Parte 1: Transferencia del entrenamiento de la memoria de trabajo al control inhibitorio de la distracción auditiva

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Florian Kattner1

Recibido: 26 de agosto de 2020 / Aceptado: 18 de diciembre de 2020 / Publicado en línea: 15 de enero de 2021

© El autor(es) 2021

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Resumen

Trabajo extendidomemoriaSe ha demostrado que el entrenamiento con la tarea dual n-back mejora el rendimiento en varias tareas cognitivas no entrenadas, pero los hallazgos previos fueron inconsistentes con respecto al alcance de dicha transferencia. La tarea de entrenamiento dual n-back aborda múltiples componentes del trabajomemoriaya que la información secuencial de dos modalidades de estímulo diferentes debe codificarse, mantenerse, monitorearse continuamente y actualizarse simultáneamente en el trabajomemoriamientras que la información irrelevante necesita ser inhibida. Sin embargo, no está claro qué funciones ejecutivas explican los efectos de transferencia observados. En este estudio, el grado de control inhibitorio requerido durante el entrenamiento se manipuló comparando dos versiones de la tarea dual n-back en la que se pide a los participantes que respondan o retengan una respuesta en las pruebas menos frecuentes cuando un ítem era idéntico a otro. n juicio de vuelta. Se demostró que ocho 80-min sesiones de entrenamiento con versiones adaptativas de ambas tareas n-back mejoran la actualización de la memoria de trabajo. Además, en contraste con la tarea n-back estándar, se encontró que el entrenamiento en la tarea n-back inhibidora reduce la interferencia en el trabajo.memoriaproducido por el habla irrelevante para la tarea. Este resultado sugiere que la mayor demanda de control inhibitorio durante el entrenamiento permite la transferencia a la inhibición de la interferencia del distractor, mientras que la tarea n-back estándar afecta principalmente al trabajo.memoriaactualizando Los efectos del entrenamiento no se transfirieron a la inhibición de respuestas espacialmente incompatibles en una tarea de Simon, y no produjeron efectos de transferencia lejanos a funciones ejecutivas no entrenadas o medidas de inteligencia fluida.

Palabras clave de trabajomemoriaentrenamiento · tarea n-back · control inhibitorio · interferencia de distractores · efecto de habla irrelevante

Transferencia del entrenamiento de la memoria de trabajo al control inhibitorio de la distracción auditiva

Laboralmemoriase refiere a un sistema cognitivo de capacidad limitada que permite el almacenamiento y procesamiento temporal (p. ej., manipulación, monitoreo) de información para respaldar los procesos de pensamiento y acción (ver Baddeley 2003; Cowan 2017; Miyake y Shah 1999). Se ha demostrado que las diferencias individuales en la capacidad de trabajomemoriaestán relacionados con varias habilidades cognitivas o verbales complejas, como el razonamiento (Fry y Hale 1996; Kyllonen y Christal 1990), la resolución de problemas y la inteligencia general (p. ej., Conway et al. 2003; pero véase Harrison et al. 2013), comprensión lectora (Daneman y Carpenter 1980;

Engel et al. 1991), y escucha selectiva en situaciones de cóctel (Conway et al. 2001). Laboralmemoriael deterioro, por otro lado, se ha asociado con déficits de atención y problemas de aprendizaje (Alloway 2009; Marti-Hussein et al. 2005). Más recientemente, varios estudios demostraron que trabajarmemoriaLa capacidad se puede mejorar a través de un amplio entrenamiento cognitivo, tanto en niños como en adultos, lo que lleva a una mejora en varias tareas cognitivas que abordan la comprensión de lectura, el control ejecutivo, la memoria episódica o la inteligencia fluida (Buschkuehl et al. 2008; Chein y Morrison 2010; Dahlin et al. 2008a, b; Jaeggi et al. 2008, 2010; Klingberg et al. 2002; Salminen et al. 2012; Schmiedek et al. 2010; Thorell et al. 2009). Sin embargo, varios estudios bien controlados no lograron replicar estos efectos de transferencia generalizados que resultan del entrenamiento de la memoria de trabajo (Melby-Lervåg y Hulme 2013; Redick et al. 2013; Thompson et al. 2013). Por lo tanto, las revisiones y los metanálisis sobre la eficacia del entrenamiento de la memoria de trabajo sacaron conclusiones bastante inconsistentes (Au et al. 2015; Dougherty et al. 2016; Karbach and Verhaeghen, 2014; Melby-Lervåg et al.2016; Melby-Lervåg and Hulme 2013; Soveri et al. 2017; von Bastian y Oberauer 2013b). Todavía hay un debate en curso sobre las funciones cognitivas específicas que se benefician del entrenamiento de la memoria de trabajo, y en qué medida la mejora relacionada con el entrenamiento de estas funciones produce la transferencia a tareas no entrenadas que requieren habilidades cognitivas más generalizadas, como la flexibilidad cognitiva, problemas. -Inteligencia resolutiva o fluida. A partir de los datos empíricos disponibles, se puede concluir que la transferencia del entrenamiento de la memoria de trabajo es más probable en tareas de transferencia que son estructuralmente similares a las tareas entrenadas (cerca de la transferencia) que cuando las tareas de transferencia comparten solo algunas características con la tarea entrenada (lejos). transferencia), pero todavía hay muy poca comprensión de los mecanismos cognitivos exactos y los componentes de la memoria de trabajo que permiten la transferencia (Gathercole et al. 2019; Shipstead et al. 2010; Simons et al. 2016).

La mayoría de los modelos de trabajomemoriadistinguir (a) uno o varios búferes de almacenamiento o componentes de mantenimiento de (b) un componente de control ejecutivo que permite monitorear y manipular la información almacenada (Baddeley 1996, 2003; Baddeley y Hitch 1974; Engle 2002; Miyake y Shah 1999; Oberauer et al. 2000). Tareas de entrenamiento cognitivo, como la tarea dual n-back, que se ha demostrado que mejora con éxito la capacidad de la memoria de trabajo (es decir, el número n de elementos que se actualizarán en el trabajo).memoria; véase Jaeggi et al. 2008), por lo general requieren tanto el mantenimiento como el control ejecutivo (p. ej., actualización) de la información en la memoria de trabajo, pero aún no está claro qué funciones ejecutivas se benefician más del entrenamiento cognitivo y cómo la mejora relacionada con el entrenamiento se relaciona con la transferencia. Se descubrió que la actualización y el monitoreo de la memoria de trabajo, el cambio de conjuntos (es decir, la flexibilidad cognitiva o el cambio de tareas) y la inhibición son las tres funciones principales del control ejecutivo, que están involucradas en muchas tareas cognitivamente exigentes (Miyake et al. 2000), pero la mayoría de los estudios sobre el entrenamiento de la memoria de trabajo parecen haber utilizado tareas que requieren principalmente el componente de actualización y seguimiento (p. ej., Dahlin et al. 2008a, b; Jaeggi et al. 2008; Kühn et al. 2013; Lilienthal et al. 2013). ; Salminen et al. 2016). En una tarea dual típica de n-back, a los participantes se les presentan dos secuencias de estímulos (auditivos y visuales) de las que solo es necesario memorizar los elementos de los últimos (n) intentos. La tarea del participante es indicar si alguno de los dos ítems del ensayo actual es idéntico a uno de los ítems que se presentaron exactamente n ensayos antes. Por lo tanto, se requiere monitorear y actualizar continuamente la información que se mantendrá en la memoria de trabajo, pero la tarea también puede implicar la inhibición de elementos actualmente irrelevantes y el cambio de atención entre las dos secuencias de modalidades de estímulo. Más específicamente, se ha sugerido que la tarea n-back requiere no solo la codificación, el almacenamiento y el ensayo de elementos, sino también el descarte (inhibición) de elementos previamente codificados y el reposicionamiento (actualización) de la información a recordar en el trabajo. memoria (Postle et al. 2001). Si bien los resultados empíricos aún son escasos y también inconsistentes, hay alguna evidencia que sugiere que el entrenamiento prolongado en la tarea dual n-back mejora la actualización y el monitoreo, mientras que no necesariamente puede generalizarse a otras funciones del control ejecutivo, como la configuración. cambio o inhibición (Dahlin et al. 2008a, b; Salminen et al. 2012; von Bastian y Oberauer 2013a).

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El propósito del presente estudio es investigar si el entrenamiento de la memoria de trabajo se puede utilizar para mejorar la función de control inhibitorio de la memoria de trabajo. Se demostró que las diferencias individuales en la fuerza del control inhibitorio predicen tanto el desarrollo como el declive de las capacidades cognitivas relacionado con la edad (Diamond y Gilbert 1989; Hasher y Zacks 1988; Salthouse y Meinz 1995). Estos hallazgos sugieren que el control inhibitorio también puede beneficiarse del entrenamiento cognitivo, lo que podría tener implicaciones importantes, en particular, para el mantenimiento de la inhibición en la vejez. Sin embargo, se ha argumentado que la inhibición puede no ser un mecanismo unitario, sino referirse a tres procesos funcionalmente distintos (ver Friedman y Miyake 2004): (1) supresión de respuestas prepotentes o automáticas (como en una tarea de Stroop; Stroop 1935), (2) control inhibitorio de la interferencia producida por estímulos irrelevantes (como en una tarea de acompañamiento; Eriksen y Eriksen 1974; o en un "paradigma de sonido irrelevante"; Jones y Macken 1993; Salamé y Baddeley 1982), y (3 ) inhibición de la información en la memoria (p. ej., para evitar la interferencia proactiva). Se ha encontrado que la inhibición de respuestas prepotentes y la inhibición de estímulos irrelevantes (control de interferencia) pueden estar estrechamente relacionadas, mientras que la inhibición de interferencia proactiva parece ser un proceso separado (Friedman y Miyake 2004).

Si bien hay algunos indicios de que la inhibición de la respuesta prepotente se puede mejorar con la práctica (en particular cuando se combina con la estimulación transcraneal de corriente continua; Ditye et al. 2012), se sabe muy poco sobre los posibles efectos de un entrenamiento prolongado de la memoria de trabajo en el otras formas de control inhibitorio. Aquí, se comparó el efecto de dos tipos diferentes de entrenamiento de la memoria de trabajo, que varían en el grado de control inhibitorio requerido, con respecto a sus efectos de transferencia sobre (a) la capacidad de suprimir respuestas prepotentes (inhibición de respuesta) y (b) la capacidad de inhibir la interferencia de información auditiva irrelevante (resistencia a la distracción auditiva). Específicamente, se entrenó a un grupo de participantes en una tarea estándar dual n-back que se supone que implica principalmente la actualización y el control de los contenidos en la memoria de trabajo (Braver et al. 1997; Jaeggi et al. 2007), y posiblemente hasta cierto punto otros procesos de control inhibitorio, como la inhibición de información de estímulo irrelevante (Postle et al. 2001). Para mejorar experimentalmente el grado de control inhibitorio involucrado en el n-back dual, se entrenó a un segundo grupo en una versión "inhibitoria" de la tarea n-back dual (n-back inhibidor) en la que las respuestas tenían que darse predominantemente, y los participantes tenían que inhibir ocasionalmente la respuesta dependiendo de la información actual mantenida en la memoria de trabajo (es decir, en "ensayos n-back"). Se espera que ambos tipos de entrenamiento n-back mejoren las habilidades de actualización de la memoria de trabajo que se probaron con una tarea de actualización visual no entrenada antes y después del entrenamiento (adoptado de Dahlin et al. 2008a). Además, suponiendo que la inhibición de la respuesta y la resistencia a la interferencia del distractor están estrechamente relacionadas (Friedman y Miyake 2004), se puede esperar que cualquier mejora relacionada con el entrenamiento en la tarea inhibitoria dual n-back induzca una mayor transferencia al rendimiento en otras tareas que requieren la supresión de respuestas prepotentes o control inhibitorio de estímulos irrelevantes, en comparación con la tarea dual n-back estándar con menores demandas de inhibición. Por tanto, la transferencia de los dos tipos de entrenamiento de la memoria de trabajo se evaluó tanto en términos de inhibición de la respuesta como del grado de interferencia producido por los distractores auditivos. Además, se evaluó la transferencia lejana para funciones ejecutivas no relacionadas (es decir, cambio de tareas) y habilidades cognitivas más generalizadas (es decir, habilidades para resolver problemas relacionadas con la inteligencia fluida) para las cuales se informó previamente sobre la transferencia (p. ej., Jaeggi et al. 2008) .

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La generalización a la inhibición de la respuesta se evaluó con la tarea de Simon (Hedge y Marsh 1975) en la que se presenta un objetivo en una ubicación que es espacialmente compatible o incompatible con la ubicación de la respuesta. Específicamente, en pruebas compatibles, se debe dar una respuesta con la mano que corresponda a la ubicación del objetivo (la respuesta pre-potente), mientras que en pruebas incompatibles, la respuesta se debe hacer con la otra mano y la respuesta pre-potente. la respuesta potente necesita ser inhibida. Por lo general, se observan incrementos en el tiempo de respuesta en ensayos incompatibles, en comparación con ensayos compatibles (el efecto Simon). Se podría esperar que el entrenamiento de la memoria de trabajo inhibitorio afecte la inhibición de la respuesta: si la mejora del control inhibitorio relacionada con el entrenamiento mejoró la capacidad de suprimir respuestas prepotentes, dominantes o automáticas (Friedman y Miyake 2004), entonces se deben observar efectos Simon reducidos. en el post-test en el grupo inhibitorio n-back.

Además, se podría esperar la transferencia del entrenamiento inhibitorio también con respecto al control inhibitorio de la distracción auditiva. Es bien sabido que los sonidos irrelevantes para la tarea, como el habla o las secuencias de tonos aleatorios, interrumpen el desempeño en series a corto plazo.memoria(p. ej., Colle y Welsh 1976; Jones et al. 2004; Jones y Macken 1993; LeCompte et al. 1997; Salamé y Baddeley 1982). Si bien estas interrupciones se explicaron originalmente con la interferencia por contenido relacionada con el habla en el "bucle fonológico" (Baddeley y Hitch 1974; Salamé y Baddeley 1982), más tarde se demostró que una interrupción similar también puede ser producida por sonidos no fonológicos. (p. ej., cambio de tonos; Jones y Macken 1993), y se ha sugerido que la interferencia puede ser específca al procesamiento del orden serial en la memoria a corto plazo (p. ej., Jones y Macken 1993, 1995). Más específicamente, de acuerdo con el registro episódico orientado a objetos (Jones et al. 1996), se supone que la distracción auditiva es un subproducto de los procesos de organización perceptiva que permiten la segregación y agrupación de objetos auditivos (durante el análisis de la escena auditiva; Bregman 1990). Se espera que cualquier cambio en el estado del sonido de fondo dé lugar a la formación de un nuevo objeto auditivo, que se vincula automáticamente a los objetos anteriores (mediante "punteros"), creando así un flujo ordenado. En una tarea de recuerdo en serie, se puede utilizar el ensayo articulatorio (como un proceso de planificación motora) para formar y actualizar deliberadamente enlaces entre elementos que se recordarán, lo que permite el mantenimiento y la recuperación de información en serie. Sin embargo, los procesos automáticos de organización de la percepción auditiva forman enlaces adicionales entre los sonidos de estado cambiante irrelevantes para la tarea, que luego interfieren con la planificación motora deliberada y los procesos de ensayo durante el recuerdo en serie. De acuerdo con esta explicación de interferencia por proceso (Hughes y Marsh 2017; Jones et al. 2004; Jones y Macken 2018), se ha encontrado que el grado de distracción aumenta con la magnitud (p. ej., la distancia en el tono entre tonos sucesivos; Jones et al. 1999) y el número de cambios entre eventos auditivos sucesivos irrelevantes para la tarea dentro de un intervalo de tiempo dado (es decir, el efecto de dosis de palabra/token; Bridges y Jones 1996; Tremblay y Jones 1998, Exp. 5 ). Además, se encontró que el sonido de estado cambiante (habla o tonos variables) interrumpe el desempeño en una tarea de recuerdo en serie, pero no en tareas que no requieren procesamiento de orden en serie (p. ej., la "tarea de elementos faltantes"; Beaman y Jones 1997; Hughes et al. 2007; Jones y Macken 1993), a menos que los participantes adopten una estrategia de ensayo en serie (Beaman y Jones 1998; Hughes y Marsh 2020b). Además de esta interferencia específica de la tarea con el procesamiento del orden en serie, se ha propuesto más recientemente que la distracción auditiva puede surgir también de la captura atencional, con sonidos significativos o acústicamente desviados que desvían la atención de la tarea focal (ver la "relación del mecanismo dúplex"). "; Hughes 2014; Hughes et al. 2005). En contraste con la interferencia por proceso, esta forma de distracción parece ser menos específica para el procesamiento de pedidos en serie (afectando el rendimiento también en procesos a corto plazo no en serie).memoriaTareas; por ejemplo, la "tarea del elemento faltante", Hughes et al. 2007; Vachon et al. 2017), y puede ser más susceptible al control cognitivo que a la interferencia por proceso (Hughes et al. 2013; Hughes y Marsh 2020a). Además, se ha informado que el grado de captura atencional provocada por desviaciones auditivas, pero no el efecto de cambio de estado (que indica interferencia por proceso), estaba relacionado con el trabajo del participante.memoria(Hughes et al. 2013; Sörqvist et al. 2010) (pero véase Körner et al. 2017). No está del todo claro en qué medida el efecto disruptivo del habla irrelevante en el recuerdo serial es causado por la interferencia acústica con el procesamiento de órdenes seriales y la captura atencional, pero hay evidencia que sugiere que al menos el habla significativa (por ejemplo, oraciones completas en comparación con a listas de sílabas o palabras en estado cambiante) puede alterar el rendimiento a través de ambos mecanismos (ver Bell et al. 2017; Hughes y Marsh 2020b). Además, los hallazgos de reducción de la interrupción del recuerdo serial (1) después de la presentación repetida del mismo flujo de habla irrelevante (es decir, habituación; Banbury y Berry 1997; Bell et al. 2012), (2) en oyentes ciegos con procesamiento auditivo mejorado habilidades (Kattner y Ellermeier 2014), y (3) después de un entrenamiento específico de la atención auditiva (Kattner y Ellermeier 2020) sugieren que el efecto perturbador del habla irrelevante puede atribuirse parcialmente a la desviación de la atención.

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En el presente estudio, la transferencia del entrenamiento cognitivo se evaluó en términos del efecto perturbador del habla irrelevante para la tarea, en comparación con el ruido, en el recuerdo serial. Si el efecto disruptivo del habla dependiera de la capacidad general de la memoria de trabajo, entonces se esperaría que ambas piezas de entrenamiento cognitivo con la tarea dual n-back reduzcan la distracción. Por el contrario, si la distracción auditiva estuviera específicamente relacionada con el control inhibitorio de un sonido irrelevante, entonces el entrenamiento n-back inhibitorio debería resultar en una mayor atenuación de la distracción auditiva que el entrenamiento n-back estándar con menos demandas de control inhibitorio. Específicamente, el entrenamiento inhibitorio n-back podría mejorar la capacidad de resistir o resolver la interferencia del entorno externo (Friedman y Miyake 2004). De acuerdo con la descripción del mecanismo dúplex de la distracción auditiva, se podría argumentar que la captura de la atención por parte del habla irrelevante probablemente dependa del control inhibitorio, mientras que la interrupción debida al sonido de estado cambiante (en el habla irrelevante) no debería depender de ninguna forma. del control cognitivo (Hughes 2014; Hughes et al. 2013). Por lo tanto, cabría esperar que el control inhibitorio mejorado (o la resistencia a la interferencia del entorno externo) prevenga la desviación de la atención por el habla irrelevante, mientras que la interrupción presumiblemente incontrolable debido a la naturaleza cambiante del habla debería permanecer. Por lo tanto, un entrenamiento del control inhibitorio debería conducir a la atenuación, pero no a la eliminación total del efecto irrelevante del habla. Alternativamente, también se podría argumentar que el control inhibitorio mejorado del sonido de estado cambiante irrelevante (p. ej., la inhibición de la formación de flujos auditivos irrelevantes) puede reducir la interferencia específica entre la agrupación auditiva y el proceso de seriación, lo que podría conducir a una atenuación o atenuación más fuerte. incluso una eliminación del efecto de habla irrelevante.

Además de los efectos de transferencia sobre el desempeño en tareas que involucran funciones ejecutivas similares a las tareas de entrenamiento—trabajomemoriaactualización, supresión de respuestas predominantes (efecto Simon) y resistencia a la interferencia del habla irrelevante; el presente estudio también probó la posibilidad de efectos de transferencia lejana en (a) los costos de tiempo de respuesta resultantes del cambio de tarea (que indica el conjunto cognitivo -capacidades de cambio; Rogers y Monsell 1995) y (b) capacidades generales de resolución de problemas, que están relacionadas con la inteligencia fluida (Jaeggi et al. 2008).