Varför brus är bra för barn med koncentrationssvårigheter Sverker Sikström Professor i psykologi

Historien om den bekymmrade doktoranden… Misslyckat experiment, ordlisteexperiment med brus Klara hypotser som blev ”fel”

ADHD förbättras av brus!?

ADHD - huvudsymptom Impulsivity Hyperactivity Inattention Uppmärksamhets och hyperaktivetsproblem 3-5% Även hos vuxna Medicineras Döpfner et al 2002 4

Stokastisk resonance Experiment om ljud underhörselströskelen

Visual noise No noise Moderate Noise Excessive Noise Brus+signal över en viss tröskel No noise Moderate Noise Excessive Noise No noise Moderate Noise Excessive Noise 6

Äldre med balanceproblem förbättras med en brus vibrator under skosulorna

Stochastic Resonance (SR) The working mechanism is called Stochastic resonance Sinus tone 1000 Hz under detection threshold - add a small amount of noise - the signal gets detected - magic!! Present in bistable systems that requires passing of a threshold Found in cognitive function (auditory, visual, tactile processing) 8

What is signal to noise ratio? Noise in the environment, through the perceptual system, introduces internal noise in the neural system increasing the signal-to noise ratio and thus, cognitive performance

? ! Alltså SR gör att AHD förbättras… Skillnade till tidigare experiment: Kognitiv inte perceptuellt Men varför försämras kontroll?

Dopamine Nervceller kommunicerar med dopamine DAT, överaktiva hos ADHD Medicingering blockerar DAT ADHD har för lite dopamine 11

Neural spikes, Thresholds, and Noise Nervceller här trösklar som ger SR 12

Dopamine and Noise (Sikström & Söderlund, 2007, Psychological Review) Neural activity for a sigmoidal activation function Control: High dopamine and high gain Moderate Brain Arousal (MBA) –model: Performance= Information Entropy integrated over noise: p=Sigmoid function: ADHD: Low dopamine and low gain Dopamine påverkar cellers känslighet Hög / låg dopamine Parameters: C=Fitting constant, t=time, n=noise, s=signal, B=gain (i.e. dopamine)

SR och uppmärksamhet brusnivåer varierar mellan individer Super attentive Normal attentive Sub attentive, ADHD The key finding - the optimal noise levels varies between individuals - and also within individuals and tasks Different levels of attention Noise in the environment, through the perceptual system, introduces internal noise in the neural system increasing the signal-to noise ratio and thus, cognitive performance Performance Noise level

! ! Alltså låg dopamine brus bra, Hög dopamine brus dåligt!

Brus i normalgruppen ouppmärksamma vs. uppmärksamma Attentive N= 68 Inattentive N= 15 Många fler ouppmärksamma än ADHD Just 2 questions 1) calm -hyperactive, attentive - inattentive 1 - 7 scale (9 of 10 showed positive effect of noise) Interaction F(1,81) = 4.28, p = .022, eta2= .063 Between groups: F(1,81) = 0.189, p = .665 16

Dopamine är ofta associerat med hög performance! Brus tar bort skillnaderna mellan hog och låg school performance! Implikationer för klassrum?

Volym! 80 db Hur mycket brus?

Brus eller Distraktion? Prat Distinktion mellan brus och distraktioner! Mosarteffekten!

Visual Noise in a Perceptual Task (Simmonotto, 1999) Brus i hjärnan! Identfiera linjer. fMRI. Lagomt brus 20

Noise induce late negativity (4-600ms) in ADHD (Smart, Sikström & Söderlund, in progress) A significant effect of noise in the LN component for ADHD in frontal -parietal sites 410-500 ms in particular left lateral PFC - no clusters for controls. The LN component has been associated with arousal level - a reorientation of attentional resources to the next stimuli to be held in WM.

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) Inattention Traditional view: Distracting (sudden) stimuli yields inattention We argue that: Noise (continuous) functions as attention enhancing stimuli! Prevalence, koncentration, hyperaktivitet, ADHD har låga halter av toniskt dopamin 22

Praktiska Implikationer Identifiera elever med låg uppmärksamhet Låt dom studera med bakgrundsbrus

Sammanfattning: Brus och Kognition När är brus bra? Okoncenterade Lagom volym (80 dB) Varför är brus bra? Hjälper signaler över ”tröskeln”

Sammarbetspartner Dr Göran Söderlund Stockholm University Erik Truedson, Uppsala University Jan Morten Loftesnes, Soghdal University Edmund Sonuga-Bark Sothhampton University