ワーキングメモリを鍛えるゲームとトレーニング研究

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ワーキングメモリとは?

ワーキングメモリとは、情報を使っている間、それを頭の中で保っておく小さな心の作業スペースです。たとえば、電話番号をかけ終わるまで覚えておくことや、次の材料を計量しながらレシピの手順を覚えておくことです。

広く引用されているワーキングメモリのモデルは、Alan Baddeley と Graham Hitch が1974年に提案したものです。このモデルには3つの部分がありました。音や言葉を保つ貯蔵庫、視覚的・空間的な情報を保つ貯蔵庫、そしてその間で注意を振り向ける制御システムです。2000年、Baddeley は4つ目の部分としてエピソード・バッファを加えました。彼はこれを、ほかの部分や長期記憶からの情報を1つのエピソードにまとめる、容量に限りのある貯蔵庫だと説明しました。

こうした研究すべてに共通する考え方が1つあります。ワーキングメモリは一度に少ししか保てないということです。その限界を見つけるために作られたのがスパン課題です。

代表的なワーキングメモリの課題:数唱、コルシ・ブロック、n-back

ワーキングメモリの練習やゲームのほとんどは、いくつかの研究室の課題のバリエーションです。課題ごとに、覚えておくものと、それを使ってすることが変わります。

スパン課題には長い歴史があります。Joseph Jacobs は1887年にスパンの実験を発表しました。コルシ・ブロック課題は、Philip Corsi の1972年の博士論文と Brenda Milner の1971年の論文に由来し、2000年の標準化研究では、視覚的な記憶範囲を測るために広く使われていると説明されています。n-back課題は、ふつう Wayne Kirchner の1958年の論文が起源とされています。

よく使われるワーキングメモリの課題
課題やること主に負荷がかかる部分
数唱(ディジットスパン)数字の列を聞くか見て、順唱または逆唱で繰り返す。間違えるまで列が長くなる。言語的な短期記憶とワーキングメモリ
コルシ・ブロック(空間スパン)ブロックが1つずつ触れられるのを見て、同じ順番で触れる。順序が長くなっていく。視空間的な短期記憶とワーキングメモリ
位置やパターンの再生格子上のどこに項目があるかを覚え、その位置を思い出す。視空間記憶
n-back次々と出てくる項目を見て、今の項目が n 個前(たとえば2つ前)の項目と同じなら反応する。覚えている内容の継続的な更新
記憶の更新項目が加わったり減ったりする中で、合計の数や集合を覚えておく。更新と把握

心理学者によるスパン課題の使い方と、オンライン版の限界

研究や臨床では、スパン課題は決まった方法で実施され、基準値と照らして採点されるので、ある人の結果を同じ年齢のほかの人と比べることができます。標準的な検査バッテリーの多くには、数唱と空間スパンの課題が含まれています。Kessels らによる2000年の研究は、コルシ課題の標準的な実施・採点方法を定め、健康な成人70人と脳に病変のある70人から基準値を集め、脳損傷後の視空間的な短期記憶の評価に使えると報告しました。

コルシ課題の25年分の研究を調べた1998年のレビューでは、課題の実施方法や採点方法、さらには使うブロックにまで、かなりのばらつきがありました。オンラインのワーキングメモリのテストやゲームには、画面の大きさ、時間設定、気が散るもの、毎日プレイすることによる慣れなど、さらに違いが加わります。無料のオンラインのワーキングメモリテストやゲームのスコアは臨床的な測定ではなく、心理士が実施する標準化された検査のスコアとは比べられません。記憶や注意について心配なことがあれば、医師や心理士にご相談ください。

ワーキングメモリのトレーニング研究でわかったこと

ワーキングメモリのトレーニングプログラム、アプリ、ゲームでは、こうした課題を何週間も練習します。ふつう、上達するにつれてレベルが難しくなります。そのうえで研究者は2つの問いを立てます。記憶の課題の成績は上がるのか(近転移)。そして、その伸びは推論、読み、算数・数学、日常生活など、関係のない能力にも及ぶのか(遠転移)。

いくつかの大規模なメタ解析が、こうした研究をまとめています。

  • Melby-Lervåg と Hulme は2013年に、これらのプログラムは「短期的で特定のトレーニング効果を生むようだが、それは一般化しない」と結論づけました。2016年のレビューでも、ワーキングメモリの伸びが大きくても、遠転移の伸びが大きくなるわけではないことがわかりました。
  • 2019年、Sala と Gobet は、さまざまな種類のトレーニングにわたる複数のメタ解析をまとめ、一般的な思考力への効果はごくわずかで、研究間の違いは研究デザインの質と統計的なアーチファクトで説明できると報告しました。
  • 2020年の論文で、Sala と Gobet は、定型発達の子どもを対象にしたワーキングメモリのトレーニング研究に「資源を投じ続ける理由はない」と結論づけました。
  • より幅広いレビューも同じようなパターンを報告しています。Daniel Simons 氏らによる2016年のレビューでは、訓練した課題の成績が上がるという証拠は豊富にある一方、日常的な思考についての証拠はほとんどありませんでした。高齢者を対象にした ACTIVE 試験では、記憶方略の群(711人、10セッション)は2年後に記憶テストの成績が上がりましたが、10年後に訓練した能力でまだ伸びが見られたのは、推論の群と処理速度の群だけでした。視覚の脳トレのガイドで両方を取り上げています。
ワーキングメモリのトレーニングに関するメタ解析
レビュー研究と対象者記憶の課題(近転移)ほかの能力(遠転移)、報告のとおり
Melby-Lervåg & Hulme 201323の研究、30の比較。子どもと大人、定型発達群と臨床群短期的には信頼できる伸び。言語的ワーキングメモリの伸びは追跡時に持続せず言語能力・非言語能力、抑制、単語のデコーディング、計算への転移について説得力のある証拠なし
Melby-Lervåg, Redick & Hulme 201687の論文、145の比較トレーニング直後、言語的・視空間的ワーキングメモリで信頼できる伸びアクティブ対照群と比べ、推論、言語能力、デコーディング、読解、計算について説得力のある証拠なし
Sala & Gobet 20173〜16歳の定型発達の子ども関連する能力で効果量 g = 0.46g = 0.12。よくデザインされた研究ほど効果は小さかった
Sala & Gobet 202041の研究、定型発達の子ども2,375人小〜中程度。テストがトレーニング課題に似ているほど大きい知能、算数・数学、言語は、特にアクティブ対照群と比べると、実質的に影響なし

n-backトレーニングと流動性知能:Au 2015 とその批判

n-back課題が有名になったのは2008年です。Jaeggi らが PNAS で、難しいデュアル n-back課題で訓練した若年成人が流動性知能のテストで伸び、訓練量が多いほど伸びが大きかったと報告しました。

ほかの研究チームがこの考えを検証しました。2013年のランダム化研究で、Redick らは若年成人を、適応型のデュアル n-back を20セッション、アクティブプラセボとして視覚探索のゲームを20セッション、またはトレーニングなしのいずれかに割り付けました。どちらのトレーニング群も自分の課題では上達しましたが、著者らは知能や能力のどのテストにもプラスの転移を見いだしませんでした。

2015年、Au らは18〜50歳の健康な成人を対象にした20の n-back 研究をまとめ、流動性知能への小さいながら有意な効果(g = 0.24)を報告しました。Melby-Lervåg と Hulme は、この解析はベースラインでの群間差を考慮しておらず、アクティブ対照群とパッシブ対照群を区別していないと異議を唱えました。両氏の再解析では効果は g = 0.13 で、アクティブ対照群のない研究を除くと有意ではなくなりました。Au らは、この差はコーディングの違いで説明でき、対照群の種類は効果を変えず、元の結論は変わらないと反論しました。どちらのチームも Optics Trainer を検証してはいません。

ADHDのためのワーキングメモリトレーニングと Cogmed

このセクションの試験のいくつかは、カロリンスカ研究所の Torkel Klingberg と Helena Westerberg が開発したプログラム Cogmed を使っています。カロリンスカ研究所によると、この会社は2001年に設立され、2010年に Pearson に買収されました。

Klingberg のグループによる2005年のランダム化二重盲検試験では、刺激薬を服用していない7〜12歳のADHDのある子ども53人が登録され、44人が20日を超えるトレーニングを終えました。トレーニング群は、トレーニング直後と3か月後に、訓練していない視空間記憶の課題で成績が上がり、保護者による症状の評価も少なくなりました。

その後のレビューは多くの試験をまとめました。Rapport ら(2013年、25の研究)は、短期記憶のトレーニングで短期記憶の成績が上がった(d = 0.63)一方、学業の能力と、盲検化された観察者が評価した行動への効果は有意ではなかったと報告しました。どの子どもが訓練を受けたかを知っている評価者は、盲検化された評価者より大きな効果を報告しました。Cortese ら(2015年、16のランダム化試験、子どもと10代759人)は、ワーキングメモリのテストでは伸びが見られたものの、評価者がおそらく盲検化されていた場合にはADHDの症状への効果は小さくなり、学業への効果は有意ではなく、ワーキングメモリのトレーニング単独ではADHDの症状に効果がなかったと報告しました。

ほかの研究グループによるその後の2つの Cogmed の試験も、同じパターンでした。7〜11歳の子ども85人と、条件をよく揃えたプラセボ版を使った2014年の試験では、Cogmed は単純なワーキングメモリの保持の成績を上げましたが、ほかの結果には変化がなく、著者らはADHDの「有効な治療とみなすべきではない」と述べています。ワーキングメモリの低い小学1年生452人(ADHDの集団ではない)を対象にした2016年の試験では、6か月後と12か月後に視空間記憶の伸びが見られましたが、2年後には消えていました。ほかの効果はなく、2年後の算数の成績はトレーニング群のほうが低くなっていました。

ADHDのケアについては、お子さんの主治医や心理士にご相談ください。

私たちのワーキングメモリのゲームと、その元になった課題

このセクションでは、Optics Trainer の4つの記憶のゲームを紹介します。それぞれ研究室の課題をもとにしていて、レベルの自動調整、時間設定、ビジュアルデザインなど、ゲームとしての変更を加えています。どれも上の研究には含まれておらず、ワーキングメモリの検査や測定でもありません。4つとも両眼モードでも遊べます。スマートフォン、タブレット、コンピューターでは赤青メガネを使い、Meta Quest では内蔵の仕組みで、それぞれの目が画面の一部を見ます。Optics Trainer には n-back のゲームはありません。

Optics Trainer の記憶のゲームと、その元になった研究室の課題
ゲームやること元になった課題残した点と変えた点両眼モード
Symbol Orderパッド上に方向を示す記号が順に光るのを見て、それを繰り返す。順序は長くなっていくコルシ・ブロック/Simon 型の系列スパン長くなっていく順序は残し、ブロックの代わりにパッド上の記号を使うあり
Number Flash数字が短く表示され、記憶をたよりに入力する。数字は長くなることがある短い提示時間での数唱順番どおりの再生は残し、短い表示時間を加えるので、読み取る速さも関わるあり
Memory Grid盤面全体を覚えてから、同じ組をすべてめくる神経衰弱(ペア合わせ)の空間的な再生厳密な順序ではなく、項目があった位置の再生あり
Working Memory番号のついたタイルが現れてから隠れる。小さい番号から大きい番号の順にタップする番号つきの位置による空間スパン各タイルの位置と、その番号・順序を組み合わせるあり

Optics Trainer の位置づけ

Optics Trainer は、iPhone、iPad、Android、ウェブブラウザ、Meta Quest で、視覚と脳のトレーニングゲームを組み合わせたアプリです。アプリの画面は日本語に対応しています。4つの記憶のゲームは上で説明した課題をもとにしています。Symbol Order はコルシ・ブロック課題、Number Flash は数唱、Memory Grid は位置やパターンの再生、Working Memory は空間スパンがもとです。これらの課題を楽しめる子ども、10代、大人が、練習し、自分に挑戦するための方法です。

Optics Trainer は、ここで紹介したどの研究でも検証されていません。記憶力、注意力、IQ、学校や仕事の成績、ADHDや認知症を変えるとは主張していません。検査でも、測定でも、治療でもありません。また、FDA の承認(クリアランス)を受けておらず、日本で医療機器として承認されたものでもありません。Optics Trainer は専門家による診断や処方された治療の代わりにはなりません。ご自身の状態については、眼科医や視能訓練士などの専門家にご相談ください。

スマートフォンとタブレットのアプリは7日間の無料トライアルから始まります。その後のモバイルとウェブの利用は、App Store では月額 ¥2,500(Google Play とウェブ版は購入時に価格が表示されます)。年間プランもあります。ウェブでは、無料アカウントで1日3回までプレイできます。

Optics Trainer をダウンロード

ダウンロード無料。アプリは7日間の無料トライアル付き。ブラウザでは1日3回まで無料でプレイできます。

よくある質問

ワーキングメモリのゲームとは?

情報を数秒間覚えておき、それを使うゲームです。順序を繰り返す、タイルの位置を思い出す、合計の数を覚えておく、などがあります。ほとんどは、数唱、コルシ・ブロック課題、n-back課題などの研究室の課題をもとにしています。

ワーキングメモリのトレーニングに効果はありますか?

メタ解析では、トレーニング後にワーキングメモリの課題の成績が上がると報告されています。Melby-Lervåg ら(2016年)と Sala と Gobet(2020年)は、訓練群をアクティブ対照群と比べたとき、知能、読み、算数・数学への説得力のある転移を見いだしませんでした。

ワーキングメモリのゲームは子どもに向いていますか?

定型発達の子どもを対象にした41の研究の2020年のメタ解析では、記憶の課題で小〜中程度の伸びが見られた一方、知能、算数・数学、言語への効果は実質的にありませんでした。ゲームは楽しい挑戦になりえますが、報告されている結果はこのとおりです。

ワーキングメモリのトレーニングはADHDに役立ちますか?

Rapport(2013年)と Cortese(2015年)のメタ解析では、ワーキングメモリのテストで伸びが見られましたが、盲検化された評価者の場合、ADHDの症状への効果は小さいかありませんでした。学業への効果も有意ではありませんでした。ADHDのケアについては、お子さんの主治医にご相談ください。

デュアル n-back のトレーニングはやる価値がありますか?

研究者の間で意見が分かれています。2015年のメタ解析は、n-back のトレーニングが流動性知能に小さな効果をもつと報告しました。批判する研究者が再解析したところ、アクティブ対照群と比べると効果は有意ではなく、元の著者らはその再解析に異議を唱えました。

無料のワーキングメモリのゲームはオンラインにありますか?

はい。数唱やコルシ課題の無料のオンライン版はたくさんあります。そのスコアは標準化された臨床的な測定ではありません。Optics Trainer の無料のウェブアカウントでは1日3回までプレイでき、スマートフォンとタブレットのアプリは7日間の無料トライアルから始まります。

コルシ・ブロック課題とは?

視空間スパンの課題です。ブロックが1つずつ叩かれるのを見て、その順番を繰り返します。順序はだんだん長くなります。Philip Corsi の1972年の論文に由来し、視覚的な記憶範囲の評価に広く使われています。

出典

  1. Baddeley AD, Hitch G. Working memory. Psychology of Learning and Motivation. 1974
  2. Baddeley A. The episodic buffer: a new component of working memory? Trends Cogn Sci. 2000
  3. Jacobs J. Experiments on "prehension". Mind. 1887
  4. Milner B. Interhemispheric differences in the localization of psychological processes in man. Br Med Bull. 1971
  5. Kirchner WK. Age differences in short-term retention of rapidly changing information. J Exp Psychol. 1958
  6. Kessels RP, et al. The Corsi Block-Tapping Task: standardization and normative data. Appl Neuropsychol. 2000
  7. Berch DB, et al. The Corsi block-tapping task: methodological and theoretical considerations. Brain Cogn. 1998
  8. Melby-Lervåg M, Hulme C. Is working memory training effective? A meta-analytic review. Dev Psychol. 2013
  9. Melby-Lervåg M, Redick TS, Hulme C. Working memory training does not improve performance on measures of intelligence or other measures of far transfer. Perspect Psychol Sci. 2016
  10. Sala G, Gobet F. Working memory training in typically developing children: a meta-analysis of the available evidence. Dev Psychol. 2017
  11. Sala G, Gobet F. Cognitive training does not enhance general cognition. Trends Cogn Sci. 2019
  12. Sala G, Gobet F. Working memory training in typically developing children: a multilevel meta-analysis. Psychon Bull Rev. 2020
  13. Jaeggi SM, et al. Improving fluid intelligence with training on working memory. PNAS. 2008
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  15. Au J, et al. Improving fluid intelligence with training on working memory: a meta-analysis. Psychon Bull Rev. 2015
  16. Melby-Lervåg M, Hulme C. There is no convincing evidence that working memory training is effective: a reply to Au et al. Psychon Bull Rev. 2016
  17. Au J, et al. There is no convincing evidence that working memory training is NOT effective: a reply to Melby-Lervåg and Hulme. Psychon Bull Rev. 2016
  18. Karolinska Institutet. From clinical tool to increased learning in schools
  19. Klingberg T, et al. Computerized training of working memory in children with ADHD: a randomized, controlled trial. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2005
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  21. Cortese S, et al. Cognitive training for ADHD: meta-analysis of clinical and neuropsychological outcomes from randomized controlled trials. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2015
  22. Chacko A, et al. A randomized clinical trial of Cogmed Working Memory Training in school-age children with ADHD. J Child Psychol Psychiatry. 2014
  23. Roberts G, et al. Academic outcomes 2 years after working memory training for children with low working memory. JAMA Pediatr. 2016
  24. Simons DJ, et al. Do "brain-training" programs work? Psychol Sci Public Interest. 2016
  25. Ball K, et al. Effects of cognitive training interventions with older adults (ACTIVE). JAMA. 2002
  26. Rebok GW, et al. Ten-year effects of the ACTIVE cognitive training trial on cognition and everyday functioning in older adults. J Am Geriatr Soc. 2014

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