Virtual reality-based multidomain interventions for older adults with Mild Cognitive Impairment

Mild Cognitive Impairment (MCI) is a neurological condition resulting in the impairment of one or more cognitive domains that does not affect the performance of activities of daily living. MCI may evolve toward dementia, but in some cases, it reverts back to a normal cognitive status. Research has shown that multi-domain interventions combining physical exercise (PE) and cognitive training (CT) could be effective in improving cognitive outcomes in populations with MCI, and that Virtual Reality (VR) may represent a promising means to administer such interventions, since it increases the individuals’ motivation to train, and thus their compliance to the treatment. In such a context, the general aim of this work was investigating the feasibility and the potentialities of VR technologies in increasing users’ Sense of Presence and thus the potential effectiveness of VR-based cognitive programs, while balancing for their possible side-effects. The whole work has foreseen a pathway going from the design and development of 2D environments, to the assessment of the acceptance of interventions exploiting totally immersive VR devices. 2D environments supporting PE and CT were tested for feasibility in two trials. In the former, despite few limitations, the intervention resulted in a significant reduction of oxidative stress, i.e., a biomarker predicting Alzheimer’s disease. In the latter, we recorded a significant improvement in long-term memory, in groups who underwent CT. In both cases, the intervention was largely accepted, and many participants reported a subjective improvement of their Quality of Life. Programs based on immersive technologies, instead, were tested mainly for their acceptance. The first intervention foresaw a dual-task training program occurring in a CAVE; the second, the use of head-mounted display for the administration of CT. Both resulted in a good engagement of the participants, and almost no side-effects. These technologies were thus considered worthy of further investigations in clinical studies aimed at reducing the progression of dementia symptoms in older adults facing age-related cognitive decline.

Il deterioramento cognitivo lieve (Mild Cognitive Impairment, MCI) è una condizione neurologica caratterizzata da un declino delle funzioni cognitive superiore rispetto a quanto atteso per l’età della persona. I pazienti affetti da MCI continuano a mostrare un normale funzionamento nelle attività della vita quotidiana; tuttavia, l'MCI spesso rappresenta uno stadio che precede lo sviluppo della demenza. La ricerca ha dimostrato che gli interventi multi-dominio, specialmente se basati sulla somministrazione di training cognitivo (TC) ed attività fisica (AF), possono migliorare le condizioni cliniche della popolazione affetta da MCI. In questo contesto, la realtà virtuale (RV) rappresenta uno strumento promettente per la somministrazione di tali interventi, poiché spesso contribuisce ad aumentare la motivazione dei pazienti e quindi la loro aderenza al trattamento. L'obiettivo generale di questo lavoro è stato studiare la fattibilità e le potenzialità delle tecnologie di RV per l’aumento del “Senso di Presenza” e, di conseguenza, della loro potenziale efficacia nei programmi multi-dominio dedicati agli anziani con MCI. Altresì fondamentale è stato assicurarsi che i potenziali effetti collaterali (ossia, la cyber-sickness) fossero opportunamente contenuti. Il lavoro è articolato in un percorso che va dalla progettazione e sviluppo di ambienti 2D, alla valutazione dell’accettabilità di applicazioni di RV totalmente immersiva. Gli ambienti 2D sviluppati per la somministrazione di TC e AF sono stati validati in due studi clinici randomizzati. Il primo intervento ha portato ad una significativa riduzione dello stress ossidativo, ossia un bio-marker predittivo della malattia di Alzheimer. Nel secondo studio, invece, è stato registrato un significativo miglioramento della memoria a lungo termine nei gruppi che hanno ricevuto il TC. In entrambi i casi, la RV è stata largamente apprezzata da tutti i partecipanti; molti di loro hanno anche riportato un miglioramento soggettivo della loro Qualità della Vita. I due sistemi per la stimolazione cognitiva basati su RV immersiva sono invece stati validati in due diversi studi mirati alla valutazione della loro usabilità ed accettabilità. Il primo ha previsto un programma di allenamento dual-task (TC+AF) all’interno di un CAVE; il secondo, un’applicazione per il TC somministrata mediante l’uso di un Head Mounted Display. In entrambi i casi, i partecipanti hanno valutato in modo positivo l’esperienza, non segnalando la comparsa di nessun effetto collaterale. Sulla base dei risultati di questi due studi è quindi possibile ipotizzare che la di RV immersiva sia uno strumento ben accettato dalla popolazione anziana. Pertanto, è auspicabile che la ricerca in questo settore prosegua, anche mediante l’esecuzione di trial clinici randomizzati, con il fine di valutare le potenzialità della RV per la riduzione dei sintomi della demenza o per la completa regressione dell’MCI nella popolazione anziana.