
Sluitstuk | Kan een videogame je leeftijd voorspellen?
Wat gamegedrag onthult over het brein
Hoe maak je het meten van cognitieve functies aantrekkelijker én breng je individuele verschillen beter in kaart? Om dat te onderzoeken, ontwikkelde TU/e-promovendus Benny Markovitch een videogame. Met Tunnel Runner bestudeert hij hoe we cognitieve functies kunnen meten terwijl mensen een game spelen.
Stel je voor: vijf ratten rennen door een tunnel. Jij bestuurt ze. Maar terwijl je ze door de juiste openingen probeert te loodsen, wordt je brein nauwkeurig bestudeerd. De game heet Tunnel Runner en is ontwikkeld door TU/e-promovendus Benny Markovitch. Hij gebruikt de game om cognitieve functies te onderzoeken: mentale processen die ons helpen informatie te verwerken en onze weg te vinden in de wereld om ons heen.
In zijn onderzoek richt hij zich specifiek op executieve functies, die ons helpen onze aandacht en ons gedrag doelgericht te sturen. Zo kunnen we afleidingen negeren of stoppen met iets wat we op de automatische piloot doen. “Als je autorijdt en een verkeersbord ziet, moet je dat wel registreren, maar je aandacht bij het rijden houden”, legt Markovitch uit.
Van pijltjes naar ratten
Traditionele tests om cognitieve functies te meten zijn vaak een stuk minder spannend. Neem de zogenoemde flanker task, een klassieke psychologische test die sinds de jaren zeventig wordt gebruikt. Daarbij krijg je bijvoorbeeld vijf pijlen te zien. Je moet reageren op de middelste pijl en de pijlen eromheen negeren. Je herhaalt deze taak honderden keren, waardoor het lastig wordt om gedurende de hele test geconcentreerd en betrokken te blijven.
“Als je wilt dat mensen dit tien of vijftien minuten doen en goede data geven, gaat dat niet zo goed”, vertelt Markovitch.
Er is nog een probleem met traditionele tests. Ze kunnen duidelijke verschillen tussen groepen laten zien, bijvoorbeeld tussen mensen met en zonder ADHD, maar zijn niet altijd betrouwbaar genoeg om verschillen tussen individuen in kaart te brengen. Dat wordt de betrouwbaarheidsparadox genoemd: een test kan een duidelijk verschil tussen groepen aantonen, maar tegelijkertijd minder geschikt zijn om te bepalen hoe mensen binnen die groepen van elkaar verschillen.
Meer focus en motivatie
Markovitch wilde het daarom anders aanpakken. Hij zocht naar een manier om proefpersonen meer bij de tests te betrekken én tegelijkertijd individuele verschillen beter zichtbaar te maken. “Met gamification van traditionele testmethodes proberen we mensen meer gefocust, enthousiaster en gemotiveerder te maken”, zegt hij. “Tegelijkertijd willen we individuele verschillen goed kunnen meten.”
Onderzoekers proberen cognitieve tests vaak aantrekkelijker te maken door spelelementen toe te voegen, zoals punten die spelers kunnen verdienen, geluidseffecten of een verhaallijn. Markovitch koos voor een andere aanpak: hij begon met een game en verwerkte daarin de cognitieve uitdagingen die hij wilde meten.
Deze aanpak wordt ook wel inversion approach genoemd: in plaats van een test om te bouwen tot een game, vormt een game het uitgangspunt voor een systeem waarmee cognitieve functies kunnen worden gemeten.
Pas op voor ijs en lava
In Tunnel Runner proberen spelers een familie ratten uit het laboratorium van een gestoorde wetenschapper te laten ontsnappen via een geheime tunnel. Daarvoor moeten ze de ratten zo draaien dat de middelste rat door een opening rent die overeenkomt met zijn kleur. De andere ratten hebben soms dezelfde kleur, soms een andere. De speler moet zich dus op de middelste rat concentreren en de kleuren van de andere ratten negeren.Dat lijkt op de flanker task, waarbij ze zich op de middelste pijl moeten richten en de omliggende pijlen buiten beschouwing moeten laten.
Maar het spel wordt steeds uitdagender. Zodra er lava in de tunnel verschijnt, moeten spelers de neiging onderdrukken om de ratten te bewegen en juist niets doen. Verschijnt er ijs, dan zijn de besturingstoetsen omgekeerd: spelers moeten op de tegenovergestelde toets drukken van de toets die ze normaal zouden gebruiken. Ze moeten zich dus snel aanpassen aan veranderende spelregels en hun gebruikelijke reacties onderdrukken.
Benieuwd hoe het werkt? Speel zelf de demoversie vanTunnel Runner.
Gevoel van controle
Zo brengt de game verschillende cognitieve uitdagingen samen. Anders dan bij de traditionele flanker task, waarbij spelers steeds hetzelfde type opdracht uitvoeren, vraagt Tunnel Runner in uiteenlopende situaties om een passende reactie. Het systeem registreert ondertussen of spelers de juiste keuzes maken en hoe snel ze reageren. Voor goede reacties verdienen ze punten en bouwen ze reeksen succesvolle acties op, zogenoemde streaks.
Volgens Markovitch zit de aantrekkingskracht van de game niet alleen in de vormgeving. “De speler heeft daadwerkelijk controle over wat er gebeurt. Dat is een van de magische dingen van games en de reden waarom mensen blijven spelen.” Dat gevoel van controle is volgens hem essentieel voor menselijke motivatie. “Mensen willen het gevoel hebben dat ze zelf de touwtjes in handen hebben.”
Een betere ervaring
Uit de experimenten bleek dat de metingen met Tunnel Runner over het algemeen de patronen lieten zien die de onderzoekers verwachtten. Deelnemers beoordeelden de game-ervaring bovendien aanzienlijk positiever dan die van traditionele cognitieve tests.
De onderzoekers testten de game ook online met meer dan duizend deelnemers. Daaruit bleek dat mensen die zelden computerspellen spelen meer moeite hadden met bepaalde taken en zich tijdens het spelen minder vaardig voelden. Onderzoekers moeten daarom ook rekening houden met de eerdere game-ervaring van deelnemers.
Hoe oud is je brein?
Een van de opvallendste bevindingen was dat de onderzoekers de leeftijd van deelnemers vrij nauwkeurig konden voorspellen op basis van hun spelgedrag. Het model analyseerde patronen in hun cognitieve prestaties tijdens het spelen en gebruikte die om hun leeftijd te schatten. Volgens Markovitch presteert deze methode zelfs beter dan leeftijdsschattingen op basis van gezichtsbeelden en DNA, en benadert ze de nauwkeurigheid van voorspellingen op basis van hersenscans.
“Leeftijd voorspellen was niet het hoofddoel van ons onderzoek, maar we waren verrast door hoe goed het werkte.”
De mogelijke toepassingen zijn interessant. Als onderzoekers cognitieve veranderingen op een toegankelijke en aantrekkelijke manier kunnen volgen, zou een game in de toekomst kunnen helpen om mensen te signaleren die uitgebreider onderzoek nodig hebben. Dat zou bijvoorbeeld het geval kunnen zijn wanneer veranderingen in hun spelgedrag wijzen op een achteruitgang van hun cognitieve prestaties.
Zover is het voorlopig nog niet. De game kan spelers nu dus niet simpelweg vertellen: ‘Je brein is cognitief gezien 53 jaar oud.’ Om dat mogelijk te maken, is meer onderzoek nodig en moeten de voorspellende modellen verder worden ontwikkeld. Ook zou de game kunnen worden aangepast aan specifieke meetdoelen, bijvoorbeeld door cognitieve uitdagingen toe te voegen die de leeftijd beter voorspellen of juist elementen te verwijderen die weinig bijdragen aan die voorspelling.
De game beïnvloedt wat je meet
Een belangrijke uitdaging is om de game ook bij herhaald spelen interessant te houden. Dat is nodig om cognitieve functies over langere tijd te volgen. Maar spelers kunnen verveeld raken of juist beter worden in de opdrachten, waardoor hun prestaties veranderen. Het spel beïnvloedt dus mogelijk ook datgene wat onderzoekers proberen te meten.
Markovitch ziet dit niet alleen als een uitdaging, maar ook als een kans. Een game kan het brein niet alleen meten, maar mogelijk ook trainen. Of dat bij Tunnel Runner gebeurt, moet nog worden onderzocht. De vraag is dus niet alleen hoe nauwkeurig we het brein met behulp van een game kunnen meten, maar ook wat die game doet met het brein dat we proberen te meten.
Benny Markovitch verdedigt op 14 oktober zijn proefschrift bij de faculteit Industrial Engineering & Innovation Sciences.
PhD in the picture
Wat staat er op de omslag van je proefschrift?
“Het is een bewerkte afbeelding uit Tunnel Runner - een artistieke interpretatie van de game die ik voor mijn onderzoek heb gebruikt.”
Je bent op een verjaardagsfeestje. Hoe leg je je onderzoek in één zin uit?
“Ik gebruik games om cognitieve prestaties te meten.”
Hoe blaas je naast je onderzoek stoom af?
“Ik game graag en ga regelmatig naar de sportschool. Ook doe ik aan kickboksen. En natuurlijk breng ik graag tijd door met mijn verloofde.”
Welke tip had je jezelf als beginnende PhD’er willen geven?
“Bovenal: heb een visie en kijk waar die je brengt.”
Wat is je volgende hoofdstuk?
“Voorlopig blijf ik bij de TU/e als postdoc. Ik werk aan bredere projecten waarin we data over spelgedrag gebruiken en karakteriseren. Daarbij onderzoek ik onder meer hoe vatbaar mensen zijn voor misleiding in games. Daarnaast blijf ik werken aan Tunnel Runner en aan het meten van cognitieve functies met behulp van games.”



Discussie