Valutazione intensiva delle funzioni esecutive basata sulle prestazioni nei giochi di allenamento cognitivo

Il ricercatore Antonio Javier Sutil Jiménez espone in questo articolo le informazioni più rilevanti dello studio “Valutazione intensiva delle funzioni esecutive derivata dalle prestazioni nei giochi di allenamento cognitivo”, a cui ha partecipato la nostra piattaforma di stimolazione cognitiva, NeuronUP.

Autori e università coinvolte

Questo studio è nato a partire dallo Studio PENSA il cui obiettivo era indagare l’effetto sulla progressione del deterioramento cognitivo mediante un intervento personalizzato nel monitoraggio di uno stile di vita sano, integrato con un composto naturale del tè verde denominato epigallocatechina gallato. Lo Studio PENSA è stato guidato dal Barcelonaβeta Brain Research Center (BBRC) e dall’Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), e in questo lavoro hanno collaborato altre università spagnole e NeuronUP per studiare in modo innovativo le funzioni esecutive mediante monitoraggio remoto.

Tra alcuni degli autori spiccano la concettualizzazione dello studio realizzata da Natalia Soldevila-Domenech, Ilario de Toma e Rafael de la Torre appartenenti all’IMIM. Hanno inoltre partecipato ricercatori dell’Università Pompeu Fabra di Barcellona, dell’Istituto di Salute Carlos III, del Centro de Investigación Biomédica en Red de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES) di Madrid e della Monash University di Melbourne per l’analisi dei dati, la loro interpretazione o la stesura del manoscritto. Inoltre, la partecipazione di Iñigo Fernández de Piérola e Carolina Sastre da NeuronUP è stata rilevante per la raccolta dei dati, con l’intento di evitare un conflitto di interessi rispetto ai risultati ottenuti nello studio.

Popolazione target

La popolazione target di questo studio era composta da persone senza deterioramento cognitivo, di età compresa tra i 60 e gli 80 anni. In particolare è stato preso un sottoinsieme di 56 persone dello Studio PENSA, 23 uomini e 33 donne della fascia d’età citata. I partecipanti sono stati inseriti progressivamente nello studio in gruppi tra 9 e 14 persone.

In primo luogo si è verificato che fossero una popolazione con rischio aumentato di Alzheimer poiché erano portatori del gene APOE-ε4. Successivamente è stata effettuata una valutazione neuropsicologica standardizzata per accertare che i partecipanti non avessero una cognizione deteriorata e che i loro punteggi fossero nella norma. Inoltre i partecipanti dovevano soddisfare i criteri di deterioramento cognitivo soggettivo (DCS). 

Deterioramento cognitivo soggettivo (DCS)

Il deterioramento cognitivo soggettivo (DCS) è la percezione persistente che una persona ha di star sperimentando una diminuzione delle proprie capacità cognitive rispetto al proprio stato normale. Questo termine è stato coniato circa un decennio fa, con l’obiettivo di identificare il maggior rischio di sviluppare deterioramento cognitivo lieve o malattia di Alzheimer in chi presenta questa percezione soggettiva.

Questo concetto è di grande attualità e dal suo apparire il numero di studi che correlano il DCS e il deterioramento cognitivo non ha smesso di aumentare. Per maggiori informazioni, si può consultare lo studio pubblicato su Lancet Neurology* cui partecipa José Luis Molinuevo, anch’egli autore dello studio qui recensito.

Valutazione – Trattamento

Programma di allenamento cognitivo

Il programma di allenamento cognitivo è stato creato con 36 attività di neuroriabilitazione della piattaforma NeuronUP che i partecipanti hanno svolto da remoto sui loro computer o tablet.

Inizialmente si istruiva in presenza i partecipanti sull’uso della piattaforma e si svolgevano due brevi sessioni per familiarizzare con le attività. Dopo questo workshop in presenza, è stato realizzato un piano di allenamento progettato da neuropsicologi che includeva 8 attività di funzioni esecutive, 6 di memoria, 6 di linguaggio, 6 di attenzione, 7 di abilità visuo-spaziali e 3 di orientamento. Queste attività sono state selezionate per coprire diversi domini cognitivi correlati alla malattia di Alzheimer e sono state implementate una volta al mese per 12 sessioni. Le sessioni si sono svolte a un ritmo di 2 o 3 sessioni a settimana e ogni sessione era composta da 3 attività della durata approssimativa di 10 minuti ciascuna.

Il programma completo ha avuto una durata di 12 mesi. I primi due mesi sono stati dedicati alla familiarizzazione dei partecipanti con il funzionamento dei giochi per controllare effetti di apprendimento, pertanto non sono stati analizzati. La prestazione del terzo mese è stata utilizzata come misura della capacità basale assumendo che a quel punto i partecipanti avessero raggiunto il loro livello ottimale in ogni gioco. Così, il terzo mese è stato considerato come riferimento iniziale. Le prestazioni dei mesi da 4 a 12 sono state impiegate per monitorare i cambiamenti cognitivi nel tempo.

È stato progettato un sistema di punteggio per valutare la prestazione mensile per ogni gioco. Ogni punteggio NeuronUP consisteva in un numero intero che si riferiva al livello di difficoltà giocato più frequentemente, e in un decimale che rifletteva gli esercizi corretti, gli errori e il tempo impiegato. Usare il livello di difficoltà giocato più frequentemente come criterio è stato considerato conservativo per valutare il cambiamento cognitivo, e l’inclusione di un decimale aumenta la variabilità delle valutazioni all’interno dello stesso livello di difficoltà. 

Funzionamento delle attività

Esistevano due tipi di attività che mostravano tra 9 e 12 livelli di difficoltà diversi. Questi due tipi di attività erano (1) i fogli di lavoro che non cambiano automaticamente il livello di difficoltà e (2) i giochi, mentre i giochi invece cambiavano automaticamente. Nei giochi il livello di difficoltà iniziale era 2-3; questo variava in funzione della prestazione del partecipante. Per avanzare di livello era necessario completare correttamente 5 attività e per ridurre il livello commettere 3 errori. Anche se ogni mese veniva somministrato lo stesso numero di attività, la difficoltà poteva variare poiché il livello di inizio era il massimo livello di difficoltà raggiunto nel mese precedente.

Esempio di attività

1. Balance the Bags (Bilanciare il peso dei sacchetti): Compare una persona alla cassa del supermercato e deve mettere tutti i prodotti nelle buste. L’attività consiste nel calcolare il peso di ogni prodotto affinché ogni braccio sostenga lo stesso peso. 
2. Home Delivery (Entrega en casa): Appaiono vari edifici che si illuminano a turno. L’attività consiste nel ricordare l’ordine in cui si sono illuminati e riprodurlo in ordine inverso.

Test tradizionali e confronto con le versioni di NeuronUP

In seguito alla valutazione neuropsicologica effettuata nello Studio PENSA è stata realizzata una ampia valutazione che includeva una misura della cognizione globale che è stato il risultato principale dello Studio PENSA, l’Alzheimer Disease Cooperative Study Preclinical Alzheimer Cognitive Composite (ADCS-PACC) e una versione modificata (ADCS-PACC-plus-exe) che include il punteggio di interferenza dello Stroop e la flessibilità dell’FDT. Sono stati utilizzati anche il Mini-Mental State Exam (MMSE) e il Montreal Cognitive Assessment (MoCA) per valutare la cognizione globale, così come il Test di Fluenza Verbale Semantica per animali e il Boston Naming Test.

Per valutare le funzioni esecutive sono stati inclusi i seguenti test: WAIS Digit Symbol Substitution Test, WAIS Visual Puzzle Test, WAIS Digit Span Test (punteggio dei numeri in ordine inverso), il Five Digits Test (FDT) per la flessibilità e il punteggio parola-colore dello Stroop Colour and Word Test. La memoria è stata valutata con il Free and Cued Selective Reminding Test (FCSRT) nella modalità di richiamo libero immediato (IFR) e ritardato (DFR) e il sottotest di Memoria Logica (LM) della WMS in richiamo immediato (IR), ritardato (DR) e riconoscimento.

Per l’analisi e l’interpretazione di questi dati sono stati creati punteggi composti di memoria (NPS-MEM) e funzioni esecutive (NPS-EXE) mediando i punteggi standardizzati Z.

Per quanto riguarda il confronto tra i test tradizionali e quelli di valutazione remota mediante NeuronUP è necessario chiarire che la selezione dei giochi di funzioni esecutive si è basata sulle misure neuropsicologiche tradizionali di funzioni esecutive. Queste misure neuropsicologiche tradizionali sono state somministrate anche nello studio PENSA, il che permetteva di confrontare entrambe le misure delle funzioni esecutive. Al contrario, non sono stati analizzati i giochi di memoria di NeuronUP perché si concentrano sulla memoria visiva, mentre i test tradizionali di memoria disponibili nello studio PENSA misurano la memoria episodica verbale e non sono comparabili come misure di memoria.

Risultati ottenuti

Validità e affidabilità del modello

Per studiare la validità è stato creato un modello che rappresentava il punteggio generale dei test delle funzioni esecutive. La validità di questo modello globale è stata messa alla prova mediante un’analisi fattoriale confermativa.

Il processo per studiare la validità è iniziato creando una struttura fattoriale basata sulle 8 prove di funzioni esecutive di NeuronUP (NeuronUP EXE, il modello creato può essere visto nella figura 1 dell’articolo originale). Due di queste prove sono state escluse dal modello per mostrare correlazioni basse con gli altri punteggi. Successivamente, il modello è stato calibrato e testato, ottenendo un buon adattamento. Il modello ipotetico ha ottenuto un adattamento nel campione di calibrazione di: χ2(9) = 10, p = 0.383; indice di adattamento comparativo [CFI] = 0.99; errore quadratico medio di approssimazione robusto [RMSEA] = 0.035; e residuo quadratico medio standardizzato [SRMR] = 0.059. 

Inoltre, i carichi dei fattori per ogni gioco sono stati significativi e superiori a 0.5. La media della varianza estratta è stata moderata (0.41) e l’affidabilità misurata con l’Alfa di Cronbach  è stata adeguata  (α = 0.81). Il modello è stato inoltre testato a 6 mesi e 12 mesi confermando la validità del modello, inoltre i punteggi di affidabilità sono leggermente migliorati, questi risultati possono essere consultati nell’articolo originale.

Validità convergente e discriminante del modello

Per studiare la validità convergente e discriminante del modello sono stati utilizzati i punteggi globali delle funzioni esecutive e della memoria utilizzando i test neuropsicologici e la piattaforma NeuronUP.

	6 mesi	12 mesi
NeuronUP EXE vs Neuropsicologia EXE	r = 0.66	r = 0.57
NeuronUP EXE vs Neuropsicologia MEM	r = 0.45	r = 0.37

Inoltre, la misura NeuronUP EXE ha mostrato una forte correlazione con misure di cognizione globale, includendo l’ADCS-PACC (r = 0.65), l’ADCS-PACC-plus-exe (r = 0.63), e il MoCA (r = 0.47), e una correlazione moderata con il MMSE (r = 0.42). Infine, viene mostrata una tabella di correlazioni della misura NeuronUP EXE con alcune delle misure tradizionali.

Dominio	Test	Misura basale	Misura 6 mesi	Misura 12 mesi
Funzioni esecutive	FDT Flexibility	r = 0.10	r = 0.40	r = 0.41
	Digit span backwards	r = 0.34	r = 0.46	r = 0.35
Memoria	FCSRT IFR	r = 0.34	r = 0.40	r = 0.15
	LM recognition	r = 0.27	r = 0.20	r = 0.35
Otra medida	Boston Naming Test	r = 0.66	r = 0.66	r = 0.66

Aderenza alla piattaforma

L’aderenza media all’intervento di allenamento cognitivo è stata del 73.8%. Quasi tutti i partecipanti (94.6%) hanno completato almeno la metà delle sessioni di allenamento. In sintesi, si può osservare  nella tabella seguente l’evoluzione dell’aderenza nel corso dei 12 mesi di durata dell’allenamento.

Mese	1	2	4	7	11	12
Aderenza media (%)	44.2	73.2	77.1	82	78.9	68

Inoltre, la maggior parte dei partecipanti (48 su 56) ha completato un sondaggio online sull’intervento. In questo sondaggio quasi tutti hanno indicato di possedere le conoscenze necessarie per l’uso della piattaforma, affermando in oltre l’80% dei casi che era facile da usare. Fino al 70% di loro ha considerato che la propria motivazione è rimasta alta per tutto lo studio, giudicando adeguata la frequenza.

Conclusione

A partire dallo studio PENSA si è deciso di studiare una coorte di pazienti SCD per prevenire una possibile evoluzione verso una malattia neurodegenerativa. Questo studio ha validato la creazione di una misura delle funzioni esecutive a partire dalla prestazione cognitiva nei giochi svolti sulla piattaforma digitale NeuronUP.

I risultati dello studio supportano la validità di effettuare queste misurazioni attraverso un monitoraggio remoto mensile che permette di rilevare cambiamenti in queste funzioni esecutive minimizzando gli effetti di apprendimento. La minimizzazione degli effetti di apprendimento si ottiene regolando automaticamente la difficoltà in base alla capacità individuale per ottenere misure affidabili della prestazione ottimale di ciascun partecipante dopo prove ripetute. Ciò suggerisce che questa misura potrebbe essere utile per superare le limitazioni dei metodi tradizionali di valutazione neuropsicologica. Inoltre, l’aderenza all’intervento di allenamento cognitivo è stata alta e i partecipanti hanno valutato positivamente l’utilità della piattaforma digitale. 

Bibliografia

• Natalia Soldevila-Domenech, Ilario De Toma, Laura Forcano, Patrícia Diaz-Pellicer, Aida Cuenca-Royo, Beatriz Fagundo, Thais Lorenzo, Maria Gomis-Gonzalez, Gonzalo Sánchez-Benavides, Karine Fauria, Carolina Sastre, Íñigo Fernandez De Piérola, José Luis Molinuevo, Antonio Verdejo-Garcia, Rafael de la TorreIntensive assessment of executive functions derived from performance in cognitive training games, iScience, Volume 26, Issue 6, 2023, 106886,ISSN 2589-0042,https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106886.
• * The characterisation of subjective cognitive decline. Jessen, Frank et al. The Lancet Neurology, Volume 19, Issue 3, 271 – 278

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