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NEUROJUEGOS: JUEGOS PARA LA MENTE

-CRISTINA MONLEÓN MARTINEZ - 4º EDICIÓN MÁSTER NEUROPSICOLOGÍA CLÍNICA (ISEP VLC) -FEBRERO 2012

INDICE

1. Historia y evolución 2. Introducción a los neurojuegos 3. Fundamentos a) Efectos en la actividad y volumen cerebral

b) Videojuegos y Dependencia

c) Efectos secundarios

4. Aplicaciones de los neurojuegos a) LabHuman

b) Accidente cerebrovascular (ACV)

c) Traumatismo craneoencefálico (TCE)

5. Otras aplicaciones tecnológicas 6. Conclusiones 7. Bibliografía

1. HISTORIA Y EVOLUCIÓN

Años 70: aparecieron los programas pioneros como terapia recreativa.

Años 80: el uso de los primeros ordenadores

personales y software educativos. A mediados de los 80: los médicos de diversos

ámbitos empezaron a producir y comercializar software especialmente escrito para la rehabilitación cognitiva.


El software del ―Computer-assisted cognitive retraining‖ (CARC) deriva de 3 fuentes:

1) Los videojuegos 2) Software educativo 3) Programas de rehabilitación cognitiva


LOS VIDEOJUEGOS Lynch (1982) fue el primero en describir el uso de los

videojuegos como rehabilitación cognitiva. * Investigación inicial.

Los videojuegos Pong, Breakout, Pac-Man y Space Invaders se usaban para pacientes que tenían problemas de atención, concentración, exploración visual y procesamiento simultáneo.


LOS VIDEOJUEGOS Drew y Waters (1986) Método: grupo con edades comprendidas entre los 61-78 años. formación 2 veces/ semana durante 1 hora. evaluación Wais, Purdue y test de persecución

rotatoria. Resultados: encontraron mejoras en las puntuaciones de los

videojuegos y en las puntuaciones de los tests a diferencia de los sujetos controles.

Limitaciones de las investigaciones: -Problemas de generalización. -Validez ecológica -Falta de transferencia a las AVD.


SOFTWARE EDUCATIVO A principios el software era bastante primitivo para los

estándares actuales. Con las mejoras en el hardware aparecieron los

monitores en color, gráficos más sofisticados, mayor capacidad de almacenamiento y dispositivos de entrada alternativos.

Ventajas Inconvenientes Buena programación Nivel de dificultad

Bajo coste Puntuación compleja

Transiciones fáciles Ausencia de variables importantes


PROGRAMAS REHABILITACIÓN COGNITIVA Fueron desarrollados a finales del 70 y principios de los 80. Contenidos iniciales: memoria, habilidades perceptivo-motoras

y resolución de problemas. Y más tarde en AVD. Los programas van mejorando y son más elaborados, flexibles

y relevantes para los problemas de los pacientes con deterioro cognitivo.

¿ES CACR EFICAZ?

Puede ser eficaz en remediar ciertas deficiencias cognitivas


TENDENCIAS ACTUALES Actualmente los neurojuegos se centran mayoritariamente en la

recuperación motora de las actividades de la vida diaria (AVD) en pacientes con ictus o traumatismos craneoencefálicos.

Los sistemas más utilizados son: -Nintendo Wii ® -Playstation Eyetoy ® -Realidad Virtual (RV) -Realidad Aumentada (RA)

2. INTRODUCCIÓN A LOS NEUROJUEGOS Relación videojuego-cognición Un videojuego implica diferentes habilidades cognitivas

(Lindley y Sennersten, 2006) : -gestión de los mecanismos de interacción -familiarizarse con la semántica de la interacción -adquirir la experiencia de juego Variables importantes: -la toma de decisiones -memoria de la experiencia previa -la motivación

2. INTRODUCCIÓN A LOS NEUROJUEGOS

Clasificación realidad virtual:

INMERSIVOS NO INMERSIVOS

Interacción mediante algún tipo de hardware (guante de datos, cascos visualización estereoscópica, pantallas).

Interacción mediante un teclado, mando o ratón sin necesidad de otro tipo de hardware.

Alto coste Bajo Coste

Poco accesibles. Más accesibles y aceptados por los usuarios.


Sistemas inmersivos:


Sistemas no inmersivos: Nintendo Wii eBaViR (Balance de Rehabilitación Virtual fácil), un

sistema basado en la Nintendo ® Wii Balance Board ® (WBB), para mejorar el equilibrio.

Nintendo Wii Sports Playstation Eyetoy


Realidad Virtual VS Realidad Aumentada -RV sumerge completamente al usuario dentro de un entorno artificial. Mientras se está inmerso, el usuario no puede ver el mundo real que nos rodea. -RA permite al usuario ver el mundo real, con objetos virtuales superpuestos o mezclados con el mundo real.

3. FUNDAMENTOS

Nature 423, 534 - 537 (29 May 2003)

Action video game modifies visual

selective attention C. SHAWN GREEN AND DAPHNE BAVELIER As video-game playing has become a ubiquitous activity in today's society, it is worth considering its potential consequences on perceptual and motor skills. It is well known that exposing an organism to an altered visual environment often results in modification of the visual system of the organism. The field of perceptual learning provides many examples of training-induced increases in performance. But perceptual learning, when it occurs, tends to be specific to the trained task; that is, generalization to new tasks is rarely found. Here we show, by contrast, that action-video-game playing is capable of altering a range of visual skills. Four experiments establish changes in different aspects of visual attention in habitual video-game players as compared with non-video-game players. In a fifth experiment, non-players trained on an action video game show marked improvement from their pre-training abilities, thereby establishing the role of playing in this effect.

Resultados: Los jugadores de videojuegos poseen una mayor capacidad de la atención que los no jugadores.

A) EFECTOS EN LA ACTIVIDAD Y VOLUMEN CEREBRAL

3. FUNDAMENTOS


Los jugadores VS los no jugadores: Superan a sus pares en el seguimiento de tareas, donde los participantes deben rastrear

muchos objetos en movimiento de forma independiente, por lo tanto, mostrando un aumento de la capacidad de la atención. (Green & Bavelier, 2006).

También se desempeñan mejor en el campo de visión útil de trabajo (distribución espacial de

la atención), en donde los participantes deben localizar un objetivo rápidamente entre una gran cantidad de objetos que distraen (Green & Bavelier,2006).

Además pueden resolver los detalles visuales en el contexto de distractores apretados,

como en la tarea de hacinamiento. En esta tarea, que flanquean los objetos por encima y por debajo de un objetivo central afecta negativamente a la capacidad de identificar el objetivo central. De este modo, los participantes muestran un mayor procesamiento visual (Green & Bavelier, 2007).

Demuestran una mayor capacidad de rotación mental.

3. FUNDAMENTOS


Método:

-36 chicas (12-15 años)

-15 grupo tetris y 11 grupo control

-entrenamiento 1h 30m por semana (durante 3 meses)

Resultados:

3. FUNDAMENTOS


Método: -12 sujetos: 6 niños (3 niños y 3 niñas) y 6 adultos: 3 mujeres y 3 hombres) -15 s tarea y 15 s relajación (Donkey Kong) Resultados: -En los adultos aumentó significativamente el total de las concentraciones de Hb prefrontal, mientras que en los niños disminuyó. -Estos cambios pueden ser debidos por: el rendimiento del juego de un sujeto, los niveles de atención y el interés, las respuestas fisiológicas, o de la edad de los diferentes circuitos neuronales.

3. FUNDAMENTOS


Método: -2 sujetos sanos -jugar videojuego durante 65 minutos (Mario Power Tenis) Resultados: -incremento en la actividad theta en el lóbulo frontal -Incremento de ondas alfa en el lóbulo parietal

Conference of the IEEE EMBS Lyon, France August (2007)

A High Resolution EEG Study of

Dynamic Brain Activity during

Video Game Play SHEiKHOLESLAMI, YUAN, HE, BAI, YANG AND FELLOW A high resolution EEG study was conducted on

Healthy human subjects during video game play.

Throughoutthe game playing experiment short time

segments ofspntaneous activity were recorded.

Spectral analysis was performed on these

segments for the theta-wave (4-8 Hz) and alpha

wave (8-13 Hz) bands to investigate the modulatory

effects of long-lasting game play andthe dynamic

changes of spectral contribution in range of alpha

and theta-wave. The present results revealed that a)

the frontal midline theta-wave activity increased

over time relative to the eye open resting

condition and b) the parietal alpha-wave activity

Initially decreased relative to the resting condition,

then followed by a slow increase. These

experimental results indicate the high resolution

EEG provides a useful quantitative analysis tool for

studying dynamic brain activity

3. FUNDAMENTOS


Método: -20 adultos mayores (62-75 años) -entrenamiento 1h 30 min. durante 6 semanas (Rise of Nations) Resultados: -Áreas en las que se produjo una mejora en el tiempo: -corteza prefrontal medial -volumen de materia gris del PCG, o área somatosensorial. -Volumen de la CAC ventral derecha -el córtex prefrontal dorsolateral -cerebelo

3. FUNDAMENTOS

A) EFECTOS EN LA ACTIVIDAD Y VOLUMEN CEREBRAL -Áreas en las que se produjo una mejora en la velocidad: -circunvolución precentral izquierda y derecha -cortex premotor izquierdo

3. FUNDAMENTOS

A) EFECTOS EN LA ACTIVIDAD Y VOLUMEN CEREBRAL Método: -42 sujetos (18-28 años) -entrenamiento de 20 horas: 10 sesiones de 2 horas (Space Fortress) Resultados: - volumen del cuerpo estriado dorsal mayor rendimiento

3. FUNDAMENTOS

Diferentes estudios apuntan que los jugadores de videojuegos tienen

una actividad similar a la de personas con dependencia de sustancias.

Método: -21 estudiantes (14 hombres y 7 mujeres de 20-30 años) -60 minutos por día durante 6 semanas.

Resultados: la actividad cerebral fue mayor en la corteza cingulada anterior y la corteza orbitofrontal de los sujetos con el juego excesivo juego en Internet .

B) VIDEOJUEGOS Y DEPENDENCIA

3. FUNDAMENTOS

B) VIDEOJUEGOS Y DEPENDENCIA Método: -19 sujetos hombres (18-23 años) - 60 minutos por día durante 10 días. (War Rock) - 2 grupos (MIGP y GP) - Evaluación actividad cerebral MRI y el deseo de jugar. Resultados -La actividad cerebral es similar a la observada en las personas con dependencia de sustancias o el juego patológico. -En particular, las señales parecen provocar normalmente la actividad en la corteza prefrontal dorsolateral, orbitofrontal, circunvolución del hipocampo y el tálamo.

3. FUNDAMENTOS

B) VIDEOJUEGOS Y DEPENDENCIA

3. FUNDAMENTOS

C) EFECTOS SECUNDARIOS Wii número creciente de casos han sido informados en la literatura desde junio de 2007 (graves lesiones osteoarticulares en hombro o rodilla y hemotórax) 1º CASO Mujer 47 años disección proximal de la ACI por la intensa práctica (3 horas) de un videojuego de deporte Wii ®. Consecuencias: hemiplejía derecha y afasia 2º CASO Niño 14 años disección de la ACI después de 2 períodos consecutivos de sesiones de 3 horas. Consecuencias: hemiparesia izquierda.

3. FUNDAMENTOS

C) EFECTOS SECUNDARIOS Realidad Virtual Cybersickness: enfermedad de movimiento que experimentan los

usuarios que utilizan R.V. Sensación de movimiento libre (convección). Síntomas principales: - Nauseas - Dolor de cabeza - Fatiga ocular - Desorientación - Mareos - Ataxia Causa es desconocida, pero existen 3 teorías principales: -Teoría del conflicto sensorial -Teoría del veneno -Teoría de la inestabilidad postural

3. FUNDAMENTOS

C) EFECTOS SECUNDARIOS Otros factores que influyen: 1) Factores tecnológicos -Posición de seguimiento de errores -Retraso -Parpadeo 2) Factores individuales -Género -Edad -Enfermedad -Posición en el simulador

4. APLICACIONES DE LOS NEUROJUEGOS

A) LABHUMAN LabHuman (Laboratorio de Tecnologías Centradas en el Humano). Destacan diversos proyectos: Eco-train motor sistema virtual para la rehabilitación motora de

pacientes con daño cerebral. Vircog orientado a la rehabilitación cognitiva de pacientes con

trastornos neuro-psicológicos y negligencia unilateral espacial.


A) LABHUMAN Eldergames proyecto para desarrollar un sistema para enriquecer la

calidad de vida de las personas mayores realizada a través de los videojuegos.

ETI sistema de terapia inteligente con tres aplicaciones principales:

-Aplicación del terapeuta -Aplicación en casa del paciente -Aplicación móvil. BioTrak herramienta de rehabilitación integral motora y cognitiva

basado en tecnologías virtuales.


a) Accidente cerebrovascular

Método: -sujeto de 60 años (lesión HD) -entrenado durante un periodo de 4 semanas ( 12 sesiones de 90 minutos) Resultados: - destreza de los dedos, fuerza de agarre y resistencia. - tiempo para completar el ejercicio


a) Accidente cerebrovascular Método: -8 sujetos: 6 hombres y 2 mujeres, rango de edad 50 a 81. (7 lesión HD y 1 HI) -entrenamiento 2 a 2h 30 min. / día, 5 días / semana, por un total de casi 3

semanas. Resultados: - Mejoría en rango de movimiento, velocidad, fraccionamiento, y fuerza.


a) Accidente cerebrovascular Método: - 5 sujetos con hemiparesia por ACV. - 3 veces por semana durante 45 minutos durante 5 semanas. Resultados: - Mejoró la velocidad en todos los pacientes, pero solo en 2 pacientes la variable tiempo.

The American Society of Neurorehabilitation 2007

Assessment and Training in a 3 Dimensional Virtual Environment With Haptics: A Report on 5 Cases of Motor Rehabilitation in the Chronic Stage After Stroke BROEREN,J., RYDMARK,M., BJÖRKDAHL,A. and STIBRANT, K. Objective. This exploratory study assessed the possible Effectiveness of hemiparetic upper extremity training in Subjects with chronic stroke with computer instrumentation (haptic force feedback) and 3-dimensional Visualization applied to computer games, as well as to evaluate concurrent computerassisted assessment of the kinematics of movements and test whether any improvement detected in the computer Environment was reflected in activities of daily living (ADLs). Methods. A single-subject repeated-measures experimental design (AB) was used. After Baseline testing, 5 patients were assigned to the therapy 3 times a week for 45 min for 5 weeks. Velocity, time needed to reach, and hand path ratio (reflecting superfluous movements) were the outcome measures, along with the Assessment of Motor and Process Skills and the Box and Block test. The follow-up phase (C) occurred 12 weeks later. Results. Improvements were noted in velocity, time, and hand path ratio. One patient showed improvement in occupational performance in ADLs. Conclusions. The application of this strategy of using virtual reality (VR) Technologies may be useful in assessing and training stroke patients. The results of this stud must be reproduced in further studies. The VR systems can be placed in homes or other nonclinical settings.


a) Accidente cerebrovascular Método: - 6 sujetos con ACV - 45 minutos por día (5 días por semana) durante un máximo de 5

semanas. - Utilizan RV, ejercicios de golpear, capturar y ―grasping‖. Resultados: - Mejora en los resultados de los tests neuropsicológicos.

a) Accidente cerebrovascular Método: -17 participantes se asignó al azar a rehabilitación con RV o terapia estándar. - período de 3 semanas (9 sesiones de 1 hora de duración) - tareas de agarrar, pellizcar y el movimiento bruto Resultados: -No hay diferencias significativas entre los grupos, y después de la intervención hay mejoría en ambos.




Método: -29 sujetos con ACV:17 mujeres y 12 hombres (edades entre 44-85 años) -dividieron en 2 grupos: • 13 sujetos rehabilitación hospitalaria y • 16 sujetos a rehabilitación en un centro para la comunidad (ictus Foro) -Tarea consistía en señalar con un lápiz táctil los números 1 habiendo otros

números como distractores. Resultados: - Aumento en la velocidad y disminución del tiempo.



Estudio 1: Playstation Eyetoy VS IREX

Estudio 2: Adultos jóvenes VS adultos

Mayores

Estudio 3: ACV agudo VS ACV crónico


a) Accidente cerebrovascular Método: -41 sujetos ( 21 hemiparéticos y 20 de control) - Videojuego Spheroids consiste en interceptar las esferas que se mueven hacia el usuario. -Se ajusta al nivel del usuario. Resultados: -En resumen, el brazo no parético de los pacientes mostró propiedades similares a los brazos de control grupo, a pesar de ser más lento en el rendimiento de la tarea. -Por otro lado, el brazo paralizado, fue notablemente diferente del grupo control y también de la contralateral no parético brazo


b) Traumatismo craneoencefálico Método: -Joven de 24 años con TBI por accidente de coche (amnesia anterógrada

severa y amnesia retrograda y déficit en el aprendizaje espacial). -Entrenamiento: 1h 30m, 3 veces a la semana durante 5 semanas. Resultados: - Mejor rendimiento en las pruebas neuropsicológicas. -Mejora de la memoria, funciones ejecutivas y de atención.


b) Traumatismo craneoencefálico

Método:

-13 sujetos con TBI

-Tarea de interceptar las burbujas (Octopus)

Resultados:

-Mejoraron en el rendimiento del juego,

el movimiento del brazo tiempo y

precisión.

5. OTRAS APLICACIONES TECNOLÓGICAS

ROBÓTICA Método: -8 sujetos con ACV -3 sesiones de entrenamiento de 1 hora semanal, por un total de 560

repeticiones por sesión. (anklebot) Resultados: -Mejora del control de motor parético tobillo, movimientos más rápidos y suaves. Y aumento de la velocidad al andar.

5. OTRAS APLICACIONES TECNOLÓGICAS

Método: -7 sujetos con ACV -2 sesiones de entrenamiento de 1 hora semanal, por un total de 560

repeticiones por sesión. (anklebot) Resultados: -Mejora la velocidad de movimiento, la suavidad, y la precisión.

6. CONCLUSIONES

Los neurojuegos parecen ser una herramienta eficaz para la rehabilitación motora y cognitiva, ya que pueden inducir fenómenos de plasticidad y reorganización cortical.

Mejoras en habilidades motoras como: fuerza, movimiento, equilibrio y velocidad.

Mejoras en habilidades cognitivas como: memoria, funciones ejecutivas y atención.

Aumentan la motivación del paciente Además la accesibilidad y el bajo coste de las consolas comerciales

son las principales ventajas de una tecnología que, inicialmente desarrollada para el ocio, puede ser utilizada por el paciente para realizar ejercicios en el domicilio que optimicen su recuperación funcional.

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