Adaptive algorithms in testing and training of cognitive inhibition
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-01-25
Department
Major/Subject
Information Networks
Mcode
SCI3047
Degree programme
Master’s Programme in Information Networks
Language
en
Pages
49+4
Series
Abstract
Digital therapeutics is a relatively new field combining technology and cognitive sciences. The value proposition is that we are better able to train humans cognitively using software technologies. Akili Interactive is one company spearheading this development. They recently received FDA-approval for their cognitive video game aimed at helping patients with ADHD. In the Department of Neuroscience at Aalto University, a similar game is being tested, which focuses on patients with depression. This thesis was created after having worked with the development of that game’s adaptive system. Adaptive algorithms are a general definition which in this case is used to find the optimal difficulty level for all players. The difficulty level needs to be suitable for all individuals, regardless of their background. Several adaptive algorithms are described, and one is applied in a specific task dealing with cognitive inhibition. Cognitive inhibition is the ability to stop a reaction or thought even when one is tempted to react. It is a way to avoid off goal information from having access to working memory when one tries to focus. The adaptive algorithm that is applied and tested, is a variant of the staircase adaptive algorithm. There, the difficulty increases or decreases in a staircase type manner, based on the individual player’s performance. The research questions are: how does adaptation algorithm step size affect adaptation? What step size is optimal in the specific case task presented? Three different variants of the staircase step size are tested. Out of the three variants, the 10% step size was conclusively optimal based on the test results. The adaptive speed was somewhat slower than the larger step sizes - but the adaptation stability was clearly superior. However, a combination of the different step sizes could be an optimal solution for future development.Arbetet behandlar digitala terapimetoder, som nu testas och utvecklas på flera håll i världen. FrArbetet behandlar digitala terapimetoder, som nu testas och utvecklas på flera håll i världen. Främst lyfts fram Akili Interactive som lyckats få FDA-godkännande för sin digitala terapi produkt i form av ett spel som ämnar hjälpa barn med ADHD. Inom Aalto-universitet har det utvecklats ett liknande spel som fokuserar på patienter med depression. Denna avhandling skapades i samband med att ha jobbat med det datorspelets adaptiva algoritmer. Adaptiva algoritmer är en generell bemärkelse som i detta fall används för att hitta den optimala svårighetsgraden i det ovannämnda datorspelet. Svårighetsgraden skall passa alla individer, oavsett bakgrund, vilket då kräver adaptiva metoder. I denna avhandling beskrivs diverse metoder för att skapa adaptiva system. En av dem tillämpas i en uppgift inom spelet, fokuserad på kognitiv inhibition. Kognitiv inhibition är förmågan att inte reagera på stimuli som ej hör till fokusområdet man håller på med. I generella termer är kognitiv inhibering förmågan att hålla ej relevant information borta från korttidsminnet, samt att begränsa sina reaktioner då de inte är önskvärda. Den adaptiva metoden som testas är en trappstegsmetod, som gör uppgiften svårare eller lättare beroende på individens prestation. Trappstegens storlek är en kritisk fråga - tre varianter testas och jämförs, 10%, 20%, och 30% trappstegs storlekar. Den lägsta trappstegs storleken på 10% var optimal baserat på resultaten - där hastigheten var långsammast men stabiliteten överlägset bäst. ämst lyfts fram Akili Interactive som lyckats få FDA-godkännande för sin digitala terapi produkt i form av ett spel som ämnar hjälpa barn med ADHD. Inom Aalto-universitet har det utvecklats ett liknande spel som fokuserar på patienter med depression. Denna avhandling skapades i samband med att ha jobbat med det datorspelets adaptiva algoritmer. Adaptiva algoritmer är en generell bemärkelse som i detta fall används för att hitta den optimala svårighetsgraden i det ovannämnda datorspelet. Svårighetsgraden skall passa alla individer, oavsett bakgrund, vilket då kräver adaptiva metoder. I denna avhandling beskrivs diverse metoder för att skapa adaptiva system. En av dem tillämpas i en uppgift inom spelet, fokuserad på kognitiv inhibition. Kognitiv inhibition är förmågan att inte reagera på stimuli som ej hör till fokusområdet man håller på med. I generella termer är kognitiv inhibering förmågan att hålla ej relevant information borta från korttidsminnet, samt att begränsa sina reaktioner då de inte är önskvärda. Den adaptiva metoden som testas är en trappstegsmetod, som gör uppgiften svårare eller lättare beroende på individens prestation. Trappstegens storlek är en kritisk fråga - tre varianter testas och jämförs, 10%, 20%, och 30% trappstegs storlekar. Den lägsta trappstegs storleken på 10% var optimal baserat på resultaten - där hastigheten var långsammast men stabiliteten överlägset bäst.Description
Supervisor
Sarvas, RistoThesis advisor
Palva, MatiasKeywords
cognitive inhibition, digital therapeutics, adaptive algorithms, staircase algorithm, cogntive training