INSIGHT, um sistema de treinamento cerebral abrangente e multidisciplinar (INSIGHT)

Inovações recentes em neurociência cognitiva avançaram a compreensão dos fundamentos neurobiológicos da inteligência fluida (Gf) e do raciocínio adaptativo e resolução de problemas (ARP). Em vez de envolver uma única estrutura cerebral (por exemplo, o córtex pré-frontal) ou operar em um nível fixo de desempenho durante a vida adulta, evidências emergentes da neurociência indicam que Gf e ARP são mediados por um sistema neural distribuído cujas funções podem ser significativamente aprimoradas por tipos específicos de intervenções , incluindo treinamento cognitivo, estimulação cerebral transcraniana de corrente contínua de alta definição (HD-tDCS) e treinamento de condicionamento físico. O principal objetivo do projeto INSIGHT é estabelecer e validar um protocolo de treinamento cerebral abrangente e rigoroso que incorpore as melhores intervenções disponíveis para o aprimoramento de Gf e ARP.

O projeto foi dividido em duas fases, sendo a primeira de fevereiro a novembro de 2014 e a segunda de fevereiro a dezembro de 2015. As duas fases foram semelhantes em estrutura e objetivos/hipóteses, mas tiveram várias diferenças metodológicas em termos de intervenções, braços e medidas de resultado. Este documento contém informações pertinentes apenas à fase de 2014, que examinou as contribuições relativas da intervenção de condicionamento físico, treinamento baseado em videogame e estimulação cerebral transcraniana de corrente contínua de alta definição (HD-tDCS) para a melhoria de Gf/ARP, função executiva, memória de trabalho, memória relacional, nível de aptidão física e estrutura/função cerebral.

Braços/grupos completaram 1 semana de testes para estabelecer medidas básicas de habilidades cognitivas, aptidão física e estrutura/função cerebral. 16 semanas de vários protocolos de intervenção. Esses protocolos podem incluir tipo(s) de intervenção únicos ou múltiplos com cronogramas variados. Três sessões de treinamento de 70 minutos foram concluídas por semana, então todos os braços completaram 56 horas de treinamento, no total. Após a conclusão do período de intervenção houve 1 semana de pós-avaliação para medir as mudanças nas habilidades cognitivas, aptidão física e estrutura/função cerebral.

Justificativa técnica para a intervenção na aptidão física: Os efeitos benéficos da aptidão física no desempenho cognitivo e na saúde do cérebro foram documentados em muitos estudos. Por exemplo, esta literatura sugere que o aumento do exercício leva ao nascimento de novos neurônios no hipocampo (uma região cerebral chave subjacente à Gf), aumento das conexões entre os neurônios em todo o cérebro, desenvolvimento de nova estrutura vascular, aumento da produção de proteínas neurotróficas, aumento aprendizado e memória e controle executivo aprimorado, incluindo atenção e inibição, memória de trabalho, flexibilidade mental e monitoramento de ações. Em particular, (1) os efeitos do exercício são maiores para tarefas que envolvem funções de controle executivo para memória de trabalho, planejamento e resolução de problemas - habilidades que são essenciais para Gf e ARP; e (2) o treinamento de exercícios aeróbicos, quando combinado com treinamento de força e flexibilidade, teve um efeito positivo maior na cognição em comparação com programas de treinamento de exercícios que incluíram apenas componentes aeróbicos. Tais achados fornecem justificativa importante para a intervenção de atividade física proposta aqui. Portanto, a intervenção de condicionamento físico proposta emprega um programa combinado de treinamento aeróbico/resistência para aumentar ainda mais os benefícios do treinamento cognitivo em Gf e ARP.

Justificativa técnica para treinamento baseado em videogame: o treinamento em cinco habilidades cognitivas - (1) velocidade de processamento, (2) atenção, (3) memória de trabalho, (4) memória relacional e (5) flexibilidade cognitiva - demonstrou fornecer resultados de transferência promissores para Gf e outras construções relevantes. Este regime de treinamento é a base para o design da plataforma de software Mind Frontiers. Mind Frontiers inclui um conjunto integrado de minijogos projetados para treinar essas cinco habilidades cognitivas básicas. A mecânica, como abstrações dos exercícios cognitivos, garante que a integridade científica e o efeito de treinamento dos exercícios sejam preservados, mas os exercícios são implementados como jogos com características motivacionais e dificuldade adaptativa.

Justificativa técnica para HD-tDCS: foi levantada a hipótese de que Gf e ARP são criticamente dependentes de uma rede cerebral fronto-parietal e, portanto, a estimulação bilateral específica do córtex frontal com estimulação transcraniana de alta definição por corrente contínua (HD-tDCS) têm um efeito excitatório nos neurônios dentro dessa rede, tornando-os mais propensos a disparar e, assim, permitindo um aprendizado mais rápido e facilitando a transferência para Gf.

Justificativa técnica para o controle ativo: as tarefas de detecção de alterações e busca visual foram selecionadas como as tarefas de controle ativo porque trabalhos anteriores indicaram que o treinamento de habilidades perceptivas de baixo nível não foi transferido para Gf e ARP.