INSIGHT, комплексная междисциплинарная система тренировки мозга (INSIGHT)

Недавние инновации в когнитивной нейробиологии расширили понимание нейробиологических основ подвижного интеллекта (Gf) и адаптивного мышления и решения проблем (ARP). Новые данные нейронауки указывают на то, что вместо того, чтобы задействовать одну структуру мозга (например, префронтальную кору) или работать с фиксированным уровнем производительности на протяжении всей взрослой жизни, Gf и ARP опосредованы распределенной нервной системой, функции которой могут быть значительно улучшены с помощью определенных типов вмешательств. , включая когнитивную тренировку, транскраниальную стимуляцию мозга постоянным током высокой четкости (HD-tDCS) и тренировки по физической подготовке. Основная цель проекта INSIGHT состоит в том, чтобы создать и утвердить комплексный и строгий протокол тренировки мозга, который включает в себя наилучшие доступные вмешательства для улучшения Gf и ARP.

Проект был разделен на два этапа, первый из которых проходил в феврале-ноябре 2014 года, а второй - в феврале-декабре 2015 года. Эти две фазы были похожи по структуре и целям/гипотезам, но имели несколько методологических различий с точки зрения вмешательств, групп и показателей результатов. Этот документ содержит информацию, относящуюся только к фазе 2014 г., в которой изучался относительный вклад вмешательства в физическую подготовку, обучения на основе видеоигр и транскраниальной стимуляции мозга постоянным током высокого разрешения (HD-tDCS) в улучшении Gf / ARP. исполнительная функция, рабочая память, реляционная память, уровень физической подготовки и структура/функция мозга.

Группы/группы завершили 1-недельное тестирование для установления исходных показателей когнитивных способностей, физической подготовки и структуры/функций мозга. 16 недель различных протоколов вмешательства. Эти протоколы могут включать один или несколько типов вмешательства с различными графиками. В неделю было проведено три 70-минутных тренировки, таким образом, все руки прошли в общей сложности 56 часов тренировок. После завершения периода вмешательства была 1 неделя пост-оценки для измерения изменений в когнитивных способностях, физической форме и структуре/функциях мозга.

Техническое обоснование вмешательства в области физической подготовки. Положительное влияние физической подготовки на когнитивные функции и здоровье мозга было задокументировано во многих исследованиях. Например, в этой литературе предполагается, что повышенная физическая нагрузка приводит к рождению новых нейронов в гиппокампе (ключевой области мозга, лежащей в основе Gf), усилению связей между нейронами по всему мозгу, развитию новой сосудистой структуры, увеличению продукции нейротрофических белков, усилению обучение и память, а также расширенный исполнительный контроль, включая внимание и торможение, рабочую память, умственную гибкость и мониторинг действий. В частности, (1) эффект упражнений наиболее велик для задач, связанных с функциями исполнительного контроля для рабочей памяти, планирования и решения задач — способностей, которые необходимы для Gf и ARP; и (2) аэробные упражнения в сочетании с силовыми тренировками и тренировками на гибкость оказывали большее положительное влияние на когнитивные функции по сравнению с программами физических упражнений, которые включали только аэробные компоненты. Такие данные служат важным обоснованием предложенного здесь вмешательства в области физической активности. Следовательно, предлагаемое фитнес-вмешательство использует комбинированную программу аэробных тренировок и тренировок с отягощениями для дальнейшего усиления преимуществ когнитивных тренировок на Gf и ARP.

Техническое обоснование обучения с помощью видеоигр. Было показано, что обучение пяти когнитивным навыкам: (1) скорость обработки информации, (2) внимание, (3) рабочая память, (4) реляционная память и (5) когнитивная гибкость — обеспечивает многообещающие результаты переноса на Gf и другие соответствующие конструкции. Этот режим обучения является основой для разработки программной платформы Mind Frontiers. Mind Frontiers включает в себя интегрированный набор мини-игр, предназначенных для тренировки этих пяти основных когнитивных навыков. Механика, как абстракция познавательных упражнений, обеспечивает сохранение научной целостности и тренировочного эффекта упражнений, но упражнения реализуются в виде игр с мотивационными особенностями и адаптивной сложностью.

Техническое обоснование HD-tDCS: было высказано предположение, что Gf и ARP критически зависят от лобно-теменной сети мозга, и, таким образом, двусторонняя специфическая стимуляция лобной коры с помощью транскраниальной стимуляции постоянным током высокой четкости (HD-tDCS) будет оказывают возбуждающее действие на нейроны в этой сети, повышая вероятность их срабатывания и, таким образом, обеспечивая более быстрое обучение и облегчая переход к Gf.

Техническое обоснование для активного контроля: задачи обнаружения изменений и визуального поиска были выбраны в качестве задач активного контроля, поскольку предыдущая работа показала, что обучение низкоуровневым перцептивным способностям не переносится на Gf и ARP.