Treinamento de memória de trabalho de rastreamento ocular em crianças e jovens com paralisia cerebral grave

A Memória de Trabalho (WM) é uma das funções executivas principais (EF) que abrange habilidades cognitivas de ordem superior, críticas para o funcionamento ideal da vida diária. A WM é definida como nossa capacidade de armazenar temporariamente informações que não estão mais presentes perceptivamente, permitindo-nos manipulá-las para comportamentos direcionados a objetivos significativos, como tomada de decisão, solução de problemas e raciocínio. A WM inclui WM verbal e WM visuospacial (não verbal), dois componentes principais definidos pelo conteúdo. A WM verbal é responsável por armazenar temporariamente informações verbais, como cartas, palavras, números ou objetos nomeados, e é um forte preditor de desenvolvimento de idiomas e compreensão de leitura. A WM visuo-espacial é um componente fundamental do sistema de movimento ocular, funcionamento perceptivo visual e é um forte preditor de desempenho aritmético. A WM está relacionada à memória ativa de longo prazo, ajudando a recuperação de informações armazenadas de experiências anteriores para executar com êxito a tarefa atualmente. A WM está praticamente envolvida na maioria das atividades diárias da vida diária (se não todas), desde tarefas simples, como lembrar um número de telefone ou seguir as instruções, a tarefas altamente complexas associadas à aprendizagem, realizações acadêmicas em alfabetização, numeracia e ciência ou compreensão da linguagem.

Uma das limitações centrais da cognição humana é a capacidade restrita da WM, isto é, a quantidade e a duração da informação que podem ser armazenadas e manipuladas de uma só vez. A baixa capacidade de WM afeta aproximadamente 15% de todas as crianças, das quais mais de 80% têm um risco muito alto de contorno educacional. Em termos de sua base neural, o trabalho anterior apresentou consistentemente um papel importante das redes fronto-parietais no desempenho da WM com alguma variação, dependendo do tipo de estímulo. No desenvolvimento de pessoas tipicamente em desenvolvimento (TD), a WM continua se desenvolvendo ao longo da infância e picos na adolescência, juntamente com vários processos maturacionais estruturais no cérebro. Déficits significativos da WM foram descritos em uma variedade de distúrbios neurodesenvolvidos.

A paralisia cerebral (CP) é a causa mais comum de incapacidade física grave na infância, com uma prevalência de 1,6-3,4 por 1000 fIRTHs de vida. Compreende um grupo de deficiências de desenvolvimento de movimento e postura atribuídas a lesões não progressivas no cérebro fetal ou infantil em desenvolvimento. A CP é categorizada em formas espásticas, discinéticas, atxic e mistas, e o funcionamento de indivíduos varia de níveis leves a graves de limitações. Na CP, 41% de todas as pessoas não conseguem andar de forma independente, 23% não conseguem lidar com objetos usando as mãos e 32% não são verbais. As deficiências motoras são frequentemente acompanhadas por prejuízos de cognição e comportamento. A EF em CP é subnotificada até o momento, principalmente nos casos não ambulantes e não verbais de PC, onde essas deficiências tendem a ser negligenciadas devido a desafios para encontrar ferramentas de avaliação apropriadas que não dependem de habilidades motoras e verbais. Ou seja, apenas 36,8% das crianças com deficiências motoras graves na PC têm seu funcionamento cognitivo avaliado, em comparação com 96,5% das crianças com PC leve. Os déficits verbais e visuospaciais da WM parecem estar presentes em todas as formas de PC e mais, à medida que a gravidade das limitações funcionais aumenta. Na PC, os déficits da WM estão associados a prejudicar a compreensão da leitura e as dificuldades aritméticas. As dificuldades de aprendizado estão presentes em cerca de 40% e as deficiências visuais-perceptivas em 40-50% de todas as pessoas com PC.

Além das alterações neurais centrais, as crianças com PC também mostram funcionamento alterado do sistema nervoso autonômico (ANS), como evidenciado pela variabilidade da frequência cardíaca reduzida inerente (VFC). Na população de TD, um maior desempenho de WM (e EFs em geral) está fortemente associado ao aumento da VFC, um marcador estabelecido de acionamento parassimpático da ANS (facilitando o 'descanso e digerir'). Isso sugere que a VFC também forma uma importante função cognitiva eficaz do marcador. Em TD, o aumento da VFC é acompanhado pelo aumento da conectividade cerebral funcional do estado de repouso. Investigações sobre a contribuição relativa das diferenças de VFC na PC e sua relação com as deficiências da EF e com as principais redes de conectividade funcional anteriormente identificadas como relacionadas ao WM não foram abordadas em nenhum estudo anterior.

Pessoas com PC com deficiências motoras graves se beneficiam da tecnologia de rastreamento ocular como método de acesso a dispositivos de comunicação assistida e alternativa (AAC) e a computadores para educação e lazer. Os movimentos oculares são rastreados por um sensor infravermelho e traduzidos para os movimentos do cursor na tela pela qual as crianças podem navegar e selecionar ícones de interesse. Crianças não verbais com PC têm uma compreensão de linguagem significativamente prejudicada, especialmente proeminente na PC espástica. A tecnologia de rastreamento ocular leva ao aumento dos resultados da comunicação e tem um impacto positivo na qualidade de vida por meio de níveis crescentes de atividades, níveis de participação, autoeficácia e auto-estima. Com seus benefícios inegáveis ​​em mente, o uso da AAC coloca grandes demandas no WM. Por exemplo, para expressar desejos e necessidades, essas crianças precisam se lembrar do símbolo de interesse, enquanto navegava por uma variedade de símbolos, nem todos os quais estão presentes simultaneamente, lembrando o caminho mais eficiente, inibindo possíveis distrações e finalmente localizando e selecionando o símbolo alvo. O uso de sistemas AAC pode ser um desafio real para crianças com baixa capacidade de WM, provavelmente levando à descontinuação de tecnologia e perda de oportunidades e benefícios. As pessoas com CP também mostram menor qualidade dos movimentos oculares em comparação com as pessoas TD, no entanto, a precisão do movimento ocular pode ser melhorada através de um treinamento intensivo de rastreamento ocular. Além disso, os métodos de rastreamento ocular foram usados ​​anteriormente para indexar com êxito a WM, um método que ainda não foi investigado em pessoas com PC, mas pode ter importantes implicações clínicas.

O treinamento informatizado da WM surgiu como uma nova opção de tratamento não invasiva, com grande potencial para aumentar a capacidade da WM e o funcionamento cognitivo geral. A EF compartilha restrições de capacidade e possui sistemas neurais sobrepostos, o que explica o efeito generalizado do treinamento da WM para outras funções cognitivas. Uma revisão sistemática recente sintetizou as evidências existentes sobre intervenções cognitivas na PC, destacando, entre outros, a baixa qualidade das evidências existentes nos programas de treinamento da WM e a necessidade de futuros estudos mais robustos em PC. Pesquisas anteriores em intervenções cognitivas (em geral) se estendem de intervenções de atividade para aumentar as habilidades cognitivas (ou seja, escalada, dança, hipoterapia) para programas de treinamento específicos, como o programa de movimento baseado em atenção mi-yoga, o movimento de movimentação-iT-iMprove (MITII) e Treinamento Cogmed WM (CWMT). Devido às deficiências motoras graves, o grupo de metas de PC grave (níveis de GMFCS IV-V) não é capaz de realizar as intervenções de atividade de escalada, dança e hipoterapia. Além disso, eles não conseguem realizar os programas baseados em movimento, como o Mi-Yoga e o MITII, deixando o programa CWMT como o programa de treinamento mais viável para crianças e jovens com PC grave que podem acessar seus computadores usando dispositivos de rastreamento ocular. Outros programas de treinamento em intervenção computadorizados incluem SMART (nos estágios em desenvolvimento, não específicos para o treinamento da WM, não é útil para atingir os objetivos do projeto) e o NeuronUp (https://www.neuronup.com/; Não é específico para o treinamento WM, mas sim de funções executivas em geral), para as quais atualmente existe apenas um protocolo de estudo publicado de um ECR em PC leve, no entanto, os autores ainda não publicaram nenhum resultado, portanto não há evidências para apoiar seu uso para aumentar as habilidades cognitivas em geral e de WM de maneira específica.

Atualmente, o CWMT é o software de treinamento mais usado com as evidências mais empíricas disponíveis sobre sua eficácia em diferentes populações. O software em si se baseia em treinamento adaptativo usando algoritmos, ou seja, a dificuldade das tarefas da WM é constantemente mantida na maior capacidade para desafiar a capacidade da WM, mas ainda se encaixa nas habilidades de cada usuário. O treinamento da WM é fortemente influenciado pela teoria da neuroplasticidade que se baseia em treinamento repetido e adaptado, daí o algoritmo adaptativo. Alterações neuroplasticidades foram relatadas após diferentes populações, bem como em crianças prematuras (incluindo poucos participantes com PC). Apesar de uma extensa pesquisa usando o CWMT, a conclusão geral é que o aumento da capacidade da WM como resultado do treinamento mostrou repetidamente efeitos quase transferidos, mas efeitos inconclusivos de longo transferência e retenção, este último dependente amplamente de idade, população, tipo de treinamento e duração. O CWMT é o melhor software de treinamento da WM a ser usado neste projeto por vários motivos: (1) foi projetado especificamente para aumentar a capacidade da WM, o que não é o caso dos outros programas de treinamento computadorizados que visam melhorar as funções executivas em geral (incluindo flexibilidade cognitiva, atenção etc.); Esse é um ponto crítico a considerar como o principal objetivo deste projeto é avaliar quaisquer alterações principalmente na capacidade da WM e, se alguma habilidade for transferida para as outras funções executivas; (2) O programa CWMT possui substancialmente mais evidências de seu impacto positivo na capacidade da WM explorada em estudos de alta qualidade, (3) o treinamento é estruturado com 25 sessões no total, e as tarefas em cada sessão são adaptadas às habilidades do participante, oferecendo uma experiência de treinamento direcionada e personalizada, que é crucial, dada a heterogeneidade que caracteriza o CP como diagnóstico; (4) As sessões do CWMT podem ser realizadas usando dispositivos de rastreamento ocular, o que é crítico para o grupo de objetivos de crianças e jovens com PC grave.

A eficácia do treinamento da WM em PC permanece em grande parte inexplorada. Para o conhecimento dos pesquisadores, o único estudo que usou o CWMT (como um programa de treinamento com as evidências mais empíricas até o momento para melhorar a capacidade da WM) em crianças com PC espástica relataram melhorias significativas após o treinamento em habilidades quase transferidas e de longo transferência, inclusive em habilidades visuo-espaciais, inibição e processamento fonológico. Dois estudos que usam o CWMT em crianças extremamente baixas e muito baixas do peso ao nascer (cada estudo incluíram dois participantes com PC) também relataram efeitos de quase transferência próxima e distante, retidos no acompanhamento de 6 meses. Embora com resultados promissores, esses estudos excluiram crianças com PC com deficiências motoras graves, deixando uma lacuna no conhecimento da importância a ser explorada.