INSIGHT, un sistema completo e multidisciplinare di Brain Training (INSIGHT)

Le recenti innovazioni nelle neuroscienze cognitive hanno avanzato la comprensione dei fondamenti neurobiologici dell'intelligenza fluida (Gf) e del ragionamento adattivo e della risoluzione dei problemi (ARP). Piuttosto che coinvolgere una singola struttura cerebrale (ad esempio, la corteccia prefrontale) o operare a un livello fisso di prestazioni per tutta l'età adulta, le prove neuroscientifiche emergenti indicano che Gf e ARP sono mediati da un sistema neurale distribuito le cui funzioni possono essere significativamente migliorate da specifici tipi di interventi , compreso l'allenamento cognitivo, la stimolazione cerebrale transcranica a corrente continua ad alta definizione (HD-tDCS) e l'allenamento fisico. L'obiettivo principale del progetto INSIGHT è quello di stabilire e convalidare un protocollo di allenamento cerebrale completo e rigoroso che incorpori i migliori interventi disponibili per il miglioramento di Gf e ARP.

Il progetto è stato suddiviso in due fasi, la prima a febbraio-novembre 2014 e la seconda a febbraio-dicembre 2015. Le due fasi erano simili nella struttura e negli obiettivi/ipotesi, ma presentavano diverse differenze metodologiche in termini di interventi, armi e misure di esito. Questo documento contiene informazioni pertinenti solo alla fase 2014, che ha esaminato i contributi relativi dell'intervento di idoneità fisica, allenamento basato su videogiochi e stimolazione cerebrale transcranica a corrente continua ad alta definizione (HD-tDCS) al miglioramento di Gf/ARP, funzione esecutiva, memoria di lavoro, memoria relazionale, livello di forma fisica e struttura/funzione cerebrale.

Braccia/gruppi hanno completato 1 settimana di test per stabilire le misurazioni di base delle capacità cognitive, della forma fisica e della struttura/funzione cerebrale. 16 settimane di vari protocolli di intervento. Questi protocolli potrebbero includere tipi di intervento singolo o multiplo con orari variabili. Sono state completate tre sessioni di allenamento di 70 minuti a settimana, quindi tutte le braccia hanno completato 56 ore di allenamento in totale. Dopo il completamento del periodo di intervento è stata 1 settimana di post-valutazione per misurare i cambiamenti nelle capacità cognitive, nella forma fisica e nella struttura/funzione cerebrale.

Giustificazione tecnica per l'intervento sull'idoneità fisica: gli effetti benefici dell'idoneità fisica sulle prestazioni cognitive e sulla salute del cervello sono stati documentati in molti studi. Ad esempio, questa letteratura suggerisce che l'aumento dell'esercizio porta alla nascita di nuovi neuroni nell'ippocampo (una regione chiave del cervello alla base della Gf), all'aumento delle connessioni tra i neuroni in tutto il cervello, allo sviluppo di una nuova struttura vascolare, all'aumento della produzione di proteine ​​neurotrofiche, all'aumento della l'apprendimento e la memoria, e un migliore controllo esecutivo che include attenzione e inibizione, memoria di lavoro, flessibilità mentale e monitoraggio dell'azione. In particolare, (1) gli effetti dell'esercizio sono maggiori per le attività che coinvolgono le funzioni di controllo esecutivo per la memoria di lavoro, la pianificazione e la risoluzione dei problemi - abilità che sono essenziali per Gf e ARP; e (2) l'allenamento con esercizi aerobici, quando combinato con l'allenamento per la forza e la flessibilità, ha avuto un effetto positivo maggiore sulla cognizione rispetto ai programmi di allenamento con esercizi che includevano solo componenti aerobiche. Tali risultati forniscono un'importante giustificazione per l'intervento di attività fisica qui proposto. Pertanto, l'intervento di fitness proposto impiega un programma combinato di allenamento aerobico/di resistenza per migliorare ulteriormente i benefici dell'allenamento cognitivo su Gf e ARP.

Giustificazione tecnica per la formazione basata sui videogiochi: la formazione su cinque abilità cognitive - (1) velocità di elaborazione, (2) attenzione, (3) memoria di lavoro, (4) memoria relazionale e (5) flessibilità cognitiva - ha dimostrato di fornire promettenti risultati di trasferimento a Gf e altri costrutti rilevanti. Questo regime di formazione è la base per la progettazione della piattaforma software Mind Frontiers. Mind Frontiers include una suite integrata di minigiochi progettati per allenare queste cinque abilità cognitive fondamentali. La meccanica, in quanto astrazione degli esercizi cognitivi, assicura che l'integrità scientifica e l'effetto formativo degli esercizi siano preservati, ma gli esercizi sono implementati come giochi con caratteristiche motivazionali e difficoltà adattive.

Giustificazione tecnica per HD-tDCS: è stato ipotizzato che Gf e ARP dipendano in modo critico da una rete cerebrale fronto-parietale, e quindi che la stimolazione specifica bilaterale della corteccia frontale con stimolazione transcranica a corrente continua ad alta definizione (HD-tDCS) hanno un effetto eccitatorio sui neuroni all'interno di quella rete, rendendoli più propensi ad attivarsi e quindi consentendo un apprendimento più rapido e facilitando il trasferimento a Gf.

Giustificazione tecnica per il controllo attivo: le attività di rilevamento delle modifiche e di ricerca visiva sono state selezionate come attività di controllo attivo perché il lavoro precedente aveva indicato che l'addestramento delle capacità percettive di basso livello non si trasferiva a Gf e ARP.