Summary

Working Memory Training für ältere Teilnehmer: Ein Trainingsregime der Kontrollgruppe und eine erste Bewertung der intellektuellen Funktion

Published: September 20, 2020
doi:

Summary

Es wird eine kognitive Trainingsintervention in älteren Menschen zusammen mit der Beurteilung der kognitiven Fähigkeiten vor dem Training vorgestellt. Wir zeigen zwei Versionen des Trainings – experimentelle und aktive Kontrolle – und zeigen deren Auswirkungen auf die Reihe der kognitiven Tests.

Abstract

Die Wirksamkeit kognitiver Trainingsinterventionen wird in letzter Zeit heftig diskutiert. Es gibt keinen Konsens darüber, welche Art von Ausbildungsregime am effektivsten ist. Auch einzelne Merkmale als Prädiktoren des Trainingsergebnisses werden noch untersucht. In diesem Artikel zeigen wir den Versuch, dieses Problem anzugehen, indem wir nicht nur die Auswirkungen des Arbeitsgedächtnistrainings (WM) auf die kognitive Wirksamkeit älterer Erwachsener untersuchen, sondern auch den Einfluss der anfänglichen WM-Kapazität (WMC) auf das Trainingsergebnis. Wir beschreiben detailliert, wie man 5 Wochen eines adaptiven Dual-N-Back-Trainings mit einer aktiven Steuerungsgruppe (Speicherquiz) durchführt. Wir konzentrieren uns hier auf technische Aspekte der Ausbildung sowie auf die erste Bewertung des WMC der Teilnehmer. Die Bewertung der Pre- und Post-Training-Leistung anderer kognitiver Dimensionen basierte auf den Ergebnissen von Tests der Gedächtnisaktualisierung, Hemmung, Aufmerksamkeitsverschiebung, Kurzzeitgedächtnis (STM) und Argumentation. Wir haben festgestellt, dass das anfängliche Niveau von WMC die Effizienz der n-Back-Trainingsintervention vorhersagt. Wir haben auch die Verbesserung nach dem Training in fast allen Aspekten der kognitiven Funktion, die wir gemessen haben, bemerkt, aber diese Effekte waren meist interventionunabhängig.

Introduction

In vielen kognitiven Trainingsstudien wird die duale n-back-Aufgabe als Methode des Arbeitsgedächtnisses (WM) verwendet. WM ist ein gemeinsames Ziel kognitiver Interventionen wegen seiner Bedeutung für andere, höhere intellektuelle Funktionen1. Jedoch, die Wirksamkeit dieser Ausbildung und ihr Potenzial für die Schaffung einer allgemeineren Verbesserung der Kognition, wurde sehr diskutiert (für Meta-Analyse, siehe2,3,4,5,6,7,14 und für Bewertungen, siehe4,8,9,10,11,12,13). Während einige Forscher behaupten, dass “…… es gab keine überzeugenden Beweise für die Verallgemeinerung der Arbeitsgedächtnisausbildung auf andere Fähigkeiten”4, andere präsentieren metaanalytische Daten, die sehr signifikante Auswirkungen der WM-Ausbildungzeigen 2,3,5,6,11. Das separate Problem ist die Wirksamkeit von WM in der älteren Bevölkerung. Mehrere WM-Trainingsstudien berichteten über größere Vorteile bei jüngeren Erwachsenen im Vergleich zu älteren Erwachsenen15,16,17,18,19,20, während andere zeigen, dass ähnliche Effekte in beiden Altersgruppen beobachtet werden können21,22,23,24,25.

Verschiedene Elemente werden geglaubt, um die Vorteile des Gedächtnistrainings zu prognostizieren26. Einige dieser Faktoren scheinen potenzielle Moderatoren der WM-Trainingseffektivität21zu sein. Mentale Kapazität, beschrieben als die Grundlegende kognitive Kapazität oder allgemeine kognitive Ressource, scheint eine der stärksten Entscheidungen für diese Position zu sein. Um die Rolle der anfänglichen intellektuellen Ebene zu bewerten, legen wir einen besonderen Schwerpunkt (die hier beschriebene Methode) auf die Messung der kognitiven Fähigkeiten, bevor wir ein Trainingsschema anwenden. Es wurde durch die Daten diktiert, die zeigen, dass die Teilnehmer, die durch höhere kognitive Fähigkeiten zu Beginn des Trainings gekennzeichnet sind, erreichten wesentlich bessere Trainingsergebnisse im Vergleich zu denen mit einem niedrigeren Niveau der anfänglichen kognitiven Funktion27. Ein ähnliches Phänomen wird in der Bildungsforschung beobachtet, wo es als Matthäus-Effekt28bezeichnet wird, eine Beobachtung, dass Menschen mit anfänglich besseren Fähigkeiten noch mehr verbessern, wenn sie im Vergleich zu denen mit vorläufig niedrigeren Fähigkeiten in Frage.

Es ist jedoch nachdenklich, dass nicht so viele Berichte zu diesem Thema veröffentlicht wurden21,29. Darüber hinaus bleiben selbst erhebliche individuelle Unterschiede, insbesondere bei älteren Menschen, bei der Datenanalyse und -interpretation oft unbeaufsichtigt30. In der vorliegenden Studie untersuchen wir die Auswirkungen der anfänglichen Arbeitsgedächtniskapazität auf den Erfolg des WM-Trainings in der Gruppe der gesunden älteren Erwachsenen. Um jedes Element der Ausbildungsschemas zwischen Versuchs- und Kontrollgruppen so ähnlich wie möglich zu halten, haben wir ein aktives Kontrollgruppendesign eingesetzt. Daher blieben die Trainingsinhalte (WM versus semantisches Gedächtnis) der entscheidende Faktor, der den erwarteten Unterschied in den Trainingsergebnissen bestimmt. Beide Gruppen führten computergestützte, heimbasierte Schulungen durch. Die Mitglieder der experimentellen Gruppe wurden einem adaptiven dualen n-Back-Trainingsprogramm und einer aktiven Steuerungsgruppe zugewiesen, die mit einer Aufgabe trainiert wurde, die auf einem semantischen Speicherquiz basiert. Neu im Ansatz ist hier die Betonung der ersten Bewertung des kognitiven Niveaus der Teilnehmer durch die Bewertung ihrer Arbeitsgedächtniskapazität (WMC). Darüber hinaus hat sich die Methode zur Bewertung des anfänglichen WMC-Levels, das wir in diesem Artikel präsentieren, als ein wirksames Werkzeug bei der Unterscheidung zwischen Personen erwiesen, die während des nachfolgenden Arbeitsgedächtnistrainings erfolgreich sein werden und nicht. Wir haben zuvor die Ergebnisse dieser Studie beschrieben und veröffentlicht44. Daher konzentrieren wir uns in diesem Artikel auf eine detaillierte Beschreibung des Protokolls, das wir verwendet haben.

Protocol

Die Ethikkommission der SWPS University of Social Sciences and Humanities bewertete das hier beschriebene Protokoll. Von jedem Teilnehmer wurde eine schriftliche Einwilligung in Kenntnis der Erklärung von Helsinki eingeholt. 1. Teilnehmer Rekrutierung Rekrutieren Sie mindestens 36 Freiwillige für jede Trainingsgruppe. Diese Zahl wurde als ausreichend erwiesen, um die Auswirkungen der Autoren, die zuvor recherchiert wurden, und auch in der Literatur zu diesem Thema zu beobachten. Ty…

Representative Results

Trainingsbezogene Effekte 85 Probanden nahmen an der Studie teil (29 waren männlich) und waren im Durchschnitt 66,7 Jahre alt. Aufgrund technischer Probleme wurden keine Daten von einem Teilnehmer der n-back-Trainingsgruppe erfasst. Schließlich wurden die Daten von 43 Teilnehmern in der n-Back-Trainingsgruppe und 42 in der Quiz-Trainingsgruppe analysiert. Multivariate Varianzanalyse (MANOVA) mit wiederholten M…

Discussion

In der hier vorgestellten Studie haben wir untersucht, ob ältere Erwachsene von der Ausbildung im Arbeitsgedächtnis profitieren könnten und ob sie mit dem Anfangsniveau ihrer Grundwahrnehmung verbunden sind. Wir verwendeten eine n-back-Aufgabe als experimentelle Intervention und Arbeitsgedächtniskapazität (gemessen mit der OSPAN-Aufgabe) war die Methode, um die anfängliche Intellektuelle Funktion der Teilnehmer zu untersuchen. Wir hatten zwei kritische Schritte im Protokoll. Die erste und wichtigste war die Bewertu…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Beschriebene Ergebnisse stammen aus dem Projekt, das vom Nationalen Wissenschaftszentrum in Polen unter der Fördernummer 2014/13/B/HS6/03155 unterstützt wird.

Materials

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

References

  1. Baddeley, A. Working memory: Looking back and looking forward. Nature Reviews Neuroscience. , (2003).
  2. Au, J. Improving fluid intelligence with training on working memory: a meta-analysis. Psychonomic Bulletin and Review. 22, 366-377 (2015).
  3. Karbach, J., Verhaeghen, P. Making working memory work: A meta-analysis of executive control and working memory training in younger and older adults. Psychological Science. 25, 11-2027 (2014).
  4. Melby-Lervåg, M., Hulme, C. Is working memory training effective? A meta-analytic review. Developmental Psychology. , (2013).
  5. Melby-Lervåg, M., Redick, T. S., Hulme, C. Working Memory Training Does Not Improve Performance on Measures of Intelligence or Other Measures of "Far Transfer": Evidence From a Meta-Analytic Review. Perspectives on Psychological Science. , (2016).
  6. Schwaighofer, M., Fischer, F., Bühner, M. Does Working Memory Training Transfer? A Meta-Analysis Including Training Conditions as Moderators. Educational Psychologist. , (2015).
  7. Soveri, A., Antfolk, J., Karlsson, L., Salo, B., Laine, M. Working memory training revisited: A multi-level meta-analysis of n-back training studies. Psychonomic Bulletin and Review. , (2017).
  8. Au, J., Buschkuehl, M., Duncan, G. J., Jaeggi, S. M. There is no convincing evidence that working memory training is NOT effective: A reply to Melby-Lervåg and Hulme (2015). Psychonomic Bulletin and Review. , (2016).
  9. Dougherty, M. R., Hamovitz, T., Tidwell, J. W. Reevaluating the effectiveness of n-back training on transfer through the Bayesian lens: Support for the null. Psychonomic Bulletin and Review. , (2016).
  10. Lövdén, M., Bäckman, L., Lindenberger, U., Schaefer, S., Schmiedek, F. . A Theoretical Framework for the Study of Adult Cognitive Plasticity. , (2010).
  11. Shinaver, C. S., Entwistle, P. C., Söderqvist, S. Cogmed WM Training: Reviewing the Reviews. Applied Neuropsychology: Child. , (2014).
  12. Shipstead, Z., Redick, T. S., Engle, R. W. Does working memory training generalize?. Psychologica Belgica. , (2010).
  13. Shipstead, Z., Redick, T. S., Engle, R. W. Is working memory training effective?. Psychological Bulletin. 138 (4), 628-654 (2012).
  14. Weicker, J., Villringer, A., Thöne-Otto, A. Can impaired working memory functioning be improved by training? A meta-analysis with a special focus on brain injured patients. Neuropsychology. , (2016).
  15. Brehmer, Y., Westerberg, H., Bäckman, L. Working-memory training in younger and older adults: Training gains, transfer, and maintenance. Frontiers in Human Neuroscience. , (2012).
  16. Dahlin, E., Neely, A. S., Larsson, A., Bäckman, L., Nyberg, L. . Transfer of learning after updating training mediated by the striatum. , (2008).
  17. Dorbath, L., Hasselhorn, M., Titz, C. Aging and executive functioning: A training study on focus-switching. Frontiers in Psychology. , (2011).
  18. Heinzel, S. Working memory training improvements and gains in non-trained cognitive tasks in young and older adults. Aging, Neuropsychology, and Cognition. , (2014).
  19. Schmiedek, F., Lövdén, M., Lindenberger, U. Hundred days of cognitive training enhance broad cognitive abilities in adulthood: Findings from the COGITO study. Frontiers in Aging Neuroscience. , (2010).
  20. Zinke, K. Working memory training and transfer in older adults: Effects of age, baseline performance, and training gains. Developmental Psychology. 50 (1), 304-315 (2014).
  21. Bürki, C. N., Ludwig, C., Chicherio, C., de Ribaupierre, A. Individual differences in cognitive plasticity: an investigation of training curves in younger and older adults. Psychological Research. , (2014).
  22. Li, S. C. Working Memory Plasticity in Old Age: Practice Gain, Transfer, and Maintenance . Psychology and Aging. , (2008).
  23. Richmond, L. L., Morrison, A. B., Chein, J. M., Olson, I. R. Working memory training and transfer in older adults. Psychology and Aging. 26 (4), 813-822 (2011).
  24. von Bastian, C. C., Oberauer, K. Effects and mechanisms of working memory training: a review. Psychological Research. 78 (6), 803-820 (2014).
  25. Zając-Lamparska, L., Trempała, J. Effects of working memory and attentional control training and their transfer onto fluid intelligence in early and late adulthood. Health Psychology Report. 4 (1), 41-53 (2016).
  26. Verhaeghen, P., Marcoen, A. On the mechanisms of plasticity in young and older adults after instruction in the method of loci: Evidence for an amplification model. Psychology and Aging. , (1996).
  27. Borella, E., Carbone, E., Pastore, M., De Beni, R., Carretti, B. Working memory training for healthy older adults: The role of individual characteristics in explaining short- and long-term gains. Frontiers in Human Neuroscience. , (2017).
  28. Bakermans-Kranenburg, M. J., Van Uzendoorn, M. H., Bradley, R. H. Those who have, receive: The matthew effect in early childhood intervention in the home environment. Review of Educational Research. , (2005).
  29. Foster, J. L. Do the effects of working memory training depend on baseline ability level?. Journal of Experimental Psychology: Learning Memory and Cognition. 43 (11), 1677-1689 (2017).
  30. Kliegel, M., Bürki, C. Memory training interventions require a tailor-made approach: Commentary on McDaniel and Bugg. Journal of Applied Research in Memory and Cognition. , (2012).
  31. Sternberg, S. Memory-scanning: mental processes revealed by reaction-time experiments. American Scientist. , (1969).
  32. Folstein, M. F., Folstein, S. E., McHugh, P. R. Mini-mental status. A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. Journal of Psychiatric Research. 12 (3), 189-198 (1975).
  33. Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M., Jonides, J., Perrig, W. J. Improving fluid intelligence with training on working memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2008).
  34. Bolger, N., Laurenceau, J. P. . Methodology in the Social Sciences. , (2013).
  35. Kwok, O. M. Analyzing Longitudinal Data With Multilevel Models: An Example With Individuals Living With Lower Extremity Intra-Articular Fractures. Rehabilitation Psychology. , (2008).
  36. Bissig, D., Lustig, C. Who benefits from memory training?. Psychological Science. , (2007).
  37. Borella, E., Carretti, B., Riboldi, F., De Beni, R. Working Memory Training in Older Adults: Evidence of Transfer and Maintenance Effects. Psychology and Aging. , (2010).
  38. Kraemer, K. R., Enam, T., McDonough, I. M. Cognitive reserve moderates older adults’ memory errors in an autobiographical reality monitoring task. Psychology and Neuroscience. , (2019).
  39. López-Higes, R. Efficacy of cognitive training in older adults with and without subjective cognitive decline is associated with inhibition efficiency and working memory span, not with cognitive reserve. Frontiers in Aging Neuroscience. , (2018).
  40. Mill, J. S. . A system of logic, ratiocinative and inductive: Being a connected view of the principles of evidence, and the methods of scientific investigation. 1, (1875).
  41. Redick, T. S. Working memory training and interpreting interactions in intelligence interventions. Intelligence. , (2015).
  42. Guiney, H., Machado, L. Volunteering in the Community: Potential Benefits for Cognitive Aging. Journals of Gerontology – Series B Psychological Sciences and Social Sciences. , (2018).
  43. Proulx, C. M., Curl, A. L., Ermer, A. E. Longitudinal Associations between Formal Volunteering and Cognitive Functioning. Journals of Gerontology – Series B Psychological Sciences and Social Sciences. , (2018).
  44. Matysiak, O., Kroemeke, A., Brzezicka, A. Working Memory Capacity as a Predictor of Cognitive Training Efficacy in the Elderly Population. Frontiers in Aging Neuroscience. 11, 126 (2019).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video