MONITORAGGIO PSICOFISIOLOGICO E
MODELLI PER IL RECUPERO DEI DEFICIT
COGNITIVI
Luigi Pugnetti, Laura Mendozzi(Laboratorio di Neurofisiologia, Servizio di Neuropsicologia -
IRCCS S. Maria Nascente; Centro Universitario Sclerosi Multipla;
Fondazione Pro Juventute Don C. Gnocchi, Milano)
'Mi interessa il futuro, perche' e' li' che dovro' passare
il resto della mia vita'
(C. Kettering).
RIASSUNTO:
Equipe dell' Istituto Scientifico S. Maria Nascente,
Fondazione Don Gnocchi e della Medicina Riabilitativa dell' Ospedale
di Passirana hanno collaborato ad un progetto sulla RV mirante a:
a) determinare una metodologia per valutare gli effetti
psicofisiologici dell' immersione nei mondi virtuali;
b) sviluppare metodologie e applicativi virtuali per lo studio delle
capacita' cognitive in condizioni sperimentali piu' prossime a quelle
reali;
c) sviluppare metodologie e applicativi per la riabilitazione di alcuni
deficit cognitivi conseguenti a traumi cranici e malattie neurologiche
del giovane e dell' adulto;
d) applicativi di sostegno al recupero dei comi e delle
tossicodipendenze.
Il programma al punto a) ha superato la fase di messa a punto e le
prime esperienze sperimentali su 25 volontari sani atte a determinare
principalmente 1) variazioni di parametri fisiologici periferici e centrali
2) messa a punto di un test di memoria incidentale (rievocazione dell'
esperienza virtuale) e 3) correlazioni con performance a test
computerizzati, e' stata da poco portata a termine.
Lo studio e' stato condotto con un sistema Virtuality SD 1000 sul
quale e' stato sviluppato un software di simulazione di guida in
ambiente cittadino che garantiva sufficiente interattivita', impegno
psicofisico e possibilita' di monitorare le prestazioni e le variazioni
fisiologiche, pur con alcuni limiti dovuti principalmente all' hardware.
Le prossime fasi del progetto prevedono la realizzazione di un modello
piu' avanzato di simulazione di guida con un hardware dedicato, un
applicativo per iniziare lo studio dei deficit delle funzioni esecutive
(planning, problem-solving ecc.) in contesti simil-reali e uno per la
valutazione della memoria visuo-spaziale.
Sottoprogetti riguardano la valutazione di differenti metodologie di
registrazione di parametri fisiologici per la valutazione degli 'effetti
indesiderati da RV' e dello 'stress da RV' e applicazioni di feedback
virtuale tramite segnali bioelettrici da inserire nei modelli precedenti a
scopo terapeutico e riabilitativo.
ABSTRACT:
We have developed a 3D immersive software for
driving simulations with the aim of testing visuomotor coordination and
assessing psychophysiological activity of subjects under complex
structured quasi real-life situations. The software portrays an
industrial district in its essential outlines. Wearing an LCD stereoscopic
HMD, the driver must control the car by means of a steering wheel, gas
and break pedals and must reach a destination indicated by clearly
visible signals in the shortest possible time without breaking traffic
rules. Acoustic and visual feedbacks are available to the driver so he
can better control the speed of his virtual car and react properly to
several environmental stimuli representing prototypic driving situations.
The test takes an average of 15 min. to complete and is made stressful
by increasing the sensitivity of the steering wheel. Before, during and
after the VR test HR, respiratory rate, blood pressure, EEG and event-
related potentials are recorded to assess the extent of tonic
psychophysiological involvement produced by our VR model.
Preliminary data from healthy volunteers are consistent with the
hypothesis that VR testing activates physiological stress responses
associated with an increase of goal-directed mental resources. Further,
our data support the idea that VR modeling of everydaylife situations
makes feasible the assessment of complex on-field behaviors, problem
solving strategies and the study of non-verbal incidental and implicit
memory and learning. These data will be useful for the development of
VR systems devoted to the cognitive retraining of patients with acquired
deficits.
La realta' virtuale (RV) rappresenta un possibile futuro anche per il
medico. Sembra ormai assodato, infatti, che questa tecnologia sia destinata a
contribuire in modo determinante a migliorare alcune delle prestazioni tipiche
della moderna medicina. I relatori precedenti hanno gia' fornito una
panoramica esauriente delle possibili applicazioni e spunti per una discussione
critica.
Da circa due anni abbiamo rivolto il nostro interesse alla RV per maturare
assieme ad altri colleghi progetti e modalita' di approccio ai temi che
riteniamo piu' interessanti e utili. Il nostro intento non e' quello di utilizzare la
RV come strumento per studiare vecchi problemi in modo nuovo o per
'riscoprire' cose gia' note. Cionondimeno, alcune riscoperte saranno
necessarie per stabilire basi oggettive piu' solide da cui partire.
Il nostro punto di arrivo e' lo sviluppo di modelli per il recupero cognitivo di
individui che abbiamo subito lesioni cerebrali e che, a seguito di queste,
abbiano sviluppato deficit e disabilita'. Le implicazioni sociali di queste ultime
sono note al lettore.
Il 'direct approach' di Zangwill (1) per il recupero di funzioni cognitive
compromesse si basa sull' assunto che il training mobilizzi risorse plastiche
cerebrali in grado di ripristinare la competenza di funzione. L' approccio piu'
seguito, tuttavia, sembra essere quello 'sostitutivo', mirante a ristabilire le
capacita' perse attraverso l' acquisizione di strategie alternative, senza
eliminare i deficit. La legittima domanda: qual e' il metodo migliore? non
sembra possa trovare risposta nella ricerca condotta fin qui (2). La
riabilitazione cognitiva e' una disciplina troppo recente per avere gia' maturato
solide basi teoriche e pratiche. Cio' di cui si e' relativamente certi e' che
queste potranno essere edificate non solo approfondendo come il cervello
risolve i problemi e come i meccanismi di plasticita' neuronale operano per
compensare i deficit, ma anche approfondendo la ricerca su altri due temi
fondamentali: come insegnare le strategie alternative nel modo piu' efficace
possibile e quali tecnologie di supporto sviluppare (3). E' evidente che questa
non puo' che essere una ricerca da condurre interdisciplinarmente: nella piu'
semplice delle ipotesi servono competenze neuropsicologiche,
neurofisiologiche, psicologiche, fisiatriche e informatiche.
Come puo' la RV contribuire a questa ricerca? Quali aspetti della RV
sono interessanti e perche' lo sono? Quali i rischi e quali i benefici, i pro e i
contro?
Tenteremo di dare qualche iniziale risposta a qualcuna di queste domande.
Nel ponderare il nostro contributo invitiamo a tenere conto di due fatti
importanti: a) che l' esperienza maturata finora ha un valore preliminare, e
che b) e' stata condotta con un hardware originariamente studiato e realizzato
per il divertimento. Tuttavia, al momento in cui lo studio al quale abbiamo
partecipato e' iniziato, il sistema era da considerarsi fra i piu' efficienti e
versatili disponibili.
Alcuni deficit cognitivi sono anche il frutto dello sviluppo socio-culturale
della nostra societa'. La domanda di efficienza mentale nella vita di tutti giorni
e' in aumento anche in relazione alla massa di informazioni differenziate che
un individuo deve saper gestire per mantenersi 'dentro' alla societa' stessa. E'
pertanto giustificato che la tecnologia non si debba occupare solo di
aumentare le informazioni a disposizione, ma anche di renderle accessibili e
utilizzabili da tutti. Nell' impegno della comunita' scientifica, e della neonata
SIRV in particolare, per utilizzare la RV a favore dei disabili di qualunque
tipo, vediamo una sorta di giusta compensazione per quella parte di
emarginazione che, di per se', lo sviluppo della tecnologia informatica
comporta.
Come gia' detto, il nostro obiettivo finale e' quello di sviluppare applicativi
per il recupero cognitivo. La nostra idea e' che la RV possa contribuire a
rendere piu' efficace sia il lavoro diagnostico che quello riabilitativo grazie
alla:
a) possibilita' di simulare le situazioni che mettono alla prova le capacita' di
adattamento considerate necessarie ad una vita indipendente;
b) possibilita' di condurre un' analisi piu' valida del comportamento;
c) possibilita' di facilitare l' apprendimento delle strategie alternative (tramite
un coinvolgimento piu' globale, l'uso dei feedback piu' adeguati, modalita' di
apprendimento implicite, ecc.);
d) possibilita' di stimolare in vario modo la consapevolezza dei deficit e dei
progressi.
Siamo tuttavia coscienti del fatto che la priorita' che ci attende e' quella di
procedere ad un' attenta valutazione dell' interazione uomo-RV, degli
adattamenti che quest' ultima richiede al primo e dei possibili rischi sia fisici
che psicologici connessi all' uso di questa tecnologia da parte di individui le
cui 'difese' fisiche e/o psicologiche sono per qualche motivo diminuite. A
prescindere da questa impostazione etica del problema, una verifica delle
caratteristiche di sicurezza dei sistemi di RV e' legalmente vincolante
secondo una normativa del European Council Directive on Health and Safety
(90/270/EEC) secondo la quale computer e interfacce devono soddisfare
specifici requisiti di sicurezza per evitare danni alla salute e, in particolare, al
sistema visivo, a quello muscolo-osteoarticolare e all' equilibrio mentale degli
operatori.
L' esperienza appena terminata con un sistema di RV dedicato al gioco,
sul quale e' stato implementato un software di guida, ci ha consentito di
verificare in primo luogo che calzare un HMD e interagire con un mondo
virtuale non e' cosa banale. Nel valutare i risultati del nostro studio non va
dimenticato che:
- i soggetti cui abbiamo chiesto di partecipare erano tutti apparentemente
sani, con un' eta' massima di 47 anni, una buona educazione, senza
esperienze precedenti di RV e con patente di guida da almeno 1 anno;
- i risultati sono relativi ad un' unica prova con la RV;
- non sono state utilizzate condizioni di controllo;
- alcuni soggetti erano avvezzi ad un ambiente medico, altri no
- alcuni soggetti sono stati esaminati in laboratorio, altri in un ambiente piu'
neutro;
- tutti i soggetti sono stati informati in precedenza che sarebbero state
monitorate alcune loro funzioni fisiologiche e che sarebbero stati sottoposti
anche a tests di laboratorio piu' classici;
- non sono state raccolte informazioni specifiche riguardanti i motivi per cui
ciascun volontario aderiva alla proposta.
La descrizione del software di guida, del test e del suo razionale e' gia'
stata pubblicata su un recente numero di Virtual al quale si rimanda (4).
Brevemente, il mondo grafico 3D rappresenta nelle sue linee essenziali un
rione periferico di una moderna citta' con strade, edifici e spazi verdi. I
dettagli grafici sono stati ridotti all' essenziale per mantenere la fluidita' dell'
immagine durante l' interazione. Ad ogni soggetto e' stato chiesto di
raggiungere nel tempo piu' breve possibile una destinazione indicata in modo
molto chiaro dalla segnaletica stradale. L' automobile virtuale viene
controllata tramite un volante e due pedali, un accelleratore e un freno. Oltre
che da feedback visivi (ambiente esterno, tachimetro), la guida e la reazione
a stimoli ambientali (ostacoli, semafori, ecc.) sono facilitate dai rumori del
motore e da quelli provenienti dall' ambiente. Il software simula inoltre alcune
situazioni prototipiche di guida in citta'. Un ' eccessiva sensibilita' del volante
unita ad un lieve ritardo nella risposta del sistema alle manovre ha reso
complicato il controllo del veicolo a velocita' superiori ai 40-50 Km/h. in
rettilineo, e nelle curve. Per questa ragione il compito di coordinazione
visuomotoria ha impegnato buona parte dell' attenzione dei soggetti e ha reso
possibile effettuare interessanti osservazioni sulle strategie utilizzate da
ciascuno.
Quando e' posto sotto stress, il nostro organismo reagisce in modo
complesso ma verificabile obiettivamente. La reazione e' caratterizzata da
componenti automatiche, generalmente inconscie, e componenti coscienti o
cognitive.
Le metodologie che abbiamo utilizzato per il monitoraggio sono in gran
parte quelle proprie della psicofisiologia, disciplina che studia le risposte
fisiologiche a stimoli di varia natura, al carico di lavoro (workload), agli eventi
stressanti, e i processi di difesa, di adattamento e di compenso. Queste
metodologie, inoltre, si prestano agli studi 'sul campo', cioe' di soggetti
impegnati in attivita' di diverso tipo nel loro ambiente tipico.
La registrazione dell' attivita' cardiaca con elettrodi di superficie e' in
grado di fornire informazioni dinamiche sul grado di coinvolgimento
vegetativo dei soggetti sottoposti a stress. Il nostro interesse era rivolto alle
modificazioni toniche e fasiche dell' attivita' cardiaca (e del bilancio orto-
parasimpatico) indotte dal setting sperimentale e dal compito specifico:
condurre l' auto virtuale a destinazione. Per ogni soggetto sono state
effettuate 3 registrazioni tramite un' apparecchiatura ECG dinamica,
corrispondenti ad un periodo di riposo (10 min.), un periodo di acclimatamento
con l' automobile virtuale (10 min.) e un periodo di test vero e proprio (in
media 15 min.).
Nonostante una discreta variabilita' interindividuale, la frequenza media
cardiaca ha subito un aumento progressivo nel periodo del training e poi in
quello del test rispetto al periodo di riposo iniziale. In alcuni soggetti l'
incremento massimo durante il test ha raggiunto i 35 battiti/min. La pressione
arteriosa e' stata misurata in modo tradizionale prima e dopo il test. Sia per i
valori di PA sistolica che per quelli di diastolica, abbiamo verificato un
significativo incremento immediatamente dopo la fine del test.
Un dato interessante e' scaturito dall' analisi spettrale con modello
autoregressivo degli intervalli R-R dei tre periodi che e' stata condotta dai
colleghi Stefano Guzzetti e Silvia Cogliati della clinica cardiologica dell'
Ospedale Sacco di Milano.
Questa tecnica e' utilizzata da qualche anno in clinica per verificare la
risposta cardiaca a tests di attivazione ortosimpatica (cold-pressor test, tilt-
test, calcolo mentale) nei pazienti con cardiopatie o con ipertensione (5). In
psicofisiologia questa analisi viene utilizzata per studiare le variazioni del
bilancio orto-parasimpatico relativo a varie condizioni operative o di stress.
Per ogni periodo di durata non inferiore ai 5 min. si ottiene un curva di
densita' spettrale i cui valori sull' ordinata indicano la 'quantita'' di attivita' R-R
corrispondente ad una data frequenza (in ascissa). Due picchi di attivita' sono
generalmente presenti.
Uno centrato su una frequenza di 0.1 cps. detto LF (low-frequency)
esprime l' attivita' ortosimpatica; un secondo picco centrato su una frequenza
di 0.2 -0.3 cps. detto HF (high-frequency) esprime la modulazione
parasimpatica. Le ricerche svolte negli ultimi anni hanno dimostrato che il
rapporto LF/HF si modifica in modo consistente e replicabile verso valori piu'
elevati (aumento relativo LF) quanto piu' e' 'stressante' la condizione cui e'
sottoposto un individuo. Il dato e' importante perche' il rapporto puo'
modificarsi anche se la frequenza cardiaca non subisce variazioni
significative.
Le nostre osservazioni hanno confermato che l' esposizione 'una tantum'
ad un compito di guida in condizioni virtuali induce una significativa
attivazione ortosimpatica. Le variazioni fasiche o stimolo-correlate dell'
attivita' vegetativa non sono state indagate sistematicamente in questa prima
fase di studio, ma saranno senza dubbio oggetto delle prossime ricerche.
La rilevanza di questi dati e' molteplice. In primo luogo ci confermano che
la RV nelle condizioni in cui l' abbiamo utilizzata e' un 'attivatore' di risposte
psicofisiologiche, paragonabile come entita' ad uno dei tradizionali test usati in
clinica. Questo ci induce da una parte a suggerire una certa cautela nell' uso
clinico della RV - puo' essere indicato acclimatare i soggetti e/o monitorarli -,
e dall' altra ci prospetta la possibilita' di utilizzarla come mezzo per studiare la
fisiologia dello stress in condizioni molto piu' 'ecologiche' e rappresentative di
quelle di laboratorio. La ricerca psicofisiologica ha dimostrato che ogni
individuo ha modalita' tipiche di reagire ad eventi stressanti e che queste sono
relativamente riproducibili a parita' di condizioni. La possiblita' di simulare una
vasta gamma di situazioni con una metodologia che garantisca la
partecipazione del soggetto apre una ampia prospettiva per ricerche future.
Anche le componenti emotivo-affettive e cognitive hanno una decisiva
rilevanza. Siamo convinti che la RV mobiliti con maggior facilita' e
naturalezza risorse emotive e motivazionali di quanto non sia possibile
ottenere con i tradizionali test di laboratorio. I risultati delle analisi sul battito
cardiaco testimoniano l' impegno psicofisico profuso dai nostri soggetti nella
guida virtuale, ma non siamo per ora in grado di valutare con precisione l'
effetto specifico di variabili come l' aspettativa o l' impegno motorio che
saranno oggetto di futuri studi.
Una delle ragioni percui i videogames basati sulla RV stanno ottenendo un
largo successo fra i giovani e' sicuramente legata alla possibilita' che questi
sistemi offrono di provare emozioni forti e sensazioni somatiche
drammatiche. I 'sensation seekers' dei saloni di VRgames hanno senza
dubbio la possibilita' di soddisfare questa loro esigenza psicologica. E'
auspicabile che il fenomeno dei VRgames sia indagato da un punto di vista
integrato fisiologico, psicologico e sociologico.
Le osservazioni in un ambiente 'serio' come il laboratorio possono tuttavia
servire per affinare le metodologie di indagine in vista delle ricerche sul
campo. Il modello di 'guida virtuale' permette di valutare, in modo molto piu'
completo di un qualsiasi altro test classico, il tipo di strategia che un individuo
spontaneamente seleziona per portare a termine il compito.
Un' analisi normativa del comportamento non e' ancora stata completata
al momento di questo scritto; abbiamo tuttavia potuto constatare che e'
possibile esaminare i comportamenti classificandoli in rapporto ad un criterio
tassonomico, a livelli di prestazione, a livelli di controllo e infine, a variabili
fisiologiche. Siamo convinti che i dati che emergeranno da queste analisi
potranno essere molto utili per affrontare il problema della valutazione di
soggetti con deficit neurologici e neuropsicologici, e che potranno contribuire
molto allo sviluppo di modelli per il retraining cognitivo.
A titolo di esempio, illustriamo un caso di comportamento 'patologico'
mostrato da un volontario sano.
Il soggetto e' all'inizio della prova e ha ricevuto chiare istruzioni di seguire
le indicazioni per Milano. Giunto al primo incrocio, tuttavia, gira a destra
nonostante il cartello di fronte a lui indichi chiaramente la direzione opposta.
Riportato dal programma in una posizione precedente all'errore, il soggetto
ripete per altre tre volte la manovra sbagliata finche' la sua attenzione viene
indirizzata da uno sperimentatore sulla segnaletica che sta di fronte. Solo
allora realizza di aver ignorato completamente la segnaletica al centro del suo
campo visivo e compie la svolta correttamente.
Questo tipo di errore e' analizzabile ricorrendo ad un modello che spiega in
quale modo alcuni soggetti tendono a dirigere la loro attenzione sullo spazio
circostante.
L'attenzione e' una funzione complessa che e' possibile mantenere piu' o
meno costante o variare a seconda delle necessita'. La corteccia che decide
in merito e' quella frontale. Non bisogna tuttavia pensare che quest' ultima sia
la sola sede dell' attenzione. L'attenzione come processo mentale si realizza
per la collaborazione di numerose altre strutture cerebrali organizzate in una
rete funzionale. Questa architettura e' necessaria per dirigere
volontariamente l'attenzione verso porzioni rilevanti dello spazio
extrapersonale. Ciascuna area da' il proprio contributo specifico. La cortecca
frontale e' dotata di una rete neuronale che controlla i movimenti degli occhi
che esplorano lo spazio, quella parietale si occupa di analizzare tutte le
caratteristiche dello spazio mentre le strutture limbiche forniscono un
contenuto motivazionale che definisce tra l'altro le modalita' dell'esplorazione
dello spazio.
Il deficit mostrato dal nostro volontario e' funzionale, non esprime cioe' la
presenza di una lesione, ma e' il risultato della mancata analisi di un dettaglio
importante della scena visiva. Un' eccessiva tensione emotiva ha
probabilmente favorito l'adozione di un'attitudine cognitiva errata e persistente
come e' dimostrato dalla tendenza a ripetere l'errore e a non tener conto del
feedback negativo fornitogli dalla macchina.
L' esempio citato non e' un caso isolato. Abbiamo potuto notare che, in
diversi casi, errori di analisi della scena visiva erano associati ad un eccessivo
coinvolgimento emotivo che precedeva o che coincideva con l' immersione
nel mondo virtuale.
Il monitoraggio dell' attivita' cardiaca ci ha aiutato in questa analisi. Questi
dati ci consentono ora di poter dimostrare che l' immersione in una realta'
virtuale non e' un' esperienza indifferente anche da un punto di vista cognitivo
e che e' possibile trarre indicazioni molto utili dall' analisi combinata del
comportamento e delle risposte fisiologiche.
Come abbiamo visto, l' attenzione visiva se impropriamente mobilizzata
puo' causare decisioni errate e condotte potenzialmente pericolose in una
situazione di guida. I metodi della psicofisiologia possono ancora una volta
aiutarci a capire il perche' di alcuni 'deficit' e a studiare il modo di risolverli.
La registrazione dei movimenti del capo e degli occhi di un soggetto che
esplora un ambiente virtuale e' senz' altro un metodo utile a valutare come la
visualizzazione viene condotta e se alcune zone dell' ambiente vengono
neglette.
La RV e' ancora eminentemente una tecnologia per vedenti ed e' quindi
logico che il maggior sforzo debba essere compiuto nell' analizzare il
comportamento visivo dei soggetti. Anche se non abbiamo potuto monitorare
quest' ultimo durante le nostre prime esperienze abbiamo raccolto dati relativi
alla memoria dell' esperienza visiva che ci consentono di trarre qualche
conclusione. Il nostro interesse era rivolto verso un' analisi della cosiddetta
memoria incidentale, ovvero della capacita' di fissare nella memoria a breve
termine dettagli delle scene visive appena vissute senza aver ricevuto un'
esplicita richiesta in questo senso. In altre parole, abbiamo lasciato che i
nostri soggetti terminassero la prova e, immediatamente dopo, li abbiamo
sottoposti ad un test per verificare quanto fossero in grado di ricordare dell'
esperienza.
La RV offre la possibilita' di manipolare a piacimento i dettagli e la
complessita' della scena visiva ed e' quindi uno strumento potenzialmente
insostituibile per valutare l' interazione fra le modalita' di esplorazione visiva,
la memoria visuo-spaziale e la comprensione (quindi l' utilizzo) delle
informazioni visive. La capacita' di fissare dettagli di una scena visiva
dipende dalla facilita' con cui la scena viene percepita e compresa e da
quanto i dettagli stessi costituiscono informazioni importanti per portere a
termine il compito primario.
Nel caso della guida, un cartello segnaletico e' piu' importante del colore di
un edificio o della foggia dei pantaloni di un pedone che attraversa la strada.
Ciononostante, dettagli insignificanti possono essere memorizzati perche',
non filtrati al momento della presentazione, rimangono fissati della memoria
visiva associati a elementi piu' determinanti sui quali l' attenzione del soggetto
si e' soffermata. Questa interpretazione e' suffragata dai nostri dati che
dimostrano come la capacita' di memoria incidentale e' strettamente correlata
alla capacita' di memorizzazione esplicita, cioe' alla quantita' di informazioni
che vengono memorizzate a seguito di una istruzione o di una decisione
volontaria.
Per quanto stimolanti siano, i limiti attuali della tecnologia virtuale sono tali
da consigliare da una parte cautela nell' interpretare i dati di questo studio, e
dall' altra uno sforzo per evidenziare se comportamenti inattesi si verificano a
causa di distorsioni dell' input sensoriale. A questo proposito, due fenomeni
possono essere approfonditi con il monitoraggio di parametri fisiologici: a) la
sindrome da simulatore e b) l' 'eye strain'.
La prima e' costituita da sintomi molto simili a quelli del mal d' auto ed e'
attribuita al conflitto fra informazioni visive che indicano al soggetto di essere
in movimento e quelle propriocettive e cinestesiche che sono praticamente
assenti e quindi non-congruenti con quelle visive. La sintomatologia e'
variabile per intensita' e qualita' da un soggetto all' altro ed e' generalmente
proporzionale alla durata dell' esposizione all' ambiente virtuale e al tipo di
interazione con esso.
Non si puo' escludere tuttavia che altri fattori abbiano importanza: ad
esempio il peso del HMD, la costrizione dovuta alle cinghie che lo assicurano
al capo, la 'tunnell vision' dovuta ad un campo visivo ristretto e la sensazione
di essere chiuso in uno spazio limitato, l' impossibilita' di alcuni visori o HMD
di adeguare la distanza delle ottiche alla distanza interpupillare del soggetto,
nonche' una serie di variabili legate alle condizioni sperimentali e all' assetto
psicologico e cognitivo del singolo. Abbiamo potuto osservare un' incidenza
del 32 % di sintomi, in prevalenza nausea, sensazione di stordimento e
cefalea che in qualche caso si sono protratti per diverse ore.
L' 'eye strain' o affaticamento visivo, che qualcuno include della sindrome
da simulatore, dipende da fattori fisici dello stimolo visivo utilizzato (es. visori
CRT o LCD) e dallo sforzo di convergenza e di accomodamento che, talvolta
inconsciamente, e' necessario operare per correggere sdoppiamenti e/o
sfocature dell' immagine. Pertanto, sia la parte recettoriale (retina) che quella
muscolare intrinseca ed estrinseca degli occhi vengono messe alla prova dai
dispositivi di visione della RV immersiva.
Come la sindrome da simulatore, anche i fenomeni di affaticamento visivo
possono, in primo luogo, impedire una prolungata esposizione all' ambiente
virtuale e in secondo luogo possono ridurre la capacita' visiva totale per
qualche tempo dopo l' esposizione.
Lo stesso discorso e' valido per il riadattamento del sistema oto-
vestibolare alle condizioni operative reali. La bassa incidenza di sintomi da noi
osservata rispetto ad altre casistiche puo' essere attribuita al fatto che i
soggetti stavano seduti anziche' in piedi, che il loro punto di osservazione del
mondo virtuale non poteva variare in modo brusco, che non manipolavano
oggetti virtuali e che la guida simulata non induceva a frequenti movimenti del
capo.
Va considerato inoltre che i guidatori esperti sono abituati a situazioni di
conflitto sensoriale fra input visivo e cinestesico nella posizione seduta.
Abbiamo anche rilevato un certa corrispondenza fra una buona prestazione di
guida e l' assenza di sintomi.
Questo dato tende a confermare che la sindrome e' determinata dall'
interazione di molti fattori che sara' interessante e produttivo studiare. Le
metodologie di indagine della psicofisiologia e dell' oto-neurologia possono
dare un contributo importante nel quantificare questi effetti e nel prevenire
danni primari o rischi secondari. Il tipo di ricerca necessario e' molto simile a
quello che gia' da tempo si utilizza per verificare gli effetti da videoterminale
e quelli da simulatore di volo.
Di non minore interesse e' la ricerca sulle variazioni dei parametri centrali
indotte direttamente o indirettamente dalla RV e dalla tecnologia che la
genera.
Il discorso e' molto vasto e necessita pertanto di schematizzazioni.
Innanzitutto qual' e' l' utilita' di monitorare gli effetti centrali della RV?
In primo luogo per cercare le ragioni per le quali si osservano determinati
comportamenti e determinate risposte periferiche. Gran parte della moderna
ricerca psicofsiologica e' imperniata sull' analisi dei correlati centrali del
comportamento.
In secondo luogo perche', come abbiamo visto, ci sono validi motivi per
ritenere che l' interazione con ambienti virtuali causi sollecitazioni 'atipiche' di
vari sistemi funzionali nervosi, ivi compreso quello cognitivo. Fenomeni di
sovraccarico sensoriale o cognitivo, di abitudine, di affaticamento ecc.
possono essere evidenziati e studiati al meglio ricorrendo alle metodologie
proprie della moderna neurofisiologia.
Cio' implica che possano esistere situazioni di 'rischio' relativo legate
anche ai contenuti dell' ambiente virtuale e alle modalita' di interazione con
esso, oltre che ai limiti tecnologici dell' hardware. E' evidente che l' utilita' di
un applicativo di RV dovra' essere valutata anche in rapporto ad un bilancio
rischio/beneficio.
In terzo luogo, il monitoraggio delle risposte centrali puo' essere utilizzato
per realizzare sistemi di bio-feedback virtuale, che Dave Warner chiama
'biocibernetici' (6), utili a loro volta per introdurre nuove modalita' - che per
qualche disabile puo' essere anche l' unica modalita' -di interazione con il
computer (o con il mondo virtuale).
Durante la nostra ricerca abbiamo verificato la possibilita' di effettuare
registrazioni in tempo reale dell' elettroencefalogramma (EEG) e dei
potenziali evocati evento- correlati (ERPs) dei soggetti durante il test di guida
virtuale. Le osservazioni compiute sono poche, a causa della complessita'
delle medesime e al tempo limitato a disposizione per condurle, ma
dimostrano che nei prossimo futuro sara' possibile studiare i correlati centrali
dell' attenzione e della percezione interfacciando il sistema che genera le
immagini e i suoni virtuali con apparecchi in grado di analizzare in tempo
reale le onde cerebrali.
In conclusione, siamo persuasi che la RV possa contribuire a migliorare la
qualita' del lavoro diagnostico-riabilitativo dei deficit cognitivi. Per
raggiungere questo obiettivo, tuttavia, e' necessario completare le ricerche
sull' interazione uomo-RV da molte prospettive differenti. Una delle priorita'
e' l' analisi degli eventuali fattori di rischio assoluto o relativo che potra'
essere condotta studiando le reazioni psicofisiologiche e il comportamento
durante l' interazione con ambienti virtuali.
A questa ricerca hanno dato un contributo importante: la dr.ssa Elena
Barbieri per la parte psicologica e psicometrica, la dr.ssa Annamaria
Cattaneo e il dr. Luciano Capitanio per la parte psicofisiologica e
neurofisiologica, il dr. Achille Motta per la parte neuropsicologica, il dr. in
informatica Aaron Brancotti per lo studio e la realizzazione del software, il
gruppo della Medicina Riabilitativa di Passirana per la progettazione generale
e la gestione computerizzata dei risultati. Un riconoscimento particolare va al
Dr. Venanzi per l' opera di coordinamento e di stimolo continuo e alla ditta
R.&C. Elgra di Palazzolo per aver messo a nostra disposizione in piu' di un'
occasione il sistema Virtuality SD 1000.
Inoltre, il nostro interesse e impegno con la RV avranno un futuro grazie
al fondamentale sostegno tecnico della Ciberfunk Inc. di Treviso.
Siamo infine lieti di aver potuto constatare che l' interesse scientifico per
la RV e' altissimo in Europa, e che diversi centri di ricerca si sono dichiarati
disponibili a collaborare in tempi brevi.
BIBLIOGRAFIA
1) Zangwill O.L., 1947, 'Psychological aspects of rehabilitation in
cases of brain injury', Br.J.Psychol. 37:60-69.
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Associates, 237-241.
IL FUTURO DI RV É NELLA RETE
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