A new videogame fot the rehabilitation of attention and executive functions following traumatic brain injury

The most common consequences of traumatic brain injury (TBI) includes impairment of attention and executive functions. Thus, TBI patients can be affected by psychomotor slowness and by difficulties in dealing with distraction, maintain a cognitive set for a long time, processing different simultaneously presented stimuli, and planning purposeful behavior. The aim of this study was to develop and test a computerized procedure to support the rehabilitation process of TBI patients. There is some evidence that action videogames could enhance a variety of cognitive skills. Therefore, we created a new videogame that activates attention and executive functions. Our videogame users have to plan the way to achieve a goal within a maze, to actively maintain the cognitive set representing the goal, and to monitor for errors. In different sessions, our users are required to perform two tasks alternatively (i.e., task switching) or to perform the two tasks simultaneously (i.e., divided attention). The videogame has a self-adaptive algorithm that calibrates task difficulty on-line, according to the user’s performance. In the first study, we validated the videogame with unimpaired participants, to confirm the involvement of the abilities it was conceived to improve. In the second study we administered a rehabilitation protocol to TBI patients. TBI patients were assigned in a controlled way to two treatment groups: the experimental group, that received the videogame treatment, while the control group, that received a standard treatment. Attention and executive functions have been assessed with a comprehensive neuropsychological test battery, twice before the treatments and twice after the treatments. We expected that our videogame could lead to better treatment outcomes given that it is more cognitively demanding and motivating for TBI patients than traditional treatments. Results partially confirmed the hypothesis but further investigation is necessary.

Le conseguenze cognitive del trauma cranico (TC) sono varie ma con grande frequenza includono deficit delle funzioni attentive e delle funzioni esecutive. Infatti, i pazienti con TC possono presentare disturbi quali lentezza psicomotoria, difficoltà a contrastare la distrazione, difficoltà a mantenere un set cognitivo per un tempo protratto, difficoltà a portare a termine due compiti cognitivi contemporaneamente e infine difficoltà a pianificare comportamenti finalizzati. Lo scopo di questo studio è di sviluppare e testare una procedura computerizzata che possa essere utilizzata come supporto nel processo di riabilitazione dei pazienti con TC. Ci sono evidenze che l’utilizzo dei videogiochi di azione potenzi una varietà di abilità cognitive. Di conseguenza, abbiamo creato un nuovo videogioco con caratteristiche simili a quelle dei videogiochi commerciali ma nello stesso tempo ideato con l’intento di attivare specificatamente alcune funzioni attentive ed esecutive. L’utente deve pianificare il modo di raggiungere lo scopo, mantenere attivamente il set cognitivo relativo a quel particolare scopo e monitorare gli errori. In differenti sessioni, all’utente è richiesto di eseguire due compiti in maniera alternata (task switching) o di eseguirli contemporaneamente (dual task). Inoltre, il videogioco è controllato da un algoritmo adattativo che calibra la difficoltà dei compiti in funzione della prestazione corrente del giocatore. Nel primo studio abbiamo validato il videogioco con partecipanti sani per verificare che effettivamente il suo utilizzo richiedesse l’uso delle abilità ipotizzate. Nel secondo esperimento abbiamo somministrato un protocollo di riabilitazione a pazienti con TC. I pazienti sono stati assegnati a due gruppi di trattamento: al gruppo sperimentale veniva somministrato un trattamento con il videogame, al gruppo di controllo un trattamento più tradizionale. Veri aspetti delle funzioni attentive ed esecutive dei partecipanti sono state valutate con una ampia batteria di test neuropsicologici, due volte prima del trattamento e due volte in seguito al trattenimento. Avevamo ipotizzato di riscontrare un miglioramento significativamente maggiore nel gruppo trattato con il videogioco dal momento che esso è cognitivamente più impegnativo e allo stesso tempo più motivante rispetto al trattamento tradizionale. I risultati hanno confermato le ipotesi solo parzialmente ma ulteriori indagini sono necessarie.