Analýza MRI předpovídá dovednosti ve videohře
Pro tuto studii vědci použili konvenční metody zobrazování mozku novým způsobem. Spíše než analyzovat mozkovou aktivitu „před a po“, zatímco se účastníci učí a plní složitý úkol, vědci místo toho studovali aktivitu pozadí v bazálních gangliích, soubor mozkových struktur spojených s procedurálním učením, pocity odměny a koordinované pohyby.
Díky použití MRI a metodě zvané multivoxelová analýza vzorců vědci zaznamenali významný rozdíl v určitém typu MRI signálu, nazývaného T2 *, v bazálních gangliích účastníků studie. Analýzou těchto rozdílů dokázali vědci předpovědět rozptyl (rozdíly ve výkonu) 55 až 68 procent času pro 34 lidí, kteří by se naučili hrát hru.
"Existuje mnoho, mnoho studií, možná stovky, ve kterých se psychometrikáři, lidé, kteří provádějí kvantitativní analýzu učení, snaží předpovědět ze SAT, GRE, MCATS nebo jiných testů, jak dobře v něčem uspějete," řekla univerzita profesora psychologie v Illinois a ředitele institutu Beckman Dr. Art Kramera.
Tyto typy technik, spolu se studiemi, které se zabývají relativní velikostí specifických mozkových struktur, měly určitý úspěch při předpovídání učení, řekl Kramer, „ale nikdy v tomto stupni u tak složitého úkolu.“
"Znovu se podíváme na obrázky MRI, které jsou rutinně zaznamenávány k vyšetřování mozkových funkcí," uvedl profesor psychologie na Ohio State University Dr. Dirk Bernhardt-Walther, který navrhl a provedl výpočetní analýzu společně s postgraduálním studentem Illinois v oboru elektrotechniky a výpočetní techniky Loan Vo .
"Analýzou těchto obrazů novým způsobem najdeme rozdíly mezi účastníky ve vzorcích mozkové aktivity v jejich bazálních gangliích," řekl Bernhardt-Walther.
"Výkonné statistické algoritmy nám umožňují propojit tyto vzorce s individuálním úspěchem učení." Naše metoda může být užitečná pro předpovídání rozdílů ve schopnostech jednotlivců i v jiných kontextech, “uvedl. "Testování by bylo levné, protože metoda recykluje obrazy MRI, které jsou stejně zaznamenány v mnoha studiích."
Do studie byli vybráni dobrovolníci, kteří s předchozími videohrami neměli mnoho předchozích zkušeností. Poté, co byly jejich mozky zobrazeny, měli 20 hodin na to, aby se naučili hrát Space Fortress, hru vyvinutou na University of Illinois a navrženou k testování kognitivních schopností účastníků. Hráči se musí pokusit zničit pevnost a zároveň chránit svou vlastní loď před mnoha možnými nebezpečími.
Tato hra je docela náročná, řekl Kramer. Hráči často vyzývají, aby obrátili pozornost k pronásledování různých cílů nebo aby se vyhnuli hrozbám. Když studijní předměty začínají hrát poprvé, „mají tendenci začínat se zápornými 2 000 body,“ řekl. Po 20 hodinách tréninku a tréninku však skóre všech hráčů docela stoupá. Některým se daří mnohem lépe než jiným, což je rozdíl, který lze do značné míry předpovědět analýzou aktivity v částech bazálních ganglií.
"Předpovídáme až třikrát větší rozptyl (v učení), než byste použili při měření výkonu," řekl Kramer.
Vědci analyzovali tři oblasti mozku: jádro caudate a putamen, dvě struktury, které jsou aktivní, když se člověk učí nové motorické dovednosti (například pohybem joysticku); tyto regiony jsou také důležité během úkolů vyžadujících strategii a rychlé přesouvání pozornosti. Třetí oblast, nucleus accumbens, zpracovává emoce spojené s odměnou nebo trestem.
Během studie bylo zjištěno, že aktivita v jádru putamen a caudate je lepším prediktorem budoucího výkonu videohry než v jádru accumbens. Vědci také zjistili, že bílá hmota (axony a dendrity, které přenášejí signály mezi neurony), ale nikoli šedá hmota (těla buněk), nabízejí více vodítek pro předpovídání herního úspěchu.
"Naše data naznačují, že některé přetrvávající fyziologické a / nebo neuroanatomické rozdíly jsou ve skutečnosti prediktorem učení," řekl Kramer.
Kramer zdůraznil, že tato zjištění by neměla být interpretována v tom smyslu, že někteří lidé jsou předurčeni k úspěchu nebo neúspěchu v daném úkolu nebo výzvě učení.
"Víme, že mnoho z těchto složek struktury a funkce mozku je proměnlivých," dodal.
Studie je publikována v online časopise PLOS ONE.
Zdroj: University of Illinois
