¿Jugamos con el Brain Training?

Esta experiencia, llevada a cabo con los alumnos de tercero de ESO del IES Forum 2004, de Sant Adriá de Besós (Barcelona), pretendía analizar si el uso de la consola con el juego Brain Training facilita el desarrollo del cálculo mental. Se constata que se trata de una herramienta útil que propicia el interés y el grado de participación de los alumnos.

Physical education enhances your concentration

There is growing evidence that physical education has not only positive effects on the physical health of children and adolescents, but also contributes positively to personality development and to performance in cognitive tasks. Existing studies indicate chronic as well as acute effects of physical education on cognitive performance. However, underlying mechanisms, required content of the physical intervention and duration of the effects are still unclear. In order to shed light on some of these open questions, the present study investigated the acute effects of a special form of physical education, integrating cardiac-stimulating tasks with executive demands, on the concentration of 11-year olds. Concentration was assessed three times using the d2-R Test. Intervention (n=38) and control group (n=35) did not differ in their d2-R performance in pre- nor in post-test, which took place after either a physical intervention or a normal core subject lesson respectively. In the follow-up test however, which was completed after two more core subject lessons for both groups, the intervention group improved more in their d2-R performance than the control group F(1, 71)=4.95, p=.03, indicating that physical education can positively influence children’s concentration, not immediately after the activity, but later on during the following school lessons.

Expertise sportive et entraînement perceptivo-cognitif de l’athlète

Pour être performant au plus haut niveau, les athlètes doivent posséder une capacité perceptivo-cognitive supérieure à la moyenne. Cette faculté, reflétée sur le terrain par la vision et l’intelligence de jeu des sportifs, permet d’extraire l’information clé de la scène visuelle. La science du sport a depuis longtemps observé l’expertise perceptivo-cognitive au sein de l’environnement sportif propre aux athlètes. Récemment, des études ont rapporté que l’expertise pouvait également se refléter hors de ce contexte, lors d’activités du quotidien par exemple. De plus, les récentes théories entourant la capacité plastique du cerveau ont amené les chercheurs à développer des outils pour entraîner les capacités perceptivo-cognitives des athlètes afin de les rendre plus performants sur le terrain. Ces méthodes sont la plupart du temps contextuelles à la discipline visée. Cependant, un nouvel outil d’entraînement perceptivo-cognitif, nommé 3-Dimensional Multiple Object Tracking (3D-MOT) et dénué de contexte sportif, a récemment vu le jour et a fait l’objet de nos recherches. Un de nos objectifs visait à mettre en évidence l’expertise perceptivo-cognitive spécifique et non-spécifique chez des athlètes lors d’une même étude. Nous avons évalué la perception du mouvement biologique chez des joueurs de soccer et des non-athlètes dans une salle de réalité virtuelle. Les sportifs étaient systématiquement plus performants en termes d’efficacité et de temps de réaction que les novices pour discriminer la direction du mouvement biologique lors d’un exercice spécifique de soccer (tir) mais également lors d’une action issue du quotidien (marche). Ces résultats signifient que les athlètes possèdent une meilleure capacité à percevoir les mouvements biologiques humains effectués par les autres. La pratique du soccer semble donc conférer un avantage fondamental qui va au-delà des fonctions spécifiques à la pratique d’un sport. Ces découvertes sont à mettre en parallèle avec la performance exceptionnelle des athlètes dans le traitement de scènes visuelles dynamiques et également dénuées de contexte sportif. Des joueurs de soccer ont surpassé des novices dans le test de 3D-MOT qui consiste à suivre des cibles en mouvement et stimule les capacités perceptivo-cognitives. Leur vitesse de suivi visuel ainsi que leur faculté d’apprentissage étaient supérieures. Ces résultats confirmaient des données obtenues précédemment chez des sportifs. Le 3D-MOT est un test de poursuite attentionnelle qui stimule le traitement actif de l’information visuelle dynamique. En particulier, l’attention sélective, dynamique et soutenue ainsi que la mémoire de travail. Cet outil peut être utilisé pour entraîner les fonctions perceptivo-cognitives des athlètes. Des joueurs de soccer entraînés au 3D-MOT durant 30 sessions ont montré une amélioration de la prise de décision dans les passes de 15% sur le terrain comparés à des joueurs de groupes contrôles. Ces données démontrent pour la première fois un transfert perceptivo-cognitif du laboratoire au terrain suivant un entraînement perceptivo-cognitif non-contextuel au sport de l’athlète ciblé. Nos recherches aident à comprendre l’expertise des athlètes par l’approche spécifique et non-spécifique et présentent également les outils d’entraînements perceptivo-cognitifs, en particulier le 3D-MOT, pour améliorer la performance dans le sport de haut-niveau.

Expertise sportive et entraînement perceptivo-cognitif de l’athlète

Pour être performant au plus haut niveau, les athlètes doivent posséder une capacité perceptivo-cognitive supérieure à la moyenne. Cette faculté, reflétée sur le terrain par la vision et l’intelligence de jeu des sportifs, permet d’extraire l’information clé de la scène visuelle. La science du sport a depuis longtemps observé l’expertise perceptivo-cognitive au sein de l’environnement sportif propre aux athlètes. Récemment, des études ont rapporté que l’expertise pouvait également se refléter hors de ce contexte, lors d’activités du quotidien par exemple. De plus, les récentes théories entourant la capacité plastique du cerveau ont amené les chercheurs à développer des outils pour entraîner les capacités perceptivo-cognitives des athlètes afin de les rendre plus performants sur le terrain. Ces méthodes sont la plupart du temps contextuelles à la discipline visée. Cependant, un nouvel outil d’entraînement perceptivo-cognitif, nommé 3-Dimensional Multiple Object Tracking (3D-MOT) et dénué de contexte sportif, a récemment vu le jour et a fait l’objet de nos recherches. Un de nos objectifs visait à mettre en évidence l’expertise perceptivo-cognitive spécifique et non-spécifique chez des athlètes lors d’une même étude. Nous avons évalué la perception du mouvement biologique chez des joueurs de soccer et des non-athlètes dans une salle de réalité virtuelle. Les sportifs étaient systématiquement plus performants en termes d’efficacité et de temps de réaction que les novices pour discriminer la direction du mouvement biologique lors d’un exercice spécifique de soccer (tir) mais également lors d’une action issue du quotidien (marche). Ces résultats signifient que les athlètes possèdent une meilleure capacité à percevoir les mouvements biologiques humains effectués par les autres. La pratique du soccer semble donc conférer un avantage fondamental qui va au-delà des fonctions spécifiques à la pratique d’un sport. Ces découvertes sont à mettre en parallèle avec la performance exceptionnelle des athlètes dans le traitement de scènes visuelles dynamiques et également dénuées de contexte sportif. Des joueurs de soccer ont surpassé des novices dans le test de 3D-MOT qui consiste à suivre des cibles en mouvement et stimule les capacités perceptivo-cognitives. Leur vitesse de suivi visuel ainsi que leur faculté d’apprentissage étaient supérieures. Ces résultats confirmaient des données obtenues précédemment chez des sportifs. Le 3D-MOT est un test de poursuite attentionnelle qui stimule le traitement actif de l’information visuelle dynamique. En particulier, l’attention sélective, dynamique et soutenue ainsi que la mémoire de travail. Cet outil peut être utilisé pour entraîner les fonctions perceptivo-cognitives des athlètes. Des joueurs de soccer entraînés au 3D-MOT durant 30 sessions ont montré une amélioration de la prise de décision dans les passes de 15% sur le terrain comparés à des joueurs de groupes contrôles. Ces données démontrent pour la première fois un transfert perceptivo-cognitif du laboratoire au terrain suivant un entraînement perceptivo-cognitif non-contextuel au sport de l’athlète ciblé. Nos recherches aident à comprendre l’expertise des athlètes par l’approche spécifique et non-spécifique et présentent également les outils d’entraînements perceptivo-cognitifs, en particulier le 3D-MOT, pour améliorer la performance dans le sport de haut-niveau.

The neuroscience of cognitive enhancement : enhanced attention, working memory and visual information processing speed using 3D-MOT

Des interventions ciblant l’amélioration cognitive sont de plus en plus à l’intérêt dans nombreux domaines, y compris la neuropsychologie. Bien qu'il existe de nombreuses méthodes pour maximiser le potentiel cognitif de quelqu’un, ils sont rarement appuyé par la recherche scientifique. D’abord, ce mémoire examine brièvement l'état des interventions d'amélioration cognitives. Il décrit premièrement les faiblesses observées dans ces pratiques et par conséquent il établit un modèle standard contre lequel on pourrait et devrait évaluer les diverses techniques ciblant l'amélioration cognitive. Une étude de recherche est ensuite présenté qui considère un nouvel outil de l'amélioration cognitive, une tâche d’entrainement perceptivo-cognitive : 3-dimensional multiple object tracking (3D-MOT). Il examine les preuves actuelles pour le 3D-MOT auprès du modèle standard proposé. Les résultats de ce projet démontrent de l’augmentation dans les capacités d’attention, de mémoire de travail visuel et de vitesse de traitement d’information. Cette étude représente la première étape dans la démarche vers l’établissement du 3D-MOT comme un outil d’amélioration cognitive.

The neuroscience of cognitive enhancement : enhanced attention, working memory and visual information processing speed using 3D-MOT

Des interventions ciblant l’amélioration cognitive sont de plus en plus à l’intérêt dans nombreux domaines, y compris la neuropsychologie. Bien qu'il existe de nombreuses méthodes pour maximiser le potentiel cognitif de quelqu’un, ils sont rarement appuyé par la recherche scientifique. D’abord, ce mémoire examine brièvement l'état des interventions d'amélioration cognitives. Il décrit premièrement les faiblesses observées dans ces pratiques et par conséquent il établit un modèle standard contre lequel on pourrait et devrait évaluer les diverses techniques ciblant l'amélioration cognitive. Une étude de recherche est ensuite présenté qui considère un nouvel outil de l'amélioration cognitive, une tâche d’entrainement perceptivo-cognitive : 3-dimensional multiple object tracking (3D-MOT). Il examine les preuves actuelles pour le 3D-MOT auprès du modèle standard proposé. Les résultats de ce projet démontrent de l’augmentation dans les capacités d’attention, de mémoire de travail visuel et de vitesse de traitement d’information. Cette étude représente la première étape dans la démarche vers l’établissement du 3D-MOT comme un outil d’amélioration cognitive.

"Differential metabolic recruitment of cognitive, emotional and modulatory brain regions in infant and adolescent rats undergoing two-way active avoidance training"

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2011

The pattern and Loci of training-induced brain changes in healthy older adults are predicted by the nature of the intervention.

There is enormous interest in designing training methods for reducing cognitive decline in healthy older adults. Because it is impaired with aging, multitasking has often been targeted and has been shown to be malleable with appropriate training. Investigating the effects of cognitive training on functional brain activation might provide critical indication regarding the mechanisms that underlie those positive effects, as well as provide models for selecting appropriate training methods. The few studies that have looked at brain correlates of cognitive training indicate a variable pattern and location of brain changes - a result that might relate to differences in training formats. The goal of this study was to measure the neural substrates as a function of whether divided attentional training programs induced the use of alternative processes or whether it relied on repeated practice. Forty-eight older adults were randomly allocated to one of three training programs. In the SINGLE REPEATED training, participants practiced an alphanumeric equation and a visual detection task, each under focused attention. In the DIVIDED FIXED training, participants practiced combining verification and detection by divided attention, with equal attention allocated to both tasks. In the DIVIDED VARIABLE training, participants completed the task by divided attention, but were taught to vary the attentional priority allocated to each task. Brain activation was measured with fMRI pre- and post-training while completing each task individually and the two tasks combined. The three training programs resulted in markedly different brain changes. Practice on individual tasks in the SINGLE REPEATED training resulted in reduced brain activation whereas DIVIDED VARIABLE training resulted in a larger recruitment of the right superior and middle frontal gyrus, a region that has been involved in multitasking. The type of training is a critical factor in determining the pattern of brain activation.

Brain dynamics underlying training-induced improvement in suppressing inappropriate action.

Inhibitory control, a core component of executive functions, refers to our ability to suppress intended or ongoing cognitive or motor processes. Mostly based on Go/NoGo paradigms, a considerable amount of literature reports that inhibitory control of responses to "NoGo" stimuli is mediated by top-down mechanisms manifesting ∼200 ms after stimulus onset within frontoparietal networks. However, whether inhibitory functions in humans can be trained and the supporting neurophysiological mechanisms remain unresolved. We addressed these issues by contrasting auditory evoked potentials (AEPs) to left-lateralized "Go" and right NoGo stimuli recorded at the beginning versus the end of 30 min of active auditory spatial Go/NoGo training, as well as during passive listening of the same stimuli before versus after the training session, generating two separate 2 × 2 within-subject designs. Training improved Go/NoGo proficiency. Response times to Go stimuli decreased. During active training, AEPs to NoGo, but not Go, stimuli modulated topographically with training 61-104 ms after stimulus onset, indicative of changes in the underlying brain network. Source estimations revealed that this modulation followed from decreased activity within left parietal cortices, which in turn predicted the extent of behavioral improvement. During passive listening, in contrast, effects were limited to topographic modulations of AEPs in response to Go stimuli over the 31-81 ms interval, mediated by decreased right anterior temporoparietal activity. We discuss our results in terms of the development of an automatic and bottom-up form of inhibitory control with training and a differential effect of Go/NoGo training during active executive control versus passive listening conditions.

Structural brain plasticity in Parkinson's disease induced by balance training.

We investigated morphometric brain changes in patients with Parkinson's disease (PD) that are associated with balance training. A total of 20 patients and 16 healthy matched controls learned a balance task over a period of 6 weeks. Balance testing and structural magnetic resonance imaging were performed before and after 2, 4, and 6 training weeks. Balance performance was re-evaluated after ∼20 months. Balance training resulted in performance improvements in both groups. Voxel-based morphometry revealed learning-dependent gray matter changes in the left hippocampus in healthy controls. In PD patients, performance improvements were correlated with gray matter changes in the right anterior precuneus, left inferior parietal cortex, left ventral premotor cortex, bilateral anterior cingulate cortex, and left middle temporal gyrus. Furthermore, a TIME × GROUP interaction analysis revealed time-dependent gray matter changes in the right cerebellum. Our results highlight training-induced balance improvements in PD patients that may be associated with specific patterns of structural brain plasticity. In summary, we provide novel evidence for the capacity of the human brain to undergo learning-related structural plasticity even in a pathophysiological disease state such as in PD.

Physical training and hypertension have opposite effects on endothelial brain-derived neurotrophic factor expression.

AIMS: Changes in circulating brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels were reported in patients with or at risk for cardiovascular diseases associated with endothelial dysfunction, suggesting a link between BDNF and endothelial functionality. However, little is known on cardiovascular BDNF. Our aim was to investigate levels/localization, function, and relevance of cardiovascular BDNF. METHODS AND RESULTS: BDNF levels (western blotting) and localization (immunostaining) were assessed in the heart and aorta from rats with impaired (spontaneously hypertensive rats [SHR]), normal (Wistar Kyoto rats [WKY]), and improved (SHR and WKY subjected to physical training) endothelial function. BDNF levels were also measured in cultured endothelial cells (CECs) subjected to low and high shear stress. The cardiovascular effects of BDNF were investigated in isolated aortic rings and hearts. The results showed high BDNF levels in the heart and aorta, the expression being prominent in endothelial cells as compared with other cell types. Exogenous BDNF vasodilated aortic rings but changed neither coronary flow nor cardiac contractility. Hypertension was associated with decreased expression of BDNF in the endothelium, whereas physical training led to endothelial BDNF up-regulation not only in WKY but also in SHR. Exposure of CECs to high shear stress stimulated BDNF production and secretion. CONCLUSION: Cardiovascular BDNF is mainly localized within endothelial cells in which its expression is dependent on endothelial function. These results open new perspectives on the role of endothelial BDNF in cardiovascular health.

Moderate physical training increases brain insulin concentrations in experimental diabetic rats

Insulin is an important modulator of growth and metabolic function in the central nervous system. The aim of this study was to investigate the influence of swimming physical training (at 32̈±1̈C, 1 hr/day, 5 days/week, with an overload equivalent to 5% of the body weight, for 4 weeks) on brain insulin concentrations in alloxan induced type 1 diabetic rats. Training attenuated hyperglycemia but had no effect on insulinemia in diabetic rats. Hematocrit and blood albumin values remained without changes. Brain insulin did not change in diabetic rats. However, physical training increased the concentration in both control and diabetic rats. It is concluded that in the present experimental conditions, diabetes had no influence on brain insulin, however moderate physical training increased the hormone in both control and diabetic animals.

Meditation training increases brain efficiency in an attention task

Meditation is a mental training, which involves attention and the ability to maintain focus on a particular object. In this study we have applied a specific attentional task to simply measure the performance of the participants with different levels of meditation experience, rather than evaluating meditation practice per se or task performance during meditation. Our objective was to evaluate the performance of regular meditators and non-meditators during an fMRI adapted Stroop Word-Colour Task (SWCT), which requires attention and impulse control, using a block design paradigm. We selected 20 right-handed regular meditators and 19 non-meditators matched for age, years of education and gender. Participants had to choose the colour (red, blue or green) of single words presented visually in three conditions: congruent, neutral and incongruent. Non-meditators showed greater activity than meditators in the right medial frontal, middle temporal, precentral and postcentral gyri and the lentiform nucleus during the incongruent conditions. No regions were more activated in meditators relative to non-meditators in the same comparison. Non-meditators showed an increased pattern of brain activation relative to regular meditators under the same behavioural performance level. This suggests that meditation training improves efficiency, possibly via improved sustained attention and impulse control. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Prospective memory rehabilitation for adults with traumatic brain injury: A compensatory training programme

Primary objective: To describe a prospective memory rehabilitation programme based on a compensatory training approach and report the results of three case studies. Research design: Programme evaluation using pre-and post-intervention assessments and telephone follow-up. Methods and procedures: Three participants with traumatic brain injury completed 8 weeks of training with 1 - 2 hour individual sessions. Assessments were formal prospective memory assessment, self-report and measures of diary use. Experimental interventions: Intervention aimed to identify potential barriers, establish self-awareness of memory deficits, introduce a customized compensatory tool, a cueing system and organizational strategies. A significant other was involved in training to assist generalization. Main outcomes and results: All three participants improved on formal prospective memory assessment and demonstrated successful diary use after the programme. Self-report of prospective memory failure fluctuated and may reflect increased self-awareness. Conclusion: A compensatory approach may be useful in improving prospective memory performance following TBI.

An Internet training intervention for people with traumatic brain injury: Barriers and outcomes

Primary objective: To test whether people with cognitive-linguistic impairments following traumatic brain injury could learn to use the Internet using specialized training materials. Research design: Pre-post test design. Methods and procedures: Seven participants were each matched with a volunteer tutor. Basic Internet skills were taught over six lessons using a tutor's manual and a student manual. Instructions used simple text and graphics based on Microsoft Internet Explorer 5.5. Students underwent Internet skills assessments and interviews pre- and post-training. Tutors completed a post-training questionnaire. Main outcomes and results: Six of seven participants reached moderate-to-high degrees of independence. Literacy impairment was an expected training barrier; however, cognitive impairments affecting concentration, memory and motivation were more significant. Conclusions: Findings suggest that people with cognitive-linguistic impairments can learn Internet skills using specialized training materials. Participants and their carers also reported positive outcomes beyond the acquisition of Internet skills.