L’influenza di stimoli tridimensionali e multimediali negli indici mnestici

Rosa Angela Fabio, Diletta Michelin-Salomon, Emilia Troise – Dipartimento di Scienze Cognitive dell’Università degli Studi di Messina

 

Le persone con Sindrome di Rett, che presentano disabilità fisiche, sensoriali e mentali possono trarre grande vantaggio dall’uso di tecnologie informatiche avanzate. Da questo punto di vista l’utilizzo della Realtà Virtuale e delle rappresentazioni tridimensionali immersive e semi-immersive possono risultare di deciso interesse nella realizzazione di strumenti che consentano la riabilitazione delle funzioni mnestiche nella Sindrome di Rett.

L’utilizzo di rappresentazioni tridimensionali aggiunge motivazione e stimola l’attenzione, consentendo a persone con disturbi nella capacità di concentrazione di rimanere più a lungo su un soggetto (Iso-Markkue Liesel, 1999). Alcuni studi hanno indagato il ruolo attivo dell’esplorazione di immagini tridimensionali e l’influenza sulle abilità mnestiche; in particolare nello studio di Liu e coll. (2010) è stato indagato il ruolo dell’esplorazione attiva di volti tridimensionali sui processi di riconoscimento dei volti. Il campione di soggetti era stato suddiviso in due gruppi: un primo gruppo doveva effettuare, durante la fase di training l’esplorazione attiva (mediante il mouse o joystick) di volti presentati in sequenza; mentre invece un secondo gruppo era sottoposto ad una condizione passiva, in cui i partecipanti dovevano solo visualizzare la sequenza dei volti. I risultati hanno evidenziato che l’esplorazione attiva degli stimoli determinava un riconoscimento più efficace rispetto alla condizione passiva. Lo studio ha fornito una prima prova che l’esplorazione attiva degli stimoli facciali 3D possa influenzare un più efficace riconoscimento dei volti.

L’obiettivo del presente lavoro è stato quello di indagare come le bambine con SR si interfaccino alla realtà virtuale e se la presentazione di immagini tridimensionali e multimediali agevoli i loro apprendimenti e migliori gli indici mnestici e di scelta. L’indagine sugli indici mnestici è stata svolta a seguito della presentazione di stimoli 3 D (per il primo studio) e della presentazione di un filmato, molto gratificante, in 2 D.

In entrambi gli studi:

  • Sono state valutate le potenzialità di base dei partecipanti mediante le seguenti scale: le Scale Vineland e la Scala RARS; la prima volta a valutare il comportamento adattivo delle bambine, la seconda indicativa del diverso livello di gravità della sindrome.
  • È stato somministrato un test d’intelligenza: il Test di Raven modificato, con lo scopo di poter appaiare i gruppi per età mentale.

 

 

Primo studio:

Lo scopo della prima ricerca era indagare se i fattori strutturali e contenutistici, come la presentazione degli indici 3D, o fattori legati alla presentazione di ipermedia migliorasse gli indici mnestici e di apprendimento.

 

Soggetti

Il campione dello studio è composto da 38 bambine di cui 23 bambine con Sindrome di Rett (gruppo sperimentale) con un range di età di 4-34 anni (età media 14,6) e 15 bambine con sviluppo tipico (gruppo di controllo) con un range di età di 3-6 anni (età media 6,5).

 

Materiali e Procedura

Sia all’interno del gruppo sperimentale che del gruppo di controllo sono state presentate ad alcune bambine delle immagini in 3D e ad altre delle immagini in 2D. L’obiettivo era verificare se vi fossero differenze negli indici di apprendimento in base alle differenti caratteristiche dimensionali dei fotogrammi presentati.

Per questo studio è stato utilizzato lo strumento Eye Tracker che ha fornito tre indici cognitivi quali:

  • la lunghezza delle fissazioni (FL);
  • il tempo dalla prima fissazione (TFF);
  • il numero delle fissazioni (FC).

Il piano della ricerca è suddiviso in due fasi:

  1. Presentazione degli stimoli;
  2. Indici di scelta.

Durante la prima fase sono state presentate due tipologie di stimoli: tridimensionale (fig. 1) e bidimensionali (fig. 2). A ciascuna bambina era data la consegna di guardare attentamente le immagini presentate perché successivamente le avremmo chiesto di ricordarle.

tridimensionaletridimensionale2

 

La particolarità dell’immagine 3D che è divisa in due parti bidimensionali, che vengono trasmesse ad alta frequenza per rendere visibile l’immagine da ogni posizione. A questo punto è il nostro cervello che riunirà i frame – che si stanno muovendo molto velocemente – dentro la nostra testa e ci darà l’impressione di osservare un vero e proprio oggetto tridimensionale.

La seconda fase (di scelta) consisteva nella presentazione dicotomica gli stimoli target (presentati in precedenza) associati ad altri stimoli distrattori (fig. 3) a ciascuna bambina. Durante questa fase, veniva chiesto di guardare solo l’immagine che aveva visto in precedenza.

fig-3-stimoli-tridimensionali

Sia nella fase di presentazione che nella fase di scelta sono stati registrati i parametri dell’eye tracker FL, FC, TFF per ciascun fotogramma presentato.

Durante queste due fasi non sono stati forniti rinforzi dallo sperimentatore in modo da non influenzare l’esplorazione dell’immagine, ma è stato applicato il contenimento delle stereotipie per aiutare la bambina nella focalizzazione dell’attenzione.

 

Risultati

I dati sono stati analizzati mediante il programma SPSS e si è riscontrato che, in riferimento al parametro FL ed in relazione al target e al distrattore sia nel gruppo sperimentale (fig. 4) che nel gruppo di controllo, (fig. 5) le bambine guardano per più tempo il target rispetto al distrattore.

fig-4-stimoli-tridimensionalifig-5-stimoli-tridimensionali

In relazione al target si osserva che le bambine con Sindrome di Rett guardano meno gli stimoli 3D presentati, rispetto alle bambine del gruppo di controllo; le bambine con sviluppo tipico ottengono punteggi più alti in relazione al parametro FL per le immagini 3D. Si è riscontrato che le bambine SR sono più brave nel guardare il target presentato in 2D, ottenendo punteggi similari al gruppo di controllo per le immagini 3D (fig. 6).

fig-6-stimoli-tridimensionali

In relazione al distrattore le bambine del gruppo sperimentale rispetto al controllo guardano meno il distrattore sia che esso sia in 3D che in 2D ed entrambi i gruppi guardano meno il distrattore quando questo è in 3D piuttosto che in 2D (fig. 7).

fig-7-stimoli-tridimensionali

 

Analizzando la differenza nella codifica fra i due gruppi in relazione al 2D, le bambine con SR codificano più velocemente il target bidimensionale rispetto al gruppo di controllo. Mentre invece in relazione alle immagini 3D, le bambine del gruppo di controllo guardano più velocemente il target rispetto allo sperimentale. E che nello specifico nelle immagini 2D entrambi i gruppi guardano di più e più velocemente il target rispetto al contesto e all’esterno del fotogramma. Mentre invece per le immagini 3D le bambine SR sembrerebbero non distinguere in maniera significativa il target dal contesto e dall’esterno del fotogramma (fig.8).

 

fig-8-stimoli-tridimensionali

Secondo studio:

Nel secondo studio l’obiettivo era indagare lo span mnestico delle bambine con SR in riferimento all’età cronologica e all’età mentale. Il secondo obiettivo era indagare se il miglioramento di questi indici fosse dovuto all’età delle bambine o ad altre variabili intervenienti come il quoziente di intelligenza e il locus specifico del gene MecP2.

 

Soggetti

Hanno partecipato alla ricerca 68 bambine di cui 53 con Sindrome di Rett con un range di età di 4 – 34 anni (età media 14,6), che facevano parte del gruppo sperimentale, e 15 bambine con sviluppo tipico con un range di età di 3 – 6 anni (età media 5,5), che costituivano il gruppo di controllo. Le bambine del gruppo di controllo, come nel primo studio, sono state appaiate per età mentale con le bambine con SR mediante il test modificato di Raven.

 

Materiali e Procedura

È stato tarato e registrato un filmato della serie “Pimpa” della durata di 4 minuti e sono stati individuati 8 indici mnestici significativi da una giuria di 5 osservatori indipendenti.

In un primo momento le bambine sono state poste davanti al pc per la visione del filmato. Successivamente è stato somministrato un test costruito ad hoc, che consisteva nel porre 8 domande relative al filmato visionato. Le domande sono state poste mediante la metodologia della scelta binaria presentando a ciascuna bambina 8 coppie di stimoli relativamente ai personaggi, alle azioni, ai colori, agli oggetti, alle emozioni presenti nella storia (fig. 9 e fig. 10).

 

fig-9-stimoli-tridimensionali

fig-10-stimoli-tridimensionali

Esempio di item del test: “Chi hai visto nella storia?”, “Com’è Pimpa felice o triste?”.

I risultati della ricerca hanno mostrato che le bambine con SR sottoposte ad un’attività molto gratificante quale la visione di un cartone animato ottengono punteggi assimilabili a quelli delle bambine con sviluppo tipico (fig. 11).

 

CONCLUSIONI

In riferimento al primo studio si è riscontrato che le bambine con SR sono più abili nella discriminazione di immagini bidimensionali piuttosto che tridimensionali, inoltre dallo studio è emerso che la spiegazione funzionale di questa prefernza è correlata alla fase di input. Le bambine con SR guardano per più tempo e più velocemente i target in 2D, rispetto alle bambine con sviluppo tipico.

Nel secondo studio è emerso che è possibile apprendere divertendosi e che le bambine Rett mediante un’attività gratificante, quale la visione di un cartone animato ottengono punteggi uguali al test sugli indici mnestici rispetto alle bambine del gruppo di controllo con pari età mentale.

All’interno del gruppo sperimentale è stato indagato se il diverso locus della mutazione sul gene Mecp2 influenzasse sulla prestazione cognitiva delle bambine e i dati, ancora in fase di elaborazione, mostrano che bambine con una mutazione in prossimità del nucleo della cellula presentano un quadro clinico più severo rispetto alle bambine con mutazioni in prossimità del codone. I fattori che pertanto intervengono nel determinare le prestazioni di apprendimento di scelte e mnestici sono sia di natura genetica, sia relative all’età mentale.

 

Bibliografia:

  1. Antonietti A., Castelli I.,Fabio R.A., Marchetti A.(2003). Rett syndrome: perspectives and instruments for intervention, Carocci.
  2. Fabio R.A. (2003). Augmentative and Alternative Communication in Rett syndrome.
  3. Fabio R.A., Giannatiempo S., Antonietti A., Budden S. (2009). The role of stereotypies in overselectivity processes in Rett Syndrome in “Research in Developmental Disabilities”, 30, pp. 136-145.
  4. Fabio R.A., Antonietti A., Marchetti A., Castelli I. (2009). Attention and communication in Rett Syndrome in “Research in Autism Spectrum Disorders”, 3, pp. 329-335.
  5. Iso-Markku, P. & Seiler, O. 1998, Virtual Reality in special Needs Education; Computers in Special Needs Education Seminar at the Department of Computer Science, (1998, April, 27 – last update), http://www.cs.helsinki.fi/~isomarkk/vrml.html [1999, Oct. 13].
  6. Liu C. H.; Ward, James; Markall, Helena (2010). Active Exploration of 3D Stimuli enhances. Recognition Memory
  7. Schaevitz L.R., Moriuchi J.M., Nag N., Mellot T.J., Berger-Sweeney J. (2010). Cognitive and social functions and growth factors in a mouse model of Rett syndrome in “Physiology & Behavior” ,100, p.p. 255–263
  8. Vignoli, A., Fabio, R.A., La Briola, F., Giannatiempo, S., Antonietti, A., Maggiolini, S., Canevini, M.P. (2010). Corretions between neurophysilogical, behavioral, and cognitive function in Rett syndrome. Epilepsy e Behavior, 17, 489-496.
  9. Wood L., Shepherd G.M.G. (2010). Synaptic circuit abnormalities of motor-frontal layer 2/3 pyramidal neurons in a mutant mouse model of Rett syndrome” in Neurobiology of Disease”, 38, p,p,281–287

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