Trasferimento dell'allenamento della memoria di lavoro al controllo inibitorio della distrazione uditiva Parte 1

Astratto

È stato dimostrato che l'allenamento esteso della memoria di lavoro con il doppio compito n-back migliora le prestazioni in vari compiti cognitivi non allenati, ma i risultati precedenti erano incoerenti sull'entità di tale trasferimento.

Il double n-back task è un metodo di allenamento per testare e migliorare la memoria di lavoro. La memoria di lavoro si riferisce alla capacità di un individuo di ricordare durante l'esecuzione di compiti cognitivi complessi, come ricordare numeri di telefono, imparare nuove parole e memorizzare formule matematiche. Il compito double n-back è ampiamente considerato uno dei metodi più efficaci per migliorare la memoria di lavoro.

Questo compito mette i partecipanti in un ambiente simile a un gioco in cui devono tenere traccia di due diversi tipi di informazioni contemporaneamente, come suono e posizione o forma e colore. Durante l'attività, i partecipanti devono ricordare e riportare le informazioni dei due round precedenti. La difficoltà del compito aumenta ad ogni round perché i partecipanti devono ricordare più informazioni.

Sebbene questo compito possa sembrare semplice, richiede ai partecipanti di usare molta attenzione, allocazione dell'attenzione e capacità di risoluzione dei problemi, in modo che la memoria di lavoro delle persone continui a migliorare e rafforzarsi. Questo metodo di allenamento è stato utilizzato per trattare una varietà di disturbi cognitivi come il disturbo da deficit di attenzione e iperattività, il deterioramento cognitivo e il morbo di Alzheimer.

Alcuni studi recenti hanno dimostrato che dopo l'allenamento con il compito double n-back, la struttura del cervello delle persone cambia, portando ad un miglioramento della memoria di lavoro. I partecipanti non solo hanno mostrato risultati migliori nel compito double n-back ma anche in altri compiti cognitivi. Ciò dimostra che l’allenamento double n-back è molto efficace per migliorare la memoria di lavoro.

Inoltre, l'allenamento double n-back è utile anche per coloro che vogliono migliorare la propria memoria di apprendimento. Quando apprendiamo nuove conoscenze, dobbiamo archiviare temporaneamente le informazioni nella memoria di lavoro e quindi spostarle nella memoria a lungo termine. Facendo un allenamento double n-back possiamo usare la nostra memoria di lavoro in modo più efficace e quindi assorbire meglio le nuove conoscenze.

In breve, esiste una stretta relazione tra il compito double n-back e la memoria. Sia che tu voglia migliorare le tue capacità cognitive o desideri migliorare la tua memoria di apprendimento, attraverso l'allenamento del compito double n-back, possiamo sviluppare meglio la nostra memoria di lavoro e migliorare il nostro livello cognitivo. Si vede che abbiamo bisogno di migliorare la nostra memoria, e la Cistanche può migliorare significativamente la memoria perché la Cistanche può anche regolare l'equilibrio dei neurotrasmettitori, come ad esempio aumentare i livelli di acetilcolina e i fattori di crescita, che sono molto importanti per la memoria e l'apprendimento. Inoltre, Cistanche deserticola può migliorare il flusso sanguigno e promuovere l'apporto di ossigeno, il che può garantire che il cervello ottenga nutrimento ed energia adeguati, migliorando così la vitalità e la resistenza cerebrale.

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Il compito di allenamento dual n-back si rivolge a più componenti della memoria di lavoro poiché le informazioni sequenziali provenienti da due diverse modalità di stimolo devono essere simultaneamente codificate, mantenute, monitorate continuamente e aggiornate nella memoria di lavoro mentre le informazioni irrilevanti devono essere inibite. Tuttavia, non è chiaro quali funzioni esecutive spieghino gli effetti di trasferimento osservati.

In questo studio, il grado di controllo inibitorio richiesto durante l'allenamento è stato manipolato confrontando due versioni del doppio compito n-back in cui ai partecipanti viene chiesto di rispondere o di trattenere una risposta nelle prove meno frequenti quando un elemento era identico a un elemento n prova. Indietro.

Sono state dimostrate sessioni di formazione di otto 80-minuti con versioni adattive di entrambe le attività n-back per migliorare l'aggiornamento della memoria di lavoro. Inoltre, a differenza del compito n-back standard, si è scoperto che l'allenamento sul compito inibitorino-back riduce l'interferenza nella memoria di lavoro prodotta dal discorso irrilevante per il compito.

Questo risultato suggerisce che una maggiore richiesta di controllo inibitorio durante l’allenamento consente il trasferimento all’inibizione dell’interferenza del distrattore, mentre il compito standard n-back influenza principalmente l’aggiornamento della memoria di lavoro.

Gli effetti dell'allenamento non si sono trasferiti all'inibizione di risposte spazialmente incompatibili in un compito di Simon, e non hanno prodotto effetti di trasferimento lontano verso funzioni esecutive o misure di intelligenza fluida non addestrate.

Parole chiave Allenamento della memoria di lavoro · compito n-back · Controllo inibitorio · Interferenza distrattore · Effetto del discorso irrilevante.

Trasferimento dell'allenamento della memoria di lavoro al controllo inibitorio della distrazione uditiva

La memoria di lavoro si riferisce a un sistema cognitivo di capacità limitata che consente l'archiviazione temporale e l'elaborazione (ad esempio, manipolazione, monitoraggio) delle informazioni per supportare processi di pensiero e azione (vedi Baddeley 2003; Cowan2017; Miyake e Shah 1999).

È stato dimostrato che le differenze individuali nella capacità della memoria di lavoro sono correlate a diverse abilità cognitive o verbali complesse, come il ragionamento (Fry e Hale 1996; Kyllonen e Christal 1990), la risoluzione dei problemi e l'intelligenza generale (ad esempio, Conway et al. 2003; ma vedere Harrison et al. 2013), comprensione della lettura (Daneman e Carpenter 1980; Engle et al. 1991) e ascolto selettivo in situazioni di cocktail party (Conway et al. 2001).

La compromissione della memoria di lavoro, d'altro canto, è stata associata a deficit di attenzione e difficoltà di apprendimento (Alloway 2009; Martinussen et al. 2005). Più recentemente, diversi studi hanno dimostrato che la capacità della memoria di lavoro può essere migliorata attraverso un ampio allenamento cognitivo, sia nei bambini che negli adulti, portando a un miglioramento in vari compiti cognitivi che riguardano la comprensione della lettura, il controllo esecutivo, la memoria episodica o l'intelligenza fluida (Buschkuehl et al. 2008; Chein et al. Morrison 2010Dahlin et al. 2008a, b;

2008, 2010; Klingberg et al. 2002; Salminen et al.2012; Schmiedek et al. 2010; Thorell et al. 2009). Diversi studi ben controllati, tuttavia, non sono riusciti a replicare questi diffusi effetti di trasferimento risultanti dall’allenamento della memoria di lavoro (Melby-Lervåg e Hulme 2013; Redick et al. 2013; Thompson et al. 2013). Pertanto, revisioni e meta-analisi sull’efficacia dell’allenamento della memoria di lavoro hanno tratto conclusioni piuttosto incoerenti (Au et al. 2015; Dougherty et al.2016; Karbach e Verhaeghen, 2014; Melby-Lervåg et al.2016; Melby-Lervåg e Hulme 2013 ; Soveri et al. 2017;von Bastian e Oberauer 2013b). È ancora in corso un dibattito riguardo alle specifiche funzioni cognitive che traggono vantaggio dall'allenamento della memoria di lavoro e in che misura il miglioramento correlato all'allenamento di queste funzioni porta al trasferimento verso compiti non allenati che richiedono capacità cognitive più generalizzate, come la flessibilità cognitiva, la risoluzione dei problemi o l'intelligenza fluida. .

Dai dati empirici disponibili, si può concludere che il trasferimento dell'allenamento della memoria di lavoro è più probabile nei compiti di trasferimento che sono strutturalmente simili ai compiti addestrati (trasferimento vicino) rispetto a quando i compiti di trasferimento condividono solo alcune caratteristiche con il compito addestrato (trasferimento lontano), ma c’è ancora pochissima comprensione degli esatti meccanismi cognitivi e dei componenti della memoria di lavoro che consentono il trasferimento (Gathercole et al. 2019; Shipstead et al. 2010; Simons et al. 2016).

Simons et al. 2016). La maggior parte dei modelli di memoria di lavoro distingue (a) uno o più buffer di archiviazione o componenti di manutenzione da (b) un componente per il controllo esecutivo che consente il monitoraggio e la manipolazione delle informazioni archiviate (Baddeley1996, 2003; Baddeley e Hitch 1974; Engle 2002; Miyake e Shah 1999; Oberauer et al.

I compiti di training cognitivo, come il dual n-back task, che ha dimostrato di migliorare con successo la capacità della memoria di lavoro (cioè il numero n di elementi da aggiornare nella memoria di lavoro; vedi Jaeggi et al. 2008), in genere richiedono sia il mantenimento che il controllo esecutivo (ad esempio , aggiornamento) delle informazioni nella memoria di lavoro, ma non è ancora chiaro quali funzioni esecutive beneficino maggiormente dell'allenamento cognitivo e come il miglioramento correlato all'allenamento sia correlato al trasferimento.

Si è scoperto che l'aggiornamento e il monitoraggio della memoria di lavoro, lo spostamento di set (cioè flessibilità cognitiva o cambio di compito) e l'inibizione sono le tre principali funzioni del controllo esecutivo, che sono coinvolte in molti compiti cognitivamente impegnativi (Miyake et al.2000), ma la maggior parte di studi sull'allenamento della memoria di lavoro sembrano aver utilizzato compiti che richiedono principalmente la componente di aggiornamento e monitoraggio (ad esempio, Dahlin et al. 2008a, b; Jaeggi et al. 2008; Kühn et al. 2013; Lilienthal et al. 2013; Salminen et al. 2016).

In un tipico compito dual n-back, ai partecipanti vengono presentate due sequenze di stimoli (uditivi e visivi) di cui devono essere memorizzati solo gli elementi delle ultime (n) prove.

Il compito del partecipante è quello di indicare se uno qualsiasi dei due item della prova attuale è identico a uno degli item presentati esattamente nelle prove precedenti. Pertanto, è necessario monitorare e aggiornare continuamente le informazioni da mantenere nella memoria di lavoro, ma il compito può anche comportare l'inibizione di elementi attualmente irrilevanti e lo spostamento dell'attenzione tra le due sequenze o modalità di stimolo.

Più specificamente, è stato suggerito che il compito n-back richiede non solo la codifica, l'archiviazione e la ripetizione degli elementi, ma anche lo scarto (inibizione) degli elementi precedentemente codificati e il riposizionamento (aggiornamento) delle informazioni da ricordare nella memoria di lavoro (Postle et al. al.2001).

Sebbene i risultati empirici siano ancora scarsi e incoerenti, ci sono alcune prove che suggeriscono che un addestramento esteso sul compito dual n-back migliora effettivamente l'aggiornamento e il monitoraggio, mentre potrebbe non essere necessariamente generalizzato ad altre funzioni di controllo esecutivo, come lo spostamento di set o l'inibizione. (Dahlin et al. 2008a,b; Salminen et al. 2012; von Bastian e Oberauer 2013a).

Lo scopo del presente studio è indagare se l'allenamento della memoria di lavoro può essere utilizzato per migliorare la funzione di controllo inibitorio della memoria di lavoro. È stato dimostrato che le differenze individuali nella forza del controllo inibitorio predicono sia lo sviluppo che il declino correlato all'età delle capacità cognitive (Diamond e Gilbert 1989; Hasherand Zacks 1988; Salthouse e Meinz 1995).

Questi risultati suggeriscono che il controllo inibitorio può trarre beneficio anche dal training cognitivo, che potrebbe avere importanti implicazioni in particolare per il mantenimento dell’inibizione in età avanzata. Tuttavia, è stato sostenuto che l’inibizione potrebbe non essere un meccanismo unitario, ma si riferisce a tre processi funzionalmente distinti (vedi Friedman e Miyake 2004): (1) soppressione di risposte prepotenti o automatiche (come in un compito di Stroop; Stroop 1935), (2) controllo inibitorio dell'interferenza prodotta da stimoli irrilevanti (come in un compito di Fanker; Eriksen e Eriksen 1974; o in un "paradigma sonoro irrilevante"; Jonesand Macken 1993; Salamé e Baddeley 1982), e (3) inibizione dell'informazione nella memoria (ad esempio, per evitare interferenze proattive).

È stato scoperto che l'inibizione delle risposte pre-potenti e l'inibizione di stimoli irrilevanti (controllo dell'interferenza) possono essere strettamente correlate, mentre l'inibizione dell'interferenza proattiva sembra essere un processo separato (Friedmanand Miyake 2004). Sebbene vi siano alcune indicazioni che l'inibizione della risposta pre-potente può essere migliorato con la pratica (in particolare se combinato con la stimolazione transcranica a corrente continua; Dityeet al. 2012), si sa molto poco sui possibili effetti dell'allenamento esteso della memoria di lavoro sulle altre forme di controllo inibitorio.

Qui, gli effetti di due diversi tipi di allenamento della memoria di lavoro, che variano nel grado di controllo inibitorio richiesto, sono stati confrontati per quanto riguarda i loro effetti di trasferimento su (a) la capacità di sopprimere risposte pre-potenti (inibizione della risposta) e (b) la capacità di inibire le interferenze da informazioni uditive irrilevanti (resistenza alla distrazione uditiva).

Nello specifico, un gruppo di partecipanti è stato addestrato su un compito standard dual n-back che dovrebbe comportare principalmente l'aggiornamento e il monitoraggio dei contenuti della memoria di lavoro (Braver et al. 1997; Jaeggi et al.2007), e possibilmente in una certa misura altri controlli inibitori. processi, come l'inibizione di informazioni-stimolo irrilevanti (Postle et al. 2001).

Per migliorare sperimentalmente il grado di controllo inibitorio coinvolto nel dual n-back, un secondo gruppo è stato addestrato su una versione "inibitoria" del compito dual n-back (n-back inibitorio) in cui le risposte dovevano essere fornite in modo predominante e i partecipanti dovevano occasionalmente inibiscono la risposta a seconda delle informazioni correnti contenute nella memoria di lavoro (cioè in "prove n-back").

Si prevede che entrambi i tipi di allenamento n-back migliorino le capacità di aggiornamento della memoria di lavoro che sono state testate con un compito di aggiornamento visivo non addestrato prima e dopo l'allenamento (adottato da Dahlin et al. 2008a).

Inoltre, assumendo che l’inibizione della risposta e la resistenza all’interferenza dei distrattori siano strettamente correlate (Friedman e Miyake 2004), ci si può aspettare che qualsiasi miglioramento correlato all’allenamento sul compito inibitorio dual n-back induca un maggiore trasferimento alla prestazione in altri compiti che richiedono la soppressione del pre- risposte potenti o controllo inibitorio di stimoli irrilevanti, rispetto al compito standard dual n-back con minori richieste di inibizione.

Pertanto, il trasferimento dei due tipi di allenamento della memoria di lavoro è stato valutato sia in termini di inibizione della risposta che di grado di interferenza prodotta dai distrattori uditivi. Inoltre, il trasferimento lontano è stato testato per funzioni esecutive non correlate (ad esempio, cambio di compito) e abilità cognitive più generalizzate (ad esempio, capacità di risoluzione dei problemi legate all'intelligenza fluida) per le quali il trasferimento era stato riportato in precedenza (ad esempio, Jaeggi et al. 2008).

La generalizzazione all'inibizione della risposta è stata valutata con il compito di Simon (Hedge e Marsh 1975) in cui un bersaglio è presentato in una posizione che è spazialmente compatibile o incompatibile con la posizione della risposta.

Nello specifico, nelle prove compatibili, è necessario dare una risposta con la mano che corrisponde alla posizione del bersaglio (la risposta pre-potente), mentre, nelle prove incompatibili, la risposta deve essere fatta con l'altra mano e la risposta pre-potente necessita essere inibito. Tipicamente, si osservano incrementi dei tempi di risposta negli studi incompatibili, rispetto agli studi compatibili (effetto Simon).

Ci si potrebbe aspettare che l’allenamento inibitorio della memoria di lavoro influisca sull’inibizione della risposta: se il miglioramento correlato all’allenamento del controllo inibitorio aumentasse la capacità di sopprimere risposte prepotenti, dominanti o automatiche (Friedman e Miyake 2004), allora si dovrebbero osservare effetti Simon ridotti in post-produzione. -testare il gruppo inibitorio n-back.

Inoltre, si potrebbe prevedere un trasferimento dell'allenamento inibitorio anche sul controllo inibitorio della distrazione uditiva. È noto che i suoni irrilevanti per il compito, come il parlato o le sequenze di toni casuali, interrompono le prestazioni in compiti seriali di memoria a breve termine (ad esempio, Colle e Welsh 1976; Jones et al. 2004; Jones e Macken 1993; LeCompteet al. 1997; Salamé e Baddeley 1982).

Sebbene queste interruzioni fossero originariamente spiegate con l'interferenza del contenuto relativa al parlato nel "loop fonologico" (Baddeley e Hitch 1974; Salamé e Baddeley 1982), è stato successivamente dimostrato che interruzioni simili possono essere prodotte anche da suoni non fonologici (ad esempio, cambiamenti toni; Jones e Macken 1993), ed è stato suggerito che l'interferenza potrebbe essere specifica dell'elaborazione dell'ordine seriale nella memoria a breve termine (ad esempio, Jones e Macken 1993, 1995).

Più specificamente, secondo il resoconto della registrazione episodica orientato agli oggetti (Jones et al. 1996), si presume che la distrazione uditiva sia un sottoprodotto dei processi di organizzazione percettiva che consentono la segregazione e il raggruppamento di oggetti uditivi (durante l'analisi della scena uditiva; Bregman 1990 ).

Si prevede che qualsiasi cambiamento nello stato del suono di fondo dia luogo alla formazione di un nuovo oggetto uditivo, che si collega automaticamente agli oggetti precedenti (tramite "puntatori"), creando così un flusso ordinato.

In un compito di richiamo seriale, la prova articolatoria può essere utilizzata (come processo di pianificazione motoria) per formare e aggiornare deliberatamente collegamenti tra elementi da ricordare, consentendo così il mantenimento e il recupero delle informazioni seriali. Tuttavia, i processi automatici di organizzazione percettiva uditiva formano collegamenti aggiuntivi tra suoni di stato mutevole irrilevanti per il compito, che poi interferiscono con la pianificazione motoria deliberata e i processi di ripetizione durante il richiamo seriale. In linea con questo resoconto dell'interferenza per processo (Hughes e Marsh 2017; Jones et al. 2004; Jonesand Macken 2018), è stato riscontrato che il grado di distrazione aumenta con l'ampiezza (ad esempio, la distanza nell'intonazione tra toni successivi; Jones et al. 1999) e il numero di cambiamenti tra eventi uditivi successivi irrilevanti per il compito entro un dato intervallo di tempo (cioè l'effetto parola/tokendo; Bridges e Jones 1996; Tremblay e Jones 1998, Esp. 5). Inoltre, è stato riscontrato che il cambiamento di stato del suono (parlato o toni variabili) disturba le prestazioni in un compito di richiamo seriale, ma non in compiti che non richiedono l'elaborazione dell'ordine seriale (ad esempio, il "compito dell'elemento mancante"; Beaman e Jones 1997; Hughes et al. al. 2007; Jones e Macken 1993), a meno che i partecipanti non adottino una strategia di prove seriali (Beaman e Jones 1998; Hughes e Marsh 2020b).

Oltre a questa interferenza specifica del compito con l'elaborazione dell'ordine seriale, è stato proposto più recentemente che la distrazione uditiva possa derivare anche dalla cattura dell'attenzione, con suoni significativi o devianti acusticamente che distolgono l'attenzione dal compito focale (vedi il "duplex-mechanism account"; Hughes 2014 ; Hughes et al.

A differenza dell'interferenza per processo, questa forma di distrazione sembra essere meno specifica per l'elaborazione dell'ordine seriale (influenzando le prestazioni anche in compiti di memoria a breve termine non seriali; ad esempio, il "compito dell'elemento mancante", Hughes et al. 2007 ; Vachon et al.2017) e potrebbe essere più suscettibile al controllo cognitivo rispetto all'interferenza per processo (Hughes et al. 2013; Hughesand Marsh 2020a).

Inoltre, è stato riportato che il grado di cattura dell'attenzione suscitato dai devianti uditivi, ma non l'effetto del cambiamento di stato (che indica un'interferenza da parte del processo), era correlato alla capacità di memoria di lavoro del partecipante (Hughes et al. 2013; Sörqvist et al. 2010 )(ma vedi Körner et al. 2017).

Non è del tutto chiaro fino a che punto l'effetto dirompente di un discorso irrilevante sul ricordo seriale sia causato da un'interferenza acustica con l'elaborazione dell'ordine seriale e la cattura dell'attenzione, ma ci sono prove che suggeriscono che almeno il discorso significativo (ad esempio, frasi complete rispetto a elenchi di mutevoli -statare sillabe o parole) può interrompere la performance attraverso entrambi i meccanismi (vedi Bellet al. 2017; Hughes e Marsh 2020b).

Inoltre, i risultati di una ridotta interruzione del ricordo seriale (1) dopo la presentazione ripetuta dello stesso flusso di discorsi irrilevanti (ad esempio, assuefazione; Banbury e Berry 1997; Bell et al. 2012), (2) in ascoltatori ciechi con capacità di elaborazione uditiva migliorate (Kattner e Ellermeier 2014) e (3) seguendo uno specifico allenamento dell'attenzione uditiva (Kattner e Ellermeier 2020) suggeriscono che l'effetto dirompente del discorso irrilevante può essere parzialmente attribuito alla distrazione dell'attenzione.

Nel presente studio, il trasferimento dell'allenamento cognitivo è stato valutato in termini di effetto dirompente del discorso irrilevante per il compito, rispetto al rumore, sul ricordo seriale.

Se l’effetto dirompente del linguaggio dipendesse dalla capacità generale della memoria di lavoro, allora ci si aspetterebbe che sia l’allenamento cognitivo che il compito dual n-back riducano la distrazione.

Al contrario, se la distrazione uditiva fosse specificatamente correlata al controllo inibitorio del suono irrilevante, allora l'allenamento inibitorio-back dovrebbe comportare una maggiore attenuazione della distrazione uditiva rispetto all'allenamento standard n-back con meno richieste di controllo inibitorio. Nello specifico, l'allenamento inibitorio-dorsale potrebbe migliorare la capacità di resistere o risolvere le interferenze provenienti dall'ambiente esterno (Friedman e Miyake 2004).

In linea con la spiegazione del meccanismo duplex della distrazione uditiva, si potrebbe sostenere che la cattura dell’attenzione da parte di un discorso irrilevante dipende probabilmente dal controllo inibitorio, mentre l’interruzione dovuta al cambiamento dello stato del suono (nel discorso irrilevante) non dovrebbe dipendere da alcuna forma di controllo cognitivo. (Hughes 2014; Hughes et al. 2013).

Pertanto, ci si potrebbe aspettare che un maggiore controllo inibitorio (o resistenza alle interferenze provenienti dall’ambiente esterno) prevenga la distrazione dell’attenzione da parte di discorsi irrilevanti, mentre l’interruzione presumibilmente incontrollabile dovuta alla natura mutevole del discorso dovrebbe rimanere.

Un allenamento al controllo inibitorio dovrebbe quindi portare ad un'attenuazione, ma non ad una completa eliminazione dell'effetto irrilevante del linguaggio. In alternativa, si potrebbe anche sostenere che un maggiore controllo inibitorio del suono irrilevante che cambia stato (ad esempio, inibendo la formazione di flussi uditivi irrilevanti) può ridurre l'interferenza specifica tra il raggruppamento uditivo e il processo di seriazione, che potrebbe quindi portare a un'attenuazione più forte o addirittura all'eliminazione di l'effetto vocale irrilevante.

Oltre agli effetti di trasferimento sui compiti prestazionali che coinvolgono funzioni esecutive simili come i compiti di allenamento - aggiornamento della memoria di lavoro, soppressione di risposte prepotenti (effetto Simon) e resistenza all'interferenza da parte di discorsi irrilevanti - il presente studio ha anche testato la possibilità di effetti di trasferimento lontano. su (a) i costi dei tempi di risposta risultanti dal cambio di compito (che indica abilità cognitive di spostamento del set; Rogers e Monsell 1995) e (b) capacità generali di risoluzione dei problemi, che sono correlate all'intelligenza fluida (Jaeggi et al. 2008).

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