새로운 빅데이터 연구, 모든 연령에서 뇌 훈련 "용량"과 인지 개선 간의 명확한 연관성 밝혀

샌프란시스코, 캘리포니아, 2023년 7월 17일 -- 심리학자 Allen Osman 박사와 Lumos Labs 연구팀이 주도한 연구는 Lumosity 게임플레이의 빅데이터를 활용하여 인지 훈련이 인지 수행에 미치는 영향에 대한 새로운 통찰을 제공합니다. PLOS ONE에 게재된 본 연구는 10만 명 이상의 실제 코호트에 대한 대규모 분석을 수행함으로써 여러 선행 연구의 한계를 해결하는 것을 목표로 했습니다. 결과는 모든 연령대에서 훈련량과 여러 인지 영역의 유의미한 수행 개선 간에 강하고 일관된 관계가 있음을 나타냅니다. 또한 일부 연구에서 관찰된 인지 훈련으로 인한 개선 부족은 불충분한 훈련 용량에 기인할 수 있음을 시사합니다.

Osman 박사는 "뇌 훈련에 대한 관심은 정상적인 인지를 향상시키거나 인지 장애를 완화하는 데 사용될 가능성에서 비롯되지만, 이전 연구에서는 혼재된 결과가 나왔습니다. 이 연구가 정말 잘한 것은 성인 전 연령대와 여러 인지 영역에 걸쳐 용량-반응 관계가 보편적임을 보여줬을 뿐만 아니라, 이전에 뇌 훈련 효과를 찾지 못한 일부 실패가 작고 불충분한 용량 때문이었을 수 있음을 보여준 점입니다"라고 설명했습니다.

본 연구는 모든 인구통계학적 특성의 Lumosity 사용자로부터 수집한 대규모 익명화 데이터셋을 활용했습니다. 이 사용자들은 훈련 기간 동안 여러 시점에서 별도의 신경인지 테스트도 수행했습니다. Lumosity 프로그램은 인지 훈련 과제를 짧은 게임으로 적응시킨 라이브러리로 구성되며, 이러한 게임을 기억, 주의력, 문제 해결, 인지적 유연성, 정보 처리 속도, 언어, 수학 등 여러 인지 영역으로 분류합니다.

연구 참가자들은 NeuroCognitive Performance Test(NCPT)도 완료했습니다. NCPT에는 단기 기억, 작업 기억, 정보 처리 속도, 추론 및 기타 인지 영역을 평가하는 검증된 컴퓨터화 신경인지 테스트가 포함됩니다. 게임화되지 않은 NCPT 테스트는 Lumosity 게임에서 사용되는 과제와 별개입니다. 본 연구는 Lumosity 훈련 과정에서 NCPT 수행 변화를 모니터링하여 연구자들이 "학습 전이", 즉 Lumosity 게임 훈련이 별개의 인지 테스트 수행으로 얼마나 전이되는지를 측정할 수 있게 했습니다.

Osman 박사는 Lumosity의 학습 전이가 Hardy 등(2015)의 대규모 무작위 능동 대조 시험을 포함한 선행 연구에서 이미 입증되었다고 지적합니다. "하지만 전통적인 시험과 달리, 우리의 '빅데이터' 접근법을 통해 훈련과 테스트 수행 간의 '용량-반응 함수', 즉 다양한 훈련량이 신경인지 수행의 다양한 규모의 개선과 어떻게 대응하는지를 정확하게 측정할 수 있었습니다."

이러한 용량-반응 함수는 연령, 성별, 교육 수준에 따른 다양한 인지 영역 및 집단에서 일관되었습니다. 더 많은 훈련은 더 큰 NCPT 개선으로 이어졌으며, 최대 개선의 상당 부분은 약 20시간의 누적 Lumosity 훈련으로 달성할 수 있었습니다.

본 연구는 인지 훈련의 효과가 성인 전 연령대에 걸쳐 변화하는지에 대해서도 추가적인 통찰을 제공합니다. 흥미롭게도 모든 연령 그룹에서 동일한 양의 학습 전이가 관찰되어, 인지 훈련의 효과가 나이와 함께 감소하지 않음을 시사합니다. 이는 인지 훈련에 참여하는 고령자에게 긍정적인 신호입니다. 이 발견은 Hardy 등(2015)이 수행한 통제 실험 연구에서 고령자와 젊은 성인의 인지 훈련 효과를 비교한 Ng 등(2020)의 유사한 결과를 재현합니다.

마지막으로, 본 연구는 학습과 인지 노화의 메커니즘에 대한 흥미로운 단서를 제공합니다. NCPT에서의 수행 개선은 인지 훈련으로부터의 학습 전이에서 비롯되거나 단순히 NCPT를 여러 번 수행한 결과일 수 있습니다. 저자들이 취한 분석 접근법을 통해 인지 훈련에 기인하는 개선과 NCPT 직접 연습에 기인하는 개선을 구별할 수 있었습니다. 데이터 분석 결과, 고령자는 젊은 개인에 비해 NCPT 직접 연습으로부터 적은 이득을 보였지만, 전이 관련 개선은 모든 연령에서 일관되었습니다. Osman 박사는 "직접 연습과 전이의 분리는 이 두 가지 학습 형태가 동일한 인지 과정을 포함하지 않았으며, 인지 훈련 효과에 관여하는 과정이 성인 전 연령대에 걸쳐 보존되었음을 시사합니다"라고 설명했습니다.

"Transfer of learning: Analysis of dose-response functions from a large-scale, online, cognitive training dataset"라는 제목의 논문은 오픈 액세스로 PLOS ONE 웹사이트에서 온라인으로 이용할 수 있습니다.

Lumos Labs 소개

Lumosity의 제작사인 Lumos Labs는 모든 사람이 자신의 마음이 할 수 있는 일을 발견하도록 돕는다는 미션 아래 인지 건강 및 디지털 메디신 분야의 선구자입니다. 회사의 Lumosity 프로그램은 180개 이상의 국가에서 1억 명 이상의 회원을 유치했으며, 75억 회 이상의 인지 게임 플레이 데이터셋에 기여하여 대학 연구 그룹과의 100건 이상의 협력을 지원합니다. Lumos Labs의 의료 부문 Lumosity DTx는 FDA 승인 디지털 메디신 개발의 최전선에 있습니다. Future of Privacy Forum으로부터 데이터 관리 우수성을 인정받은 Lumos Labs는 회원의 프라이버시를 보호하면서 인지 연구 발전을 지원하는 것을 자랑스럽게 생각합니다. 자세한 내용은 https://www.lumoslabs.com/ 을 방문하세요.

참고문헌

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