Construyendo juegos para entrenar el cerebro

 El Brain Game Center de la Universidad de California, Riverside, diseña programas de capacitación para mejorar la visión, la audición, la memoria y más.

¿Puede un juego en línea aumentar tu capacidad intelectual? Las empresas comerciales obtienen grandes beneficios vendiendo juegos que afirman mejorar la memoria y agudizar las habilidades de pensamiento. Pero la evidencia científica de su efectividad es confusa en el mejor de los casos. “¿El entrenamiento cognitivo funciona o no? ¿Y por qué tenemos papel tras papel con resultados mixtos? " pregunta Aaron Seitz, PhD, director del Brain Game Center for Mental Fitness and Well-Being de la Universidad de California (UC), Riverside.

Seitz tiene la intención de llegar al fondo de esa pregunta. En una colaboración financiada por el Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) con Susanne Jaeggi, PhD, directora del Laboratorio de Plasticidad y Memoria de Trabajo de la Universidad de California, Irvine, Seitz está reclutando 30,000 voluntarios para un estudio de memoria para explorar qué elementos del cerebro -intervenciones de entrenamiento pueden mejorar la memoria, y para quién.

Los antecedentes de Seitz se encuentran en el campo del aprendizaje perceptivo, el proceso mediante el cual nuestras habilidades sensoriales mejoran con la experiencia (imagine a un músico en ciernes que aprende a distinguir entre notas musicales). En el camino, se dio cuenta de que los programas comerciales de entrenamiento cerebral tomaban prestados conceptos generales del aprendizaje perceptivo pero no lograban incorporar los últimos descubrimientos científicos del campo. Lanzó el Brain Game Center en 2014 para cerrar esa brecha. Junto con científicos de investigación de la psicología y la neurociencia cognitiva, su laboratorio incluye informáticos y programadores que diseñan evaluaciones y juegos de entrenamiento cerebral en línea que son científicamente rigurosos y divertidos de jugar. Sus proyectos actuales abarcan habilidades perceptivas y cognitivas, incluidas la audición, la visión y la memoria de trabajo.

“Quería tomar lo que sabía del aprendizaje perceptivo y aplicarlo a un programa de capacitación destinado a ayudar a las personas en su vida diaria”, dice Seitz, sobre cómo comenzó el Brain Game Center.

Vista de afilado

Seitz obtuvo su doctorado en sistemas cognitivos y neuronales de la Universidad de Boston en 2003 y se unió a la facultad de UC Riverside en 2008. Gran parte de su trabajo inicial se centró en el aprendizaje de la percepción visual. Muchos estudios previos de mejora de la visión habían demostrado mejorar la vista en pruebas de laboratorio, dice. Pero a menudo no lograron transferir ningún beneficio notable a personas fuera del laboratorio. Con la esperanza de cambiar eso, Seitz desarrolló un juego de entrenamiento visual llamado ULTIMEYES que combinaba múltiples enfoques probados del campo del aprendizaje perceptual. El juego presentó un conjunto diverso de estímulos, optimizó la presentación de esos estímulos, utilizó un refuerzo constante y se basó en la información de otros sentidos para facilitar el aprendizaje visual. Probó el juego en un grupo de personas para quienes la vista aguda es vital: el equipo de béisbol de UC Riverside. Durante la caida, 19 miembros del equipo acudieron a su laboratorio para 30 sesiones de entrenamiento de 25 minutos cada una. Después del entrenamiento, los jugadores mejoraron su capacidad para leer las tablas oculares en el laboratorio. La siguiente temporada, también mostraron mejoras en el campo: menos ponches y más carreras creadas (una medida del rendimiento de bateo) en comparación con sus propias estadísticas de la temporada anterior y en comparación con el resto de la liga (Deveau, J., et al. .,Biología actual , vol. 24, N ° 4, 2014).

Seitz reconoce que el estudio tuvo limitaciones, incluido un tamaño de muestra pequeño y ningún grupo de control. “Pero fue una emocionante prueba de concepto”, dice. "Queríamos demostrar que podíamos capacitar a alguien en el laboratorio, probarlo en sus actividades normales y comenzar a evaluar si había transferencia [de los efectos del entrenamiento]".

Desde entonces, ha continuado estudiando entrenamiento de la vista y ha desarrollado otro juego de entrenamiento de la vista, llamado Sightseeing. Si bien los juegos están diseñados para ser divertidos, se basan en la investigación. Con Marcello Maniglia, PhD, un psicólogo investigador asistente en el laboratorio, Seitz tiene como objetivo comprender qué elementos de los programas de capacitación se traducen en mejoras en la visión del mundo real, tanto para las personas que desean agudizar su visión de rango normal como para aquellas con visión discapacidades. “Queremos ser lo más rigurosos posible al comparar diferentes enfoques en la capacitación para que podamos comprender la salsa secreta que conduce a la transferencia del aprendizaje”, dice Maniglia.

Para ello, adoptan una visión holística de la percepción sensorial. La visión no se trata solo de los ojos; también involucra otras funciones cognitivas, como los procesos de atención que permiten a una persona mantener la vista en la pelota mientras se desconecta de lo que sucede en las gradas. Por supuesto, la atención no solo es importante para los atletas. Uno de los proyectos actuales de Maniglia es el desarrollo de programas de formación para mejorar la visión en personas con degeneración macular, que provoca pérdida en el centro del campo visual. “La degeneración macular no solo reduce la visión, sino que conduce a un cambio completo en la forma en que el sistema de atención de la persona interactúa con el mundo”, dice. “Una de nuestras ideas es que un programa de entrenamiento de la vista que tenga en cuenta funciones de orden superior como la atención y la cognición probablemente sería más efectivo”.

Aprendizaje auditivo

Seitz tiene una visión igualmente amplia en su trabajo sobre la audición. Su enfoque es novedoso en el campo de la percepción auditiva, dice E. Sebastián Lelo de Larrea-Mancera, estudiante de doctorado de quinto año que se enfoca en la audición. “La distinción entre percepción y cognición es muy clara en los recuadros que dibujamos en los libros de texto, pero no es muy clara cuando se mira cómo se comporta la gente”, dice. “Estamos interesados ​​en todos los recursos cognitivos que se pueden poner a la tarea de escuchar”.

Inicialmente, Seitz y sus colaboradores se propusieron crear un juego de entrenamiento auditivo similar al que había diseñado para la visión. Pero rápidamente se dieron cuenta de que tenían que dar un paso atrás. Las evaluaciones tradicionales de la audición no eran lo suficientemente sensibles para medir las mejoras dentro del rango de la audición normal, dice. Y no capturaron todas las dimensiones que podrían ser importantes para la experiencia de una persona al escuchar e interpretar sonidos. Por ejemplo, dice Seitz, hasta la mitad de las personas que dicen tener problemas para oír en situaciones del mundo real, como restaurantes ruidosos, en realidad obtienen buenos resultados en los exámenes audiológicos. “Muchos de los procedimientos establecidos para medir la audición tienen 80 o 90 años y realmente no se han actualizado con una comprensión más reciente, no solo de cómo funciona el oído, sino también de cómo funciona el cerebro”, dice.

Para mejorar esas pruebas, Seitz y sus colegas desarrollaron el programa Portable Automated Rapid Testing, que está diseñado para evaluar una variedad de habilidades de procesamiento auditivo (Gallun, FJ, et al., Proceedings of Meetings on Acoustics , Vol. 33, No. 1 , 2018). Él y Larrea-Mancera continúan afinando y validando la prueba, que aprovecha las tabletas y los teléfonos inteligentes para producir pruebas de audición sofisticadas pero accesibles que no requieren laboratorios de prueba insonorizados o audiólogos profesionales. La herramienta está siendo utilizada por investigadores y algunos programas de capacitación en audiología y podría ser utilizada por personas para evaluar su propia audición en casa.

Al mismo tiempo, los investigadores están avanzando con el desarrollo de una aplicación llamada Listen, un juego de entrenamiento cerebral diseñado para agudizar la audición de un jugador. Los jugadores viajan por un paisaje de ciencia ficción, esquivando los obstáculos que se les presentan. Para evitar las amenazas, los jugadores deben responder a las señales sonoras, como saltar cuando se eleva un tono o girar a la izquierda cuando detectan un sonido a su izquierda. El juego es adaptativo y se vuelve más difícil a medida que los jugadores mejoran su capacidad para distinguir entre sonidos. Seitz y Larrea-Mancera están probando el juego en personas sin déficit auditivo, así como en aquellos que tienen pérdida auditiva relacionada con el envejecimiento o una lesión cerebral traumática.

¿Se puede entrenar la memoria?

Mientras tanto, los miembros del laboratorio están avanzando con su estudio de entrenamiento de la memoria. Existe alguna evidencia que sugiere que el juego en general podría ayudar a perfeccionar la memoria de trabajo, la memoria a corto plazo que se usa cuando tienes información en mente mientras tomas acciones o decisiones, como repetir un número de teléfono en tu cabeza mientras buscas un bolígrafo para escribirlo. Al probar tres medidas diferentes de memoria de trabajo, Seitz, Jaeggi y sus colegas encontraron que los jugadores se desempeñaban mejor que los no jugadores en las tres. Entre las personas que no eran jugadores extremos, la correlación era más débil, pero aun así, encontraron que el tiempo dedicado a jugar videojuegos estaba asociado con una mejora de la memoria de trabajo (Waris, O., et al., Computers in Human Behavior , Vol. 97 , No. 1, 2019).

Aún así, la idea del entrenamiento de la memoria es algo controvertida, y la investigación sobre si tales juegos conducen a beneficios en el mundo real ha sido mixta. Seitz cree que eso se debe en parte a que la investigación no ha tenido en cuenta las diferencias individuales en la capacidad de las personas para mejorar a través del entrenamiento de la memoria, y en parte a que estudios anteriores han utilizado demasiados métodos de investigación diferentes, convirtiendo la ciencia en una comparación de manzanas con naranjas. Para que la investigación sobre el entrenamiento de la memoria avance, dice, los investigadores deben comenzar a comparar sistemáticamente las características de estos programas de entrenamiento (Pergher, V., et al., Journal of Cognitive Enhancement , Vol. 4, 2020).

Espera que su último estudio con Jaeggi y sus colegas logre precisamente eso, con la ayuda de una subvención del NIMH. La coordinadora del proyecto a gran escala es Anja Pahor, PhD, una ex investigadora postdoctoral en el laboratorio de Seitz que ahora se desempeña como científica del proyecto con posiciones conjuntas en UC Riverside y el laboratorio de Jaeggi en UC Irvine. “Es un trabajo realmente dinámico, con el Dr. Seitz aportando su experiencia del aprendizaje perceptivo y el equipo del Dr. Jaeggi aportando su experiencia en el ámbito del entrenamiento de la memoria de trabajo”, dice ella.

El proyecto comenzó probando a 1.000 participantes en el laboratorio. Después de perfeccionar sus pruebas y medidas de capacitación, los investigadores lanzaron la parte en línea del estudio, para la cual planean reclutar 30,000 participantes adicionales. Completarán cuestionarios que cubren la demografía, la personalidad, el uso de la tecnología y el historial de juegos, así como una variedad de evaluaciones cognitivas. Entonces comienzan los juegos. Los participantes se involucrarán con diferentes variaciones del entrenamiento de la memoria a través de aplicaciones desarrolladas por Brain Game Center, cada una completando 22 sesiones de entrenamiento que duran de 20 a 30 minutos cada una.

“Nuestro enfoque es recopilar una gran cantidad de datos para que podamos profundizar en los factores mediadores y moderadores para comprender si se produce la transferencia de aprendizaje y en qué circunstancias”, dice Pahor. Por ejemplo, ¿las personas que ya juegan videojuegos pueden mejorar más o menos jugando juegos de memoria funcional? ¿Son los juegos más efectivos en personas que tienen déficits de memoria o en aquellos cuya memoria está dentro del rango normal? ¿Se benefician las personas de los programas de entrenamiento multisensorial que parecen videojuegos, o son tareas de entrenamiento psicológico más sencillas, sin los sonidos ni los gráficos de los juegos, más efectivas para ciertas poblaciones? “Es posible que algunos subgrupos se beneficien más que otros, y ciertos tipos de capacitación pueden ser más apropiados para una determinada persona”, dice.

Si bien la investigación tiene como objetivo comprender los componentes cognitivos del entrenamiento de la memoria, el equipo de Seitz también quiere comprender qué funciona (o no) desde una perspectiva de diseño de juegos. Puedes "pegarle un pellejo a un juego", dice, básicamente agregando un escenario a una serie de tareas de entrenamiento cognitivo. O puede tener una experiencia más inmersiva, con entradas multisensoriales y personajes interactivos que los jugadores deben navegar a través del juego. “Tenemos alguna evidencia preliminar que sugiere que cuando simplemente le pegas una piel, parece perjudicar el rendimiento. Cuando haces un juego más inmersivo, parece que hay mayores diferencias individuales, pero algunas personas ven una mejora mayor en el rendimiento ”, dice Seitz. Si el hallazgo se mantiene, sugiere que el diseño del juego es tan importante como los bloques de construcción cognitivos subyacentes de una tarea de entrenamiento.

Afortunadamente, tiene un equipo que lo ayuda a crear juegos que tienen el potencial de ser divertidos y efectivos. Su laboratorio emplea a cuatro programadores de tiempo completo que crean y modifican los juegos basándose en los objetivos y hallazgos de la investigación de los científicos. El laboratorio también incluye estudiantes graduados, investigadores postdoctorales, científicos de investigación, coordinadores de investigación y muchos asistentes de investigación de pregrado, un equipo que puede sumar hasta 60 o 70 personas en un año sin pandemia.

Seitz también dirige el Laboratorio de Aprendizaje y Memoria, donde realiza investigaciones científicas más básicas sobre el aprendizaje perceptivo, gran parte de la cual se nutre del trabajo en el Brain Game Center. Aunque sus proyectos son de amplio alcance, comparten un hilo conductor: la idea de que al decodificar los componentes básicos de las herramientas de entrenamiento cognitivo, pueden crear aplicaciones para ayudar a las personas a desempeñarse mejor en su vida diaria, ya sea recordando una lista de compras, con una conversación en un restaurante ruidoso o con más jonrones. "Esperamos comprender los ingredientes en los programas de capacitación que podrían ser más o menos efectivos", dice, "y en particular, cómo podemos mezclar esos ingredientes con diferencias individuales para que todos obtengan una receta que funcione para ellos".

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