Wissenschaftler testen, ob Gehirntraining die Kognition wirklich verbessert

Die Behauptungen sind klar: Spielen Sie Videospiele und werden Sie schlauer. Obwohl die Ermahnungen seit einem Jahrzehnt gemacht wurden, sind noch klare wissenschaftliche Beweise zur Bestätigung des Versprechens ausstehend.

Neue Forschungsergebnisse gehen davon aus, dass der Einsatz hochentwickelter Technologien dazu beitragen wird, die Behauptung zu klären, dass das Training von Videospielen das Gehirn verändert. Die Forscher identifizieren auch, wer von kognitivem Training und den neuen Methoden profitieren kann, die am wahrscheinlichsten zu lang anhaltenden, positiven Auswirkungen auf die Kognition führen.

„Wir hoffen, dass wir durch ein besseres Verständnis, wie und warum kognitive Fähigkeiten durch Training verändert werden, die umfassenderen Vorteile besser nutzen können“, sagt Duncan Astle vom Medical Research Council in Großbritannien. Astle leitete das Symposium zum Gehirntraining während der jüngsten Jahreskonferenz der Cognitive Neuroscience Society (CNS) in New York.

Neue Studien zu Arbeitsgedächtnisaufgaben bei Kindern und zur Kombination von nichtinvasiver Hirnstimulation mit kognitivem Training bei Erwachsenen zeigen laut Experten vielversprechende Ergebnisse. Während weitere Tests erforderlich sind, um diese Techniken auf reale Trainingsinterventionen anzuwenden, bieten die Studien eine Grundlage für neurowissenschaftliche Belege für die Entwicklung von Tools, die umfassendere Vorteile bieten.

Experten erklären, dass das Arbeitsgedächtnis der Schlüssel für viele der Gehirntrainingsstudien ist.

Die Fähigkeit, Informationen für kurze Zeit im Kopf zu behalten, ist für unser tägliches Leben von zentraler Bedeutung. Und Astle sagt: "Wir wissen, dass Unterschiede im Arbeitsgedächtnis während der Kindheit unglaublich starke Prädiktoren für den Bildungsfortschritt sind."

Als kognitiver Neurowissenschaftler, der sich seit langem dafür interessiert, wie das Gehirn in der Kindheit Arbeitsgedächtnisfähigkeiten entwickelt, hat Astle gemeinsam mit Kollegen getestet, ob es möglich ist, das Gedächtnis eines Kindes zu trainieren.

In Arbeiten, die kürzlich in der Journal of Neuroscience und auch neue, noch unveröffentlichte Arbeiten, die Astle auf der CNS-Konferenz vorstellte, untersuchte sein Team Aufgaben bei 8- bis 11-Jährigen, um das Arbeitsgedächtnis zu stärken.

Sie fanden heraus, dass die Trainingsaufgaben zu Verbesserungen der Arbeitsgedächtniskapazität führten, die sich auch in Messungen aus der Magnetenzephalographie (MEG, bei der das Gehirn mithilfe von Magnetfeldern abgebildet wird) widerspiegelten und eine erhöhte Stärke der neuronalen Konnektivität im Ruhezustand des Gehirns zeigten.

Die Kinder führten 20 Trainingseinheiten von jeweils 30 Minuten und mit 8 Spielen von ihren Heimcomputern aus durch. Bei den Spielen mussten sich die Kinder für kurze Zeit an räumliche oder verbale Informationen erinnern und diese Informationen für eine laufende Aufgabe verwenden.

In einem Spiel wurden beispielsweise die Positionen und die Reihenfolge der Asteroiden gespeichert, die nacheinander aufblitzten, als sie über den Bildschirm wirbelten. Am Ende jedes Versuchs mussten die Kinder der Reihe nach auf die Asteroiden klicken.

In der Versuchsgruppe wurden die Spiele schwieriger, als die Kinder besser wurden; "Die Kinder wurden immer an den Grenzen ihrer derzeitigen Fähigkeiten gearbeitet", sagt Astle. In der Kontrollgruppe blieb der Schwierigkeitsgrad der Spiele gleich.

Die MEG-Daten zeigten signifikante Veränderungen der Konnektivität zwischen frontoparietalen Netzwerken und dem lateralen Occipitalkomplex und dem inferioren temporalen Kortex in der Versuchsgruppe.

„Wir glauben, dass das Training einen Aufmerksamkeitsprozess verbessert, den Kinder strategisch bei ähnlich strukturierten, aber nicht geschulten Aufgaben einsetzen können“, sagt Astle.

"Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass wir die umfassenderen Vorteile dieses Trainings nicht demonstriert haben."

Die Altersspanne von acht bis elf Jahren ist „sehr gut, weil die Kinder in der Lage sind, ziemlich komplexe Aufgaben zu erledigen, und dennoch weit vom Leistungsniveau der Erwachsenen entfernt sind - d. H. Es bleibt noch viel zu tun“, sagt Astle.

„Wir denken, dass dies eine wirklich wichtige Altersspanne ist, um das Arbeitsgedächtnis und die Trainingseffekte zu verstehen. Es besteht jedoch ein großer Bedarf, diese Prozesse über die gesamte Lebensdauer hinweg besser zu verstehen. Daher untersuchen wir die Literatur immer weiter, um festzustellen, wie unsere Ergebnisse zu anderen Gruppen passen, die andere Altersgruppen untersuchen. “

Eine leichte elektrische Stimulation kann auch die Gehirnleistung steigern, da Wissenschaftler die Wirksamkeit von tDCS (transkranielle Gleichstromstimulation) bewerten - einer nicht-invasiven Hirnstimulationstechnik, bei der ein sehr schwacher Gleichstrom durch das Gehirn geleitet wird.

"Obwohl nicht sofort klar ist, wie sich der Strom auf die neuronale Aktivität auswirkt, ist die vorherrschende Meinung, dass Neuronen entweder anfälliger für Brände oder weniger anfällig für Feuer sind, je nachdem, welche Elektrode wo platziert ist", sagt John Jonides von der University of Michigan.

In einer neuen Arbeit, die Jonides auf der CNS-Konferenz vorstellte, haben er und seine Kollegen festgestellt, dass tDCS einen starken Einfluss auf das Arbeitsgedächtnis hat und Verbesserungen über Monate hinweg andauern.

"Frühere Untersuchungen haben nicht eindeutig ergeben, ob tDCS das Training verbessert, und es wurden keine Langzeituntersuchungen durchgeführt, wie lange dieser Trainingseffekt anhält", sagt Jonides.

In der neuen Studie erhielten 62 Teilnehmer zufällig eine tDCS-Stimulation entweder für den rechten oder den linken präfrontalen Kortex oder eine Scheinstimulation, während sie eine visuell-räumliche Arbeitsgedächtnisaufgabe ausführten.

Nach 7 Trainingseinheiten hatten diejenigen, die die tDCS-Stimulation erhielten, sogar einige Monate nach Abschluss ihres Trainings ein erhöhtes Arbeitsgedächtnis. Sie fanden auch heraus, dass diejenigen, die eine Stimulation am rechten präfrontalen Kortex erhalten, selektiv in der Lage waren, das Arbeitsgedächtnis auf nicht trainierte Aufgaben zu übertragen.

"Die lang anhaltende Wirkung des Trainings war völlig unerwartet", sagt Jonides.

"Wir haben dies größtenteils an einer Lerche untersucht und nicht erwartet, viel zu finden. Die Tatsache, dass der Trainingseffekt so lange wie Monate anhält, ist sowohl überraschend als auch sehr provokativ, da er die Verwendung von tDCS zur langfristigen Verbesserung des Lernens eröffnet."

Jonides sagt, dass seine Studie nur ein Datenpunkt für das Verständnis dieser Techniken ist, und stellt fest, dass es noch die Anfänge des Studiums der Hirnstimulation sind. Replikation und Verallgemeinerung auf andere Trainings- und Transferaufgaben sind erforderlich, um die langfristigen Auswirkungen und besten Stimulationsziele weiter zu testen.

„Wir brauchen eine strenge Validierung auf hoher Ebene, die sich auf das Verständnis des Wirkungsmechanismus, der Übertragung von Vorteilen und der Nachhaltigkeit der Auswirkungen in verschiedenen Bevölkerungsgruppen konzentriert“, sagt Adam Gazzaley von der University of California in San Francisco.

Auf der Konferenz präsentierte Gassaley Bemühungen zur Entwicklung und Validierung von Videospielen mit geschlossenem Regelkreis als Werkzeuge zur kognitiven Verbesserung. Der Closed-Loop-Ansatz ermöglicht es Wissenschaftlern, einzugreifen, die Auswirkungen der Intervention aufzuzeichnen und diese Daten dann wiederzuverwenden, um den Prozess zyklisch zu iterieren und zu optimieren.

Sein Team verwendet tDCS und tACS (mit alternativem Strom), um die Plastizität in der zugrunde liegenden Hirnrinde zu steigern. "Das Ziel ist es, den Lernprozess während des Spiels zu beschleunigen, insbesondere für Personen mit Schäden", sagt Gazzaley.

„Dieser Ansatz ist vielversprechend und spannend, aber wir stecken noch in den Kinderschuhen und müssen sowohl auf der Entwicklungs- als auch auf der Validierungsseite viel lernen“, sagt Gazzaley.

Trotzdem wissen die Forscher, dass sie Beweise haben müssen, um ihre Behauptungen zu stützen.

„Leider hat der Hype um das Feld den Kontakt zu seinen wissenschaftlichen Grundlagen verloren. Infolgedessen ist es verlockend, das ganze Unterfangen aufzugeben. Im Gegenteil, ich denke, dies muss die Wissenschaftler dazu anregen, in qualitativ hochwertige Ausbildungsstudien zu investieren “, erklärt Astle.

Quelle: Cognitive Neuroscience Society / EurekAlert