ЯМР анализът предсказва умения във видеоиграта
За изследването изследователите са използвали конвенционални методи за изобразяване на мозъка по нов начин. Вместо да анализират мозъчната активност „преди и след“, докато участниците се учат и изпълняват сложна задача, изследователите вместо това изучават фоновата активност в базалните ганглии, набор от мозъчни структури, свързани с процедурно обучение, чувство на награда и координирани движения.
Чрез използването на ЯМР и метод, наречен мултивокселен анализ на модела, изследователите отбелязват значителна разлика в определен тип ЯМР сигнал, наречен Т2 *, в базалните ганглии на участниците в изследването. Анализирайки тези разлики, изследователите са успели да предскажат вариацията (разликите в производителността) от 55 до 68 процента от времето за 34-те души, които ще се научат как да играят играта.
„Има много, много изследвания, може би стотици, в които психометрици, хора, които правят количествен анализ на обучението, се опитват да предскажат от SAT, GRE, MCATS или други тестове колко добре ще успеете в нещо“, каза Университетът на професор по психология в Илинойс и директор на института Бекман д-р Арт Крамер.
Тези видове техники, заедно с проучвания, които разглеждат относителния размер на специфичните мозъчни структури, са постигнали известен успех, предсказвайки ученето, казва Крамер, „но никога до такава степен при задача, която е толкова сложна“.
„Взимаме нов поглед върху изображенията с ЯМР, които се записват рутинно, за да се изследва мозъчната функция“, каза професорът по психология от Държавния университет в Охайо д-р Дирк Бернхард-Валтер, който проектира и извърши изчислителния анализ заедно с аспирант от електротехниката и компютърното инженерство в Илинойс Loan Vo .
„Анализирайки тези изображения по нов начин, ние откриваме вариации сред участниците в моделите на мозъчна активност в техните базални ганглии“, каза Бернхард-Валтер.
„Мощните статистически алгоритми ни позволяват да свържем тези модели с индивидуалния успех в обучението. Нашият метод може да бъде полезен за прогнозиране на разликите в способностите на индивидите и в друг контекст “, каза той. „Тестването на това би било евтино, тъй като методът рециклира ЯМР изображения, които така или иначе са записани в много изследвания.“
За проучването бяха избрани доброволци, които не са имали предишен опит с видеоигрите. След като мозъците им бяха изобразени, те имаха 20 часа да се научат да играят Space Fortress, игра, разработена в Университета на Илинойс и предназначена да тества когнитивните умения на участниците. Играчите трябва да се опитат да унищожат крепост, като същевременно защитават собствения си кораб от много потенциални опасности.
Играта е доста предизвикателна, каза Крамер. Често предизвиква играчите да насочат вниманието си към преследване на различни цели или избягване на заплахи. Когато започват да играят за първи път, учебните предмети „обикновено започват с отрицателни 2000 точки“, каза той. След 20 часа тренировки и тренировки обаче резултатите на всички играчи се покачват доста. Някои обаче се справят далеч по-добре от други, разлика, която до голяма степен може да се предскаже чрез анализ на активността в части от базалните ганглии.
„Предвиждаме до три пъти по-голяма дисперсия (в обучението), отколкото бихте използвали мерки за ефективност“, каза Крамер.
Изследователите анализираха три мозъчни области: опашкото ядро и путамен, две структури, които са активни, когато човек учи нови двигателни умения (като например движение на джойстик); тези региони са важни и по време на задачи, изискващи стратегия и бързо пренасочване на вниманието. Трети регион, ядрото се натрупва, обработва емоции, свързани с награда или наказание.
По време на проучването беше установено, че активността в путамена и опашкото ядро са по-добри предсказатели за бъдещите резултати на видеоиграта, отколкото в ядрото акумбенс. Изследователите също така откриха, че бялото вещество (аксоните и дендритите, които носят сигнали между невроните), но не и сивото вещество (клетъчните тела), предлага повече улики за предсказване на успеха в играта.
„Нашите данни показват, че някаква постоянна физиологична и / или невроанатомична разлика всъщност е предикторът на обучението“, каза Крамер.
Крамър подчерта, че констатациите не трябва да се тълкуват в смисъл, че някои хора са предназначени да успеят или да се провалят при дадена задача или предизвикателство за учене.
„Знаем, че много от тези компоненти на мозъчната структура и функция са променливи“, добави той.
Изследването е публикувано в онлайн списанието PLOS ONE.
Източник: Университет на Илинойс
