コグメドのエビデンス

ワーキングメモリと注意の改善に関する研究エビデンス

要約

ワーキングメモリ(WM)は、注意の制御と学業成績に必要な重要な認知能力です。 Cogmed Working Memory Training(CWMT)は、コンピューター化されたトレーニングを通じてWMを改善するための研究ベースの体系的な方法です。 CWMT後に訓練されていない(トレーニングに含まれていない)WMタスクに移行した改善は、通常の子供の発達の約2年に相当する効果です。注意への影響は、健康な成人だけでなく、長期の追跡調査を含む患者グループでも記録されています。特に、臨床研究は、基本的な不注意の症状の改善を報告している:

• ADHDの子供たち

がん治療受けている子供

脳卒中後の大人

いくつかの臨床試験で数学の改善が実証されていますが、しかしWM障害のある子供よりも通常の成長中の子どもの方が大きいです。現在、世界中の独立した研究グループによるCWMTの120以上の研究があり、これはCWMTを最もよく研​​究されたWMと注意を改善する方法にしています。

ワーキングメモリとは何ですか?

ワーキングメモリ(WM)は、情報をオンラインに保持できる能力です。計画を維持するため 次に何をすべきか、または問題を解決するときに関連情報を念頭に置くのにWMを使用します。 WMは 注意の制御に密接に関連しており、これらの能力は部分的に同じものを利用しています 脳の頭頂皮質と前頭前野の領域(Ikkai and Curtis, 2010)、 CWMTの対象 (Olesen et al., 2004)。つまり、WMを使用して何に焦点を合わせるかを覚えておく、という言い方ができます。

すべての個人のWM容量は異なります。低いWMは遺伝性あるいは、ストレスなどの環境への影響、または脳の損傷によって引き起こされます。ADHD、ADD、 外傷性脳損傷、早産、脳卒中、癌治療などを含む、多くの診断と臨床状態は低WMおよび注意欠陥に関連しています。

障害のあるWMによる結果は、原因に関係なく同様です。 計画と指示を覚えられない、日常生活の中で目前のタスクに注意を払うことができない 。これは、気が散っている個人として認識されることがよくあります。これは精神的に厳しい状況(よりWMが必要なとき、ストレスがかかっているときなど)で特に顕著です 。子供の場合、WMの不足は読書と数学の両方の学業の問題に関連しています 。

Cogmedはワーキングメモリ能力と注意を改善する

Cogmedは、トレーニングを通じてWM容量を増やすことができることを示す研究に基づいています。これは、もともとカロリンスカ研究所の研究で示され (Klingberg et al., 2002; Klingberg et al., 2005)、現在では世界中の独立した研究グループによって再現されています。現在、CWMTに関する120を超える公開された研究があります。

重要な発見は、トレーニングプログラムの一部であるタスクだけでなく、異なるタスクでもWM容量が改善されることです。たとえば、英国のケンブリッジ大学とスウェーデンのカロリンスカ研究所での研究によると、CWMTは、日常生活に非常に関連するタスクである、長くてWMを要求する口頭での指示を覚えて実行する子供たちの能力を向上させることが示されています(Holmes et al., 2009a; Bergman-Nutley and Klingberg, 2014)。別の例は、複雑なWMを特別に測定するために開発されたテストバッテリー(AWMA: Automated Working Memory Assessment)への転移です (Holmes et al., 2009b; Carlson-Green et al., 2017; Peers et al., 2020)。 3番目の例は、トレーニングの一部ではないタスクである、数字を覚え、更新し、追加する能力(Paced Auditory Serial Addition Task)の向上です(Westerberg et al., 2007; Lundqvist et al., 2010; Brehmer et al., 2012)。まとめると、これは、CWMTトレーニングがトレーニングされていないWMタスクに移行することを意味し ます。

12のCWMT研究の改善の要約では、WMタスクのパフォーマンスに有意で長期的な改善が見られました。これは対照群と比較して0.7標準偏差でした(Spencer-Smith and Klingberg, 2015)。これは、認知に対する身体運動の効果 (Verburgh et al., 2014)、またはWM能力に対する神経刺激剤の効果よりも大きいです(Roberts et al., 2020)。

認知への影響を説明する別の方法は、それを何年もの成長と比較することです。子供が大きくなると、WMは10歳の子供で年間約0.25 SD改善します (Ullman et al., 2014)。偏差の CWMTからの0.7SD改善は、少なくとも2年間の通常の成長に匹敵します。

WMと注意は密接に関連しているため (Lui and Tannock, 2007; Ikkai and Curtis, 2010)、WMの改善は、神経心理学的タスクや日常生活における注意の改善にもつながると予想されます。

12件のCWMT研究のメタアナリシスでは、診断や年齢に関係なく、日常生活における注意の行動面の改善が記録されました。この効果はフォローアップでも維持されました(Spencer-Smith and Klingberg, 2015)。これには、神経心理学的検査と日常生活における注意の問題に関する質問の両方で報告された有意な改善を伴う、100人の健康な若年および高齢者を対象とした研究が含まれます(Brehmer et al., 2012)。

この改善の平均効果量(d = 0.4)は、たとえば、うつ病に対するSSRIの効果よりも強力です(Kirsch et al., 2008)。

CogmedワーキングメモリトレーニングはADHDの子供たちの注意力を向上させる

臨床研究は主にADHDに焦点を当ててきました。表1は、6つの公開された研究(Klingberg et al., 2005; Gropper and Tannock, 2009; Beck et al., 2010; Green et al., 2012; Egeland et al., 2013; Bigorra et al., 2015)をまとめたものです。コントロールグループと比較して、CWMTがADHDの注意力をどのように改善するか。 5つの研究は子供からのもので、1つは大人からのものです。注意力を推定するために使用される質問は、学校や家庭、ADHDで不注意の問題を診断するために使用される質問と類似または同一です。これは、 CWMTがADHDの子供たちの日常生活でより注意を向けるようになることを意味します。 バルセロナの大学病院からのBigorraと共同研究者による、最大の研究の1つは、次のように結論付け ました。

「CWMTは、長期的な遠方移転効果を達成することにより、ADHDのむずかしさに大きな影響を与えた」

研究 N Age 対照群 不注意の症状

表1 ADHDを持つ子供に注意の改善を示す対照研究。 DSM-IV = diagnostic questions of inattention symptoms from the Diagnostic and Statistical Manual, version 4; RAST=restricted academic setting task.


同様の効果が見られなかったより大きな研究が1つあります(Chacko et al., 2014)。この研究には、過半数が反抗挑戦性障害(ODD: oppositional defiant disorder)を患っている低SES(socioeconomic status)地域の子供たちが含まれていました。したがって、ODDが問題の一部である場合、CWMTはお勧めしません。 CWMTは、WMと注意力の不足が主な問題である個人で成功する可能性が高くなります。


Cogmedは、がんの治療を受けた小児のワーキングメモリと注意力を高める

脳に対する細胞増殖療法および/または放射線療法で治療された小児は、成長中の脳に対する治療の効果により、認知障害に苦しんでいます。ワーキングメモリの障害は、不注意と学業成績の低下に関連する重要な要素です。

ワシントンのジョージワシントン大学医学部とメンフィスのセントジュードチルドレンズリサーチホスピタルからの一連の研究は、管理された研究でCWMTを評価し、日常生活の認知症状を含む、WMと注意の有意で長期的な改善を発見しました(Hardy et al., 2013; Conklin et al., 2015; Carlson-Green et al., 2017; Conklin et al., 2017) (表2)。さらに、彼らは学習の大幅な改善に注目しました。 Dr. Heather Conklin ら(2015)は、彼らの研究論文を次のように締めくくっています。


「研究結果は、コンピューター化された認知トレーニングが小児がん生存者にとって実行可能で効果的であることを示しており、トレーニング関連の神経可塑性のエビデンスがあります。」

表2. 小児がんの研究。 CPRS = Conner’s Parents Rating Scale.

Cogmedは脳卒中患者のワーキングメモリと注意力を高める

脳卒中はしばしば認知障害を引き起こし、WMの障害が重要な要素となります。一連の研究は、CWMTが脳卒中患者の認知能力をどのように改善するかを文書化しており、最大6か月の追跡措置が含まれています(Westerberg et al., 2007; Lundqvist et al., 2010; Johansson and Tornmalm, 2012; Akerlund et al., 2013; Bjorkdahl et al., 2013; Peers et al., 2020)。スウェーデンのイェーテボリにあるサールグレンスカ大学病院のリハビリテーション医学科のÅkerlundと同僚は、次のように結論付けました。

「結果は、コンピューター化されたWMトレーニングがワーキングメモリ、認知、心理的健康を改善できることを示しました。」

表3. 成人脳卒中患者の研究。 CFQ = Cognitive Failure Questionnaire. PASAT = Paced Auditory Serial Addition, Task. AWMA = Automated WM Assessment.

通常に発達している子供たちの学業成績に対するCWMTの潜在的な重要性

WM能力は、数学と読書の成績と高い相関関係があります。しかし、注意とは対照的に、これらの能力は、長期記憶に保存されている知識を含む他の多くの要因に依存しています。したがって、注意よりもWMトレーニングによって改善するのが難しい可能性があります。

CWMT後の数学的パフォーマンスの改善を報告したいくつかの研究があります。WMと注意の問題を自己の認識として抱える155人の子供と304人の対照の子供を対象とした研究です (Bergman-Nutley and Klingberg, 2014)。ここで、両方のグループで算術の繰り返しテストは、コントロールグループと比較してトレーニングの過程で徐々に改善を示しました。

572人の典型的に発達している子供たちの研究は、いつものように訓練または教育にランダム化されました、Berger等。 (Berger, 2020) は、トレーニング直後の数学的改善(幾何学)は中程度(効果サイズ0.2)であるが、介入の1年後に子供たちにテストを行ったところ、介入群と​​対照群の差は0.4に増加したことを発見しました。これは、小学校での通常の改善の約半年と中学校での改善の約1年に相当します。バーガーら。トレーニング後の数学の改善は、各教室の生徒数を減らした後に見られる改善の約2倍の改善であることに注意してください。

数学の改善を見つけることができなかった、低-WM (15th percentile).に基づいて選択した子供が含まれた、研究もあります (Roberts et al., 2016) 。この段階では、もっともらしく思われる仮説としては、CWMT後の数学の改善は不注意への影響よりも小さく、徐々に発達し、子供のWM能力に依存し、通常的な発達の集団は、WMの低い子供よりも改善するというものです。 WMが低い子供は、通常のWM能力を持つ子供と同じように数学を習得するために、約2倍のトレーニングを必要とする可能性があります。

Meinz大学とチューリッヒ校のBergerらは、次のように論文を締めくくってい ます。

「5週間のトレーニング期間の直後に現れ、すべての評価の波を通じて持続する、WM容量に対する実質的な近傍への効果の転移だけではありません。また、幾何学、読解力、流動性IQの測定、強力な衝動を抑制する子供の能力、教師が評価した自己調整能力など、いくつかの重要なスキルに大きな効果の転移があることもわかりました。」

「さらに、これらの遠方への効果の転移は時間の経過とともに現れ、12〜13か月後にのみ完全に見えるようになります。最後に、介入から3〜4年後に、トレーニングを受けた子供は中等学校の学業に入学する確率が約16パーセント高くなることを報告します。」

効果量と検定力に関する方法論ノート

注意の評価に関するCWMTのメタ分析では、平均効果量0.4が見つかりました(Spencer-Smith and Klingberg, 2015)。これが代表的なものであると仮定すると、研究は次のことを行う必要があります。

十分な統計的検定力(効果を見つける可能性が80%を超える)を持つために、少なくとも200人の被験者(100人のトレーニングと100人のコントロール)を含めます。 60人の被験者(各グループに30人)を対象とした研究の統計的検定力は約0.35です。つまり、トレーニング効果が事実あっても、10件の研究のうち約6〜7件でp値が0.05未満になることはないと予想されます。 0.3の効果量を検出するのに十分な検出力を得るには、約350人の被験者(各グループに175人)が必要です。認知的介入に関する過去20年間の研究を振り返ると、ほとんどの研究が検定力不足であることがわかります。

CWMTを含む認知トレーニングの利点に関する研究は数年間継続されます。しかし、CWMTは、現時点で、WMと注意力を向上させるための最もよく研​​究されたトレーニング方法です。

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