新たなビッグデータ研究、あらゆる年齢で脳トレの「用量」と認知改善の明確な関連を明らかに

サンフランシスコ（カリフォルニア州）、2023年7月17日 -- 心理学者Allen Osman博士およびLumos Labs研究チームが主導する研究は、Lumosityのゲームプレイから得たビッグデータを活用し、認知トレーニングが認知パフォーマンスに与える影響について新たな知見を示しました。PLOS ONEに掲載された本研究は、10万人以上の実世界コホートに対する大規模分析を行うことで、いくつかの先行研究の限界に対処することを目的としました。結果は、すべての年齢層において、トレーニング量と複数の認知領域における有意なパフォーマンス改善との間に、強く一貫した関係があることを示しています。さらに、一部の研究で見られた認知トレーニングによる改善の欠如は、不十分なトレーニング用量に起因する可能性があることが示唆されました。

Osman博士は次のように述べています。「脳トレへの関心は、正常な認知を高めたり認知障害を改善したりする可能性から生まれますが、これまでの研究では結果がまちまちでした。本研究の優れた点は、成人期を通じて複数の認知領域にわたって用量反応関係が普遍的であることを示しただけでなく、以前の脳トレ効果の検出失敗の一部が、小さく不十分な用量に起因していた可能性があることも示した点です。」

本研究は、すべての人口統計学的属性のLumosityユーザーから得た大規模な匿名化データセットを活用しました。これらのユーザーは、トレーニング中の複数時点で別途神経認知テストも受けました。Lumosityプログラムは、認知トレーニング課題を短いゲームに適応させたライブラリで構成され、これらのゲームを記憶、注意力、問題解決、認知的柔軟性、情報処理速度、言語、数学など複数の認知領域に分類しています。

研究参加者はNeuroCognitive Performance Test（NCPT）も完了しました。NCPTには、短期記憶、作業記憶、情報処理速度、推論、その他の認知領域を評価する検証済みのコンピュータ化神経認知テストが含まれます。ゲーム化されていないNCPTテストは、Lumosityゲームで使用される課題とは別です。本研究はLumosityトレーニングの過程でNCPTパフォーマンスの変化をモニタリングし、研究者が「学習の転移」、すなわちLumosityゲームでのトレーニングが異なる認知テストのパフォーマンスにどの程度転移するかを測定できるようにしました。

Osman博士は、Lumosityからの学習の転移は、Hardyら（2015）の大規模ランダム化能動対照試験を含む先行研究ですでに実証されていると指摘しています。「しかし従来の試験とは異なり、当社の『ビッグデータ』アプローチにより、トレーニングとテストパフォーマンスの間の『用量反応関数』、つまり異なる量のトレーニングが神経認知パフォーマンスの異なる規模の改善にどう対応するかを正確に測定できました。」

これらの用量反応関数は、年齢、性別、教育レベルに基づく異なる認知領域および多様なグループ間で一貫していました。より多くのトレーニングはより大きなNCPT改善につながり、最大改善のかなりの割合は約20時間の累積Lumosityトレーニングで達成可能でした。

本研究は、認知トレーニングの有効性が成人期を通じて変化するかどうかについてもさらに光を当てています。興味深いことに、すべての年齢グループで同量の学習転移が観察され、認知トレーニングの有効性が年齢とともに低下しないことを示唆しています。これは認知トレーニングに取り組む高齢者にとって前向きな示唆です。この知見は、Hardyら（2015）が実施した統制実験研究において、高齢者と若年者の認知トレーニング有効性を比較したNgら（2020）の類似の知見を再現しています。

最後に、本研究は学習と認知老化のメカニズムについて興味深い手がかりを提供します。NCPTでのパフォーマンス改善は、認知トレーニングからの学習の転移によるものか、単にNCPTを複数回受けることによるものかのいずれかから生じる可能性があります。著者が採用した分析アプローチにより、認知トレーニングに帰属する改善とNCPTの直接練習による改善を区別できました。データ分析の結果、高齢者は若年者と比較してNCPT直接練習からの利益が少なかったものの、転移関連の改善はすべての年齢で一貫していることが明らかになりました。Osman博士は説明します。「直接練習と転移の解離は、これら2つの学習形式が同一の認知プロセスを伴わなかったこと、および認知トレーニング効果に関与するプロセスが成人期を通じて保存されていたことを示唆しています。」

「Transfer of learning: Analysis of dose-response functions from a large-scale, online, cognitive training dataset」と題された論文はオープンアクセスで、PLOS ONEのウェブサイトでオンライン閲覧できます。

Lumos Labsについて

Lumosityの開発元であるLumos Labsは、あらゆる人が自分の心の可能性を発見できるよう力を与えるというミッションのもと、認知ヘルスとデジタルメディシンの分野で先駆的な存在です。同社のLumosityプログラムは180以上の国から1億人以上のメンバーを集め、75億回以上の認知ゲームプレイからなるデータセットに貢献し、大学研究グループとの100以上の共同研究を支えています。Lumos Labsの医療部門Lumosity DTxは、FDA認可のデジタルメディシン開発の最前線にあります。Future of Privacy Forumよりデータ管理で表彰を受けたLumos Labsは、メンバーのプライバシーを保護しながら認知研究の推進を支援することを誇りとしています。詳細は https://www.lumoslabs.com/ をご覧ください。

参考文献

Osman, A. M., Jaffe, P. I., Ng, N. F., Kerlan, K. R., & Schafer, R. J. (2023). Transfer of learning: Analysis of dose-response functions from a large-scale, online, cognitive training dataset. PLOS ONE, 18(5), e0281095. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0281095

Ng, N. F., Osman, A. M., Kerlan, K. R., Doraiswamy, P. M., & Schafer, R. J. (2021). Computerized Cognitive Training by Healthy Older and Younger Adults: Age Comparisons of Overall Efficacy and Selective Effects on Cognition. Frontiers in Neurology, 11, 564317. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2020.564317/full

Hardy JL, Nelson RA, Thomason ME, Sternberg DA, Katovich K, Farzin F, et al. (2015) Enhancing Cognitive Abilities with Comprehensive Training: A Large, Online, Randomized, Active-Controlled Trial. PLoS ONE 10(9): e0134467. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0134467