Entrenamiento cognitivo motor: uso de tareas duales, realidad virtual y aumentada

José López Sánchez, coordinador de terapias en CEN, plantea en este artículo el entrenamiento cognitivo motor en base a las tareas duales, la realidad virtual y aumentada.

(El presente documento «Entrenamiento cognitivo motor: uso de tareas duales, realidad virtual y aumentada» se basa en una traducción libre del documento titulado “Entrenamiento de la marcha y del equilibrio basado en realidad virtual y aumentada” (1) con aportaciones del autor José López Sánchez, basadas en su experiencia clínica y otros estudios científicos publicados sobre el tema.)

Introducción

• El uso de realidad virtual y realidad aumentada en neurorrehabilitación se ha convertido en popular en los últimos años y ha recibido gran atención en las publicaciones científicas (alrededor de unos 1000 artículos) (1).

• Los déficits en tareas duales, cognitivo-motoras (por ejemplo, caminar mientras se habla) son comunes en personas con secuelas neurológicas. El entrenamiento de tareas duales cognitivo-motoras se ha propuesto como alternativa a los métodos convencionales de rehabilitación, a la hora de abordar estos problemas (2).
• Los resultados de los estudios sobre el entrenamiento de tareas duales muestran mejoras en:
  • Velocidad de la marcha en una tarea, y longitud del paso en personas con enfermedad de Parkinson y enfermedad de Alzheimer.
  • Velocidad de la marcha en tareas duales en personas con enfermedad de Parkinson, Alzheimer y daño cerebral.
  • Podría mejorar el equilibrio y la cognición de personas con enfermedad de Parkinson y enfermedad de Alzheimer.

Principios de tratamiento

Los protocolos utilizados en los distintos estudios y las medidas de resultado empleadas son todavía muy heterogéneas y no permiten comparación entre grupos. No obstante, el entrenamiento debería seguir una serie de principios que, siguiendo las teorías de aprendizaje motor, permitan optimizar las intervenciones y mejorar los resultados.

Estos principios que debemos aplicar en el entrenamiento serían:

1. Foco de atención,
2. aprendizaje implícito,
3. variación,
4. intensidad del entrenamiento,
5. especificidad de la tarea,
6. feedback.

Vamos a explicar uno por uno los principios de tratamiento:

1. Foco de atención

Durante la rehabilitación, los terapeutas tienen que explicar los ejercicios a los pacientes, y las instrucciones que les proporcionen influirán sobre el foco atencional del paciente, la ejecución del movimiento y el resultado del mismo.

Muchas veces los terapeutas utilizan instrucciones refiriéndose a las partes del cuerpo o a los movimientos (por ejemplo, mantén tus rodillas por detrás de los dedos de tus pies, para promover mayor extensión de las rodillas). En aprendizaje motor esto se conoce como “instrucciones que promueven un foco de atención interno”. Esto provoca movimientos más conscientes que interfieren con el control motor automático (3).

Además, en personas con problemas atencionales, consume gran parte o todas las capacidades atenciones que tiene la persona, no dejando recursos para poder afrontar otras tareas al mismo tiempo (tareas duales).

Recientes estudios indican que las instrucciones que promueven un foco externo, por ejemplo, dirigir la atención al efecto del movimiento en el entorno (por ejemplo “toca con tu pie la marca sobre el suelo”), consiguen una mejora del aprendizaje motor.

Estudios realizados en deporte (4-6) y entrenamiento del equilibrio (7), muestran de forma consistente una mejor ejecución motora después de un periodo de aprendizaje centrado en un foco externo, versus instrucciones centradas en foco interno. Sin embargo, en la práctica diaria en ocasiones es difícil encontrar las instrucciones adecuadas que inducen a un foco de atención externo.

Una de las ventajas de la realidad aumentada es que puede facilitar ajustes en la marcha, por ejemplo, a través de las señales externas que proporciona, como por ejemplo objetivos sobre los que el paciente debe dar un paso, proyectados sobre la superficie sobre la que camina, o señales auditivas.

En este caso, la realidad aumentada utilizando señales externas dirige el foco de atención del paciente al mundo virtual, en vez de al cuerpo del paciente, lo que promueve el foco de atención externo y probablemente mejore el resultado de la terapia, de acuerdo a los principios de aprendizaje motor.

2. Aprendizaje implícito

Tradicionalmente, nuevas destrezas motoras son enseñadas a través de instrucciones explícitas, resultando en un control consciente del movimiento. Sin embargo, el control del movimiento se basa habitualmente en conocimiento implícito. Sabemos cómo hacer el movimiento, pero no somos habitualmente conscientes de cómo controlamos nuestros músculos y no podemos explicarlo con palabras.

Estudios recientes sugieren que el aprendizaje explícito puede limitar o interferir en dichos procesos automáticos, llevando a una peor ejecución, especialmente cuando las personas tienen que realizar una tarea bajo presión (8-12). La rehabilitación por ello se podría beneficiar del uso del aprendizaje implícito, por ejemplo, aprendizaje sin consciencia de lo que se está aprendiendo.

Por ejemplo, en pacientes después de sufrir un ictus, la ejecución de una tarea de equilibrio dinámico fue peor después de un periodo de aprendizaje explícito versus aprendizaje implícito (13). Previamente, se ha descrito una forma de promover el aprendizaje implícito, a través de instrucciones o tareas que requieren de un foco externo de atención.

Otra forma alternativa es a través del uso de una tarea cognitiva concurrente (dual task) (9) o a través de la variación en las tareas, de forma que sea imposible el aprendizaje a través de reglas explícitas. Los juegos de realidad virtual y aumentada a menudo promueve este aprendizaje implícito a través de uno o más de estos principios.

Definitivamente, ya hora de cambiar viejos paradigmas en neurorrehabilitación en donde el paciente va a fisioterapia o terapia ocupacional cuando quiere trabajar aspectos motores de la pierna o del brazo y al neuropsicólogo cuando quiere trabajar aspectos cognitivos. La evidencia científica nos muestra la constante interacción de aspectos cognitivos y motores y la interacción entre capacidades del paciente, tarea y entorno son claves para el reaprendizaje.

Es por ello que tenemos que pensar qué tipo de aprendizaje está promoviendo la tarea que le presentamos al paciente y el entorno en el que la va a realizar, adecuándola a sus capacidades para poder progresar a medida que el paciente practica y mejora.

3. Variación

La importancia de la variación en los ejercicios es otra de las lecciones que hemos aprendido de las investigaciones en el campo del aprendizaje motor.

En lugar de entrenar el mismo movimiento exacto una y otra vez, pequeñas variaciones en el movimiento resultarán en un aprendizaje motor más robusto (14). Además, variaciones en la secuencia de los ejercicios (aleatorio versus en bloques) mejorará el aprendizaje motor, especialmente la retención y la transferencia (15).

A pesar de que los estudios constantemente favorecen la práctica variable, la mayoría se han centrado en tareas de laboratorio (15,16) o aplicaciones en deporte (14, 17-19).

Cuando se aplican estos principios, por ejemplo, al entrenamiento del equilibrio, se reduce el balanceo postural en bipedestación después de 15 minutos de ejercicios variados de equilibrio (ejercicios de transferencia de peso y bases de sustentación reducidas) mientras que no se encuentran diferencia después de un entrenamiento repetitivo o simplemente quedarse quieto de pie (20).

Por lo tanto, parece que la práctica variable de tareas puede también mejorar los resultados en rehabilitación. A través del uso de realidad virtual o aumentada, las variaciones se pueden crear fácilmente modificando los numerosos parámetros de los ejercicios, como por ejemplo, la colocación del objetivo, requerimientos de velocidad, elementos del entorno, etc.

4. Intensidad del entrenamiento

La intensidad del entrenamiento (número de repeticiones, frecuencia de entrenamiento, dificultad de las tareas, etc.) es un factor determinante del resultado de la terapia (21-23). El entrenamiento de alta intensidad se recomienda para poder maximizar el efecto del tratamiento.

La realidad virtual y aumentada podría ayudar a alcanzar altas intensidades de práctica, incrementando la motivación de algunos pacientes y su adherencia al tratamiento, mejorando la eficiencia del entrenamiento y proporcionando un desafío adecuado.

Además, el entrenamiento con realidad virtual y aumentada (RV y RA) facilitan dos tipos de entrenamiento: el entrenamiento autónomo por parte del paciente, en la clínica y en su propio hogar.

En muchos centros de rehabilitación el ratio paciente/terapeuta es reducido y eso supone un reto a la hora de poder aumentar la intensidad del entrenamiento. También ocurre que muchos pacientes solo practican cuando están junto al terapeuta, pero cuando vuelven a su hogar se mantienen la mayor parte del tiempo de forma sedentaria.

Para estas dos situaciones la RV y RA puede ser una solución para algunos pacientes, ya que proporciona el feedback que precisan para la realización de los ejercicios, estos pueden ser monitorizados a distancia por un profesional, adaptados cuando es necesario, y permiten la recogida de información sobre cuánta actividad está realizando el paciente y cómo la está realizando.

En neurorrehabilitación a menudo se requiere de un entrenamiento repetitivo de movimiento relativamente simple. Determinados ejercicios a menudo se vuelven rápidamente aburridos, siendo difícil para el paciente estar motivado y concentrado.

Uno de los beneficios de la rehabilitación virtual es el uso de juegos, que para algunos pacientes puede hacer la terapia más divertida y agradable (24-26). Algunos pacientes pueden comprometerse más en la sesión de terapia y hacer que la adherencia al tratamiento aumente (27-30).

También el número de repeticiones que se puede alcanzar y el tiempo de tratamiento activo con realidad virtual y realidad aumentada puede ser mayor que con la terapia convencional (31-33). Por ejemplo, en un estudio se consiguió el doble de pasos durante una tarea de RA y entrenamiento en cinta de marcha, comparado con entrenamiento convencional de la marcha (31). El aumento de la motivación es seguro uno de los factores que explica esto, pero no el único.

Otros aspectos prácticos, como que no existe la necesidad física de estar montando y modificando los distintos circuitos de marcha, aumenta el tiempo que, dentro de una sesión, se puede dedicar al entrenamiento activo por parte del paciente.

Además, se puede controlar de forma muy precisa el nivel de desafío que se le propone al paciente en función de sus capacidades. La dificultad de los juegos se puede fácil y gradualmente adaptar, por ejemplo, cambiando requerimientos de velocidad o distancias de los objetivos a alcanzar.

5. Especificidad de la tarea

Otra recomendación importante para rehabilitación es incluir entrenamiento específico de tareas (22, 34). Para mejorar la transferencia del progreso de la función motora a actividades fuera de la terapia, la terapia deberían incluir la práctica de desafíos de la vida diaria. La RV y RA se pueden utilizar para simular dichos desafíos dentro de un entorno seguro.

Por ejemplo, la realidad virtual y realidad aumentada podrían ayudar a entrenar la marcha en situaciones difíciles. Esto es esencial, porque el hecho de caminar en la vida diaria es mucho más que poner un pie delante del otro, también requiere de la habilidad para ajustar el patrón de marcha a diferentes situaciones.

Puede que necesites levantar tu pierna más para evitar tropezar con un adoquín suelto, o reducir la velocidad para evitar golpear a alguien, o aumentar la velocidad para pasar un semáforo que está en ámbar, o sortear personas en un abarrotado centro comercial.

La adaptabilidad de la marcha se define como la agilidad para ajustar la misma acorde a las circunstancias del entorno, y es por ello un elemento crucial a la hora de caminar en casa y sobre todo en la comunidad.

La RA puede ser una herramienta útil para entrenar la adaptabilidad de la marcha, proyectando objetivos para los pies u obstáculos sobre la superficie sobre la que se camina (35,36). Además, la realidad virtual se puede utilizar para crear un flujo óptico cuando se camina den una cinta de marcha, para mejorar la sensación natural de caminar (37,38).

Otros ejemplos de desafíos de la vida diaria son actividades que comprenden tareas cognitivas y motoras al mismo tiempo, como cruzar una calle atendiendo al tráfico, o caminar mientras recuerdas qué tenías que comprar en el supermercado, o mientras dialogas con un amigo.

Cuando se realizan dos tareas de forma simultánea, puede que la calidad y la ejecución de una o ambas tareas se reduzca. Es lo que se conoce como “interferencia en tareas duales”, que ocurre más a menudo con la edad (39), y con algunas patologías neurológicas como ictus (40) o enfermedad de Parkinson (41).

La interferencia en tareas duales se ha mostrado como predictor de caídas (42). El entrenamiento en tareas duales es más efectivo en reducir la “interferencia en tareas duales” que el entrenamiento de una sola tarea (43-46) y por ello los programas de prevención de caídas deberían siempre incluir tareas duales (47).

A través de la realidad virtual es relativamente sencillo añadir elementos cognitivos al entrenamiento, y con ello entrenamiento en tareas duales. Una manera de hacer esto es incluir una tarea cognitiva que no esté relacionada con la tarea motora, por ejemplo contar hacia atrás o una tarea de memoria.

En la gran mayoría de las ocasiones, el entrenamiento cognitivo se hace sentado delante de una mesa, pocas veces en movimiento. Sería muy interesante incluir el uso de sistemas de estimulación y rehabilitación cognitiva al mismo tiempo que se camina, se practican ejercicios de equilibrio, o simplemente se está de pie.

Otra forma de incorporar la tarea cognitiva dentro del juego de realidad virtual, por ejemplo, es a través de juegos que requieran planificación o desarrollo de una estrategia.

Por último, se pueden añadir elementos cognitivos simulando desafíos de tarea dual que se presentan en la vida cotidiana, como caminar en un supermercado virtual mientras se colocan una serie de objetos en la cesta de la compra (48) o cruzando la calle mientras se evitan obstáculos (49).

6. Feedback

Para poder mejorar nuestra ejecución motora precisamos de al menos algún tipo de información sobre cómo estamos realizando una tarea. Este feedback o realimentación a menudo proviene de fuentes intrínsecas, como la visión o la propiocepción.

El feedback intrínseco se puede aumentar proporcionando información que normalmente sería inaccesible para el paciente, como por ejemplo los ángulos exactos de las articulaciones o movimientos (biofeedback).

A través de la realidad virtual, el biofeedback se puede mostrar al paciente o incluso incorporarlo en el ejercicio. Proporcionar biofeedback puede ser muy útil para el entrenamiento de la marcha o del equilibrio.

El entrenamiento del equilibrio con feedback normalmente consiste en ejercicios de transferencias de peso en los que el paciente recibe información sobre la posición de su centro de presiones.

En una revisión sistemática, se evaluó la efectividad del entrenamiento del equilibrio basado en feedback en adultos mayores y se concluyó que dicho entrenamiento resulta en una reducción del balanceo postural, mejora de la habilidad de transferencia de peso, reducción de las demandas atencionales estando de pie quieto y mejora de las puntuaciones en la escala de Berg (50).

Existe también algo de evidencia que sugiere que añadir biofeedback al entrenamiento del equilibrio en personas con secuelas después de ictus, puede ser beneficioso (51,52).

Existe mucha literatura que muestra la efectividad del biofeedback para el reentrenamiento de la marcha en diferentes poblaciones de pacientes. Por ejemplo, el entrenamiento con feedback puede reducir el movimiento de aducción de rodilla o incrementar el ángulo del dedo del pie para la prevención de la osteoartritis de rodilla (53-55).

También puede mejorar la propulsión durante el despegue en personas mayores sanas, haciendo su patrón de marcha más parecido al de adultos jóvenes (56).

El feedback puede ayudar a personas con enfermedad de Parkinson, o lesión medular incompleta a realizar pasos más largos (57,58) y mejorar la marcha de personas después de una amputación transfemoral (59). Se ha visto que puede ayudar a modular parámetros de la marcha en niños con parálisis cerebral (60). Existen otras aplicaciones para prevenir lesiones en corredores, patrones de hiperextensión de rodillas (61,62), etc.

Todos estos ejemplos muestran como el biofeedback es una herramienta efectiva y versátil que permite a los pacientes adaptar aspectos específicos de su marcha. En conclusión, la capacidad de proporcionar biofeedback es una de las grandes bazas del entrenamiento con RV. A través de la incorporación de feedback aumentado en un juego se puede aumentar la motivación y la implicación del paciente.

Conclusiones

• La realidad virtual y la realidad aumentada son herramientas que pueden ayudarnos a que nuestros entrenamientos sean más específicos, efectivos y motivantes para el paciente.
• Debemos saber por qué, para qué y cómo utilizamos la RV y la RA. El uso de estas tecnologías no supone simplemente ponerle a la persona unas gafas de RV y hacer que realice tareas, o ponerle delante de una pantalla a jugar. Debemos pensar por qué utilizamos estas herramientas, es decir, qué nos proporcionan especial y distintivo comparado con no usarlas o con otras formas de tratamiento. Después debemos pensar para qué aspecto específico del tratamiento las vamos a utilizar: mejorar a través de biofeedback la información sobre un aspecto del movimiento, entrenamiento cognitivo en tareas duales, entrenamiento de situaciones de la vida diaria, etc. Y, por último, debemos pensar cómo las vamos a utilizar: siguiendo los seis principios de tratamiento explicados en este texto.
• Es recomendable diseñar tratamientos en donde se combinen aspectos motores y cognitivos. Como se ha comentado a lo largo del texto, la RV y la RA, junto con otros sistemas y plataformas de rehabilitación cognitiva, se puede utilizar conjuntamente con entrenamientos de la marcha, del equilibrio, o de entrenamiento del miembro superior, por citar solo algunos.

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