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Effetti di un training di potenziamento neurocognitivo supportato da wearable devices: evidenze psicometriche, neuropsicologiche e psicofisiologiche nel lifespan
No full textIntroduzione: Negli ultimi anni, si è osservato un crescente trend di diffusione di dispositivi indossabili, come le smart-bands e gli activity-tracker, progettati per la promozione della salute. I più recenti sviluppi di questo trend hanno visto l’applicazione di wearable devices in grado di rilevare in modo non-invasivo biosegnali periferici (come la frequenza cardiaca) e centrali (come l’attività elettroencefalica) per il potenziamento neurocognitivo, delineando possibili implicazioni pratiche anche in ottica di prevenzione primaria dei processi di declino cognitivo. In particolare, è stato mostrato come protocolli intensivi di potenziamento che integrino pratiche di consapevolezza basate sull’approccio mindfulness e allenamento tramite dispositivi neurofeedback indossabili possano comportare una riduzione dei marker fisiologici e soggettivi di stress e migliorare l'efficienza neurocognitiva in campioni di adulti sani (Balconi, Fronda, & Crivelli, 2019; Bhayee et al., 2016; Crivelli, Fronda, Venturella, & Balconi, 2019). A partire da tali evidenze, il presente lavoro mira ad esplorare il potenziale di tale protocollo integrato di potenziamento neurocognitivo in diverse fasce d’età.
Materiali e Metodi: Un totale di 55 volontari (30 giovani-adulti, 15 adulti over-50, 10 anziani over-65) hanno preso parte allo studio. I partecipanti giovani-adulti sono stati randomicamente divisi in un gruppo di controllo attivo (N = 15) e un gruppo sperimentale (N = 15). Tutti i partecipanti sono stati sottoposti a protocolli di training intensivo della durata di tre settimane, costituiti da sessioni quotidiane di pratica. I gruppi sperimentali (giovani-adulti, over-50 e over-65) hanno praticato esercizi tratti dall’approccio mindfulness con il supporto di un dispositivo neurofeedback dedicato, mentre il gruppo di controllo ha praticato esercizi di respirazione senza il supporto del dispositivo. Al fine di testare i risultati del training, tutti i partecipanti sono stati sottoposti a sessioni standardizzate di assessment psicometrico, neuropsicologico e psicofisiologico in ingresso e al termine del percorso.
Risultati: Il confronto tra i dati di valutazione pre- e post-training ha evidenziato, per tutti i gruppi sperimentali, migliori capacità di controllo esecutivo, una riduzione dei livelli di stress percepito e un miglioramento dei marcatori psicofisiologici di tono vagale e controllo parasimpatico della risposta da stress. In aggiunta, i partecipanti sperimentali giovani-adulti hanno mostrato un miglioramento dei marcatori elettrofisiologici di regolazione dell'attenzione (ampiezza della componente ERP N2 in compiti attentivi), i partecipanti sperimentali over-50 hanno mostrato un
miglioramento dei marcatori elettroencefalografici di reattività e di bilanciamento tra stato di rilassamento e attivazione in resting-state, mentre i partecipanti sperimentali over-65 hanno mostrato un miglioramento dei marcatori elettrofisiologici di regolazione emotiva (indice di asimmetria frontale per la banda alpha) associato alla riduzione della sintomatologia depressiva subclinica.
Discussione: Lo studio mette in luce il potenziale dell’integrazione di interventi tradizionali di potenziamento e nuove tecnologie sia in ottica di promozione del benessere soggettivo e miglioramento delle abilità di regolazione affettiva, sia di potenziamento neurocognitivo con fine preventivo, attraverso diverse fasce d’età.
Bibliografia
Balconi, M., Fronda, G., & Crivelli, D. (2019). Effects of technology-mediated mindfulness practice on stress: psychophysiological and self-report measures. Stress, 22(2), 200–209. https://doi.org/10.1080/10253890.2018.1531845
Bhayee, S., Tomaszewski, P., Lee, D. H., Moffat, G., Pino, L., Moreno, S., & Farb, N. A. S. (2016). Attentional and affective consequences of technology supported mindfulness training: a randomised, active control, efficacy trial. BMC Psychology, 4(1), 60. https://doi.org/10.1186/s40359-016-0168-6
Crivelli, D., Fronda, G., Venturella, I., & Balconi, M. (2019). Supporting mindfulness practices with brain-sensing devices. Cognitive and electrophysiological evidences. Mindfulness, 10(2), 301–311. https://doi.org/10.1007/s12671-018-0975-
Correlati elettrofisiologici centrali e periferici dell’esperienza d’uso di ambienti domotici intelligenti. Nuove prospettive e applicazioni
No full textIntroduzione: Il termine “domotica” si riferisce alla scienza interdisciplinare che, attraverso l’integrazione di informatica, ingegneria e analisi della User Experience, studia come migliorare la qualità della vita delle persone all’interno degli ambienti di vita. Alla scienza domotica è associato l’aggettivo “intelligente”, riferendosi alle sue capacità tecnologiche di soddisfare e di facilitare, con un certo grado di autonomia, chi abita l’ambiente. Alcuni vantaggi dell’automazione sono: la flessibilità, ovvero la possibilità di modificare la configurazione del sistema anche ad installazione completata e la multifunzionalità, cioè la capacità di svolgere più funzioni da parte di un dispositivo. Fino ad ora pochi studi si sono focalizzati sull’esperienza della persona all’interno di questi nuovi ambienti complessi utilizzando metodiche di indagine neuroscientifiche. Perciò il presente studio si propone di indagare l’impatto della tecnologia domotica sulla persona rilevando le oscillazioni corticali (EEG) e le risposte periferiche (biofeedback) dell’utente durante l’esplorazione dell’ambiente domotico in tempo reale.
Materiali e metodi: L’esperimento si è svolto in uno showloft domotico, allestito presso uno showroom di una azienda di settore. 19 partecipanti sani (12 femmine e 7 maschi; Metà=25,05; DSetà=3,05) hanno esplorato le aree dello showloft domotico (tech-areas: ingresso, cucina, salotto, bagno e stanza da letto), hanno interagito con l’ambiente e ne hanno osservato le risposte intelligenti. Durante la sperimentazione, l’attività corticale e gli indici autonomici degli utenti sono stati rilevati con una baseline iniziale della durata di 120 secondi. Per la registrazione elettroencefalografica (EEG) si è utilizzato un sistema a 15 canali con elettrodi a secco posizionati su Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, T7, T8, C3, Cz, C4, P3, Pz, P4, O1, O2. I dati EEG sono stati analizzati secondo il dominio delle frequenze e sono state estratte le seguenti bande: delta (0.5–4 Hz), theta (4–8 Hz), alpha (8–12 Hz) e beta (14–20 Hz). Nella fase di analisi dei dati EEG gli elettrodi sono stati accorpati nelle seguenti regioni d’interesse: frontale, temporo-centrale e parieto-occipitale. Un dispositivo biofeedback è stato utilizzato per rilevare i seguenti indici autonomici: Heart Rate (HR), Skin Conductance Level (SCL), Skin Conductance Response (SCR), Pulse Volume Amplitude (PVA) e Blood Volume Pulse (BVP).
Risultati: Per quanto riguarda le oscillazioni corticali, si è rilevata una maggiore presenza della banda alpha (minore attivazione) durante la baseline rispetto alla fase di esplorazione delle altre aree domotiche. Nello specifico, la tech-area “bagno” si rivela essere l’area in cui si manifesta una minore presenza di alpha. A livello periferico, emerge una differenza significativa tra le condizioni di base e la tech-area “stanza da letto” in termini di battito cardiaco. Inoltre, per PVA è stata rilevata una differenza significativa tra la condizione di baseline e tutte le altre tech-areas. Discussione: Questi risultati preliminari suggeriscono che l’ambiente domotico si rivela un ambiente che attiva l’utente sia a livello centrale che periferico. Nello specifico, per le aree maggiormente interattive dal punto di vista sensoriale (“bagno” e “stanza da letto”) si riscontra una maggiore attivazione a livello corticale e cardiovascolare che può essere
interpretata come un aumento del livello di engagement sia cognitivo che emotivo da parte del soggetto.
Bibliografia
Angioletti, L., & Balconi, M. (2019). Neuroscience for smart domotic environments and intelligent spaces. Neuropsychological Trends, 26, 93-101.
Balconi, M., Grippa, E., & Vanutelli, M. E. (2015). What hemodynamic (fNIRS), electrophysiological (EEG) and autonomic integrated measures can tell us about emotional processing. Brain and cognition, 95, 67-76.
Navarro-Tuch, S. A., Lopez-Aguilar, A. A., Bustamante-Bello, M. R., Molina, A., Izquierdo-Reyes, J., & Ramirez, L. A. C. (2019). Emotional domotics: a system and experimental model development for UX implementations. International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 1-15
How to test anosognosia in stroke patients? Improving the reliability and validity of VATA-M and VATA-L psychometric measures
No full textAnosognosia is a pervasive disturb which includes a specific impairment in the meta-cognition about patient’s own morbid state, and which can totally compromise the efficacy of neuropsychological rehabilitation and treatment. From the neuropsychological point of view a reduced number of psychometric measures was used to explore this relevant construct. The present contribution explores the validity and reliability of some existing measures (VATA-L; VATA-M) which respectively test the patient’s selfawareness of language and motor deficits. The total score of these tests included the subctractive rating
(caregivers/patient score) as a significant cut-off to discriminate between high vs. low anosognosia profile. VATA-L and VATA-M measures were administered to 45 patients (M 20/F 25, age 70.20±14.1) and their
caregivers (M 15/F 30, age 51.8±14.4). Secondly, these psychometric indexes were correlated with caregiving strain (FSQ-SF), caregiver’s perceived difficulties in assisting the patient and level of awareness attributed to the patient (both rating on a visual analogue scale), and level of functional dependence (FIM). Results indicate possible directions to improve the validity and reliability of both tests, taking into account some specific features of patients’ profile (i.e. left/right hemisphere lesions distinction), the comprehensibility of some items (in relationship with the cognitive effort they induce), the direct link and comparability between patients’ and caregivers’ evaluations, and the ecological validity of the selected measures. These include a proposal of an integrative measure (pre-VATA-M) to discriminate between high vs. low reliable items
Osservare per progettare
No full textIl saggio esamina il ruolo dell'osservazione nella ricerca empirica pedagogica e nella pratica di insegnamento. Vengono illustrate le principali linee di ricerca dell'osservazione scientifica nei processi educativi per ricavarne, e argomentarne, l'impiego nella pratica degli insegnanti. Viene illustrato e proposto il metodo osservativo in collegamento alla progettazione educativa. Si propongono inoltre alcuni strumenti per l'auto-osservazione dell'insegnante
Cortical response when a semantic anomaly is detected in action representation. A LORETA source analysis
No full textThe strength relationship between action and language was largely discussed. When perception of plausible or implausible actions within a context is performed a specific semantic process is activated, which was shown to be similar in nature to the processing of anomalous linguistic information. In the present research it was considered the cortical response to the semantic incongruence induced by an anomalous object-related action, within an actions’ sequence. We examined the action representation and semantic processes indexed by event-related potentials ERPs (N400 effect) when plausible (congruous) or implausible (incongruous) actions were performed within a dynamic context (video tapes showing a sequence of four action frames). The N400 effect was explored using a paradigm from neurolinguistic studies, which showed the amplitude of N400 was larger for critical words that
were semantically incongruous or unrelated to preceding words. However, the cortical regions involved in the semantic anomaly processing need to be examined as a function of the stimulus category (linguistic vs. action). Indeed, the N400 effect was shown to have a more anterior distribution for action than for linguistic contexts. Seventeen participants performed an explicit task to distinguish congruous from incongruous final target action. We provided specific contextual constraints where the final frame of a sequence of actions (three preceding actions) represented the congruous/incongruous ending. The semantic anomaly consisted of a gesture that did not have the semantic properties required to perform for the
action-goal (functionally unusual). That is, the action was in opposition with the goal-related and intention-related requirements to perform that gesture. ERP analysis and cortical source analysis (LORETA) showed a significant N400-like effect more frontally (DLPFC) and temporo-parietally (left supramarginal gyrus) distributed in response to incongruous condition. Two possible explanations were proposed. The N400-like would be correlated with an increased difficulty to access the semantic memory networks in comprehension or it would be related to the integrative processing capacity
necessary to configure new semantic representations. Moreover it can be argued that the N400-like effect is
similar in nature to the N400, which is generally evoked by linguistic stimuli. Nevertheless, the present research showed also significant differences between the cortical generators of action processing and linguistic processing. This fact may be explained by assuming that objectrelated action representations activate a specific cortical network, more frontally distributed, directly related to congruous/incongruous object use comprehension
When cooperation goes wrong : brain and behavioural correlates of ineffective joint strategies in dyads
No full textPurpose: Human life is connoted by sophisticated interactions that involve not only single individuals, but larger social groups composed by members interacting each other. Cooperation secures a benefit to all the people engaged as well as important behaviors like helping, sharing, and acting prosocially. But what happens when the joint actions are not effective? Materials and method: In the present study, we asked 24 participants paired in 12 dyads to cooperate during an attentional task in a way to synchronize their responses and obtain better outcomes. In addition we tested inter-brain and cognitive strategy similarities between subjects. Then, we frustrated their strategies by providing false feedbacks signalling the incapacity to create a synergy, which was reinforced by a general negative evaluation halfway through the task. The effects of the feedback inmodulating subjects behavioural performance and brain responsiveness were explored by means of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). Results: Results showed a worsen performance after the negative feedback in the form of longer reaction times and a specifc pattern of brain activation involving th dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and the superior frontal gyrus. The DLPFC showed increased O2Hb (oxy-haemoglobin) level after the feedback, compatible with the need for higher cognitive effort. In addition, fNIRS measures revealed a decreased inter-brain synchronicity in post-feedback condition for the dyad. Also, the representation of negative emotions in response to failing interactions was signalled by a right-lateralized effect. Conclusions: Results were interpreted at light of available knowledge on perceived self-efficacy and the implementation of common goals and strategies
Un-stressed mind: Neuroscientific applications for stress management at the workplace
No full textThis contribution outlined recent strategies and technology-based training for stress management interventions (SMIs) at the workplace, dedicated to professionals at each level. Specific attention has been given to mindfulness-based interventions (MBIs), wearable brain-and-body sensing technologies, biofeedback (BF) and neurofeedback (NF) training, and virtual reality. Despite the promising evidence at the neural, psychophysiological, cognitive, and behavioral level of a neuroscientific approach combining MBI and BF/NF training, there are still limited opportunities in the application of SMIs at the workplace. Introducing valuable and intensive stress management training for professionals at the workplace, with the support of wearable technologies, may help to contain health-related complications due to stress. It may also improve the physical and psychological well-being of the workforce, with a large impact in standard welfare intervention and productivity
Can interoceptive attentiveness modulate the brain correlates of observation of pain in others? A fnirs study
No full textIntroduction: Empathizing with others’ pain appears to recruit the whole pain matrix, including a collection of frontal regions involved in the affective, motivational, cognitive, and attentional dimension of pain.
Objectives: This research explored how the modulation of interoceptive attentiveness (IA) can influence the frontal (dorsolateral prefrontal cortex -DLPFC- and somatosensory cortices) activity related to the emotional regulation and sensory response of observing pain in others.
Methods: 22 healthy participants were required to observe face versus hand, painful/non-painful stimuli in an individual versus social condition while brain hemodynamic response (oxygenated [O2Hb] and deoxygenated hemoglobin [HHb] components) was measured by functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS). The sample was divided into experimental (EXP) and control (CNT) groups and the EXP group was explicitly required to focus on its interoceptive correlates while observing the stimuli.
Results: In the individual condition, higher brain responsiveness was detected for painful confronted to non-painful stimuli, and a left/right hemispheric lateralization was found for the individual and social condition, respectively. Besides, both groups showed higher DLPFC activation for face stimuli displayed in the individual condition compared to hand stimuli in the social condition. However, face stimuli activation prevailed for the EXP group, suggesting the direct interoceptive phenomenon has certain features, namely it manifests itself in the individual condition and for pain stimuli.
Conclusions: We can conclude that IA modulation promoted the recruitment of internal adaptive regulatory strategies engaging both DLPFC and somatosensory regions towards emotionally relevant stimuli (painful faces displayed in the individual condition). Therefore IA could be trained for promoting emotion regulation and empathic response
Treating behavioral addictions with neurotechnological interventions? A critical discussion of potential risks and benefits
No full textN/
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