Зачем нужна рабочая память

Рабочая память — это система временного хранения полученной информации. Она важна для обучения человека: ее характеристики влияют на развитие когнитивных способностей и предсказывают некоторые результаты, такие как понимание прочитанного, уровень владения предметной областью и успех в академической сфере.

Один из компонентов рабочей памяти — визуально-пространственная память. Она отвечает за достижения в различных областях — от изучения языков до освоения наук. Для оценки рабочей памяти существуют разнообразные инструменты, один из них — задача «Мистер Х». В ней два нарисованных персонажа держат мяч в руке, а один из них периодически поворачивается по кругу, перемещая мяч. Тестируемый должен оценить, в одинаковых ли руках шар у героев, запомнить его расположение и воспроизвести после.

Как создавался тест

Группа ученых (Томский государственный университет, Университет Голдсмитс (Великобритания), Университет ИТМО, Институт эмпирической эстетики им. Макса Планка (Германия), Университет Маккуори (Австралия) и Научно-технологический университет «Сириус») на основе задачи «Мистер X» создала тест «Джек и Джилл». Он предназначен для более эффективного измерения характеристик визуально-пространственной рабочей памяти. При разработке «Джека и Джилл» исследователи использовали компьютерные адаптивные тесты (Computerized Adaptive Testing, CAT), в которых задачи подбираются исходя из особенностей каждого человека: система предлагает разные по сложности задания, чтобы участник не уставал, и они не казались ему слишком трудными или, наоборот, простыми. Вероятность выбора правильного ответа в задачах различной сложности ученые рассчитывали с помощью современной теории тестирования (Item-Response Theory, IRT).

Для создания, сравнения с другими тестами и проверки точности измерений были проведены четыре эксперимента в разных условиях. В первом — взрослое население (18–68 лет, средний возраст — 31,3) Великобритании и США решало задания из дома, во втором — более молодые люди (18–50 лет, средний возраст — 26,4) из Великобритании и Австралии делали это в лаборатории. В двух последних участвовали российские подростки (14–17 лет, средний возраст — 15) , демонстрирующие высокие достижения в  естественных и инженерных науках, искусстве и спорте.

Каких результатов удалось достичь

В итоге исследователи сделали новый, открытый и надежный тест на визуально-пространственную рабочую память. Они проверили его взаимосвязь с другими тестами: с Backwards Digit Span (BDS), где нужно воспроизвести несколько цифр в обратной последовательности, с Corsi Block-tapping test (CBTT) — запомнить порядок загорающихся блоков, и с Memory Updating Figural (MUF) — щелкнуть на появляющиеся точки в углах прямоугольников.

«Мы проверяли корреляцию с другими заданиями, чтобы изучить точность наших измерений. Это так называемая внешняя (конвергентная) надежность теста: полученные в новом тесте результаты коррелируют с выводами в старых, общепризнанных и уже использующихся психологических тестах. Таких мы использовали три и изучали взаимосвязь нашего теста с ними в разных выборках. Все работает!» — рассказал Максим Лиханов, старший научный сотрудник химико-биологического кластера ИТМО.

Также исследователи показали, что результаты теста связаны с пространственными способностями (способностями оперировать визуально-пространственной информацией), и невербальным интеллектом, а также с школьной успешностью (оценками по русскому языку и алгебре). Более того, в одном из исследований подростки с научной экспертизой показали более высокий результат по сравнению со сверстниками.

По словам ученых, тест «Джек и Джилл» достаточно сложный, поскольку создает дополнительную когнитивную нагрузку на память участников: запоминание положения мяча, мысленное вращение фигуры, а затем визуализация всей последовательности при вводе ответа.

Где можно применять «Джека и Джилл»

Как предполагают разработчики теста, его можно использовать для исследования роли рабочей памяти в освоении математики, развитии креативности, борьбе с гиперактивностью или синдромом дефицита внимания. На практике — как компонент диагностики школьников. Например, для определения их поведенческих проблем или возможностей улучшить успеваемость. Для дальнейших исследований ученым нужно собрать больше данных с помощью этого теста. Например, как его выполняют люди разного возраста.

Ученые планируют применять тест и в других проектах, например по изучению предикторов успешности в школьной химии. Сейчас в рамках группы «Нейропедагогика химического образования» в ИТМО начинается большое лонгитюдное исследование, и рабочая память будет одним из таких предикторов — наравне с пространственными способностями, чувством числа и академической тревожностью. А исследователи Университета Голдсмитс уже используют «Джека и Джилл» в рамках большого проекта по изучению музыкальных способностей людей.

Демонстрационная версия и сам тест «Джек и Джилл» бесплатны и доступны по ссылке. Исследователи выложили тест в открытом доступе, чтобы его мог взять любой ученый и использовать для своих проектов.

«Одна из основных проблем современной мировой науки — это кризис репликации: когда результаты одного исследования не воспроизводятся при его повторении другой научной группой. Для психологии он тоже существует. Сейчас ученые вкладывают много сил в то, чтобы выйти из этого кризиса. Одно из решений этой проблемы — открытая наука, то есть публикация исследований, данных, инструментов и протоколов в свободном доступе. Поэтому мы решили делать открытый тест на русском, английском и немецком языках. Более того, статья с описанием разработки тоже опубликована в открытом доступе», — прокомментировал Максим Лиханов. 

Подробнее о разработке: Elina Tsigeman, Sebastian Silas, Klaus Frieler, Maxim Likhanov, Rebecca Gelding,Yulia Kovas, Daniel Müllensiefen, The Jack and Jill Adaptive Working Memory Task: Construction, Calibration and Validation (PLOS ONE, 2022).