Il primo passo verso il futuro: uno studio pilota per dimostrare l’aumento della motivazione e dell’interazione motoria e cognitiva nell’ambiente virtuale

Andrea Nucita[1], Martina Semino[2]
[1] Università Messina, [2]Centro AIRett e Centro di Apprendimento e Ricerca Tice

L’uso delle nuove tecnologie, come la realtà virtuale e aumentata, rappresenta un valido approccio per sviluppare metodi educativi e terapeutici nei disturbi neurologici e in quelli del neurosviluppo (Hosseini & Foutohi-Ghazvini, 2016).
In campo neurologico, sono stati condotti molti studi sull’uso della realtà virtuale, come strumento riabilitativo, in pazienti con sclerosi multipla. In questo filone di ricerche, una sistematica review ha dimostrato che i programmi riabilitativi che si sono avvalsi dell’uso della realtà virtuale sono un metodo efficace per il trattamento dei deficit motori e cognitivi nei pazienti con sclerosi multipla
(Massetti et al., 2018).

Alla stessa stregua, una review sulla riabilitazione con realtà virtuale nei bambini e negli adolescenti con paralisi cerebrale ha rivelato che la realtà virtuale rappresenta un promettente intervento per il miglioramento dell’equilibrio e delle capacità motorie in tali soggetti (Ravia, Kumara, & Singhi, 2017).
Nel campo dei disturbi del neurosviluppo, la realtà aumentata è stata usata per implementare uno dei metodi più comuni nel trattamento dell’autismo, quali il Sistema di Scambio di Immagini (PECS), in un ambiente stimolante per i bambini con deficit dello spettro autistico dal grado di severità basso, medio e alto (Hosseini & Foutohi-Ghazvini, 2016). I risultati dello studio hanno indicato che i livelli di apprendimento miglioravano in termini di velocità della risposta e motivazione a continuare il compito, nei bambini con autismo sottoposti al programma PECS con realtà virtuale rispetto a quelli sottoposti al protocollo classico.
La letteratura sottolinea la possibilità di utilizzare la VR (Virtual Reality) nel trattamento di disabilità multiple, in particolare per la sindrome di Rett; ma la letteratura sottolinea, anche, che questo processo deve essere personalizzato e adattato alla specificità della disabilità complessa.

L’interazione motoria con oggetti non reali/concreti in un ambiente virtuale, non è mai stata analizzata in sindromi complesse come la Sindrome di Rett; per questo motivo allo scopo di valutare la fattibilità e l’efficacia della realtà virtuale e aumentata nel migliorare le capacità motorie e cognitive, nonché la motivazione all’apprendimento ed il benessere delle bambine, tale progetto pilota svolto presso il centro Centro Airett Ricerca e Innovazione (CARI) di Verona e l’Università di Messina mira ad indagare se l’apprendimento e l’esercizio nella condizione VR è motivante ed emotivamente positivo per i pazienti con RTT, rispetto alla condizione tradizionale e ad esaminare se la velocità di reazione motoria e l’attivazione dei pazienti con RTT sono superiori in un ambiente virtuale o in altre configurazioni sperimentali (concrete, bidimensionali e virtuali al computer). Per raggiungere questo obiettivo, sono stati sviluppati e creati ambienti VR specifici per i pazienti con RTT per stimolare le capacità motorie. Il Progetto ha coinvolto 7 pazienti con Sindrome di Rett. Prima dell’inizio delle sessioni sperimentali, per ogni partecipante è stata valutata la gravità globale mediante la scala RARS (Fabio, Martinazzoli & Antonietti, 2005) e il profilo motorio dell’arto superiore mediante la scala di Down per il livello di funzione della mano (Downs, Bebbington, Jacoby et al., 2010). I parametri valutati durante gli esercizi sono stati: Indice di Motivazione (MI), Coincident Timing (CT), Lunghezza del movimento di raggiungimento in cm.

Ogni partecipante è andato al Centro CARI 3 giorni consecutivi in una stessa settimana. Gli stimoli di rinforzo erano un giocattolo e un cibo. Gli stimoli target, conosciuti dai partecipanti, erano una palla rossa e un mazzo di fiori. Per ogni stimolo è stato utilizzato un oggetto reale e la sua ricostruzione in 2D e 3D. Ogni sessione per ogni partecipante è stata registrata. Gli stimoli sono stati presentati in modo sequenziale e casuale nelle tre condizioni; l’ordine delle condizioni è stato anche variato tra le sessioni. La somministrazione sperimentale comprendeva due richieste per ogni stimolo che consistevano nell’andare a prendere l’oggetto mostrato. Nella condizione tridimensionale, quando il partecipante eseguiva un movimento di raggiungimento, il sistema virtuale poteva riconoscerlo e l’oggetto mostrato nell’ambiente virtuale si muoveva verso il partecipante, per dare un feedback. Il sistema virtuale è stato creato dal team di ingegneri AIRETT. Questo sistema può rilevare la posizione del corpo nello spazio reale e replicarlo nel mondo virtuale. Per monitorare l’interazione tra la ragazza e l’ambiente virtuale, il gruppo di AIRETT ha sviluppato un’applicazione Web composta dalle seguenti parti:

a) un componente di computer vision in grado di rilevare e rappresentare lo skeleton del partecipante che viene ulteriormente analizzato per riconoscere il movimento eseguito dal partecipante;

b) un’interfaccia progettata per impostare i parametri di movimento, rispetto alle condizioni fisiche o alle preferenze del partecipante (ad esempio, ampiezza dell’angolo della spalla per attivare il movimento di raggiungimento, scelta tra braccio sinistro e destro) oppure scegliere l’oggetto che apparirà nella scena tra un elenco di oggetti o registrare lo schermo del computer e, contemporaneamente, il partecipante, per ulteriori analisi;

c) un ambiente virtuale che rappresenta la scena in cui gli oggetti appaiono implementati con Unity (unity.com).

I dati sono stati analizzati utilizzando lo SPSS 24. Confrontando l’attivazione emotiva e motoria in tre condizioni, i risultati hanno indicato che nell’ambiente virtuale i partecipanti erano più motivati ed emotivamente più coinvolti negli esercizi proposti. Inoltre, la velocità di attivazione motoria era superiore in condizioni concrete
e bidimensionali rispetto alla condizione tridimensionale, indicando che i partecipanti venivano attivati più rapidamente quando gli stimoli venivano presentati nella condizione tridimensionale. Tuttavia, il movimento di raggiungimento era maggiore nella condizione concreta. Questo risultato era prevedibile, essendo le pazienti allenate con il concreto; quindi, è comprensibile che il movimento di raggiungimento e la performance motoria incrementasse nella condizione concreta.
Questo studio pilota mostra le prove preliminari sull’usabilità della VR nella Sindrome di Rett per migliorare l’apprendimento e la motivazione e la motricità degli arti superiori. La fase successiva del progetto di ricerca prevede la creazione di due attività virtuali per impostare un vero e proprio training virtuale su due aspetti motori definiti: il movimento di raggiungere e toccare e la riduzione dei movimenti stereotipati che coinvolgono gli arti superiori.

 

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