Kebolehubahan Intra-individu dalam Prestasi Tugas Selepas Latihan Kognitif Dikaitkan Dengan Hasil Jangka Panjang pada Kanak-kanak Bahagian 1

Abstrak

Faedah yang berpotensi dan kesan mekanistik latihan ingatan kerja (WMT) pada kanak-kanak adalah subjek kajian dan perdebatan. Kami menunjukkan bahawa selepas lima minggu kanak-kanak sekolah rendah WMT 6-9 tahun adaptif berasaskan sekolah mempunyai aktiviti yang lebih besar di kawasan otak prefrontal dan striatal, ketepatan tugas yang lebih tinggi, dan mengurangkan kebolehubahan intra-individu dalam masa tindak balas berbanding kawalan. Menggunakan model keputusan persampelan berjujukan, kami menunjukkan bahawa pengurangan dalam kebolehubahan intra-individu ini boleh dijelaskan dengan perubahan pada kadar pengumpulan bukti dan ambang. Secara kritikal, kebolehubahan intra-individu berguna dalam mengukur kesan segera intervensi latihan kognitif, menjadi peramal yang lebih baik bagi kemahiran akademik dan kesejahteraan 6–12 bulan selepas tamat latihan berbanding ketepatan tugas.

Latihan ingatan kerja kanak-kanak merujuk kepada meningkatkan daya ingatan dan kebolehan berfikir kanak-kanak melalui satu siri aktiviti latihan. Ingatan kerja adalah bahagian penting dalam otak manusia. Ia bertanggungjawab untuk memproses ingatan jangka pendek kita dan boleh membantu orang ramai memproses dan menyimpan maklumat dengan lebih baik. Oleh itu, kanak-kanak mesti meningkatkan latihan ingatan kerja mereka.

Proses latihan perlu disasarkan pada tahap kognitif dan ciri-ciri umur kanak-kanak terutamanya masalah ingatan yang dihadapi oleh kanak-kanak dalam kehidupan seharian agar kanak-kanak dapat menggunakan daya ingatan dengan lebih cekap dalam kehidupan seharian.

Latihan ingatan kerja boleh digunakan untuk banyak aktiviti intelektual yang berbeza, seperti penaakulan logik, pemahaman bahasa, persepsi spatial, dan penyelesaian masalah, untuk menamakan beberapa. Melalui latihan ini, kanak-kanak boleh meningkatkan kebolehan analitikal, pertimbangan dan penyelesaian masalah mereka.

Selain itu, peningkatan daya ingatan bekerja juga berkait rapat dengan prestasi akademik kanak-kanak. Pembelajaran memerlukan kita mempunyai daya ingatan yang kuat untuk menguasai ilmu. Oleh itu, latihan ingatan kerja yang berkesan dapat membantu kanak-kanak mempelajari ilmu dengan lebih baik dan meningkatkan prestasi akademik mereka.

Secara ringkasnya, latihan memori kerja kanak-kanak memberi kesan positif kepada tumbesaran kanak-kanak. Semasa proses latihan, kita perlu menumpukan perhatian untuk memahami keperibadian dan ciri-ciri kanak-kanak dan membiarkan mereka merasai kegembiraan dan rasa pencapaian yang dibawa oleh latihan kepada kemajuan mereka. Kami percaya bahawa dengan sokongan ibu bapa dan guru, kanak-kanak boleh terus meningkatkan kemahiran berfikir dan ingatan mereka melalui latihan ingatan bekerja. Dapat dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan. Cistanche deserticola boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche deserticola ialah bahan perubatan tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan daging cincang berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid, polisakarida, flavonoid, dll. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu cara untuk meningkatkan fungsi otak

Secara keseluruhan, keputusan kami menunjukkan bahawa kawalan perhatian ialah mekanisme awal yang membawa kepada manfaat jangka panjang WMT adaptif. Kebolehan perhatian yang selektif dan berterusan boleh berfungsi sebagai perancah untuk perubahan seterusnya dalam proses kognitif yang lebih tinggi, kemahiran akademik dan kesejahteraan umum. Tambahan pula, keputusan ini menyerlahkan bahawa pemilihan ukuran hasil dan masa penilaian memainkan peranan penting dalam mengesan keberkesanan latihan. Oleh itu, menilai kebolehubahan intra-individu, semasa atau secara langsung selepas latihan boleh membolehkan penyesuaian awal intervensi latihan dari segi tempoh atau kandungan untuk memaksimumkan impaknya.

KATA KUNCI

Kawalan perhatian, kanak-kanak, latihan kognitif, fMRI, kebolehubahan intra-individu, ingatan kerja.

1. PENGENALAN

Program latihan kognitif telah mendapat perhatian yang besar selama ini memandangkan potensinya untuk meningkatkan kebolehan kognitif dalam populasi yang sihat dan klinikal. Walau bagaimanapun, keberkesanan dan ketekunan faedah daripada program latihan kognitif masih diteliti dan dibahaskan dengan teliti (Au et al., 2015; Bogg & Lasecki, 2014; Cortese et al., 2015, Karbach & Verhaeghen, 2014; Melby-Lervag et al., 2016; Sala & Gobet, 2020, Schwaighofer et al., 2015; Smidet al, 2020, Wass et al, 2012). Walaupun program latihan kognitif telah ditunjukkan untuk meningkatkan prestasi pada tugas yang tidak terlatih yang serupa (near-transfer), bukti untuk pemindahan kepada kemahiran kognitif dalam domain lain (far-transfer) kekal lebih jarang dan kontroversi (Au et al..2015; Cortese et al., 2015, Delalande et al., 2020; Gilligan et al., 2020; Jones et al., 2020; Karbach & Verhaeghen, 2014; Melby-Lervag et al., 2016; Sala & Gobet, 2020; Schwaighofer et al. ., 2015; Smid et al., 2020). Kami masih kurang pemahaman yang mencukupi tentang jenis kemahiran dan kebolehan kognitif yang paling berfaedah untuk dilatih, jenis kaedah latihan dan dos yang paling sesuai untuk kemahiran tertentu, dan jenis individu yang boleh meraih faedah yang mencukupi untuk mewajarkan masa dan kewangan. kos intervensi latihan kognitif.

Seperti banyak aspek latihan kognitif, sejauh mana kesan pemindahan ke atas pencapaian akademik tertakluk kepada perdebatan sengit. Penambahbaikan dalam prestasi akademik nampaknya lebih kukuh untuk domain bahasa dan bacaan dan kurang konsisten dalam matematik, walaupun ini berbeza-beza bergantung pada jenis rejim latihan dan sampel kajian (lihat Sala & Gobet, 2020 dan Titz & Karbach, 2014 untuk semakan dan meta -analisis). Sebagai contoh, terdapat laporan bahawa kesan pemindahan awal kepada matematik tidak berterusan tiga bulan kemudian (Jones et al., 2020) dan kanak-kanak yang mempunyai keupayaan ingatan kerja yang rendah menunjukkan kemahiran matematik yang lebih teruk daripada kumpulan kawalan arahan bilik darjah biasa 2 tahun selepas ingatan bekerja. latihan (WMT) (Roberts et al., 2016). Sebaliknya, kajian baru-baru ini mendapati bahawa kesan latihan boleh muncul dan meningkat dari semasa ke semasa dalam kohort lebih 500 kanak-kanak gred pertama yang tidak dipilih berdasarkan kebolehan ingatan bekerja (Berger et al., 2020).

Kajian ini mendapati bahawa faedah pemindahan jauh daripada WMT adaptif kepada kemahiran akademik hanya nyata 6-12 bulan selepas tamat latihan. Selain itu, kerja ini menunjukkan bahawa lima minggu WMT adaptif semasa tahun gred pertama membawa kepada peningkatan kebarangkalian untuk memasuki landasan akademik tertinggi sistem sekolah menengah Jerman 3-4 tahun kemudian. Memandangkan hasil agregat merentas pelbagai kajian, jelas bahawa reka bentuk kajian membujur yang merangkumi langkah susulan selama beberapa tahun akan menjadi penting untuk menentukan potensi keberkesanan jenis dan/atau dos latihan kognitif yang berbeza, terutamanya untuk kanak-kanak.

Adalah penting untuk memahami perubahan kognitif dan neurobiologi yang berlaku semasa atau selepas latihan. Mungkin, kesan proksimal ini membolehkan kemunculan manfaat yang luas pada masa hadapan. Tahap perhatian boleh menentukan sejauh mana maklumat diingati (Gazzaley & Nobre, 2012). Proses ingatan kerja, yang ditakrifkan sebagai penyimpanan sementara dan manipulasi maklumat yang membolehkan pelaksanaan tugas kognitif yang kompleks (Baddeley, 1996; Baddeley, 2010), oleh itu berkait rapat dengan kawalan perhatian.

Kami merujuk kepada keupayaan untuk menyelaras dan memperuntukkan perhatian kepada rangsangan yang berkaitan dalam persekitaran tanpa mengira gangguan dan keletihan sebagai kawalan perhatian (Cartwright, 2012; Corbetta & Shulman, 2002; Norman & Shallice, 1983). Memori kerja memerlukan kawalan perhatian untuk mengekalkan dan menilai semula maklumat berkaitan tugas sambil menyekat gangguan daripada maklumat yang tidak berkaitan dengan tugas (Engle, 2018; Fukuda & Vogel, 2011; Kane et al., 2008; Mcnab & Klingberg, 2008). Kedua-dua memori kerja dan proses kawalan perhatian bergantung pada rangkaian otak fronto-parietal dan striatal (Klingberg, 2010). Latihan kognitif telah dilaporkan mengubah struktur dan fungsi otak, dengan perubahan yang disebabkan sering diperhatikan di kawasan prefrontal, parietal, dan striatal (Astle et al., 2015; Buschkuehl et al., 2012; Flegal et al., 2019; Klingberg, 2010 ; McNab et al., 2009; Salmi et al., 2018; Schneiders et al., 2012).

Ini adalah kawasan penting yang menyokong fungsi eksekutif seperti ingatan kerja dan kawalan perhatian (D'Esposito & Postle, 2015; Frank et al., 2001; Mcnab & Klingberg, 2008; Owen et al., 2005; Wager & Smith, 2003). Kajian pengimejan otak mencadangkan bahawa pemindahan yang berjaya daripada kemahiran terlatih kepada tidak terlatih memerlukan kedua-dua proses kognitif melibatkan sekurang-kurangnya sebahagiannya bertindih struktur dan sistem otak berfungsi (Dahlin et al., 2008; Morrison & Chein, 2011). Oleh itu, untuk menjadi program latihan kognitif yang paling berfaedah harus memudahkan perkembangan saraf yang membolehkan penglibatan yang lebih berkesan dan cekap bagi sistem saraf perkongsian tersebut.

Langkah-langkah sensitif dan boleh dipercayai bagi perubahan dalam fungsi mental dan saraf adalah perlu untuk mengesan kesan serta-merta daripada campur tangan latihan dan untuk meramalkan faedah jangka panjang latihan. Dalam kerja semasa, kami menguji hipotesis bahawa kebolehubahan intra-individu dalam masa tindak balas mungkin berguna dalam hal ini. Ukuran kebolehubahan intra-individu berdasarkan sama ada ketepatan atau masa tindak balas adalah lebih bermaklumat daripada ukuran ketepatan purata apabila cuba memahami mekanisme yang mana kesan berfaedah latihan kognitif mungkin dipindahkan kepada kemahiran akademik (Karbach & Unger, 2014; Könen & Karbach, 2015) , untuk menjangkakan faedah jangka panjang dalam prestasi akademik (Judd et al., 2021), dan untuk memudahkan pengenalpastian individu yang paling mendapat manfaat daripada intervensi latihan (Karbach & Unger, 2014; Könen & Karbach, 2015; MacDonald et al., 2009; Saville et al., 2011).

Beberapa kaedah telah digunakan untuk mengukur dan membezakan antara proses kognitif yang berbeza yang mungkin menimbulkan kebolehubahan intraindividu dalam masa tindak balas. Pekali variasi individu (ICV) ialah ukuran biasa, dikira sebagai nisbah lurus sisihan piawai berbanding min. Di samping itu, bentuk taburan masa tindak balas boleh diparameterkan dengan memasang model ex-gaussian (Geurts et al., 2008; Hervey et al., 2006; van Belle et al., 2015), dan potensi sumber kebolehubahan boleh dibezakan dengan memasang Model Keputusan Resapan (DDM) (Forstmann et al., 2016; Karalunas & Huang-Pollock, 2013; Ratcliff et al., 2016; Schmiedek et al., 2009). Tambahan pula, DDM juga boleh digunakan untuk mengukur dan memahami kesan perhatian terhadap prestasi tugas dan membuat keputusan (Cavanagh et al., 2014; Krajbich & Rangel, 2011; Krajbich et al., 2015).

Kebolehubahan intra-individu dalam prestasi dikaitkan dengan kebolehan kognitif dan fungsi otak yang disasarkan oleh intervensi latihan kognitif (Castellanos et al., 2005; Geurts et al., 2008; Judd et al., 2021; Kofler et al., 2013; MacDonald. et al., 2006). Kebolehubahan intra-individu juga dikaitkan dengan fungsi otak prefrontal dan neuromodulasi dopaminergik (Ilg et al., 2018; Johnson et al., 2015; MacDonald et al., 2006, 2009; Papenberg et al., 2013; Tamnes et al., 2012; van Belle et al., 2015), terutamanya kebolehan kawalan perencatan dan kognitif yang dimediasi oleh sistem otak dopaminergik frontal dan subkortikal (Bellgrove et al., 2004; Isbell et al., 2018; Montez et al., 2017; van Belle et al., 2015).

Ukuran kebolehubahan intra-individu mungkin amat berguna apabila membandingkan merentas kumpulan heterogen, seperti kanak-kanak dan remaja yang perkembangan kognitifnya masih berterusan atau populasi yang mengalami masalah kognitif seperti ADHD atau Autisme (Castellanos et al., 2005; Dirk & Schmiedek, 2016). ; Geurts et al., 2008; Karalunas et al., 2014; Könen & Karbach, 2015). Selaras dengan corak perkembangan otak dan kognitif yang mantap merentasi jangka hayat, kebolehubahan intra-individu menunjukkan perkaitan berbentuk U terbalik dengan umur, menurun dari zaman kanak-kanak melalui remaja hingga dewasa muda, dan meningkat semula pada usia tua (Montez et al. ., 2017; Papenberg et al., 2013; Williams et al., 2005).

Kelebihan ukuran kebolehubahan intra-individu ialah mereka menangkap bukan sahaja hasil, tetapi juga kecekapan proses kognitif. Peningkatan kebolehubahan dalam masa tindak balas dikaitkan dengan kesukaran dalam kawalan perhatian atau keupayaan untuk mengekalkan perhatian dan matlamat (Unsworth, 2015). Kapasiti kognitif yang lebih baik, kecekapan yang dipertingkatkan, atau kestabilan proses kognitif semuanya telah dihipotesiskan sebagai mekanisme berpotensi yang mendasari kesan intervensi latihan (von Bastian & Oberauer, 2014). Kegagalan perhatian semasa prestasi tugas mungkin menunjukkan pelaksanaan yang tidak konsisten dan bukannya kapasiti berkurangan atau fungsi tidak normal. Ketidakkonsistenan sedemikian dalam melaksanakan sistem kognitif yang berkaitan mungkin tidak dikaitkan dengan pengurangan ketepatan jika tugas atau ujian tidak cukup sukar dan/atau hanya menghasilkan ukuran ketepatan yang kasar, tetapi masih boleh menjejaskan prestasi akademik kanak-kanak dengan ketara (Judd et al., 2021). ). Pelaksanaan proses kognitif berkaitan tingkah laku yang tidak konsisten boleh mengubah taburan masa tindak balas. Kesan ini tidak semestinya akan membawa kepada perbezaan dalam purata masa tindak balas tetapi boleh dikira melalui pelbagai metrik kebolehubahan masa tindak balas intra-individu (Ali et al., 2019; Geurts et al., 2008; van Belle et al., 2015).

Kebolehubahan intra-individu sememangnya telah dikaitkan dengan kehilangan perhatian. Ini telah ditunjukkan pada kanak-kanak dengan ADHD yang sering menunjukkan RT yang luar biasa panjang pada subset ujian (Hervey et al., 2006; van Belle et al., 2015). Berbanding dengan ukuran kecenderungan memusat (cth, min atau median), ukuran kebolehubahan intra-individu adalah lebih sensitif terhadap keletihan pada orang dewasa muda (Wang et al., 2014), atau kepada masalah perhatian yang dinilai secara luaran (Gómez-Guerrero et al., 2011), dan untuk mengklasifikasikan pesakit dengan ADHD dengan betul (Klein et al., 2006). Oleh itu, metrik kebolehubahan intra-individu boleh mengesan perubahan yang disebabkan oleh campur tangan latihan yang tidak dapat (belum) ditangkap dengan ukuran prestasi min kerana ukuran kebolehubahan prestasi lebih sensitif kepada kecekapan proses kognitif.

Kerja baru-baru ini telah menunjukkan bahawa kebolehubahan prestasi berkaitan dengan kebolehan ingatan bekerja, latihan, dan pemindahan kepada kemahiran akademik. Kebolehubahan intra-individu dalam ketepatan dalam dan antara sesi dalam tugas ingatan bekerja telah dikaitkan dengan prestasi akademik dalam kanak-kanak sekolah gred 3 dan 4 (Dirk & Schmiedek, 2016), dan kajian terbaru dalam 6-kanak-kanak berumur tahun menunjukkan bahawa kebolehubahan intra-individu selepas latihan kognitif memori kerja dikaitkan dengan prestasi dalam matematik 3 tahun kemudian (Judd et al., 2021). Memandangkan perkaitan ramalan antara prestasi akademik di sekolah dan kesejahteraan pada masa dewasa (Tomasik et al., 2019), adalah penting untuk menyiasat kesan mana-mana latihan kognitif terhadap prestasi akademik.

Ringkasnya, terdapat sebab yang mencukupi untuk membuat hipotesis bahawa metrik kebolehubahan masa tindak balas intraindividu boleh mengesan kesan latihan jangka pendek dan mungkin berguna dalam meramalkan tahap faedah jangka panjang. Di sini, kami menguji hipotesis bahawa kebolehubahan intra-individu dalam prestasi tugas-dikira melalui masa tindak balas-boleh digunakan untuk menilai keberkesanan latihan dalam jangka pendek dan dikaitkan dengan kesan pemindahan jauh masa hadapan. Kami menggunakan gabungan tugas kognitif (N-Back dan Flanker), pengimejan resonans magnetik berfungsi (fMRI), dan Pemodelan Keputusan Resapan prestasi individu untuk mengkaji kesan lima minggu WMT adaptif pada otak dan fungsi kognitif dalam kanak-kanak gred pertama .

Hipotesis khusus kami ialah WMT akan memanfaatkan prestasi pada tugas N-Back dan Flanker dalam jangka pendek, meningkatkan ketepatan dan mengurangkan kebolehubahan intra-individu dalam masa tindak balas. Kami juga membuat hipotesis bahawa penurunan kebolehubahan masa tindak balas berikutan WMT akan dikaitkan dengan pengaktifan otak dalam kawasan memori kerja utama seperti korteks prefrontal dorsolateral dan striatum. Tambahan pula, kami membuat hipotesis bahawa, jika WMT mempengaruhi keupayaan atau motivasi untuk memilih maklumat berkaitan tugasan secara selektif, maka kami harus melihat perbezaan dalam anggaran kadar hanyut untuk DDM antara kumpulan latihan dan kawalan. Akhir sekali, memandangkan bukti sedia ada untuk perkaitan antara kebolehubahan intra-individu dan fungsi kognitif merentas populasi psikiatri dan penuaan yang berbeza, kami membuat hipotesis bahawa ukuran kebolehubahan intra-individu akan menunjukkan hasil masa hadapan pada 6 dan 12-bulan berikutnya- naik penilaian. Kami menguji hipotesis ini menggunakan tiga set data bebas.

2 KAEDAH

2.1 Peserta

Untuk kertas ini, kami menganalisis data daripada tiga sampel kanak-kanak yang berasingan (N=28, 572 dan 11,878). Kami menerangkan peserta dan tugasan yang digunakan dalam dua sampel replikasi konsep yang lebih besar dalam subseksyen 2.7 di bawah. Sampel fMRI awal termasuk 28 yang biasanya membangunkan kanak-kanak sekolah rendah berumur 7–9-tahun (min umur=93 bulan, SD=5 bulan, 14 perempuan, kumpulan latihan ingatan bekerja [WMT] { {13}}, kumpulan perbandingan [CMP]=12). Kanak-kanak ini telah diambil daripada kajian intervensi berterusan terhadap lebih 500 kanak-kanak dan 29 bilik darjah yang berbeza. Jawatankuasa etika tempatan (Kantonale Ethikkommission Zürich) meluluskan semua prosedur dan kaedah yang digunakan semasa kajian ini.

2.2 Program latihan kognitif

Prosedur latihan terdiri daripada intervensi lima minggu dan empat gelombang penilaian, satu pra-intervensi (garis dasar), satu sejurus selepas berakhirnya intervensi lima minggu, dan dua gelombang susulan pada 6 dan 12-13 bulan, masing-masing. . Bateri penilaian termasuk ujian memori kerja dan IQ (jangka digit, rentang lokasi, rentang objek, ujian Raven), hasil pendidikan (numerasi matematik dan geometri matematik, kebolehan membaca), dan ujian kepekatan (tugas Go/NoGo dan BP).

Program latihan ingatan kerja yang dilaksanakan ialah RoboMemo1 Cogmed. Ia adalah program berkomputer, sangat menyesuaikan diri dengan prestasi individu, dilaksanakan melalui komputer notebook termasuk fon kepala untuk arahan yang dituturkan dan tetikus luaran. Intervensi terdiri daripada sesi WMT harian setiap hari (tempoh ~ 30 min), selama 5 minggu (25 sesi). Setiap sesi latihan termasuk enam modul penyesuaian (tugas memori kerja), termasuk 12 percubaan (75 percubaan secara keseluruhan). Semasa intervensi, terdapat seorang jurulatih pelajar terlatih secara khusus dalam setiap kelas.

Kami membandingkan kumpulan WMT dengan kanak-kanak yang sama ada menerima arahan bilik darjah standard (N=3) atau latihan kawal selia kendiri sepanjang enam pelajaran sekolah (N=9). Dalam pelajaran ini, guru mengajar versi teknik mental yang berbeza dengan niat pelaksanaan (MCII) (Duckworth et al., 2013) yang disesuaikan dengan kumpulan umur yang relevan dan konteks bilik darjah.

2.3 Tugasan kognitif dan keputusan selepas latihan

Tugas memori kerja (N-Back): 11-tugas memori kerja reka bentuk blok min terdiri daripada empat syarat (Rajah S1a). Dalam keadaan '0-Kembali', mereka perlu bertindak balas apabila mereka melihat gambar matahari pada skrin. Dalam keadaan '1-Kembali', '2-Kembali' dan '3-Kembali', mereka perlu bertindak balas apabila gambar pada skrin adalah sama dengan 1, 2 atau 3 sebelum itu, masing-masing. Data prestasi direkodkan semasa pengimbasan. Pembolehubah prestasi utama ialah indeks d-prime (d'=z(HitRate) – z(FalseAlarms)) dan pekali variasi intra-individu (ICV=SDRT/MRT) untuk setiap kerja keadaan ingatan.

Tugas Flanker: 11-tugasan berkaitan acara minit telah direka berdasarkan Rueda et al. (2004). Peserta telah dibentangkan dengan 240 percubaan (Rajah S1b). Setiap percubaan terdiri daripada barisan tengah lima ikan kuning dengan latar belakang biru.

Mereka diarahkan untuk 'memberi makan' ikan yang terletak di tengah-tengah skrin. Untuk berbuat demikian, kanak-kanak itu terpaksa menekan butang kanan/kiri pada kotak butang, bergantung pada arah ikan tengah dan mengabaikan arah flankers. Pembolehubah prestasi utama ialah % respons yang betul dan pekali variasi intra-individu dalam masa tindak balas. Tambahan pula, kami menyesuaikan model resapan keputusan kepada hasil tindak balas dan masa untuk menentukan sumber kebolehubahan pembezaan dalam prestasi (lihat Bahagian 2.4.2). Akhir sekali, untuk perbandingan dengan kertas kerja yang diterbitkan sebelum ini, kami juga menjalankan analisis post-hoc data RT menggunakan pendekatan ex-gaussian. Berdasarkan kajian terdahulu (Geurts et al., 2008; Hervey et al., 2006; van Belle et al., 2015), kami menjangkakan perbezaan antara kumpulan dalam parameter komponen eksponen taburan ex-gaussian RT.

Untuk kesempurnaan, kami perhatikan bahawa kanak-kanak juga menyelesaikan tugas pilihan intertemporal yang serupa dengan satu dalam Steinbeis et al. (2014) semasa dalam pengimbas, yang ditadbir untuk menguji hipotesis yang berasingan daripada yang kita fokuskan dalam kertas ini.

Butiran lanjut mengenai tiga tugas boleh didapati dalam Kaedah Tambahan.

2.4 Analisis data tingkah laku

Dua daripada 28 kanak-kanak daripada sampel fMRI menarik diri daripada kajian selepas tugasan pertama (dalam kedua-dua kes, tugas pilihan intertemporal). Bagi tiga peserta terdapat kegagalan teknikal dalam mengumpul data prestasi semasa tugasan Flanker, yang mengakibatkan seorang peserta dikecualikan kerana kehilangan lengkap data prestasi, dan untuk dua peserta hanya satu larian tugasan boleh digunakan dalam analisis.

2.4.1 Regresi ke atas prestasi tingkah laku

Analisis statistik telah dijalankan menggunakan RStudio (Versi 1.1.442) (RStudio Team 2020).

Kami menyiasat perbezaan antara kumpulan terlatih dan tidak terlatih pada pembolehubah prestasi utama tugas sejurus selepas WMT. Untuk berbuat demikian, kami menjalankan model linear am (GLM) untuk tugasan NBack dan Flanker dengan kumpulan latihan (WMT lwn. CMP) sebagai faktor kesan dan keadaan tugas (N-Back: memori kerja tinggi lwn. rendah; Flanker: kongruen lwn. . tidak kongruen) sebagai faktor kesan rawak.

2.4.2 Analisis Permodelan Resapan Keputusan

Kami menggunakan pendekatan hierarki Bayesian untuk menyesuaikan parameter model resapan keputusan (DDM) kepada tugas Flanker menggunakan JAGS (Plummer, 2003) dan modul JAGS-Wiener (Wabersich & Vandekerckhove, 2014) bersama-sama dengan pakej jags (Plummer, 2018) dalam R. Kami menggunakan cadangan prior untuk pemodelan keputusan penyebaran hierarki dalam Wiecki et al. (2013). Pemasangan dijalankan dengan tiga rantai, 100,000 sampel terbakar dan 10,000 sampel posterior dengan kadar penipisan 10 sampel. Konvergensi dinilai menggunakan pemeriksaan visual, dan dengan memastikan langkah psrf berada di bawah 1.05 untuk semua parameter. Kadar hanyut dikira sebagai gabungan linear berwajaran bagi rangsangan sasaran dan bukan sasaran untuk membezakan sumbangan relatif setiap satu kepada kadar pengumpulan bukti. Di sini, kami menyesuaikan DDM dengan tingkah laku kanak-kanak dalam tugas Flanker. Kami tidak memuatkan data daripada tugas N-Back kerana ia memerlukan respons hanya pada percubaan sasaran, yang merupakan minoriti kecil (25%) daripada semua percubaan.

Dalam spesifikasi DDM kami, magnitud pekali kadar hanyut memberitahu kami tentang betapa kuatnya setiap rangsangan mempengaruhi proses pengumpulan bukti. Dalam tugas flanker, kanak-kanak harus memberi tumpuan kepada ikan sasaran kerana ia sahaja memberikan bukti untuk tindak balas yang betul dalam setiap percubaan. Arah yang dihadapi oleh ikan distraktor mengapit adalah tidak relevan dan harus diabaikan. Oleh itu, kami menentukan kadar hanyut mengikut persamaan (1) di bawah. Kami membuat hipotesis bahawa 1– 2 (iaitu, berat pada maklumat yang berkaitan tolak yang tidak relevan) sepatutnya lebih besar dalam WMT berbanding dalam kumpulan CMP.

2.5 Pengumpulan dan analisis data fMRI

Penerangan terperinci tentang prapemprosesan fMRI, parameter pengimbasan dan fMRI GLM boleh didapati dalam Kaedah Tambahan.

2.6 Perkaitan antara prestasi tugas kognitif selepas latihan

Kami menyiasat jika ukuran kebolehubahan intra-individu dikira sejurus selepas latihan boleh berfungsi sebagai penunjuk hasil masa depan yang berkaitan pada penilaian susulan berikutnya. Secara khusus, kami meneliti jumlah skor dalam SDQ (Woerner et al., 2002), ukuran pemeriksaan tingkah laku dan kesejahteraan psikologi yang biasanya diberikan dalam tetapan klinikal untuk mengenal pasti kawasan yang berpotensi bermasalah dalam kanak-kanak yang memerlukan penilaian lanjut oleh pakar. SDQ telah diisi oleh ibu bapa 6 bulan selepas latihan. Kami juga memeriksa ujian prestasi akademik dalam membaca dan dua subskala matematik (geometri dan aritmetik) yang dijalankan 12 bulan selepas latihan. Kami memberi tumpuan kepada kemahiran akademik khusus ini kerana hasil daripada sampel bebas dalam Berger et al. (2020), yang menunjukkan bahawa WMT meningkatkan geometri dan skor bacaan, tetapi bukan aritmetik.

Untuk menyiasat sama ada ukuran kebolehubahan intra-individu boleh menunjukkan hasil masa depan pada penilaian susulan berikutnya merentas semua kumpulan intervensi, kami menjalankan analisis regresi linear teguh Bayesian. Analisis ini menguji sama ada perubahan dalam SDQ dan kemahiran akademik (iaitu, mengawal skor asas) boleh dijelaskan oleh ketepatan kanak-kanak (d-prime) atau kebolehubahan masa tindak balas dalam tugasan kognitif yang dilakukan pada akhir tempoh latihan. Khususnya, kami menggunakan pekali variasi dalam masa tindak balas dan skor d-prima daripada tugas N-Back dan anggaran kadar drift DDM daripada tugas flanker untuk menerangkan hasil masa hadapan. Langkah kebolehubahan susulan atau intra-individu tertentu telah tiada untuk sesetengah kanak-kanak (bilangan maksimum nilai yang hilang untuk sebarang ukuran ialah 4). Untuk menggunakan sebanyak mungkin data daripada sampel fMRI kecil kami, kami mengaitkan nilai yang hilang menggunakan pakej 'tikus' (van Buuren & Groothuis-Oudshoorn, 2011) dalam R. Kami menjana 10 set data imput yang berbeza dan sesuai dengan regresi linear Bayesian kepada setiap daripada mereka menggunakan pakej R, 'brms' (Bürkner, 2018) sebagai antara muka kepada STAN (Stan Development Team, 2020). Kami membuat kesimpulan akhir kami daripada gabungan pengedaran posterior kesemua sepuluh model regresi teguh untuk mengurangkan pengaruh mana-mana satu set nilai yang dikira pada keputusan kami. Setiap satu daripada 10 model menggunakan pembolehubah bersandar dan bebas berskor z dan pendahuluan pelajar-t untuk semua kesan tetap (min=0, SD = 1, darjah kebebasan=10). Setiap model menggunakan 6000 sampel SKMM merentas tiga rantai bebas selepas 1000 sampel pemanasan untuk setiap rantai dan langkah penipisan=5. Set penuh pembolehubah regressor dan keputusan daripada regresi ini dilaporkan dalam Jadual S7. Semua regresi dikawal untuk prestasi garis dasar bagi setiap pembolehubah bersandar, yang secara berkesan menganggarkan perubahan dalam hasil.

2.7 Replikasi konsep dan generalisasi menggunakan sampel bebas

Kami menguji sama ada aspek teras akan meniru atau digeneralisasikan dalam dua sampel bebas yang lebih besar. Replikasi konseptual melibatkan analisis novel data daripada Berger et al. (2020), seterusnya dirujuk sebagai kajian BFHSW. Kajian BFHSW telah dijalankan dalam sampel berasingan kanak-kanak gred 1 (umur=6–7 tahun, min = 6.8 tahun, SD=4.3 bulan) daripada yang mana sampel fMRI kami telah diambil. Walau bagaimanapun, kedua-dua kajian menggunakan prosedur WMT yang sama, serta banyak instrumen penilaian yang sama pada peringkat awal dan susulan. Pertindihan ini membolehkan kami menguji perkaitan antara perubahan dalam ICV masa tindak balas selepas latihan dan perkaitannya dengan kemahiran akademik pada 12-susulan bulan seperti sampel fMRI kami, walaupun mengira ICV masa tindak balas daripada perencatan tindak balas dan bukannya tugas ingatan yang berfungsi (lihat 2.7.1 untuk butiran). Kami juga menguji sama ada perkaitan antara kebolehubahan intraindividu dalam prestasi tugas dan ukuran kesejahteraan semasa dan masa depan yang kami temui dalam sampel fMRI kecil kami akan digeneralisasikan kepada kumpulan kanak-kanak yang lebih besar yang mengambil bahagian dalam kajian Otak Remaja dan Perkembangan Kognitif (ABCD). (Casey et al., 2018).

Berger et al. (2020) melaksanakan intervensi WMT yang sama dan penilaian pra dan pasca latihan yang sama pada titik masa susulan yang sama (6 dan 12 bulan selepas tamat latihan) yang digunakan dalam sampel fMRI kami dalam set berasingan 572 kanak-kanak (umur 6-7 tahun). Dalam sampel ini, kumpulan WMT termasuk 279 peserta yang melakukan WMT yang sama seperti dalam sampel awal kami. Kumpulan kawalan menerima sama ada arahan sekolah standard, latihan kawal selia kendiri yang serupa dengan sampel awal kami, atau latihan perisian pembelajaran. Mengikuti prosedur yang ditetapkan oleh Berger et al. (2020), kami membandingkan perubahan dalam ICV dalam masa tindak balas selepas WMT dengan 101 kanak-kanak yang menerima pengajaran sekolah standard. Walau bagaimanapun, ujian utama kami tentang perkaitan antara perubahan dalam ICV sepanjang tempoh intervensi lima minggu dan penambahbaikan dalam bacaan atau markah geometri 1 tahun selepas latihan telah dijalankan di seluruh 521-565 kanak-kanak yang kami mempunyai semua langkah yang berkaitan pada setiap masa. titik (lihat Jadual 1 dan 2 untuk butiran).

Kami mengira kebolehubahan intra-individu dalam masa tindak balas daripada tugas perencatan tindak balas dan bukannya tugas memori kerja dalam kajian BFHSW. Kajian itu tidak termasuk tugas memori kerja dengan respons pantas yang mencukupi daripada setiap kanak-kanak untuk mengira kebolehubahan intra-individu dengan pasti dalam masa tindak balas. Walau bagaimanapun, ia termasuk tugas Go/Nogo, yang mengukur perencatan tindak balas, pada semua gelombang penilaian yang boleh kami gunakan untuk mengira kebolehubahan intra-individu dalam masa tindak balas. Oleh itu, untuk menguji perkaitan antara peningkatan dalam kebolehubahan intra-individu selepas latihan dan jangka panjang, pemindahan jauh kepada kemahiran akademik, kami mengira ICV sebagai sisihan piawai RT percubaan dibahagikan dengan min RT percubaan. Ambil perhatian bahawa kami mengira ICV daripada ujian yang betul hanya seperti yang kami lakukan untuk semua tugas dalam sampel awal dan konsisten dengan prosedur standard dalam literatur (Bellgrove et al., 2004; Bos et al., 2020; Fagot et al., 2018; Marciano & Yeshurun, 2017). Kami merujuk kepada analisis ini sebagai replikasi konsep kerana kami menggunakan tugas Go/Nogo dan bukannya N-back. Akhir sekali, kami hanya menguji kemahiran akademik dalam sampel BFHSW kerana ramai ibu bapa tidak melengkapkan SDQ untuk anak-anak mereka dalam kajian itu.

Kami menyesuaikan model regresi linear menggunakan Stata (StataCorp 2015). Secara khusus, kami mengikuti kaedah yang dilaporkan oleh Berger et al. (2020) dan menganggarkan regresi kuasa dua terkecil biasa dengan ralat piawai teguh berkumpul di peringkat bilik darjah. Semua model regresi termasuk kovariat kawalan untuk jenis rawatan, sekolah, jantina, umur dan prestasi garis dasar dalam kedua-dua pembolehubah bersandar (geometri atau skor bacaan) dan ICV daripada tugas Go/Nogo.

For more information:1950477648nn@gmail.com