Die MRT-Analyse sagt Fähigkeiten im Videospiel voraus

Durch einfaches Scannen der Aktivität Ihres Gehirns mit Magnetresonanztomographie (MRT) können Forscher „mit beispielloser Genauigkeit“ feststellen, wie gut Sie mit einem strategischen Videospiel abschneiden würden.

Für die Studie verwendeten die Forscher auf neuartige Weise herkömmliche bildgebende Verfahren für das Gehirn. Anstatt die Gehirnaktivität „vor und nach“ zu analysieren, während die Teilnehmer eine komplexe Aufgabe lernen und ausführen, untersuchten die Forscher stattdessen die Hintergrundaktivität in den Basalganglien, einer Reihe von Gehirnstrukturen, die mit prozeduralem Lernen, Belohnungsgefühlen und koordinierten Bewegungen verbunden sind.

Mithilfe der MRT und einer Methode namens Multivoxel-Musteranalyse stellten die Forscher einen signifikanten Unterschied bei einer bestimmten Art von MRT-Signal, T2 * genannt, in den Basalganglien der Studienteilnehmer fest. Durch die Analyse dieser Unterschiede konnten die Forscher die Varianz (Leistungsunterschiede) in 55 bis 68 Prozent der Fälle für die 34 Personen vorhersagen, die lernen würden, wie man das Spiel spielt.

"Es gibt viele, viele Studien, vielleicht Hunderte, in denen Psychometriker, Menschen, die die quantitative Analyse des Lernens durchführen, versuchen, anhand von SATs, GREs, MCATS oder anderen Tests vorherzusagen, wie gut Sie in etwas erfolgreich sein werden", sagte die Universität des Psychologieprofessors von Illinois und Direktor des Beckman Institute, Dr. Art Kramer.

Diese Art von Techniken, zusammen mit Studien, die sich mit der relativen Größe spezifischer Gehirnstrukturen befassen, haben einige Erfolge bei der Vorhersage des Lernens erzielt, sagte Kramer, "aber niemals in diesem Ausmaß bei einer so komplexen Aufgabe."

"Wir werfen einen neuen Blick auf MRT-Bilder, die routinemäßig zur Untersuchung der Gehirnfunktion aufgenommen werden", sagte der Psychologieprofessor der Ohio State University, Dr. Dirk Bernhardt-Walther, der die Computeranalyse zusammen mit dem Doktoranden Loan Vo aus Illinois für Elektrotechnik und Computertechnik entwarf und durchführte .

"Durch die neue Analyse dieser Bilder finden wir Unterschiede zwischen den Teilnehmern in den Mustern der Gehirnaktivität in ihren Basalganglien", sagte Bernhardt-Walther.

„Leistungsstarke statistische Algorithmen ermöglichen es uns, diese Muster mit dem individuellen Lernerfolg zu verbinden. Unsere Methode kann nützlich sein, um Unterschiede in den Fähigkeiten von Personen auch in anderen Kontexten vorherzusagen “, sagte er. "Dies zu testen wäre kostengünstig, da die Methode MRT-Bilder recycelt, die ohnehin in vielen Studien aufgezeichnet wurden."

Für die Studie wurden Freiwillige ausgewählt, die noch nicht viel Erfahrung mit Videospielen hatten. Nachdem ihr Gehirn abgebildet worden war, hatten sie 20 Stunden Zeit, um zu lernen, wie man Space Fortress spielt, ein Spiel, das an der Universität von Illinois entwickelt wurde und die kognitiven Fähigkeiten der Teilnehmer testen soll. Die Spieler müssen versuchen, eine Festung zu zerstören und gleichzeitig ihr eigenes Schiff vor vielen möglichen Gefahren zu schützen.

Das Spiel ist ziemlich herausfordernd, sagte Kramer. Es fordert die Spieler häufig auf, ihre Aufmerksamkeit darauf zu richten, verschiedene Ziele zu verfolgen oder Bedrohungen zu vermeiden. Wenn sie anfangen zu spielen, beginnen die Studienteilnehmer „mit negativen 2.000 Punkten“, sagte er. Nach 20 Stunden Training und Training steigen jedoch alle Punktzahlen aller Spieler erheblich an. Einige sind jedoch weitaus besser als andere, ein Unterschied, der weitgehend durch die Analyse der Aktivität in Teilen der Basalganglien vorhergesagt werden kann.

"Wir prognostizieren bis zu dreimal so viel Varianz (beim Lernen) wie bei der Verwendung von Leistungsmaßstäben", sagte Kramer.

Die Forscher analysierten drei Gehirnregionen: den Nucleus caudatus und das Putamen, zwei Strukturen, die aktiv sind, wenn eine Person neue motorische Fähigkeiten erlernt (z. B. das Bewegen eines Joysticks); Diese Regionen sind auch wichtig bei Aufgaben, die Strategie erfordern und die Aufmerksamkeit schnell verlagern. Eine dritte Region, der Nucleus accumbens, verarbeitet Emotionen, die mit Belohnung oder Bestrafung verbunden sind.

Während der Studie wurde festgestellt, dass die Aktivität im Putamen- und Caudatkern die zukünftige Leistung von Videospielen besser vorhersagt als im Nucleus accumbens. Die Forscher fanden auch heraus, dass weiße Substanz (die Axone und Dendriten, die Signale zwischen Neuronen übertragen), aber nicht graue Substanz (die Zellkörper) mehr Hinweise für die Vorhersage des Spielerfolgs lieferte.

"Unsere Daten legen nahe, dass ein anhaltender physiologischer und / oder neuroanatomischer Unterschied tatsächlich der Prädiktor für das Lernen ist", sagte Kramer.

Kramer betonte, dass die Ergebnisse nicht dahingehend interpretiert werden sollten, dass einige Menschen dazu bestimmt sind, bei einer bestimmten Aufgabe oder Lernherausforderung erfolgreich zu sein oder zu scheitern.

"Wir wissen, dass viele dieser Komponenten der Gehirnstruktur und -funktion veränderbar sind", fügte er hinzu.

Die Studie wird im Online-Journal veröffentlicht Plus eins.

Quelle: Universität von Illinois