L'analisi MRI predice l'abilità nel videogioco
Per lo studio, i ricercatori hanno utilizzato metodi di imaging cerebrale convenzionali in un modo nuovo. Piuttosto che analizzare l'attività cerebrale "prima e dopo" mentre i partecipanti apprendono ed eseguono un compito complesso, i ricercatori hanno invece studiato l'attività di fondo nei gangli della base, un insieme di strutture cerebrali associate all'apprendimento procedurale, sentimenti di ricompensa e movimenti coordinati.
Attraverso l'uso della risonanza magnetica e di un metodo chiamato analisi del pattern multivoxel, i ricercatori hanno notato una differenza significativa in un certo tipo di segnale MRI, chiamato T2 *, nei gangli della base dei partecipanti allo studio. Analizzando queste differenze, i ricercatori sono stati in grado di prevedere la varianza (differenze nelle prestazioni) dal 55 al 68% delle volte per le 34 persone che avrebbero imparato a giocare.
"Ci sono molti, molti studi, forse centinaia, in cui gli psicometrici, le persone che fanno l'analisi quantitativa dell'apprendimento, cercano di prevedere da SAT, GRE, MCATS o altri test quanto bene avrai successo in qualcosa", ha detto l'Università del professore di psicologia dell'Illinois e direttore del Beckman Institute, il dott. Art Kramer.
Questi tipi di tecniche, insieme a studi che esaminano le dimensioni relative delle strutture cerebrali specifiche, hanno avuto un certo successo nel predire l'apprendimento, ha detto Kramer, "ma mai a questo livello in un compito così complesso".
"Diamo una nuova occhiata alle immagini MRI registrate di routine per indagare sulla funzione cerebrale", ha detto il professore di psicologia della Ohio State University Dr. Dirk Bernhardt-Walther, che ha progettato ed eseguito l'analisi computazionale insieme allo studente laureato in ingegneria elettrica e informatica dell'Illinois Loan Vo .
"Analizzando queste immagini in un modo nuovo, troviamo variazioni tra i partecipanti nei modelli di attività cerebrale nei loro gangli della base", ha detto Bernhardt-Walther.
“Potenti algoritmi statistici ci consentono di collegare questi modelli al successo dell'apprendimento individuale. Il nostro metodo può essere utile per prevedere le differenze nelle capacità degli individui anche in altri contesti ", ha detto. "Testare questo sarebbe poco costoso perché il metodo ricicla le immagini MRI che sono comunque registrate in molti studi."
Per lo studio, sono stati scelti volontari che non avevano molta esperienza precedente con i videogiochi. Dopo aver ripreso il cervello, hanno avuto 20 ore per imparare a giocare a Space Fortress, un gioco sviluppato presso l'Università dell'Illinois e progettato per testare le capacità cognitive dei partecipanti. I giocatori devono cercare di distruggere una fortezza proteggendo la propria nave da molti potenziali pericoli.
Il gioco è piuttosto impegnativo, ha detto Kramer. Spesso sfida i giocatori a spostare la loro attenzione per inseguire vari obiettivi o evitare minacce. Quando iniziano a giocare per la prima volta, i soggetti di studio "tendono a iniziare con 2.000 punti negativi", ha detto. Tuttavia, dopo 20 ore di allenamento e pratica, tutti i punteggi dei giocatori aumentano un po '. Alcuni si comportano molto meglio di altri, tuttavia, una differenza che può essere ampiamente prevista analizzando l'attività in parti dei gangli della base.
"Prevediamo fino a tre volte la varianza (nell'apprendimento) rispetto a quando utilizzeresti le misurazioni delle prestazioni", ha detto Kramer.
I ricercatori hanno analizzato tre regioni del cervello: il nucleo caudato e il putamen, due strutture che sono attive quando una persona sta apprendendo nuove abilità motorie (come muovere un joystick); queste regioni sono importanti anche durante attività che richiedono strategia e che spostano rapidamente l'attenzione. Una terza regione, il nucleo accumbens, elabora le emozioni associate alla ricompensa o alla punizione.
Durante lo studio, l'attività nel nucleo putamen e caudato è risultata essere migliori predittori delle prestazioni future dei videogiochi rispetto al nucleo accumbens. I ricercatori hanno anche scoperto che la materia bianca (gli assoni e i dendriti che trasportano i segnali tra i neuroni), ma non la materia grigia (i corpi cellulari), offriva ulteriori indizi per prevedere il successo del gioco.
"I nostri dati suggeriscono che alcune differenze fisiologiche e / o neuroanatomiche persistenti sono in realtà il predittore dell'apprendimento", ha detto Kramer.
Kramer ha sottolineato che i risultati non dovrebbero essere interpretati nel senso che alcune persone sono destinate a riuscire o fallire in un determinato compito o sfida di apprendimento.
"Sappiamo che molti di questi componenti della struttura e della funzione cerebrale sono mutevoli", ha aggiunto.
Lo studio è pubblicato sulla rivista online PLoS ONE.
Fonte: University of Illinois
