Videospil uddannelse og belønningssystemet (2015)

Videospil indeholder omfattende forstærknings- og belønningsplaner, der har potentialet til at maksimere motivationen. Neuroimaging undersøgelser tyder på, at videospil kan have en indflydelse på belønningssystemet. Det er dog ikke klart, om belønningsrelaterede egenskaber repræsenterer en forudsætning, som fordrejer en person mod at spille videospil, eller om disse ændringer er resultatet af at spille videospil. Derfor gennemførte vi et longitudinelt studie for at udforske belønningsrelaterede funktionelle forudsigelser i forhold til videospiloplevelse samt funktionelle ændringer i hjernen som reaktion på videospiltræning. Halvtreds raske deltagere blev tilfældigt tildelt en videospiltræning (TG) eller kontrolgruppe (CG). Før og efter trænings-/kontrolperiode blev funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) udført ved hjælp af en ikke-videospilsrelateret belønningsopgave. Ved prætest viste begge grupper den stærkeste aktivering i ventral striatum (VS) under forventning om belønning. Ved posttest viste TG meget lignende VS-aktivitet sammenlignet med prætest. I CG var VS-aktiviteten signifikant svækket. Denne longitudinelle undersøgelse afslørede, at videospiltræning kan bevare belønningsrespons i VS i en gentestsituation over tid. Vi foreslår, at videospil er i stand til at holde striatale reaktioner for at belønne fleksible, en mekanisme, der kan være af afgørende værdi for applikationer som terapeutisk kognitiv træning.

DELTAGERE

Halvtreds raske unge voksne blev rekrutteret via avis- og internetannoncer og tilfældigt tildelt videospiltræningsgruppe (TG) eller kontrolgruppe (CG). Fortrinsvis rekrutterede vi kun deltagere, der spillede få eller ingen videospil i de sidste 6 måneder. Ingen af ​​deltagerne rapporterede at have spillet videospil mere end 1 time om ugen i de sidste 6 måneder (i gennemsnit 0.7 timer om måneden, SD = 1.97) og har aldrig spillet træningsspillet [“Super Mario 64 (DS)”] før. Endvidere var deltagerne fri for psykiske lidelser (ifølge personligt interview ved brug af Mini-International Neuropsykiatrisk Interview), højrehåndede og egnede til MR-scanningsproceduren. Undersøgelsen blev godkendt af den lokale etiske komité i Charité – Universitätsmedizin Berlin, og der blev indhentet skriftligt informeret samtykke fra alle deltagere, efter at deltagerne var fuldt ud instrueret i undersøgelsens procedurer. Data af anatomiske kort over disse deltagere er tidligere blevet offentliggjort (Kühn et al., 2013).

TRÆNINGSPROCEDURE

TG (n = 25, gennemsnitsalder = 23.8 år, SD = 3.9 år, 18 kvinder) blev instrueret i at spille "Super Mario 64 DS" på den håndholdte "Nintendo Dual-Screen (DS) XXL"-konsol i mindst 30 minutter om dagen i løbet af en periode på 2 måneder. Dette ekstremt succesrige platformspil blev valgt på baggrund af dets høje tilgængelighed for videogaming naive deltagere, da det tilbyder en velegnet balance mellem levering af belønning og sværhedsgrad og er populært blandt mandlige og kvindelige deltagere. I spillet skal spilleren navigere gennem et komplekst 3D-miljø ved hjælp af knapper knyttet til konsollen, der bruges til at bevæge sig, hoppe, bære, slå, flyve, trampe, læse og karakterspecifikke handlinger. Forud for træningen blev deltagerne instrueret i generel kontrol og spilmekanismer på en standardiseret måde. I løbet af træningsperioden tilbød vi forskellige former for support (telefon, e-mail osv.), hvis der skulle opstå frustration eller vanskeligheder under spillet.

Den kontaktfrie CG (n = 25, middelalder = 23.4 år, SD = 3.7 år, 18 kvinder) havde ingen særlig opgave, men gennemgik den samme scanningsprocedure som TG. Alle deltagere gennemførte en fMRI-scanning i begyndelsen af ​​undersøgelsen (prætest) og 2 måneder efter træning eller efter en passiv forsinkelsesfase (posttest). Videospiltræningen til TG begyndte umiddelbart efter prætest-målingen og sluttede før posttest-måling.

SPØRGESKEMAER

Under træningen blev deltagerne i TG bedt om at registrere mængden af ​​daglig spilletid. Desuden vurderede deltagerne oplevet sjov, frustration og lyst til at spille under videospil på en 7-punkts Likert-skala en gang om ugen i et tekstbehandlingsdokument (se supplerende materiale for flere detaljer) og sendte de elektroniske datafiler via e-mail til forsøgslederne. Den opnåede spilrelaterede belønning (stjerner indsamlet) blev objektivt vurderet ved at tjekke videospillekonsollen efter træningsperioden. Det maksimale absolutte antal stjerner var 150.

SPILLEMASKIN PARADIGM

For at undersøge forventning om belønning blev der brugt et let modificeret spilleautomatparadigme, der fremkaldte stærk striatal respons (Lorenz et al., 2014). Deltagerne skulle gennemgå det samme spilleautomatparadigme før og efter videospiltræningsproceduren havde fundet sted. Spillemaskinen blev programmeret ved hjælp af præsentationssoftware (version 14.9, Neurobehavioral Systems Inc., Albany, CA, USA) og bestod af tre hjul, der viste to forskellige sæt frugter (afvekslende frugt X og Y). På de to tidspunkter for måling blev en spilleautomat med kirsebær (X) og citroner (Y) eller meloner (X) og bananer (Y) vist på en modvægtig måde og ligeligt fordelt for TG og CG. Farven på to vandrette bjælker (over og under spilleautomaten) indikerede kommandoerne til at starte og stoppe maskinen.

I begyndelsen af ​​hvert forsøg bevægede hjulene sig ikke, og grå bjælker indikerede den inaktive tilstand. Da disse bjælker blev blå (hvilket indikerer starten på et forsøg), blev deltageren instrueret i at starte maskinen ved at trykke på en knap med højre hånd. Efter et knaptryk blev bjælkerne grå igen (inaktiv tilstand), og de tre hjul begyndte at rotere lodret med forskellige accelerationer (eksponentielt stigende fra henholdsvis venstre til højre hjul). Da hjulenes maksimale omdrejningshastighed blev nået (1.66 s efter tryk på knappen) blev bjælkernes farve grønne. Denne farveændring indikerede, at deltageren kunne stoppe maskinen ved at trykke på knappen igen. Efter endnu et knaptryk stoppede de tre hjul successivt med at rotere fra venstre mod højre side. Det venstre hjul stoppede efter en variabel forsinkelse på 0.48 og 0.61 s efter knaptrykket, mens det midterste og højre hjul stadig roterede. Det andet hjul stoppede efter en yderligere variabel forsinkelse på 0.73 og 1.18 s. Det højre hjul stoppede med at rotere efter det midterste hjul med en variabel forsinkelse på 2.63 og 3.24 s. Stoppet af det tredje hjul afsluttede forsøget, og en tilbagemelding om den aktuelle gevinst og det samlede beløb for belønning blev vist på skærmen. Til næste forsøg skiftede knappen fra grå til blå igen, og næste forsøg startede efter en variabel forsinkelse, der varierede mellem 4.0 og 7.73 s og var karakteriseret ved en eksponentiel aftagende funktion (se Figur Figure11).

 

FIGUR 1

Opbygning af spilleautomatopgaven. FMRI-analyse fokuserede på stop af 2^nd hjul, når de første to hjul viser den samme frugt (XX_), eller når de første to hjul viste forskellige frugter (XY_), mens de 3^nd hjulet stadig roterede.

Forsøget indeholdt 60 forsøg i alt. Spillemaskinen blev bestemt med en pseudo-randomiseret fordeling af 20 gevinstforsøg (XXX eller YYY), 20 tabsforsøg (XXY eller YYX) og 20 tidlige tabsforsøg (XYX, YXY, XYY eller YXX). Deltagerne startede med et beløb på 6.00 euro, der repræsenterede indsatsen på 0.10 euro pr. prøve (60 forsøg 0.10 euro indsats = 6.00 euro indsats) og fik 0.50 euro pr. prøve, når alle frugter i træk var af samme identitet (XXX eller YYY); hvis ikke, vandt deltagerne ikke (XXY, YYX, XYX, YXY, XYY, YYX), og indsatsen blev trukket fra det samlede beløb. Deltagerne havde ingen indflydelse på at vinde eller tabe, og deltagerne vandt det faste beløb på 10.00 euro (0.50 euro gevinst 20 sejrsprøver = 10.00 euro gevinst) i slutningen af ​​opgaven. Deltagerne blev instrueret i at spille på spilleautomaten 60 gange, og at målet i hvert forsøg er at få tre frugter af samme slags i træk. Yderligere øvede deltagerne sig på spilleautomatopgaven, før de gik ind i scanneren i 3-5 forsøg. Der blev ikke givet oplysninger om, at opgaven var et hasardspil, eller at der var nogen færdigheder involveret.

SCANNINGSPROCEDURE

Magnetisk resonansbilledscanning blev udført på en tre Tesla Siemens TIM Trio Scanner (Siemens Healthcare, Erlangen, Tyskland), udstyret med en 12-kanals phased array headcoil. Via en videoprojektor blev spilleautomatens paradigme visuelt præsenteret via et spejlsystem monteret oven på hovedspolen. Funktionelle billeder blev optaget under anvendelse af aksialt justeret T2-vægtet gradient ekko plan billeddannelse (EPI) med følgende parametre: 36 skiver, interleaved stigende skive rækkefølge, tid til gentagelse (TR) = 2 s, tid til ekko (TE) = 30 ms, synsfelt (FoV) = 216 × 216, vippevinkel = 80°, voxelstørrelse: 3 mm × 3 mm × 3.6 mm. Til anatomisk reference blev 3D anatomiske helhjernebilleder opnået ved en tredimensionel T1-vægtet magnetiseringsforberedt gradient-ekkosekvens (MPRAGE; TR = 2500 ms; TE = 4.77 ms; inversionstid = 1100 ms, optagelsesmatrix = 256 × 256 × 176, vippevinkel = 7°, voxelstørrelse: 1 mm × 1 mm × 1 mm).

DATAANALYSE

FORUDSIGLINGSRELATEREDE RESULTATER (PRETEST)

Hjernerespons under gevinstforventning

Ved prætest, under spilleautomatopgaven i begge grupper, fremkaldte gevinstforventning (mod ingen gevinstforventning) aktivering i et fronto-striatalt netværk inklusive subkortikale områder (bilaterale VS, thalamus), præfrontale områder (supplerende motoriske område, præcentral gyrus og midterste frontal gyrus, superior frontal gyrus) og insulær cortex. Derudover blev øget aktivering i occipital-, parietal- og temporallapperne observeret. Alle hjerneregioner, der viser signifikante forskelle, er angivet i supplerende tabeller S1 (for TG) og S2 (for CG). Bemærk, at de stærkeste aktiveringsforskelle blev observeret i VS i begge grupper (se Bordlampe Table11; Figur Figure22). For kontrasten TG > CG, en stærkere aktivering i det højre supplerende motoriske område [SMA, klyngestørrelse 20 voxel, T(48) = 4.93, MNI-koordinater [xyz] = 9, 23, 49] og for CG > TG en stærkere aktivering i højre pallidum (klyngestørrelse 20 voxel, T(48) = 5.66, MNI-koordinater [xyz] = 27, 8, 7) blev observeret. Begge regioner er sandsynligvis ikke forbundet med belønningsrelaterede funktioner som vist i metaanalysen af Liu et al. (2011) på tværs af 142 belønningsstudier.

 

Tabel 1

Gruppér efter tidsinteraktion (TG: Post > Pre) > (CG: Post > Pre) af effekten af ​​gevinstforventning mod ingen gevinstforventning i hele hjerneanalysen ved brug af Monte Carlo-korrigeret signifikans-tærskel på p < 0.05. TG, ...

 

FIGUR 2

Forudsigere for oplevet sjov. Effekten af ​​forstærkningsforventning (XX_) mod ingen gevinstforventning (XY_) vises på en koronal skive (Y = 11) i den øverste række for kontrolgruppen (CG) og træningsgruppen (TG). Gruppesammenligningen (CG <> ...

EFFEKT AF VIDEOSPILTRÆNING (FØR OG EFTERSØT)

Analyse af gevinstforventning mod ingen gevinstforventning under spilleautomatopgaven ved posttest afslørede aktiveringsforskelle i TG i det samme fronto-striatale netværk som observeret ved prætest (for detaljer se tabel S3). I CG var denne effekt ens, men dæmpet (se Figur Figure33; Bord S4). Interaktionseffekten af ​​gruppe efter tid afslørede en signifikant forskel i belønningsrelaterede områder (højre VS og bilateral insula/inferior frontal gyrus, pars orbitalis) og motorrelaterede områder (højre SMA og højre præcentral gyrus), hvilket indikerer en bevaret VS-aktivitet i TG mellem tidspunkterne, men ikke i CG. Post hoc ROI-analyse ved hjælp af den litteraturbaserede VS ROI bekræftede interaktionsresultatet [Interaktionsgruppe efter tid: F(48,1) = 5.7, p = 0.021]. ROI-analyse i kontrolregionen (Heschls gyri) var ikke-signifikant. Ekstra t-test afslørede en signifikant forskel mellem tidspunkterne inden for CG-gruppen [t(24) = 4.6, p < 0.001] samt en signifikant forskel mellem grupperne ved posttest [t(48) = 2.27, p = 0.028]. Resultater for interaktionsgruppen efter tid er opsummeret i Bordlampe Table11 og er illustreret i Figur Figure33.

 

FIGUR 3

Resultater af videospil træningseffekt. For posttest vises effekten af ​​forstærkningsforventning (XX_) mod ingen forstærkningsforventning (XY_) ved hjælp af et koronalt snit (Y = 11) i den øverste række for kontrolgruppe (CG) og træningsgruppe (TG). Billeddannelsesresultater af ...

STRIATAL BELØNINGSRESPONSIVITET OG DETS FORUDSIGENDE EGENSKABER FOR VIDEOSPIL OPLEVELSE

En sammenhæng mellem striatal belønningssignal og spilpræstation eller oplevet lyst og frustration blev ikke observeret. Vi var dog i stand til at demonstrere en positiv sammenhæng mellem det striatale belønningssignal og oplevet sjov under videospiltræning. Vi mener således, at størrelsen af ​​striatal aktivitet under belønningsbehandling i en ikke-videospilrelateret belønningsopgave er forudsigelig for oplevet sjov under spil. Dette fund skal dog fortolkes med forsigtighed, da den observerede korrelation ikke forblev signifikant efter korrektion for flere tests.

En mulig forklaring på sammenhængen mellem striatal belønningssignal og oplevet sjov under videospil kan være, at det målte striatal belønningssignal under spilleautomatspil afspejler individernes belønningsrespons, som kan være forbundet med dopaminerg neurotransmission i striatum. I overensstemmelse hermed har tidligere undersøgelser vist, at VS-aktivitet under forventning om belønning er relateret til dopaminfrigivelse i denne region (Schott et al., 2008; Buckholtz et al., 2010). Det er endvidere blevet vist, at også videospil var forbundet med dopaminfrigivelse i samme område (Koepp et al., 1998). Således ser VS ud til at være afgørende involveret i neural belønningsbehandling såvel som videospil, som involverer mange motiverende og givende faktorer. Specifikt er vi overbevist om, at det observerede forhold mellem VS-aktivitet og oplevet sjov kan være relateret til en generel reaktionsevne af det belønningsrelaterede striatale dopaminsystem over for hedoniske stimuli. VS er blevet forbundet med motiverende og fornøjelsesfremkaldte reaktioner i en nylig anmeldelse af Kringelbach og Berridge (2009). Den observerede sammenhæng mellem ventral striatal aktivitet og sjov, der refererer til hedonisk og fornøjelsesrelateret oplevelse under spil, synes derfor velbegrundet. Fremtidige undersøgelser bør yderligere undersøge forholdet mellem striatal belønningsrespons og oplevet sjov under videospil igen for at udforske dette forhold dybere.

Som nævnt ovenfor frigiver striatal dopamin (Koepp et al., 1998), volumen (Erickson et al., 2010), og aktivitet under spil (Vo et al., 2011) var tidligere forbundet med videospilydelse. Resultaterne af den aktuelle undersøgelse viste ikke en sammenhæng mellem videospilydelse og VS-aktivitet. Den opnåede belønning blev operationaliseret af antallet af gennemførte missioner/udfordringer i spillet. Typiske missioner i spillet er eksemplificeret ved at besejre en boss, løse gåder, finde hemmelige steder, køre kapløb mod en modstander eller samle sølvmønter. Disse missioner repræsenterer fremskridtet i spillet snarere end den faktiske spilydelse. Disse variabler er således muligvis ikke en tilstrækkelig præcis afhængig præstationsvariabel. Vi var dog ikke i stand til at indsamle flere spilrelaterede variabler, fordi "Super Mario 64 DS" er et kommercielt videospil, og en manipulation af dette selvstændige videospil var umulig.

Vi undersøgte yderligere forholdet mellem striatal belønningssignal og det oplevede ønske om at spille under videospiltræning. Begær i denne sammenhæng er sandsynligvis relateret til behovet og forventningerne til videospils potentielle tilfredsstillelse og belønning. Begær kan ikke klart adskilles fra at ville, fordi det normalt opstår sammen med at ville. Neurobiologisk involverer at ville ikke kun striatale, men også præfrontale områder, der er relateret til målstyret adfærd (Cardinal et al., 2002; Berridge et al., 2010). Derfor er en neural korrelat af lyst muligvis ikke begrænset til det striatale belønningsområde. Ja, Kuhn et al. (2013) viste, at strukturelle ændringer i volumen af ​​grå substans i den dorsolaterale præfrontale cortex induceret af videospiltræning er positivt forbundet med den subjektive følelse af lyst under videospiltræning. I den aktuelle undersøgelse er den striatale belønningsrespons muligvis ikke relateret til begær, fordi begær snarere kan være forbundet med præfrontale målrettede neurale korrelater. Fremtidige undersøgelser kan undersøge dette i detaljer.

Vi forventede en negativ korrelation mellem striatal belønningsrespons og oplevet frustration under videospiltræning, da VS-aktiviteten falder ved udeladelse af belønning i forhold til modtagelsen af ​​belønning (Abler et al., 2005). Dette forhold blev dog ikke observeret. Tidligere undersøgelser har vist, at insula aktiveres selektivt i forbindelse med frustration (Abler et al., 2005; Yu et al., 2014). Således kan fremtidige undersøgelser også undersøge øaktivitet i forbindelse med udeladt belønning.

EFFEKTEN AF VIDEOSPILTRÆNING PÅ BELØNINGSSYSTEMET

Kuhn et al. (2011) viste i et tværsnitsstudie, at hyppige videospilspillere (>9 timer pr. uge) viste større striatal belønningsrelateret aktivitet sammenlignet med sjældne videospilspillere. Spørgsmålet forblev dog, om dette fund var en disposition for eller et resultat af videospil. I vores nuværende longitudinelle undersøgelse afslørede gevinstforventning under spilleautomatopgave VS-aktivitet, som blev bevaret i TG over de 2 måneder, men ikke i CG. Vi antager, at det striatale belønningssignal måske afspejler det motiverende engagement under spilleautomatopgaven, som stadig var højt i TG ved posttesten. Deltagerne i TG kan bevare lydhørheden i belønningsbehandling og motiverende villighed til at fuldføre spilleautomatopgaven på det andet tidspunkt i en lignende engageret tilstand som under den første tid. En forklaring på dette fund kan være, at videospiltræningen har indflydelse på dopamin-relateret belønningsbehandling under spil (Koepp et al., 1998). Vores resultater understøtter dette synspunkt, da denne effekt måske midlertidigt ikke er begrænset til spilsessionen, men snarere kan have en indflydelse på generel striatal belønningsrespons i belønnende situationer, der ikke er relateret til videospil. Kringelbach og Berridge (2009) viste, at aktivitet i VS kan repræsentere en forstærkerfunktion af belønning, og videospil kan således bevare belønningsrespons under selve spillet, og endda i forbindelse med andre belønnende opgaver gennem forstærkning af fornøjelsesrelateret aktivitet. Videospiltræningen kan således betragtes som en intervention rettet mod det dopaminerge neurotransmittersystem, som måske vil blive undersøgt i fremtiden. Der er evidens for, at dopaminerge indgreb i forbindelse med farmakologiske undersøgelser kan have en terapeutisk adfærdsændrende karakter. En nylig farmakologisk undersøgelse, der bruger en dopaminerg intervention på ældre raske voksne ved Chowdhury et al. (2013) viste, at aldersrelateret svækket striatal belønningsbehandlingssignal kunne genoprettes af dopaminmålrettede lægemidler. Fremtidige undersøgelser bør undersøge de potentielle terapeutiske effekter af videospiltræning på kognitivt krævende opgaver, der involverer dopaminergt striatal signal. Det ville være yderst værdifuldt at afdække den specifikke effekt af videospil i det fronto-striatale kredsløb. Vores resultater antydede en effekt på belønningsbehandling, som igen er afgørende for udformningen af ​​målrettet adfærd og fleksibel tilpasning til flygtige miljøer (Cools, 2008). Derfor bør opgaver, der involverer belønningsrelaterede beslutninger, såsom reversal learning, undersøges i fremtidige longitudinelle studier i kombination med videospiltræning. Flere farmakologiske undersøgelser har vist, at en dopaminerg manipulation kan føre til en stigning eller et fald i reversal learning performance, hvilket sandsynligvis afhænger af opgavebehovet og individuelle baseline dopaminniveauer (Klanker et al., 2013).

Den observerede effekt af videospiltræning på belønningssystemet var også drevet af et fald i striatal aktivitet i CG under posttest, hvilket til dels kan forklares af et motiverende fald i viljen til at fuldføre spilleautomatopgaven ved re-testen . En undersøgelse af Shao et al. (2013) demonstreret, at selv en enkelt træningssession med en spilleautomatopgave før selve scanningssessionen førte til fald i striatal belønningsaktivitet under gevinstbehandling sammenlignet med en gruppe, der ikke gennemgik en træningssession. En yderligere undersøgelse af Fliessbach et al. (2010) undersøgte re-test reliabiliteten af ​​tre belønningsopgaver og viste, at re-test reliabiliteten i VS under gevinstforventning var ret ringe, i modsætning til motoriske reliabiliteter i primær motorisk cortex, der blev karakteriseret som gode. En mulig forklaring på disse resultater kan være arten af ​​sådanne belønningsopgaver. Den identiske belønning på begge tidspunkter fører muligvis ikke til det samme belønningssignal ved anden opgaveudførelse, fordi den subjektive belønningsfølelse kan blive dæmpet af mangel på nyhed.

Det er klart, at gentesten i denne undersøgelse blev gennemført af begge grupper, men faldet i den striatale belønningsaktivitet blev kun observeret i CG, ikke i TG. Dette konserveringsresultat i TG kan delvist være relateret til videospiltræningen som diskuteret ovenfor. Ikke desto mindre var CG en kontaktfri gruppe og fuldførte ikke en aktiv kontroltilstand, og derfor kan resultaterne også repræsentere en rent placebo-lignende effekt i TG. Men selvom ikke den specifikke videospiltræning i sig selv var hovedårsagen til den bevarede striatale respons, kan vores undersøgelse tolkes som bevis, der argumenterer for, at videospil fører til en ret stærk placebo-lignende effekt i et terapeutisk eller træningsbaseret miljø. Hvis videospil ville repræsentere en stærkere placeboeffekt end placebomedicin eller andre placebo-lignende opgaver, er et åbent spørgsmål. Desuden var deltagerne under selve scanningssessionen i samme situation i scanneren, og man kan forvente, at begge grupper producerer de samme sociale ønskværdighedseffekter. Alligevel bør konserveringseffekten tolkes meget omhyggeligt, fordi placeboeffekten kan forvirre resultatet (Boot et al., 2011). Fremtidige undersøgelser med fokus på belønningssystemet bør inkludere en aktiv kontrolbetingelse i undersøgelsesdesignet.

En anden mulig begrænsning af undersøgelsen kan være, at vi ikke kontrollerede videospiladfærden for CG. Vi instruerede deltagerne i CG om ikke at ændre deres videospiladfærd i venteperioden og ikke at spille Super Mario 64 (DS). Men videospiladfærd i CG kan have ændret sig og kunne have påvirket resultaterne. Fremtidige undersøgelser bør omfatte aktive kontrolgrupper og vurdere videospiladfærd i løbet af undersøgelsesperioden i detaljer.

I denne undersøgelse fokuserede vi på VS. Ikke desto mindre observerede vi en signifikant træningsrelateret effekt også i de insulære cortex, SMA og præcentral gyrus. En nylig metaanalyse af Liu et al. (2011) inklusive 142 belønningsundersøgelser viste, at udover "kerneområdet for belønning" er VS også insula, ventromedial præfrontal cortex, anterior cingulate cortex, dorsolateral præfrontal cortex og inferior parietal lobule en del af belønningsnetværket under belønningsforventning. Insula er involveret i den subjektive integration af affektiv information, for eksempel under fejlbaseret læring i sammenhæng med følelsesmæssig ophidselse og bevidsthed (Craig, 2009; Singer et al., 2009). Aktiveringen under belønningsforventning i spilleautomatopgaven kan afspejle subjektiv ophidselse og motiverende involvering i opgaven. Vi mener, at denne signifikante træningseffekt i insulaen måske – svarende til effekten i VS – repræsenterer et motiverende engagement, som blev bevaret i TG ved posttesten. Fremtidige undersøgelser kunne teste dette f.eks. ved at anvende skalaer for ophidselse og korrelere disse værdier med øaktivitet. Ifølge forskellene i SMA og præcentral gyrus ønsker vi at fremhæve, at disse områder muligvis ikke er involveret i belønningsforventning, da det ikke er en del af det foreslåede netværk af den nævnte metaanalyse (Liu et al., 2011). I stedet er SMA involveret i indlæring af motorrelaterede stimulus-respons-associationer blandt andre funktioner (Nachev et al., 2008). Med hensyn til den aktuelle undersøgelse kan SMA-aktivitet afspejle en opdateringsproces af stimulus (spillemaskine med tre roterende hjul) – respons (tryk på knap for at stoppe spilleautomaten) – konsekvens (her opdatering af stop af det andet hjul: XX_ og XY_) – kæde. Spekulativt forstår deltagerne i træningsgruppen spilleautomaten efter træning som et videospil, hvor de kunne forbedre deres præstationer ved fx at trykke på knappen på det rigtige tidspunkt. Med andre ord kunne deltagerne i TG have troet, at de kunne påvirke resultatet af spilleautomaten ved at tilpasse deres svarmønster. Bemærk venligst, at deltagerne ikke var klar over, at spilleautomaten havde en deterministisk karakter. Da den præcentrale gyrus også er en del af det motoriske system, kan fortolkningen af ​​den funktionelle betydning af SMA-fundet også være gyldig for den præcentrale gyrus. Fremtidige undersøgelser kan bekræfte disse fortolkninger af SMA og præcentrale aktiveringsforskelle ved systematisk at variere respons-konsekvens-associationer.

VIDEOSPIL, SUPER MARIO, MOTIVATION, SUBJEKTIV VELVÆRE OG BElønningssystemet

Fra et psykologisk synspunkt giver glædelige videospil yderst effektive belønningsplaner, perfekt tilpassede sværhedsgrader og stærkt engagement (Grøn og Bavelier, 2012). Disse specifikke egenskaber indeholder potentielt muligheden for at tilfredsstille basale psykologiske behov såsom kompetence, autonomi og slægtskab (Przybylski et al., 2010). En undersøgelse af Ryan et al. (2006) viste, at deltagere, der følte sig frivilligt motiverede af en 20 minutters træningssession af Super Mario 64, havde et øget velvære efter at have spillet. Dette øgede velvære var yderligere forbundet med stigninger i følelsen af ​​kompetence (f.eks. oplevet self-efficacy) og autonomi (f.eks. at handle baseret på interesse). Sammen med den nuværende konstatering af bevarelsen af ​​belønningssignalet i en ikke-trænet opgave, mener vi, at videospil rummer potentialet af et stærkt værktøj til specifik (kognitiv) træning. Afhængig af videospilgenren og spillets individuelle egenskaber kræver videospil meget komplekse kognitive og motoriske interaktioner fra spillere for at kunne nå spillets mål og dermed en specifik træningseffekt. Videospils givende karakter kan føre til et konstant højt motivationsniveau i træningssessionen.

Denne undersøgelse blev støttet af det tyske ministerium for uddannelse og forskning (BMBF 01GQ0914), den tyske forskningsfond (DFG GA707/6-1) og den tyske nationale akademiske fond tilskud til RCL. Vi er taknemmelige for hjælpen fra Sonali Beckmann til at betjene scanneren samt David Steiniger og Kim-John Schlüter til at teste deltagerne.

1. Abler B., Walter H., Erk S. (2005). Neurale korrelater af frustration. Neuroreport 16 669–672 10.1097/00001756-200505120-00003 [PubMed] [Cross Ref]
2. Allaire JC, McLaughlin AC, Trujillo A., Whitlock LA, LaPorte L., Gandy M. (2013). Succesfuld aldring gennem digitale spil: socioemotionelle forskelle mellem ældre voksne spillere og ikke-spillere. Comput. Hum. Behav. 29 1302-1306 10.1016/j.chb.2013.01.014 [Cross Ref]
3. Atallah HE, Lopez-Paniagua D., Rudy JW, O'Reilly RC (2006). Separate neurale substrater til færdighedsindlæring og ydeevne i ventrale og dorsale striatum. Nat. Neurosci. 10 126-131 10.1038 / nn1817 [PubMed] [Cross Ref]
4. Baranowski T., Buday R., Thompson DI, Baranowski J. (2008). At spille for alvor: videospil og historier om sundhedsrelateret adfærdsændring. Er. J. Prev. Med. 34 74–82e10 10.1016/j.amepre.2007.09.027 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
5. Basak C., Boot WR, Voss MW, Kramer AF (2008). Kan træning i et realtidsstrategi-videospil dæmpe kognitiv tilbagegang hos ældre voksne? Psychol. Aldring 23 765-777 10.1037 / a0013494 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
6. Berridge KC, Ho C.-Y., Richard JM, Di Feliceantonio AG (2010). Den fristede hjerne spiser: nydelses- og lystkredsløb ved fedme og spiseforstyrrelser. Brain Res. 1350 43-64 10.1016 / j.brainres.2010.04.003 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
7. Boot WR, Blakely DP, Simons DJ (2011). Forbedrer action-videospil opfattelse og kognition? Foran. Psychol. 2: 226 10.3389 / fpsyg.2011.00226 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
8. Boyle E., Kennedy A.-M., Traynor O., Hill ADK (2011). Træning af kirurgiske færdigheder ved hjælp af ikke-kirurgiske opgaver – kan Nintendo Wii^TM forbedre kirurgisk ydeevne? J. Surg. Educ. 68 148-154 10.1016/j.jsurg.2010.11.005 [PubMed] [Cross Ref]
9. Buckholtz JW, Treadway MT, Cowan RL, Woodward ND, Benning SD, Li R., et al. (2010). Mesolimbisk dopamin belønningssystem overfølsomhed hos personer med psykopatiske træk. Nat. Neurosci. 13 419-421 10.1038 / nn.2510 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
10. Cardinal RN, Parkinson JA, Hall J., Everitt BJ (2002). Følelser og motivation: rollen som amygdala, ventral striatum og præfrontal cortex. Neurosci. Biobehav. Rev. 26 321–352 10.1016/S0149-7634(02)00007-6 [PubMed] [Cross Ref]
11. Chowdhury R., Guitart-Masip M., Lambert C., Dayan P., Huys Q., Düzel E., et al. (2013). Dopamin genopretter belønningsforudsigelsesfejl i alderdommen. Nat. Neurosci. 16 648-653 10.1038 / nn.3364 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
12. Cools R. (2008). Dopamins rolle i den motiverende og kognitive kontrol af adfærd. neuroscientist 14 381-395 10.1177 / 1073858408317009 [PubMed] [Cross Ref]
13. Craig AD (2009). Hvordan har du det nu? Den forreste ø og menneskelig bevidsthed. Nat. Rev. Neurosci. 10 59-70 10.1038 / nrn2555 [PubMed] [Cross Ref]
14. Erickson KI, Boot WR, Basak C., Neider MB, Prakash RS, Voss MW, et al. (2010). Striatal volumen forudsiger niveauet for erhvervelse af videospilfærdigheder. Cereb. cortex 20 2522–2530 10.1093/cercor/bhp293 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
15. Fliessbach K., Rohe T., Linder NS, Trautner P., Elger CE, Weber B. (2010). Gentest pålideligheden af ​​belønningsrelaterede BOLD-signaler. NeuroImage 50 1168-1176 10.1016 / j.neuroimage.2010.01.036 [PubMed] [Cross Ref]
16. Grøn CS, Bavelier D. (2003). Action videospil ændrer visuel selektiv opmærksomhed. Natur 423 534-537 10.1038 / nature01647 [PubMed] [Cross Ref]
17. Green CS, Bavelier D. (2012). Læring, opmærksomhedskontrol og action-videospil. Curr. Biol. 22 R197–R206 10.1016/j.cub.2012.02.012 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
18. Illek C. (2013). Für die junge Generation gehören Computerspiele zum Alltag – BITKOM. Tilgængelig på: http://www.bitkom.org/77030_77024.aspx [tilganget 21. august 2013].
19. Keogh JWL, Power N., Wooller L., Lucas P., Whatman C. (2013). Fysisk og psykosocial funktion hos ældreplejehjem: effekt af Nintendo Wii-sportsspil. J. Aging Phys. Handling. 22 235-44 10.1123/JAPA.2012-0272 [PubMed] [Cross Ref]
20. Klanker M., Feenstra M., Denys D. (2013). Dopaminerg kontrol af kognitiv fleksibilitet hos mennesker og dyr. Foran. Neurosci. 7: 201 10.3389 / fnins.2013.00201 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
21. Knutson B., Greer SM (2008). Foregribende affekt: neurale korrelater og konsekvenser for valg. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 363 3771–3786 10.1098/rstb.2008.0155 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
22. Koepp MJ, Gunn RN, Lawrence AD, Cunningham VJ, Dagher A., ​​Jones T., et al. (1998). Beviser for striatal dopaminfrigivelse under et videospil. Natur 393 266-268 10.1038 / 30498 [PubMed] [Cross Ref]
23. Kringelbach ML, Berridge KC (2009). Mod en funktionel neuroanatomi af nydelse og lykke. Trends Cogn. Sci. 13 479–487 10.1016/j.tics.2009.08.006 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
24. Kühn S., Gleich T., Lorenz RC, Lindenberger U., Gallinat J. (2013). At spille Super Mario fremkalder strukturel hjerneplasticitet: ændringer i grå substans som følge af træning med et kommercielt videospil. Mol. Psykiatri. 19 265-271 10.1038/mp.2013.120 [PubMed] [Cross Ref]
25. Kühn S., Romanowski A., Schilling C., Lorenz R., Mörsen C., Seiferth N., et al. (2011). Det neurale grundlag for videospil. Oversat. Psykiatri 1:e53 10.1038/tp.2011.53 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
26. Liu X., Hairston J., Schrier M., Fan J. (2011). Fælles og særskilte netværk, der ligger til grund for belønningsvalens og behandlingsstadier: en metaanalyse af funktionelle neuroimaging-studier. Neurosci. Biobehav. Rev. 35 1219-1236 10.1016/j.neubiorev.2010.12.012 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
27. Lorenz RC, Gleich T., Beck A., Pöhland L., Raufelder D., Sommer W., et al. (2014). Beløn ​​forventning i den unge og aldrende hjerne. Hum. Brain Mapp. 35 5153–5165 10.1002/hbm.22540 [PubMed] [Cross Ref]
28. Nachev P., Kennard C., Husain M. (2008). Funktionel rolle for de supplerende og præ-supplerende motoriske områder. Nat. Rev. Neurosci. 9 856-869 10.1038 / nrn2478 [PubMed] [Cross Ref]
29. O'Doherty J., Dayan P., Schultz J., Deichmann R., Friston K., Dolan RJ (2004). Dissocierbare roller af ventral og dorsalt striatum i instrumentel konditionering. Videnskab 304 452–454 10.1126/science.1094285 [PubMed] [Cross Ref]
30. Primack BA, Carroll MV, McNamara M., Klem ML, King B., Rich M., et al. (2012). Videospils rolle i at forbedre sundhedsrelaterede resultater: en systematisk gennemgang. Er. J. Prev. Med. 42 630–638 10.1016/j.amepre.2012.02.023 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
31. Przybylski AK, Scott C., Ryan RM (2010). En motiverende model for videospilengagement. Rev. Gen. Psychol. 14 154-166 10.1037 / a0019440 [Cross Ref]
32. Ryan RM, Rigby CS, Przybylski A. (2006). Videospils motivationskraft: en selvbestemmelsesteori-tilgang. Motiv. Emot. 30 344–360 10.1007/s11031-006-9051-8 [Cross Ref]
33. Schott BH, Minuzzi L., Krebs RM, Elmenhorst D., Lang M., Winz OH, et al. (2008). Mesolimbiske funktionelle magnetiske resonansbilleddannelsesaktiveringer under belønningsforventning korrelerer med belønningsrelateret ventral striatal dopaminfrigivelse. J. Neurosci. 28 14311-14319 10.1523 / JNEUROSCI.2058-08.2008 [PubMed] [Cross Ref]
34. Schubert R., Ritter P., Wüstenberg T., Preuschhof C., Curio G., Sommer W., et al. (2008). Spatial opmærksomhedsrelaterede SEP-amplitudemodulationer samvarierer med BOLD-signalet i S1 - En simultan EEG-fMRI-undersøgelse. Cereb. cortex 18 2686–2700 10.1093/cercor/bhn029 [PubMed] [Cross Ref]
35. Shao R., Read J., Behrens TEJ, Rogers RD (2013). Forskydninger i forstærkningssignalering, mens du spiller spilleautomater som en funktion af tidligere erfaring og impulsivitet. Oversat. Psykiatri 3:e235 10.1038/tp.2013.10 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
36. Singer T., Critchley HD, Preuschoff K. (2009). En fælles rolle for insula i følelser, empati og usikkerhed. Trends Cogn. Sci. 13 334–340 10.1016/j.tics.2009.05.001 [PubMed] [Cross Ref]
37. Song X.-W., Dong Z.-Y., Long X.-Y., Li S.-F., Zuo X.-N., Zhu C.-Z., et al. (2011). REST: et værktøjssæt til funktionel magnetisk resonansbilledbehandling i hviletilstand. PLoS ONE 6: e25031 10.1371 / journal.pone.0025031 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
38. Staiano AE, Abraham AA, Calvert SL (2013). Ungdomsøvelsesspil for vægttab og psykosocial forbedring: en kontrolleret fysisk aktivitetsintervention. Fedme (sølv forår) 21 598-601 10.1002 / oby.20282 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
39. Tzourio-Mazoyer N., Landeau B., Papathanassiou D., Crivello F., Etard O., Delcroix N., et al. (2002). Automatiseret anatomisk mærkning af aktiveringer i SPM ved anvendelse af en makroskopisk anatomisk parcellering af MNI MR-enkeltpersonens hjerne. NeuroImage 15 273-289 10.1006/nimg.2001.0978 [PubMed] [Cross Ref]
40. Vo LTK, Walther DB, Kramer AF, Erickson KI, Boot WR, Voss MW, et al. (2011). Forudsigelse af individers læringssucces ud fra mønstre af MR-aktivitet før læring. PLoS ONE 6: e16093 10.1371 / journal.pone.0016093 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Cross Ref]
41. Yu R., Mobbs D., Seymour B., Rowe JB, Calder AJ (2014). Den neurale signatur af eskalerende frustration hos mennesker. Cortex 54 165-178 10.1016/j.cortex.2014.02.013 [PubMed] [Cross Ref]