos äldre personer. Även om det är olyckligt att de ovan nämnda studierna i stort sett inte innehöll kontrollgrupper för intervention, är resultaten verkligen anmärkningsvärda och uppmuntrande för ytterligare undersökningar. I synnerhet är det intressant att spekulera i att med tanke på den ökande populariteten av Nintendo Wii, som lockar en mycket bredare population än vanliga videospel, inklusive äldre personer, kan det snart uppstå en intressant konvergens mellan forskare som undersöker effekterna av videospel och de som undersöker effekterna av fysisk aktivitet på perceptuella och kognitiva färdigheter (se nedan).
Effekterna av att spela videospel på perceptuella och kognitiva färdigheter är särskilt anmärkningsvärda med tanke på den typiska specificiteten hos inlärning av färdigheter. När det gäller träning av actionvideospel är de uppgifter som används för att mäta de olika perceptuella, uppmärksamhetsmässiga och visuomotoriska färdigheterna faktiskt ganska avvikande från ”träningsparadigmet” (dvs. actionvideospel). Det finns få uppenbara kopplingar mellan att jaga monster genom ett stjärnfläckigt ”rymdlandskap” och att bestämma orienteringen av ett enda svart ”T” på en enhetlig grå bakgrund, eller mellan att köra en bil genom ett trångt stadslandskap samtidigt som man skjuter på rivaliserande fordon och att räkna antalet vita rutor som snabbt blinkar mot en svart bakgrund. Även om man förvisso kan hävda att individer använder sig av liknande underliggande processer i actionvideospel och i de psykofysiska uppgifterna (snabb objektidentifiering t.ex.), strider detta argument mot de många artiklar som visar att ingen överföring observeras om något så till synes obetydligt som rumsfrekvens eller orientering ändras. Längs ett kontinuum av uppgiftslikhet verkar det naturligt att betrakta orienteringsdiskriminering runt 45° som närmare orienteringsdiskriminering runt 135° än att undvika laserstrålar från rymdskepp.
Det är dock inte så att erfarenhet av actionvideospel leder till förbättringar av alla perceptuella, uppmärksamhetstekniska och/eller visuomotoriska färdigheter. Castel et al. (2005) visade till exempel att det uppmärksamhetsorienterande systemet tycks vara likadant hos spelare av actionvideospel och hos icke-spelare. Dessutom är det viktigt att förmedla det faktum att inte alla typer av videospel leder till liknande effekter. Vårt arbete, och i viss mån majoriteten av litteraturen, har specifikt fokuserat på effekten av actionvideospel, det vill säga spel som har ett högt tempo och är oförutsägbara, kräver effektiv övervakning av hela skärmen och kräver att besluten fattas extremt snabbt. Andra speltyper, såsom pusselspel, fantasispel eller rollspel har inte liknande effekter (även om de kan påverka andra typer av bearbetning).
Andra typer av aktiviteter utöver videospel har också observerats leda till rimligt generaliserade effekter, i synnerhet musikalisk och idrottslig träning. Inom musikområdet har till exempel Schellenberg (2004) bedömt effekten av musiklektioner på IQ. Barn från ett stort urval tilldelades slumpmässigt en av fyra grupper. Två grupper fick musikundervisning (tangentbord eller sång), en kontrollgrupp fick dramaundervisning och den sista gruppen fick ingen undervisning. De primära måtten av intresse var resultat på Wechsler Intelligence Scale for Children, Third Edition före och efter utbildningen. IQ-poängen ökade i alla grupper, men de största ökningarna observerades i de två musikträningsgrupperna (en effekt som dessutom gällde för alla utom två av de tolv delproven i den fullständiga skalan). Rauscher et al. (1997) övervakade de spatiotemporala resonemangsförmågorna hos barn (3-4 år) som fick 6 månaders keyboardlektioner. Betydligt större förbättringar i spatiotemporala resonemang noterades hos de tangentbordstränade barnen än hos två kontrollgrupper: en grupp med datorträning och en grupp utan träning (se även Hetland, 2000). Forskare har också föreslagit att musikträning förbättrar den matematiska förmågan och det verbala minnet (Gardiner, Fox, Knowles, & Jefferey, 1996; Graziano, Peterson, & Shaw, 1999; Ho, Cheung, & Chan, 2003). Den kanske mest kända och mest populariserade effekten relaterad till musik är den så kallade ”Mozart-effekten” (Rauscher, Shaw, & Ky, 1993), där det visade sig att lyssning på endast 10 min av en Mozart-sonat ledde till betydande ökningar av IQ. Tyvärr har Rauscher & Shaw, 1998, och Rauscher & Shaw, 2004, McCutcheon, 2000 och Fudin & Lembessis, 2004, tyvärr inte lyckats replikera på ett konsekvent sätt; Steele, Brown, & Stoecker, 1999), utgör denna effekt inte en verklig inlärning, eftersom eventuella positiva effekter endast varar i några få minuter, eventuellt som ett resultat av kortsiktig upphetsning eller humörförändringar (Thompson, Schellenberg, & Husain, 2001).
I det idrottsliga området jämförde Kioumourtzoglou, Kourtessis, Michalopoulou och Derri (1998) idrottare med expertis inom olika spel (basketboll, volleyboll och vattenpolo) på ett antal mätningar av perception och kognition. Experterna uppvisade förbättringar (jämfört med nybörjare) i färdigheter som intuitivt är viktiga för att prestera i de aktuella spelen. Basketspelare uppvisade överlägsen selektiv uppmärksamhet och ögonhandkoordination, volleybollspelare överträffade nybörjare när det gällde att uppskatta ett rörligt objekts hastighet och riktning, och vattenpolospelare hade snabbare visuell reaktionstid och bättre förmåga till rumslig orientering. Flera grupper har observerat liknande idrottsrelaterade skillnader i Posner cueing-uppgiften (Lum, Enns, & Pratt, 2002; Nougier, Azemar, & Stein, 1992), och Kida, Oda och Matsumura (2005) visade att tränade basebollspelare reagerade snabbare än nybörjare i en go/no-go-uppgift (”tryck på knappen om du ser färg A”; ”tryck inte på knappen om du ser färg B”) men, intressant nog, inte visade någon förbättring i en enkel reaktionstidsuppgift (”tryck på knappen när en lampa tänds”). I framtiden skulle träningsstudier som fastställer de kausala effekterna av idrottsträning vara till stor nytta.
Förutom förbättringar till följd av erfarenhet av specifika idrotter tyder en snabbt växande mängd arbete på att aerob träning av alla slag kan gynna en rad kognitiva förmågor, särskilt hos äldre personer, med genomgående positiva resultat som har hittats i många tvärsnittsstudier (dvs. jämförelse mellan personer som normalt tränar och de som inte gör det). Positiva effekter har dokumenterats på så varierande uppgifter som prestanda vid dubbla uppgifter eller verkställande uppmärksamhet/avvisning av distraktorer (för aktuella översikter, se Colcombe & Kramer, 2003; Hillman, Erickson, & Kramer, 2008; Kramer & Erickson, 2007). Tyvärr har många experimentella studier i denna litteratur, precis som i videospels- och musiklitteraturen, antingen inte inkluderat något kontrollvillkor (Elsayed, Ismail, & Young, 1980; Stacey, Kourma, & Stones, 1985) eller har inkluderat kontrollförhållanden där grupperna inte var matchade när det gäller experimentatörens inblandning (Hawkins, Kramer, & Capaldi, 1992). Dessutom är resultaten i denna litteratur inte alltid samstämmiga, där vissa grupper visar positiva resultat (Dustman et al., 1984; Hawkins et al., 1992) och andra inte visar sådana effekter (Blumenthal et al., 1991; Hill, Storandt, & Malley, 1993). Ändå har flera nyligen genomförda översikter och metaanalyser (Colcombe & Kramer, 2003; Etnier, Nowell, Landers, & Sibley, 2006; Hillman et al, 2008; Kramer & Erickson, 2007) har visat att äldre vuxna som utför aerob aktivitet uppvisar förbättrad kognitiv prestation jämfört med dem som inte gör det. Denna punkt får stöd utöver beteendemätningar, eftersom aerob kondition också har kopplats till neuroanatomiska och neurofysiologiska förändringar, inklusive ökad grå substansvolym i de prefrontala och temporala områdena (Colcombe & Kramer, 2003), förändringar i den cerebrala blodvolymen i hippocampus (Pereira et al, 2007); och funktionell hjärnaktivitet i en rad olika områden, inklusive övre parietala områden och främre cingulära cortex (Colcombe et al., 2004). Tillsammans med de växande bevisen för att rätt kost underlättar de kognitiva förmågorna (se Gomez-Pinilla, 2008, för en grundlig genomgång) bekräftar den framväxande bilden det gamla talesättet ”mens sana in corpore sano .”
Inom de typer av vardagserfarenheter som beskrivs ovan har flera grupper utvecklat träningsmetoder som är särskilt utformade för att förbättra de kognitiva förmågorna, och som i synnerhet riktar sig till åldrande baby boomers och äldre vuxna. Små och stora företag har lockats av denna högpotentiella marknad, däribland Nintendo, med BrainGames-serien, och mindre företag som det som utvecklar POSIT (Mahncke, Bronstone, & Merzenich, 2006), för att bara nämna några. I dessa träningsprogram används vanligen en rad olika psykologiska standardtester, vilket innebär att man ber individer att utföra små tester som till innehåll och struktur är mycket lika de tester som används i psykologiska bedömningsskalor (t.ex. inlärning av listor för att förbättra det semantiska minnet, identifiering av mönster för att förbättra den visuella formigenkänningen, visuell sökning för att öka effektiviteten i den visuella uppmärksamheten, matchning av lätt förväxlingsbara konsonant-vokal-konsonant-ord för att öka den lämpliga användningen av hämmningsmekanismer, n-back-uppgifter för att öka arbetsminnesförmågan). Dessa metoder har visat tydliga förbättringar av de förmågor som är specifika för dem som tränats samt att dessa förbättringar har bibehållits från tre månader (Mahncke, Connor, et al., 2006) till fem år (Willis et al., 2006). En viktig fråga för framtida arbete förblir i vilken utsträckning dessa vinster generaliseras utanför laboratoriesituationen för att förbättra deltagarnas vardag. Bevis för betydande överföringseffekter mellan träning och testning har hittills varit svårfångade. Det träningsparadigm som användes av Mahncke, Connor, et al. (2006) resulterade i förbättringar i en otränad auditiv minnesuppgift, och en version av det paradigm som användes av Willis et al. (2006) resulterade i självrapporterade minskningar av svårigheten med komplexa aktiviteter i hemmet, t.ex. förberedelse av måltider och inköp. Winocur et al. (2007) rapporterade en mer omfattande överföring till otränade uppgifter som kan tillämpas i verkliga situationer. Användningen av en kontrollgrupp utan intervention lämnar dock tolkningen av deras effekter öppen (särskilt med tanke på de omfattande och mycket personliga interaktioner som förekom mellan försöksgruppen och försöksledarna). Liksom inom området hjärnplasticitet observeras de största effekterna av träning på uppgifter som närmast speglar den tränade uppgiften, och överföring av vinster till andra färdigheter eller till vardagskompetens dokumenteras sällan.
Det är intressant att notera en viktig skillnad mellan de ”naturliga” träningsmetoder som diskuteras ovan (sport, musik, videospel) och de som har utformats i det specifika syftet att träna hjärnan. De naturliga träningsmetoderna är oerhört komplexa och utnyttjar många system parallellt. I videospel som utvecklats för underhållning kan man till exempel samtidigt vara engagerad i minnesuppgifter (t.ex. rumsligt minne för vägen till fiendens fästning, semantiskt minne för vapen som man har till sitt förfogande eller fiender som fortfarande är aktiva), exekutiva uppgifter (t.ex. resurs- och vapenallokering, dubbla arbetsuppgifter), visuella uppmärksamhetsuppgifter (spårning av flera objekt, avvisning av distraherande objekt), visuomotoriska uppgifter (t.ex. styrning, pilotisering), och snabb igenkänning av objekt, för att bara nämna några exempel. Samma behov av mycket parallell bearbetning inom olika områden är vanligt förekommande inom idrott och, i varierande grad, när man lär sig att spela ett musikinstrument. Omvänt har forskarna, när de har utformat träningsmetoder i syfte att träna hjärnan/kognitiv träning, avsiktligt separerat dessa uppgifter eller områden. Träningen är vanligtvis uppdelad i subdomäner, där det semantiska minnet tränas helt separat från hämmningskontrollen, som i sin tur tränas separat från bearbetningshastigheten. Den befintliga forskningen tyder på att sådan blockerad inlärning leder till snabbare inlärning under förvärvsfasen, men den kan vara skadlig under retentionsfasen, vilket leder till mindre robust retention och mindre överföring mellan uppgifter (Ahissar & Hochstein, 2004; Schmidt & Bjork, 1992). Clopper och Pisoni (2004) bad till exempel två grupper av deltagare att klassificera meningar enligt dialektregionen i talarnas hemregion. En första grupp deltagare tränades med varje dialekt representerad av en enda talare. En andra grupp deltagare tränades med tre olika talare för varje dialekt. Gruppen som fick den mer varierande träningen lärde sig långsammare till en början, men var mer korrekt i ett behållningstest med nya talare och nya meningar.