我正在筆記型電腦上敲擊鍵盤，彩色形狀出現在螢幕上。如果新形狀與前一個形狀匹配，我就應該快速按下向右箭頭鍵；如果不匹配，就按下向左箭頭鍵。接下來，在一個注意力測試中，我正在虛擬軌道上撥動開關，將彩色火車引導到相應顏色的車站。這有點棘手，但並沒有更有趣；我感到無聊，思緒開始遊蕩。突然，我有兩輛火車即將駛入錯誤的車站，而且還有更多的火車不斷出現。結果並不好。我決心彌補自己，於是咬緊牙關開始了下一個遊戲。螢幕上出現方格網，其中一些方格短暫地改變了顏色，我必須記住它們的位置。隨著我的遊戲進行，方格網變得更大，更難以記住，但我還是獲得了很高的分數。最終結論：我的記憶力排在第92百分位，速度排在第80百分位，而注意力排在第13百分位。我想問題確實出在注意力不集中上，但我是色盲也無濟於事。
我剛剛完成了 Lumosity 的 Fit Test，這是一個免費的線上評估，也是吸引新客戶的誘餌。Lumos Labs 是 Lumosity 程式的建立者，也是快速增長的“腦力訓練”行業中最大的參與者之一，與 CogniFit、MindSparke、Cogmed、HAPPYneuron、Posit Science 和 Jungle Memory 等誘人的公司並駕齊驅。市場研究公司 SharpBrains 估計，2013 年全球在腦健康技術（包括軟體和“生物識別技術”，如腦電圖耳機）上的支出約為 13 億美元，高於 2005 年的 2.1 億美元。它預測，到 2020 年，這一數字將達到 60 億美元。
早期的大多數客戶是購買 Cogmed（該公司聲稱可以治療注意力缺陷/多動障礙，即 ADHD，和其他學習障礙）等程式的學校和醫療保健提供商，但現在私人消費者已成為最大、增長最快的部分，其中以嬰兒潮一代為主。他們被承諾提高心理表現和更健康的頭腦的廣告所吸引，這些公司聲稱訓練可以幫助客戶保持老年時的心理功能，甚至可以預防痴呆症。當根據 AARP 的一項調查，“保持頭腦敏銳”比 50 歲及以上人群的身體健康更受關注時，這些呼籲勢必會產生重大影響。廣告通常還吹噓產品是“由頂尖神經科學家設計的”並且是“經過科學測試的”。
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但是，腦力訓練剛剛進入市場大約十年，質疑聲就開始出現。懷疑論者指出，許多研究存在嚴重的缺陷，並對益處的證據提出了質疑。媒體報道很快開始譴責該行業——《紐約客》在 2013 年的一篇文章中宣稱“腦力遊戲是假的”。去年 10 月，一個由 70 多名神經科學家組成的團體在斯坦福大學長壽中心和柏林馬克斯·普朗克人類發展研究所的支援下發布了一份報告，宣告：“我們反對腦力遊戲為消費者提供科學依據的途徑來減少或逆轉認知衰退的說法，因為迄今為止沒有令人信服的科學證據表明它們可以做到這一點。”
現在，對認知訓練的研究已成為相互衝突的研究和矛盾主張的海洋。意見分歧的原因有很多，但問題的根源在於學習和智力的複雜性——以及因此衡量認知方面的嘗試。在一個即使是最有才華、最真誠和最勤奮的研究人員也經常無法排除所有可能的偏見或錯誤來源的領域，與行業相關的研究將受到特別的審查，因為當科學與商業交叉時，真相可能會成為犧牲品。
然而，從混亂中確實浮現出兩個結論：以任何有意義的方式訓練大腦，尤其是隨著年齡的增長，非常困難。然而，讓人看起來你已經成功了，卻出奇地容易。
讓自己更聰明！
對認知訓練的研究至少可以追溯到三十年前，當時和現在一樣，訓練的聖盃是“遠遷移”。這個科幻小說般的術語指的是心理技能的提高，遠遠超出了訓練活動的重點，包括研究人員希望的，在現實生活任務中廣泛有用的技能。
早期的研究僅成功地顯示了在與訓練本身非常相似的任務中的收益。例如，在 1982 年，心理學家卡琳·鮑爾（現任阿拉巴馬大學伯明翰分校）和神經科學家羅伯特·塞庫勒（現任布蘭迪斯大學）進行了一項研究，他們訓練人們檢測螢幕上移動的點方向的細微差異。參與者越來越擅長辨別越來越小的差異，但改進僅限於實驗中點的移動方向。如果平均路徑旋轉超過 45 度，改進就會消失，並且據推測，該訓練與實際的視力任務（如駕駛）幾乎沒有關係。
然而，大約在此時，開始出現令人興奮的線索，表明大腦即使在老年時也會發生變化。研究人員曾經認為這種稱為可塑性的特性僅限於發育的關鍵時期。但是，各個醫學領域的進展，最明顯的是中風患者的康復能力，為整個生命週期的可塑性提供了新的證據。
對於認知企業家來說，更相關的是健康成年人的大腦也可以改變的跡象。最著名的例子是 2000 年埃莉諾·馬奎爾及其在倫敦大學學院的同事進行的一項 MRI 研究，該研究表明，倫敦計程車司機（他們必須掌握城市的詳細知識）與非出租車司機相比，他們海馬體（用於儲存導航資訊的區域）的形狀存在顯著差異。計程車司機駕駛的時間越長，這些差異中的一些就越大。
但是，這些變化出現在那些獲得了大量複雜的現實世界經驗的人身上。典型的與年齡相關的可塑性下降實際上可能是出於某種原因而發生的：它並非完全是好事。在生命的後期，神經可塑性可能不如神經穩定性重要，神經穩定性使我們能夠保持我們需要的學習和習慣。此外，可塑性在代謝上是昂貴的——需要大量能量——因此成年人的重大變化並非易事。
2000 年代初的一些發現最終表明，認知訓練的效果可能不像許多人認為的那樣有限。2002 年，斯德哥爾摩卡羅林斯卡研究所的托克爾·克林伯格領導的一個小組使用“自適應”記憶任務（難度隨受試者的表現而變化的任務）訓練患有 ADHD 的兒童。自適應訓練基於一個廣為接受的原則，即當人們被推到他們能力的邊緣時，他們的學習效果最好，這樣他們既不會太無聊，也不會太沮喪。與接受非自適應程式訓練的小組相比，孩子們在推理和注意力測試中有所提高。該團隊還發現了一些 ADHD 症狀減輕的證據，指出孩子們不太可能在執行任務時轉移視線。
認知訓練的理想目標是工作記憶，它衡量我們在干擾面前保持和處理資訊的能力。工作記憶充當一種心理工作空間。它參與閱讀和解決問題，並與智商指標相關。與智力的聯絡尤其啟發了當時都在瑞士伯爾尼大學的心理學家蘇珊娜·M·賈吉和馬丁·佈施庫爾及其同事開發了一項任務，讓工作記憶得到鍛鍊。他們的“雙n-back”訓練向人們呈現兩個同步的資訊流：螢幕上出現的形狀和口語字母的音訊序列。參與者必須指出形狀或聲音何時與 n 個專案之前呈現的相同。該任務透過更改 n 的值來適應受試者的能力水平。
在 2008 年的一項研究中，賈吉的小組將 34 名健康的年輕人分為四組，他們接受了不同時長的訓練。心理學家區分“晶體”智力（涉及後天獲得的知識）和“流體”智力（即使用新材料進行推理的能力）。賈吉及其同事使用流體智力測試評估了訓練的效果，該測試要求參與者找出抽象形狀之間的關係。結論是：訓練提高了流體智力，並且人們訓練的時間越長，他們就變得越聰明。似乎受試者只需在實驗室任務上練習幾個小時就可以提高他們的流體智力。研究人員以前認為智力幾乎是固定的，因此這一發現引起了轟動。遠遷移的承諾已經實現。
賈吉從未尋求將雙n-back 訓練商業化，但它的版本現在出現在大多數公司的遊戲庫中（特別是 MindSparke 主要專注於 n-back 訓練）。許多遊戲製造商都引用 2008 年的研究作為證據，證明他們的腦力遊戲是有效的——儘管賈吉與這些說法保持距離，並且是最近共識宣告的簽署人。
動機問題
遠遷移似乎觸手可及，但很快批評家再次對其產生了懷疑。主要的擔憂之一涉及心理學中的一個核心問題：當其他人研究人類時，人類會以各種複雜的方式做出反應。在最近一系列的研究回顧中，佐治亞理工學院的心理學家指出，當人們知道自己正在被觀察時，他們經常會改變自己的行為，通常是透過提高績效來改變行為。
正如我自己發現的那樣，動機可能對認知任務產生重大影響。許多研究，包括賈吉的研究，都使用了所謂的無接觸對照組，他們研究期間在開始和結束時參加了測試，並且在這些時間之間與研究人員沒有聯絡。這種方法節省了資金，但它本身就存在問題，因為與研究人員的互動較少可能意味著執行的動機較少。
補救措施是使用主動對照組，他們與研究人員的接觸程度與測試物件相同。當一些研究人員這樣做時，遠遷移效應消失了。2013 年，奧斯陸大學的心理學家莫妮卡·梅爾比-萊爾沃格和倫敦大學學院的查爾斯·赫爾姆對來自 23 項工作記憶訓練研究的資料進行了薈萃分析。他們發現，在非語言推理的遠遷移指標方面略有增加，但在僅考慮使用主動對照組的研究時，則完全沒有增加。（賈吉及其同事在 2014 年的一項研究中辯稱，後來的研究未能重現他們的發現，原因是測試物件沒有充分參與訓練，因此沒有獲得訓練的好處。）
在心理學家尋找遠遷移的行為證據的同時，神經科學家正在探索訓練是否可能引起神經活動的變化，從而證明被認為是大腦益處基礎的生物可塑性。試圖辨別活動變化的研究人員通常會要求參與者在功能性 MRI 掃描器中執行一項任務，訓練前後各執行一次。然而，解釋這些結果可能很困難。問題在於，大腦活動的差異反映了認知能力的真正變化，還是僅僅反映了練習帶來的心理策略的變化。此外，科學家無法預測受過訓練的大腦會顯示活動增加（意味著更多處理），還是活動減少（意味著更高效率）。
熟能生巧
由於遠遷移難以實現和證明，因此大部分腦力訓練都集中在“近遷移”上：對使用類似技能的任務賦予益處的練習。近遷移沒有那麼雄心勃勃，但也更少爭議。許多研究表明，訓練特定的認知能力（如記憶力）可以提高在其他使用該技能的任務中的表現，即使它不會導致推理任務等方面的提高。
然而，事實證明，展示績效提高的原因並非易事。人們可以透過簡單地練習來提高任何任務的水平，因此研究人員必須透過使用與訓練任務不同的測試來證明訓練帶來的收益不僅僅是重複。然而，設計一項僅測試一項認知能力的任務幾乎是不可能的。我們所做的一切都涉及多種認知過程，因此練習一項任務的效果會影響其他任務的表現[參見下文“區分腦力訓練的真相與虛構”]。研究人員能夠合理地確信改進反映了認知能力的真正變化，而不是練習帶來的應試技巧的提高的唯一方法是，使用多種以不同方式測試該能力的測試來衡量每項結果。
比多項測試更好的方法是一組稱為潛在因素測量的複雜統計技術，之所以如此命名，是因為它們揭示了潛在能力的改變。這些方法既需要大量的測試，也需要大的樣本。例如，在 2010 年，德國國際教育研究所的心理學家弗洛裡安·施米德克和卡羅林斯卡研究所的神經科學家馬丁·洛夫登以及馬克斯·普朗克人類發展研究所的烏爾曼·林登伯格在迄今為止最深入的訓練研究之一中使用了潛在因素分析。他們的方案涉及 101 名年輕人和 103 名老年人，他們在六個月內平均進行了 101 次一小時的課程，進行了六項感知速度測試、三項工作記憶測試和三項情景記憶測試。研究人員使用了 14 項結果指標，涵蓋近遷移和遠遷移。他們確實發現了對情景記憶和推理的遠遷移效應，這些效應在兩年後仍然存在。但這些效果非常小，老年人沒有表現出這些收益，這可能是因為可塑性下降，這表明訓練對於最需要訓練的人來說可能不太有用。
儘管此類研究代表了黃金標準，但它們很少見，因為所需的資源使其既繁瑣又昂貴。在 2014 年對遷移研究的回顧中，施米德克及其同事發現，只有 7% 的研究使用了潛在因素測量，甚至不到四分之一的研究使用了多項測量。
具有諷刺意味的是，腦力訓練技術可以產生可衡量的現實世界益處的可靠證據最終會在非常規環境中出現。速度處理訓練基於一種稱為有用視野的測量方法——您一眼就能看到的空間廣度——這是由阿拉巴馬大學的鮑爾和西肯塔基大學的心理學家丹尼爾·L·羅恩克爾在近 30 年前開發的。該任務包括注視中心物體，同時儘可能快地注意到其他物體出現在視覺外圍的哪個位置。
驗證功效的績效衡量標準是什麼？發生交通事故的風險。在 2003 年的一項研究中，羅恩克爾及其同事發現，訓練導致駕駛測試中非常真實的危險操作指標下降了約三分之一。目前尚不清楚該訓練是提高了認知能力，還是僅僅磨練了在某些實際情況下有用的技能，但對於在高峰時段坐在方向盤後面的人來說，這種理論上的考慮幾乎無關緊要。“有大量研究表明，練習這些遊戲的人會提高他們的遊戲水平，”斯坦福大學長壽中心主任心理學家勞拉·卡斯滕森說。“真正的問題是，這是否會從實驗室轉移到改善功能？”在這種情況下，似乎確實如此。
買家當心
儘管地平線上偶爾會出現一線曙光，但腦力訓練導致認知技能遠遷移（無論是透過智商提高還是對現實生活功能的影響來衡量）的無可爭議的證據仍然很少見，研究人員仍在爭論近遷移的意義。因此，行業關於快速簡便地提高智力、成績甚至心理功能的說法越來越顯得空洞。
對於公司和客戶而言，同樣令人擔憂的是，腦力遊戲針對單一認知能力的方式可能會消除有助於提高學習效率的多樣性。例如，在 1978 年的一項研究中，當時都在渥太華大學的羅伯特·克爾和伯納德·布斯發現，接受過在兩英尺和四英尺遠的距離投擲豆袋目標的兒童，在投擲到三英尺遠的目標（他們從未練習過的距離）時，比僅在三英尺距離接受訓練的兒童表現出更高的準確性，這表明調節關係的學習位元定經驗更重要。
因此，腦力遊戲的製造商可能正在採取完全錯誤的方法。他們將認知活動分解為簡單的組成部分，並使用高度重複的程式來針對它們。這種模式可能會更快地提高遊戲水平，但也可能會減少遷移。當 Lumosity 在其網站上承諾“每天只需進行 10-15 分鐘的 Lumosity 訓練，隨著時間的推移，就可以提高 Lumosity 水平”時，這種說法可能是真的，但也幾乎毫無意義。練習任何任務都不可避免地會幫助你做得更好，而不會必然提高你在其他任何方面的表現。換句話說，在螢幕上引導彩色火車不會改善你在世界上的命運。
然而，最有可能有效的遊戲並不容易銷售，因為它們非常具有挑戰性。例如，雙n-back 訓練是一種非常困難和令人不快的體驗——如果參與度最終成為獲得益處的關鍵，那麼這對行業來說是一個大問題。
無論如何，人們最好從事已知有回報的活動：自然複雜的活動，例如學習一門語言、學習一種樂器或進行體育運動，甚至是一些影片遊戲。所有這些活動都同時且在不斷變化的環境中調動多種認知功能，這種多樣化的選單更可能產生能力提升。身體和社交參與已多次與更健康的認知衰老聯絡起來。因此，如果你每天花 30 分鐘訓練你的大腦意味著你錯過了和你的狗散步，那麼你就是在用已知的益處換取一場賭博。
對於認知訓練來說，現在還處於早期階段。問題仍然是，商業已經領先於科學，大多數公司在編寫營銷材料時很少關注證據的真實狀態。總有一天，研究可能會產生至少對某些人和在某些情況下有一定幫助的技術。
與此同時，我打算繫上運動鞋，出門跑步。
區分腦力訓練的真相與虛構
據稱能讓你更聰明的遊戲可能名不副實
說法：腦力遊戲由神經科學家設計並經過科學測試
有效性：屬實
一些腦力訓練機構（包括 Cogmed 和 Posit Science）確實是由科學家創立的，他們對自己的產品進行了一系列研究，獨立研究人員也進行了研究。大多數公司至少將其遊戲建立在科學家設計的認知任務之上，因此可以指出對這些任務的研究作為其遊戲有效的證據。
說法：腦力訓練將提高你在認知任務中的表現
有效性：屬實，但通常毫無意義
如果訓練沒有導致給定任務的分數更高，那才是真正的意外。但是，這種改進並不表明認知功能得到提升。為了具有說服力，公司必須證明益處可以遷移到訓練方案中心任務以外的任務。
說法：腦力訓練可以治療 ADHD
有效性：可能
研究人員報告了積極的結果，主要是針對 Cogmed 的工作記憶訓練，物件是患有 ADHD 或其他注意力問題的兒童和成人。但總體而言，研究結果往往喜憂參半，許多積極的結果都受到了質疑。問題包括使用家長或老師評分等主觀指標以及關於適當對照組的爭議。
說法：腦力遊戲可以預防認知衰退
有效性：可能，但可能不是
一些研究表明，某些型別的訓練可以提高參與者在不同於方案重點的任務中的表現，無論參與者的年齡如何，但其他研究發現，老年人沒有分享這些收益。完全缺失：對現實生活功能影響的令人信服的證據。
說法：腦力遊戲可以預防或延緩阿爾茨海默病的發展
有效性：虛假
大多數公司實際上都非常謹慎，不明確聲稱其產品在治療阿爾茨海默病方面有效，而是僅僅強烈暗示其產品可以預防或治療這種情況。但研究表明，沒有真正的證據表明認知訓練可以預防阿爾茨海默病或一般痴呆症。
說法：腦力訓練可以讓你在道路上更安全
有效性：屬實
找到了！有力的證據表明，提高速度處理任務的表現（訓練人們儘可能快地處理他們的整個視野）可以提高駕駛表現，包括減少在實際駕駛測試中犯下的危險運算元量。