Entrenamiento de la memoria de trabajo en los ojos en niños y jóvenes con parálisis cerebral severa

La memoria de trabajo (WM) es una de las funciones ejecutivas centrales (EF) que abarca las habilidades cognitivas de orden superior, crítico para el funcionamiento óptimo de la vida diaria. WM se define como nuestra capacidad para almacenar temporalmente información que ya no está presente perceptualmente, lo que nos permite manipularla para comportamientos significativos dirigidos por objetivos, como la toma de decisiones, la resolución de problemas y el razonamiento. WM incluye WM verbal y WM visuoespacial (no verbal), dos componentes principales definidos por contenido. VERBAL WM es responsable de almacenar temporalmente información verbal, como letras, palabras, números o objetos medibles, y es un fuerte predictor del desarrollo del lenguaje y la comprensión de lectura. Visuo-Spatial WM es un componente fundamental del sistema de movimiento ocular, el funcionamiento visual perceptual y es un fuerte predictor del rendimiento aritmético. WM está relacionado con la memoria activa a largo plazo que ayuda a la recuperación de la información almacenada de experiencias pasadas para ejecutar con éxito la tarea en la actualidad. WM está prácticamente involucrado en la mayoría (si no todas) las actividades diarias de la vida, desde tareas simples como recordar un número de teléfono o siguientes instrucciones, hasta tareas altamente complejas asociadas con el aprendizaje, los logros académicos en alfabetización, aritmética y ciencia, o comprensión del lenguaje.

Una de las limitaciones centrales de la cognición humana es la capacidad WM restringida, es decir, la cantidad y duración de la información que se puede almacenar y manipular a la vez. La baja capacidad de WM afecta a aproximadamente el 15% de todos los niños, de los cuales más del 80% tienen un riesgo muy alto de bajo rendimiento educativo. En términos de su base neural, el trabajo previo presenta constantemente un papel importante de las redes frontoparietales en el rendimiento de WM con cierta variación dependiendo del tipo de estímulo. En las personas en desarrollo típicamente (TD), WM continúa desarrollándose durante la infancia y los picos en la adolescencia junto con una serie de procesos de maduración estructural en el cerebro. Se han descrito déficits de WM significativos en una variedad de trastornos del desarrollo neurológico.

La parálisis cerebral (CP) es la causa más común de discapacidad física severa en la infancia con una prevalencia de 1.6-3.4 por 1000 vidas. Comprende un grupo de impedimentos de desarrollo de movimiento y postura atribuidos a lesiones no progresivas en el cerebro fetal o infantil en desarrollo. CP se clasifica en formas espásticas, diskinéticas, atáxicas y mixtas, y el funcionamiento de individuos varía de niveles de limitaciones leves a severos. En CP, el 41% de todas las personas no pueden caminar de forma independiente, el 23% no puede manejar objetos que usan sus manos, y el 32% no son verbales. Las impedimentos motoras frecuentemente van acompañados de impedimentos de cognición y comportamiento. Hasta la fecha, EF en PC no se informan, particularmente en los casos no ambulantes y no verbales de CP, donde estas impedimentos tienden a pasarse por alto debido a los desafíos para encontrar herramientas de evaluación apropiadas que no dependen de las habilidades motoras y verbales. A saber, solo el 36.8% de los niños con impedimentos motoros graves en PC tienen su funcionamiento cognitivo evaluado, en comparación con el 96.5% de los niños con PC leve. Tanto los déficits de WM verbal y visuoespacial parecen estar presentes en todas las formas de CP y más aún a medida que aumenta la gravedad de las limitaciones funcionales. En CP, los déficits de WM están asociados a una comprensión de lectura deteriorada y dificultades aritméticas. Las dificultades de aprendizaje están presentes en alrededor del 40% y las deficiencias visuales porceptuales en 40-50% de todas las personas con PC.

Además de las alteraciones neuronales centrales, los niños con CP también muestran un funcionamiento alterado del sistema nervioso autónomo (ANS), como lo demuestra la variabilidad inherente de la frecuencia cardíaca reducida (HRV). En la población de TD, el mayor rendimiento de WM (y EFS en general) se asocia fuertemente con un aumento de HRV, un marcador establecido de la unidad ANS parasimpática (facilitando el 'descanso y digestión'). Esto sugiere que HRV también forma una función cognitiva efectiva de indexación de marcadores importante. En TD, el aumento del HRV se acompaña de un aumento de la conectividad cerebral funcional en estado de reposo. Las investigaciones sobre la contribución relativa de las diferencias de HRV en la PC y su relación con las deficiencias de EF y con las redes de conectividad funcional central previamente identificadas como relacionadas con WM no se han abordado en ningún estudio anterior.

Las personas con PC con discapacidades motoras severas se benefician de la tecnología de seguimiento ocular como método de acceso para asistencia y dispositivos de comunicación alternativos (AAC) y para computadoras para educación y ocio. Los movimientos oculares son rastreados por un sensor infrarrojo y se traducen en movimientos del cursor en la pantalla por la cual los niños pueden navegar y seleccionar íconos de interés. Los niños no verbales con PC tienen una comprensión del lenguaje significativamente deteriorado, especialmente prominentes en la PC espástica. La tecnología de seguimiento ocular conduce a un mayor resultados de comunicación, y tiene un impacto positivo en la calidad de vida a través de mayores niveles de actividad, niveles de participación, autoeficacia y autoestima. Con sus innegables beneficios en mente, el uso de AAC pone grandes demandas en WM. Por ejemplo, para expresar deseos y necesidades, estos niños deben recordar el símbolo de interés, todo el tiempo navegando a través de una variedad de símbolos, no todos los cuales están presentes simultáneamente, recordando la ruta más eficiente, inhibiendo posibles distracciones y finalmente localizando y seleccionando el símbolo objetivo. El uso de los sistemas AAC puede ser un verdadero desafío para los niños con baja capacidad de WM, que probablemente conduce a la interrupción tecnológica y la pérdida de oportunidades y beneficios. Las personas con CP también muestran una menor calidad de los movimientos oculares en comparación con las personas de TD, sin embargo, la precisión del movimiento ocular se puede mejorar a través del entrenamiento intensivo de seguimiento ocular. Además, los métodos de seguimiento ocular se han utilizado previamente para indexar con éxito WM, un método que aún no se ha investigado en personas con PC, pero que pueden tener importantes implicaciones clínicas.

El entrenamiento computarizado de WM surgió como una opción de tratamiento novedosa y no invasiva con un gran potencial para aumentar la capacidad de WM y el funcionamiento cognitivo general. EF comparten restricciones de capacidad y tiene sistemas neuronales superpuestos, lo que explica el efecto generalizado de la capacitación de WM a otras funciones cognitivas. Una revisión sistemática reciente sintetizó la evidencia existente sobre intervenciones cognitivas en CP, destacando, entre otros, la baja calidad de la evidencia existente en los programas de capacitación de WM y la necesidad de estudios futuros y más sólidos en CP. Investigaciones previas en intervenciones cognitivas (en general) se extienden desde las intervenciones de actividad para aumentar las habilidades cognitivas (es decir, Escalada, baile, hipoterapia) a programas de entrenamiento específicos, como el programa de movimiento basado en la atención plena de Mi-Yoga, el entrenamiento WM (CWMT) de MOVE-IT-TO-IT (MITII) y COGMED WM (CWMT). Debido a las deficiencias motoras severas, el grupo de objetivos de CP severo (niveles de GMFCS IV-V) no puede realizar las intervenciones de actividad de escalada, baile, hipoterapia. Además, no pueden realizar los programas basados ​​en el movimiento, como MI-Yoga y Mitii, dejando el programa CWMT como el programa de capacitación más factible para niños y jóvenes con CP severo que pueden acceder a sus computadoras utilizando dispositivos de seguimiento ocular. Otros programas de capacitación de intervención computarizada incluyen Smart (en las etapas de desarrollo, no específicas de la capacitación de WM, por lo que no útil para cumplir con los objetivos del proyecto) y Neuronup (https://www.neuronup.com/; No es específico para la capacitación de WM, sino de las funciones ejecutivas en general), para lo cual actualmente solo hay un protocolo de estudio publicado de un ECA en PC leve, sin embargo, los autores aún no han publicado ningún resultado, por lo que no hay evidencia para respaldar su uso para aumentar las habilidades cognitivas en general, y de WM en específico.

CWMT es actualmente el software de capacitación más utilizado con la evidencia más empírica disponible sobre su efectividad en diferentes poblaciones. El software en sí se basa en la capacitación adaptativa utilizando algoritmos, es decir, la dificultad de las tareas de WM se mantiene constantemente en lo más alto para desafiar la capacidad de WM, pero aún es adecuada para las habilidades de cada usuario. El entrenamiento de WM está fuertemente influenciado por la teoría de la neuroplasticidad que se basa en el entrenamiento repetido y personalizado, de ahí el algoritmo adaptativo. Se han informado cambios en la neuroplasticidad después en diferentes poblaciones, así como en niños prematuros (incluidos pocos participantes con PC). A pesar de la extensa investigación utilizando CWMT, la conclusión general es que el aumento de la capacidad de WM como resultado de la capacitación ha mostrado repetidamente los efectos cercanos a la transferencia, pero los efectos no concluyentes de transferencia y retención, este último depende en gran medida de la edad, la población, el tipo de entrenamiento y la duración. CWMT es el mejor software de capacitación de WM para usar en este proyecto por varias razones: (1) está diseñado específicamente para aumentar la capacidad de WM, que no es el caso de los otros programas de capacitación computarizados que tienen como objetivo mejorar las funciones ejecutivas en general (incluida la flexibilidad cognitiva, la atención, etc.); Este es un punto crítico a considerar como el objetivo principal de este proyecto es evaluar cualquier cambio principalmente en la capacidad de WM, y luego si alguna habilidad se transfiere a las otras funciones ejecutivas; (2) El programa CWMT tiene sustancialmente más evidencia de su impacto positivo en la capacidad de WM explorada en estudios de alta calidad, (3) la capacitación está estructurada con 25 sesiones en total, y las tareas dentro de cada sesión se adaptan a las habilidades del participante, ofreciendo una experiencia de capacitación específica y personalizada que es crucial dada la heterogeneidad que caracteriza a CP como un diagnóstico; (4) Las sesiones de CWMT se pueden realizar utilizando dispositivos de seguimiento ocular, lo cual es fundamental para el grupo de objetivos de niños y jóvenes con PC grave.

La efectividad de la capacitación de WM en CP permanece en gran medida inexplorada. Para el conocimiento de los investigadores, el único estudio que utilizó CWMT (como un programa de capacitación con la evidencia más empírica hasta la fecha para mejorar la capacidad de WM) en niños con PC espástica informó mejoras significativas después del entrenamiento en habilidades de transferencia cercana y de gran transferencia, incluso en habilidades visuo-espaciales, inhibición y procesamiento fonológico. Dos estudios que usan el CWMT en niños de peso de nacimiento extremadamente bajos y muy bajos (cada estudio incluyó a dos participantes con PC) también informaron efectos de transferencia cercana y lejana, retenidos a 6 meses de seguimiento. Aunque con resultados prometedores, estos estudios excluyeron a los niños con PC con discapacidades motoras severas, dejando una brecha en el conocimiento de importancia para ser explorados.