Improving the ecological validity of cognitive functions assessment through Virtual Reality Environments

Mild cognitive impairment is a state marked by a gradual deterioration in cognitive functions. The early detection of mild cognitive impairment has the potential to significantly impact the lives of individuals who may be unaware of their cognitive decline. Such a condition can greatly affect their quality of life and ability to perform daily activities. Cognitive screening tests have been developed to identify those who may have cognitive problems or who may be at risk of developing them in the future, aiming to provide appropriate evaluation and treatment. However, a challenge with current tools is the limited correlation often observed between formal tests of executive functions and real-life functioning, which is known as ecological validity. To address this issue, cutting-edge technologies like Virtual Reality can be utilized to assess cognitive functions and increase ecological validity, resulting in more reliable assessments. This thesis presents a virtual reality application called CE360°VR, within which various cognitive functions are examined through tasks, while both quantitative and qualitative data are collected. To achieve this, a set of fourteen scenes has been defined, drawing from standardized tests such as the ``Montreal Cognitive Assessment" and the ``Mini-Mental State Examination". The application has been developed using Unity, and the virtual environments are recreated using 360° pictures. An empirical study was performed that involved a sample of healthy adults (n=68), aiming to assess the usability and perceived user experience of the Virtual Reality Application. A questionnaire was administered at the end of the experience, including three different standardized scales: System Usability Scale, User Experience Questionnaire, and Affinity for Technology Interaction Scale. According to the results of the study, the Virtual Reality application is classified as "good" with an "acceptable" level of usability. The data collected, which turned into performance indicators of the participants, was found to have no correlation with either the technology affinity or the age. Instead, it was observed that the instruction level of the patients was correlated with their performance. Building upon these findings, a normative study would be necessary to standardize the results and consider this system as a reliable and valid tool for clinical use.

Il disturbo cognitivo lieve è caratterizzato da un graduale deterioramento delle funzioni cognitive. Individuare il decadimento cognitivo in maniera precoce ha il potenziale di avere un impatto significativo sulla vita dei pazienti che potrebbero non essere consapevoli del loro declino cognitivo. Tale condizione può influire notevolmente sulla qualità della vita e sulla capacità di svolgere attività quotidiane. I test tradizionali di screening cognitivo sono stati sviluppati per identificare le persone che possono avere problemi cognitivi o che potrebbero essere a rischio di svilupparli in futuro. Tuttavia, la sfida più grande con gli strumenti attuali è la limitata correlazione spesso osservata tra i risultati ottenuti nei test e il funzionamento nella vita reale, problema noto come validità ecologica. Per risolvere questo problema, tecnologie all'avanguardia come la Realtà Virtuale possono essere utilizzate per valutare le funzioni cognitive e aumentare la validità ecologica, portando a valutazioni più affidabili. Questo studio presenta un'applicazione di realtà virtuale chiamata CE360°VR, all'interno della quale vengono esaminate varie funzioni cognitive, attraverso dei semplici compiti da eseguire, mentre vengono raccolti dati quantitativi e qualitativi. A tal fine, è stata definita una serie di quattordici scene, che si basano su test standardizzati come il "Montreal Cognitive Assessment" e il "Mini-Mental State Examination". L'applicazione è stata sviluppata con Unity e gli ambienti virtuali sono stati ricreati con immagini sferiche. Lo studio coinvolge un campione di adulti sani (n=68), con l'obiettivo di valutare l'usabilità e l'esperienza d'uso percepita dell'applicazione. Un questionario è stato somministrato alla fine dell'esperienza, comprensivo di tre diverse scale standardizzate: System Usability Scale, User Experience Questionnaire, e Affinity for Technology Interaction Scale. In base ai risultati raccolti, l'applicazione di Realtà Virtuale è stata classificata come "buona" con un livello di usabilità "accettabile". Le performance dei partecipanti non hanno riportato alcuna correlazione né con l'affinità tecnologica né con l'età ma sono invece influenzati dal livello di istruzione. Sulla base di questi risultati, sarebbe necessario uno studio normativo per standardizzare i risultati e considerare questo sistema come uno strumento affidabile e valido per l'uso clinico.