Lumosity älykkyyspelien vaikutus älykkyyteen Iiro Nurmi Tutkimussuunnitelma ICT2TN011-24 17.03.2014
Tiivistelmä Tietojenkäsittelyn koulutusohjelma Tekijä tai tekijät Iiro Nurmi Raportin nimi Lumosity älykkyyspelien vaikutus älykkyyteen Opettajat tai ohjaajat Altti Lagstedt Ryhmätunnus tai aloitusvuosi 2012 Sivu- ja liitesivumäärä 12 Lumosity älykkyyspeli palvelu on suunnattu kehittämään ihmisen kognitiivisia kykyjä. Siitä tehdyt tutkimukset ja julkinen ulosanti on ollut varsin positiivista. Tämä tutkimussuunnitelma on laadittu Lumosity palvelun vaikutusten tutkimiseen. Suunnitelman tavoitteena on saada tietoa, voiko Lumositylla harjoitella älykkyyttä. Tutkimuksessa on suuniteltu käytettävän HAAGA-HELIAn opiskelijoita tutkittavina, joille tehdään kuuden kuukauden pitkittäistutkimus. Opiskelijat saavat olla miltä tahansa opintolinjalta ja polulta. Ryhmät tasataan samankaltaisiksi. Tutkimuksessa henkilöt jaetaan kontrolli- ja koertyhmään. Koeryhmä pelaa Lumosity pelejä säännöllisesti tutkimuksen ajan ja kontrolliryhmä ei saa pelata kyseisiä pelejä. Tutkmikusen alussa ja lopussa tehdään koehenkilöille WAIS-IV älykkyysosamäärä testi. Tulokset analysoidaan tilastollisesti riippumattoman otoksen vertailu t-testi, verrannollisten parien t-testi ja lopulta tehdään malli, jossa ennustavina tekijöinä ovat Lumosity-harjoittelu ja / tai älykkyysosamäärä testeissä harjaantuminen. Avainsanat Älykkyyspelit, älykkyys, älykkyystesti
Sisällys 1 Johdanto...1 2 Älykkyys...2 2.1 Älykkyyden historia...2 2.2 Älykkyystestit...3 2.3 Kritiikki...4 3 Älypeli...5 3.1 Meta-analyysi älypelien vaikutuksista...5 3.2 Inhibioinnin kehittyminen älypelin myötä...5 3.3 Harjoiteltu huomion kontrollointi...6 4 Lumosity...6 4.1 Kognitiivisten kykyjen parantaminen kouluikäisillä Lumosityn avulla...7 5 Tutkmuksen toteutus...8 5.1 Tutkimusongelma...8 5.2 Tutkimusmenetelmä ja aikataulu...9 5.3 Analysointimenetelmä...10 Lähteet...10
1 Johdanto Olen aina ollut kiinnostunut ihmisistä. Tutkimussuunnitelmaa miettiessäni minulle tuli heti mieleeni, että haluaisin tutkia asiaa, jossa psykologia ja informaatioteknologia yhdistyy. Päädyin miettimään pelien vaikutusta ihmiseen. Lukion alussa psykologian ensimmäisellä kurssilla tein pienimuotoisen tutkimuksen, jossa pelasin silloisella nokia puhelimellani Brain games nimistä peliä. Tutkimuksen alussa tein internetistä löydetyllä testillä älykkyystestin, jonka toistin tutkimuksen lopussa. Pelasin peliä säännöllisesti ja kuukauden aikana pelikertoja kertyi runsas sata. Lopuksi sain kasaan tutkimustulokset. Älykkyys oli huimasti kasvanut. Tutkimukseni tulokset olisivat saattaneet yllättää, jos ei olisi ottanut muutamaa seikkaa huomioon. Oliko tosiaan kännykällä pelaamastani älypelistä ollut näin nopeasti hyötyä? Vastaus oli kielteinen. Jo siihen aikaan pystyin päättelemään miksi näin oli tapahtunut. Miksi tulokseni olivat merkittävästi kasvaneet? Tämän pystyi selittämään sillä, että olin toisella älykkyystestikerralla jo tietoinen testin kysymyksistä ja osasin myös paremmin käyttää aikaa. Tulokset siis vinoutuivat, koska olin oppinut tekemään paremmin älykkyystestin. On otettava huomioon, että kyseessä oli internetistä löytynyt lyhyehkö testi, eikä siitä voinut päätellä kuinka luotettava se oli. Tutkimustuloksista ei näin ollen voinut vetää oikeastaan minkäänlaisia johtopäätöksiä. Minulle jäi kuitenkin omatekoisesta tutkimuksesta positiivinen mieli ja tästä asti minua on kiinnostanut, voiko älykkyyttä oikeasti kasvattaa peleillä. Videopelien buumi on saanut markkinoille yhä enemmän niin sanottuja älypelejä, jotka lupaavat kasvattaa ihmisen älykkyyttä ja parantamaan ihmisen kognitiivisia kykyjä. Suurta suosiota saanut Lumosity palvelu mainostaa itseään aivojen kuntosalina. Pystytäänkö aivojakin harjoittamaan samalla periaatteella kuin muita lihaksia, onko aivoille mahdollista perustaa kuntosali vai ovatko älypelit vain 1
hauskaa ajanvietettä vai voiko lukioaikaisen tutkimukseni tulokset oikeasti olla todellisia? 2 Älykkyys Älykkyys on laaja ja moninainen ilmiö, sillä siihen liittyy erilaisia kykyjä, taitoja, ominaisuuksia ja valmiuksia sekä monenlaisia kognitiivisia ja hermostollisia prosesseja. Älykkäällä toiminnalla on mahdollista saavuttaa eri tavoitteita, ratkoa pulmia ja sopeutua ympäristöön. Perinteisesti älykkyys on määritelty kyvyksi toimia mahdollisimman tarkoituksenmukaisesti kulloisessakin olosuhteessa. (Mira Karrasch ym. 2007, 102.) 2.1 Älykkyyden historia Älykkyyttä on tutkittu 1700-luvulta lähtien. Tuohon aikaan vallalla oli käsitys, että aivojen koko olisi merkittävin tekijä älykkyyden kannalta. 1800-luvulla älykkyyttä mitattiin esimerkiksi täyttämällä pääkalloja kuulilla ja vertailtiin kallojen muotoja ja pyrittiin löytämään kullekin rodulle erottavia tekijöitä. Myöhemmin kuitenkin on todistettu, että aivojen koko ei sinänsä vaikuta, vaan suuri vaikutus on sen suhteellisella koolla. Esimerkiksi elefantin aivot painavat noin 75 kiloa, mutta elefantti itse painaa keskimäärin 5 tuhatta kiloa. Tällöin aivojen suhteellinen osuus ruumiinpainosta on 0,15 prosenttia. Ihmisellä taas suhteellinen osuus on yli kaksi prosenttia. (Karrasch ym. 2007, 14.) Älykkyyden tutkimisen alkuaikoina oli hallitsevana näkemyksenä, että älykkyys määräytyy biologisten tekijöiden kautta ja että älykkyys on yhtenäinen ominaisuus. 1800-luvun keskivaiheilla oletettiin, että oli olemassa yksi yleinen älykkyystekijä, joka selittäisi suurimman osan älykkyydestä. (Spearman 1904.) Tätä käsitystä on kritisoitu sittemmin. Esimerkiksi Louis L. Thurstonen mielestä älykkyys koostuu useista itsenäisistä osa-alueista. 2
2.2 Älykkyystestit Älykkyyden mittaaminen on haastavaa, sillä älykkyyttä on vaikea operationalisoida, eli laittaa mitattavaan muotoon. Operationalisointi tulee haastavaksi tilanteessa, missä mitattava asia on epäselvästi määritelty, laaja tai kiistanalainen. Älykkyyden mittaamisessa myöskin haastavaksi tulee sen validointi. Testissä ei pitäisi vaikuttaa esimerkiksi motivaatio, emootiot tai vireystila. Ensimmäiset älykkyystestit oli tarkoitettu löytämään löytämään lapset, jotka eivät kyenneet normaaliin koulunkäyntiin ja näin ollen voisivat saada erityisopetusta. (Siegler, R. S. 1992.) Tällainen testi oli Alfred Binetin älykkyysosamäärä testi. Binet kehitti ensimmäisen älykkyysosamäärän, koska hän esitti testien tulokset yhdellä numerolla, joka kertoi lapsen kehityspotentiaalista. (Mira Karrasch ym. 2007, 105.) Ensimäisestä Binetin testistä kehittyi Yhdysvalloissa 1916, Stanford-Binet-testi, jossa tehtävät jaettiin niin sanotun älykkyysiän mukaan. Tehtävät oli laadittu tietyn ikäisille. Mikäli lapsi pystyi ratkaisemaan häneen ikäänsä verrattuna vaikeita tehtäviä, nousivat hänen pisteensä. Tästä testistä myös tuli käsite ÄO (IQ), joka oli älykkyysikä (tehtävän ikä) / oikea ikä * 100. (Hiltunen 2014.) Tämän hetken käytetyin älykkyysosamäärätesti on alunperin David Wechslerin kehittämä älykkyystesti WAIS (Wechsler Adult Intelligence Scale). Wechsler kehitti testin ensimmäisen version vuonna 1939 ja se pohjautuu tutkijan omaan näkemykseen, että älykkyys on yksilön kykyä selviytyä ympäristöstään (Wechsler 1939). WAIS-testistä on tehty monta versiota ja nykyisin on käytössä sen neljäs versio, joka julkaistiin vuonna 2008. WAIS-IV jakautuu kymmeneen perusosatestiin ja viiteen täydentävään osatestiin. Se tuottaa neljä päätulosta, jotka ovat kielellinen ymmärrys VCI (Verbal Comprehension Index), visuaalinen päättely PRI (Perceptual Reasoning Index), työmuisti WMI (Working Memory Index) sekä prosessointinopeus PSI (Processing Speed Index). 3
WAIS-IV testin tuloksista muodostetaan indeksien avulla kokonaisälykkyysosamäärä FSIQ, jota pidetään nykyisten testien pätevimpänä arviona kognitiivisesta kyvykkyydestä. Testistä voidaan myös tehdä valinnainen yleinen kykyindeksi GAI (General Ability Index). Se lasketaan kielellisen ymmärtämisen ja visuaalisen päättelyn indekseistä. GAI:n avulla, pystytään tunnistamaan suoritusten heikkouksia ja vahvuuksia, vertaamalla kognitiivista kykytasoa ja muita kognitiivisia toimintoja. (Wechsler & Pearson 2008.) Kuva 1: WAIS-IV testin osat 2.3 Kritiikki Osa tutkijoista kritisoi vahvasti nykyisiä älykkyyden mittausmenetelmiä. Esimerkiksi Howard Gardner kritisoi älykkyystestien laboratorio-olosuhteita. Hänen mielestään älykkyyttä ei voi mitata muuta kuin luonnollisissa olosuhteissa, kuten 4
vuorovaikutustilanteissa, urheilukilpailuissa ja luonnollisissa ongelmanratkaisutilanteissa. (Gardner 2006.) 3 Älypeli Älypelejä on monenlaisia monelle eri järjestelmälle ja laitteelle. Älypeli -käsitteenä määritellään usein palvelun tai pelin itse sanelemien sääntöjen mukaan. Älypeli on laaja määrittelemätön peliä kuvaava termi, joka herättää mielikuvan pelistä, jossa täytyy käyttää älykkyyttä. Klassisia esimerkkejä älypeleistä ovat esimerkiksi pulmapeli Tetris ja kysymyspeli Trivial pursuit. Älypeleistä on haarautunut genre aivopelit (Brain games). Nykyisistä peleistä ehkä termiä parhaiten kuvaa pelipalvelu Lumosity. 3.1 Meta-analyysi älypelien vaikutuksista Monica Melby-Lervåg ja Charles Hulmen meta-analyysi koostuu monesta älypeleistä ja harjoitteista tehdystä tutkimuksesta. Analyysissa käydään läpi 30 tutkimuksia aiheesta, joista 7 tutkimusta ei mennyt läpi analyysin kriteerien. Analyysin perusteella älyharjoitteet pystyivät parantamaan osallistujan työmuistia lyhyellä aikavälillä. Sanallinen työmuistia ei pystytty todistamaan parantuneeksi. Analyysin mukaan ei ollut tarpeeksi näyttöä, että työmuistia pystyttiin parantamaan pysyvästi. (Hulme & Melby-Lervåg 2013.) 3.2 Inhibioinnin kehittyminen älypelin myötä Oregon yliopistossa, Elliot T. Berkmanin tutkimuksessa havaittiin, että tietyt harjoitukset parantavat harjoitusten tuloksia, mutta harjoituksen hyödyt eivät välttämättä kantaudu muihin alueisiin. Tutkimukseen osallistui 60 Oregon oppilasta, joiden aivotoimintaa kuvattiin fmri laitteella. Osallistuvien tehtävänä oli painaa tietokoneen näytölle ilmestyvän nuolen suuntaista nuolinäppäintä. Tehtävässä kuului myös ääni, kun nuoli ilmestyi näytölle. 5
Ääni kuului, joskus myöhemmin kuin nuoli ilmestyi näytölle, tällöin osallistujien piti painaa näppäintä vasta äänen kuuluessa. Kontrolliryhmällä ääni kuului aina nuolen ilmestyessä näytölle. Tulokset näyttivät, että ryhmällä jolle ääni ei aina kuulunut nuolen ilmestymisen yhteydessä, oli hieman parantunut ihibioinnista (vastustaa ärsykettä, pitkittää reaktiota, säädellä omaa käyttäytymistä) vastaava aivojen osa-alue. Ryhmä koki lopuksi vähemmän turhautumista ja stressiä tehtävän aikana. Kuitenkin parantuneet tulokset olivat kokonaisuudessaan pieniä. (Berkman 2014.) 3.3 Harjoiteltu huomion kontrollointi Sam Wass tutkimusryhmineen testasi 11-kuukautta vanhoilla lapsilla huomion kontrolloinnin tehtäviä. Suhteellisen pienen harjoitusjakson jälkeen harjoitusten tulokset olivat näkyviä. Ryhmä, joka oli tehnyt Wassin kehittämiä keskittymisharjoitteita, pystyi paremmin kontrolloimaan huomiontarvetta ja vapaaajalla leikkiessään vähentyi spontaanit katseet. Työmuistissa ei ollut ryhmien välillä eroja. (Wass 2011.) 4 Lumosity Stanfordin yliopistossa kehitetty Lumosity, on verkossa toimiva aivoja kehittävä pelipalvelu. Sitä on kokeillut yli 50 miljoonaa ihmistä. Pelit on kehitetty psykologisen tiedon perusteella. Lumosityn pelit koostuvat viidestä harjoituskokonaisuudesta, keskittymis-, muisti-, nopeus-, päättely- ja joustavuus-harjoitteista. Pelejä on palvelussa yli neljäkymmentä. Niitä voi pelata usealla eri laitteilla, kuten tietokoneella, tabletilla ja kännykällä. Tällä hetkellä Lumosity tukee vain applen kännyköitä ja tableteita, mutta android-versio on kehitteillä. (Lumosity.) 6
Kuva 2: Lumosityn pelejä 4.1 Kognitiivisten kykyjen parantaminen kouluikäisillä Lumosityn avulla Lumosity on tehnyt paljon omia tutkimuksia palvelustaan. Eräässä näistä tutkimuksista keskityttiin kouluikäisten (8-15 vuotiaiden) kognitiivisten kykyjen kehittämiseen. Tutkimukseen osallistui 1204 oppilasta. Oppilaat tekijät Lumosityn kehittäjäjien tekemän BPT (Brain Performance Test) testin ennen tutkimuksen aloitusta ja sen jälkeen. Oppilaat jaettiin kontrolliryhmään, joka ei saanut pelata Lumositya. Toinen ryhmä sai pelata Lumosity -pelejä omassa tahdissaan. Tutkimuksesta saatiin tulokseksi, että Lumosity harjoitteita tehneet, paransivat omaa BPT -tulostaan paremmin kuin kontrolliryhmä. Huomioitavaa oli myös, että harjoitteita enemmän tehneet, saivat parempia tuloksia BPT-testissä. (Ng ym. 2012.) 7
Tutkimuksessa on huomioitava, että tuloksia mitattiin Lumosity Labsin kehittämällä testillä, joka on voitu tehdä juurikin testaamaan Lumosityn peleistä kehittyviä taitoja. BPT:stä on tehty analyysi (jonka tekivät myöskin Lumosity Labsin omat tutkijat) kertoo, että BPT:lla on korkea realibiliteetti, joka on samoissa lukemissa WAIS-testin kanssa (r = 0.88). Analyysissa kävi myös selville, että ikä vaikuttaa testin tuloksiin (parhaat tulokset 18-25 iässä) ja että harjoittelulla pystyy korottamaan BPT -tuloksiaan. (Sternberg, Hardy, Katz, Ballard & Scanlon 2012.) 5 Tutkmuksen toteutus 5.1 Tutkimusongelma Tutkimuksessa pyrittään löytämään Lumosity pelipalvelun ja älykkyyden kehittymisen mahdollista suhdetta. Lumositysta on tehty useita tutkimuksia, mutta ne ovat kyseenlaisia senkin takia, että ne on tehty Lumosityn omilla tutkijoilla. Tutkimuksissa on käytetty Lumosity Labsin omaa BPT testiä, joka on reliaabeli, mutta sen validiteettia voi kyseenalaistaa. Puolueettomuuden nimissä tutkmiksessani käytetään WAIS älykkyystestiä (WAIS-IV), joka on yksi käytetyimmistä älykkyysosamäärä testeistä. 8
Tutkmiksen pääongelmaksi muodostuu: Kehittääkö Lumosity pelipalvelu älykkyyttä WAIS:in mittarilla. 5.2 Tutkimusmenetelmä ja aikataulu Tutkimukseen otetaan satunnaisotannalla, 60 HAAGA-HELIA:n opiskelijaa, jotka jaetaan kahteen ryhmään ryhmään satunnaisesti (koeryhmä ja kontrolliryhmä). Koehenkilöiltä kartoitetaan taustatiedot, kuten ikä, sukupuoli, vanhempien sosioekonominen asema sekä mahdolliset sairaudet tai kehitysvammat. Vanhempien sosioekonomisella asemalla on todettu olevan yhteyttä lapsen älykkyyteen (Hanscombe ym. 2012.) Tutkimus toteutetaan kuuden kuukauden korrelatiivisena pitkittäistutkimuksena. Kyseessä on empiirininen ja nomoteettinen tutkimus. Pitkittäitutkimuksen tekeminen on aina haasteellista mm. suuren kadon takia ja osallistujien motivoimisen kannalta. Tutkimuksessa saataisiin kuitenkin arvokasta tietoa Lumosityn mahdollisista pidempiaikaisista vaikutuksista. Nomoteettinen tutkimus on loogista mitattaessa älykkyyttä sillä älykkyyden muutokset ovat niin pieniä, että yksilötasolla eroa ei havaita. Tutkimuksen osallistujat tekevät tutkimuksen aluksi WAIS-IV älykkyysosamäärätestin, jossa kartoitetaan lähtötaso. Tutkimuksen koeryhmälle annetaan Lumositypalveluun käyttäjätunnukset ja heitä kehoitetaan pelaamaan peliä vähintään kerran viikossa. Koehenkilöille lähetetään motivaatio sähköpostia sekä palautekyselyitä tutkimuksen edistyessä. Tutkimuksen päättyessä mitataan molemmilta ryhmiltä älykkyyosamäärät ja tulokset analysoidaan. Tuloksissa pitää huomioida myös peliin käytetty aika. Tämä nähdään suoraan Lumosityn nettisivuilta, joka tilastoi pelaajien käyttämää aikaa pelin ääressä. 9
5.3 Analysointimenetelmä Tutkimuksen aluksi ja lopuksi tehdään kahden riippumattoman otoksen vertailu t- testin avulla. Tämän testin pitäisi tuottaa aluksi suurinpirtein sama tulos, jolloin voidaan sanoa, että kontrollilla ja koeryhmällä ei ole suuria eroja älykkyydessä. Toisessa vaiheessa, jos ryhmät eroavat testin mukaan toisistaan, voidaan sanoa, että muutosta on tapahtunut. Kontrolliryhmälle ja koeryhmälle tehdään erikseen verrannollisten parien t-testi. Tämä tehdään ryhmien sisällä, jolloin verrataan saman ryhmän muutosta kahden mittauskerran välillä. Kontrolliryhmällä havaittu muutos kertoo harjoituksen vaikutuksesta tai ajan vaikutuksesta älykkyysosamäärään. Koeryhmällä havaittu muutos taas kertoo Lumosityn vaikutuksesta. Jos kontrolliryhmällä on havaittu muutosta niin verrannollisten parien t-testi ei anna luotettavaa tulosta, vaan muutoksen vaikutus on vähennettävä kokonaismuutoksesta. Tällöin yksinkertaisimmmillaan voi tehdä eri mittauskertojen erotuksille kahden riippumattoman otoksen t-testin ja katsoa eroavatko koeryhmä ja kontrolliryhmä toisistaan sen avulla. Lopulta tehdään malli, jossa ennustavina tekijöinä ovat Lumosity-harjoittelu ja / tai älykkyysosamäärä testeissä harjaantuminen. Eri mallivaihtoehtojen luotettavuutta ja selityskertoimia verratanaan toisiinsa. (Holopainen & Pulkkinen 2008.) Lähteet Berkman, E., Kahn, L., Merchant, J. 2014. Training-Induced Changes in Inhibitory Control Network Activity. Luettavissa: http://www.jneurosci.org/content/34/1/149.full. Luettu 4.2.2014. Gardner, H. 2006. Multiple intelligences: New horizons. New York, NY: Basic Books. 10
Hiltunen, S. 2014. Muistikuisti.net. Luettavissa: http://muistikuisti.net/koulutus/22_alykkyys.pdf. Luettu: 22.3.2014. Holopainen, M. & Pulkkinen, P. 2008. Tilastolliset Menetelmät. 5.-6. painos. WSOY Oppimateriaalit Oy. Helsinki. Karrasch, M., Lindblom-Ylänne, S., Niemelä, R., Päiväsalo, T-M., Tynjälä, P. 2007. Lukion Psykologia 4. Otava. Kaufman, S. 2013. In Defense of Working Memory Training. Luettavissa: Hanscombe, B., Trzaskowski, C., Haworth, M. A., Davis, O., Dale, P., Plomin, R. 2012. Socioeconomic Status (SES) and Children's Intelligence (IQ): In a UK- Representative Sample SES Moderates the Environmental, Not Genetic, Effect on IQ. Luettavissa: http://www.plosone.org/article/info%3adoi %2F10.1371%2Fjournal.pone.0030320. Luettu: 7.4.2014. Hulme, C., Melby-Lervåg, M. 2013. Is Working Memory Training Effective? A Meta-Analytic Review. Developmental Psychology 49, 270-291. Luettavissa: http://scottbarrykaufman.com/wp-content/uploads/2013/02/melby-lervag-hulme- 20131.pdf. Luettu: 7.4.2014. http://blogs.scientificamerican.com/beautiful-minds/2013/04/15/in-defense-ofworking-memory-training/. Luettu 5.2.2014. Lumosity. 2014. The Human Cognition Project. Luettavissa: http://www.lumosity.com/hcp. Luettu: 31.3.2014. Ng, N., Sternberg D., Katz, B., Hardy, J., Scanlon, S. 2012. Improving Cognitive Capacities in School-aged Children. Luettavissa: http://cdn- hcp.lumosity.com/uploads/completed_research_post/original_paper_file/3/ng- 2012-ESCoNS.pdf. Luettu: 1.4.2014. 11
Siegler, R. 1992. The other Alfred Binet. Developmental Psychology, 28, s. 179-190. Smith, G. E., Housen, P., Yaffe, K., Ruff, R., Kennison, R.F., Mahncke, H. W.and Zelinski, E.M. 2009. A cognitive training program based on principles of brain plasticity: Results from the improvement in memory with Plasticity-based adaptive cognitive training (IMPACT) Study. The American Geriatrics Society. Spearman, C. 1904. "General Intelligence," objectively determined and measured. American Journal of Psychology 15, 201 293. Sternberg, D. A., Hardy, J. L., Katz, B., Ballard, K., Scanlon, M. 2012. The Brain Performance Test: Preliminary findings of transfer from cognitive training to a repeatable, dynamically generated assessment. Luettavissa: http://cdnhcp.lumosity.com/uploads/completed_research_post/original_paper_file/14/sfn_bpt _formatted.pdf. Luettu 2.4.2014. Wasssend, S., Porayska-Pomsta, K., Johnson, M. Training Attentional Control in Infancy. Current Biology 21/18. Raportti. Luettavissa: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0960982211008785. Luettu: 7.2.2014. 12