Quando si usano le FE Apprendimento di nuove azioni Azioni che implicano pianificazione e decision making Azioni in cui è necessario correggere gli errori Comportamenti nuovi che richiedono l’esecuzione di una nuova sequenza di azioni Azioni difficili o pericolose Attività in cui è necessario un costante monitoraggio del proprio comportamento Azioni in cui in cui bisogna superare forti risposte abituali

Definizione di Funzioni Esecutive Insieme di processi cognitivi di “ordine superiore” che permettono di pianificare, iniziare e portare a termine comportamenti diretti ad uno scopo, attraverso un insieme di azioni coordinate e strategiche. Funzioni cognitive di “ordine superiore” includono attività di integrazione e sintesi di informazioni, pianificazione, organizzazione, ecc Funzioni cognitive “basilari” includono l’elaborazione di informazioni di tipo sensoriale

Incapacità ricordare i luoghi e i tempi degli eventi accaduti o di imparare dall’esperienza Difficoltà nel mantenere l’attenzione (specie in compiti noiosi/frustranti) Grande distraibilità Difficoltà nell’eseguire più compiti contemporaneamente Procrastinazione e/o difficoltà ad intraprendere compiti nuovi o impegnativi Noncuranza, sloppiness, disorganizzazione Ipoattivazione COMPORTAMENTI OSSERVATI IN BAMBINI CON DEFICIT DELLE FUNZIONI ESECUTIVE Difficoltà nel controllare le risposte automatiche Perdita della cognizione del tempo, lentezza cronica Marcata altalenanza nelle prestazioni accademiche Difficoltà nello stabilire Priorità e rispettare i tempi Sbadataggine Scarsa consapevolezza dei sentimenti altrui e delle convenienze sociali Difficoltà nella regolazione degli stati emotivi, impazienza, scarsa tolleranza della frustrazione Difficoltà nel passare da un’attività all’altra Instancabilità, marcata loquacità

Le Funzioni Esecutive non si studiavano fino agli anni ‘90 Da definizione unitaria “Processi richiesti per il controllo conscio dei pensieri, delle emozioni e delle azioni fondamentali per la gestione della vita quotidiana” a termine ombrello per definire una serie di attività controllate finalizzate ad uno scopo. Le FE sono silenti fino a 12aa e sono mature a 20 aa (Golden, 1981) I test per adulti sono troppo complessi per essere somministrati a bambini I risultati non sono utili per valutare le FE ma sono inficiati da altri fattori cognitivi che mediano la prestazione (linguaggio, memoria, abilità visuo-spaziali)

Studiare le FE in età evolutiva Le FE si sviluppano già a partire da 12 mesi fino all’adolescenza (e oltre) Le FE sono necessarie per l’adattamento sociale Le FE determinano differenze nel profilo e nel percorso di apprendimento scolastico Esistono bambini che necessitano di interventi per favorire il loro inserimento sociale Modifiche sull’ambiente, Interventi sul bambino

Frazionamento delle FE (Welsh, 2002) Controllo inibitorio Pianificazione e Memoria di Lavoro Implicate soprattutto negli aspetti sociali e comunicativi (es: mantenere in memoria alcune informazioni sull’interlocutore, pianificare cosa dire tenendo conto dei feedback e del piano comunicativo) Flessibilità Cognitiva Capacità di pensare e agire per adattarsi ai cambiamenti delle richieste ambientali, coerentemente con i propri obiettivi e piani Metafora del direttore d’orchestra che coordina le performance degli strumenti (le funzioni cognitive basilari) per la realizzazione di un un suono complesso

Disturbi Evolutivi e FE: un approccio modulare Processi Cognitivi PKU ADHD Tourette Autismo DSA Pianificazione X ? Inibizione Flessibilità WM Visiva WM Verbale Welsh, 2002

Verso un’integrazione delle FE (Anderson, 2002) Il controllo attentivo influisce gli altri domini, i quali comunicano tra loro ma sono indipendenti

Lo sviluppo dei 4 fattori di Anderson Controllo attentivo si osserva già a 9m e matura a 12aa Elaborazioni di informazioni matura già tra 3-5aa, ma soprattutto tra 7-10aa Flessibilità Cognitiva appare a circa 4aa, ma evolve tra 8-11aa Definizione di obiettivo matura soprattutto tra 7-12aa

Cenni di Neuroanatomia delle FE Aree Dorsolaterali Prefrontali sono associate a Pianificazione, Organizzazione temporale di comportamenti, Ragionamento concettuale Aree Ventrolaterali e Orbitali Prefrontali sono associate a Inibizione, Controllo Emotivo, Iniziativa Emisfero dx coinvolto soprattutto in mantenimento energetico Emisfero sx coinvolto in uso di strategie Giro Cingolato Anteriore coinvolto in automonitoraggio

Limiti metodologici degli strumenti per le FE Alcuni pz vanno bene ai test ma hanno problemi nella vita quotidiana I test devono includere novità e organizzazione di risposte. Test-retest annulla validità per le FE Il rapporto 1-1 nella situazione di testing non è ecologico I test sono troppo strutturati e semplificati rispetto alle situazioni della vita quotidiana I test per i bambini sono adattamenti di quelli per adulti

Come aumentare la validità dei test per le FE Affiancare misure di controllo ai test per le FE Vocabolario o Span di cifre in avanti della Wisc-III (compiti verbali) Giudizio di orientamento di linee, Memoria di figure (Benton) Utilizzare questionari di etero o autovalutazione (BRIEF) e confrontare i punteggi del questionario con quelli dei test Sviluppare compiti cognitivi che richiedono l’attivazione simultanea e parallela di tutti i processi esecutivi

Behavior Rating Inventory for Executive Function - BRIEF SCALE: FATTORI: Iniziativa Memoria di lavoro Metacognizione Pianificazione Organizzazione dei materiali Controllo del compito Regolazione Emotiva Flessibilità cognitiva Controllo emotivo Automonitoraggio Regolazione Comportamentale Inibizione

Controllo inibitorio Capacità di controllare l’interferenza di stimoli irrilevanti al fine di proseguire nell’applicazione del piano (esempio della lettura) Inibizione delle risposte “predominanti” Frenare vedendo il semaforo rosso Inibizione delle risposte conflittuali Schiacciare il tasto dx se la freccia indica sx (cond. Stroop) Inibizione delle risposte in corso Frenare al comparire improvviso del semaforo giallo

Pianificazione I compiti di pianificazione richiedono al soggetto di prevedere l’obiettivo da raggiungere, scomporre l’azione in step intermedi, sequenziare gli step, mantenere tali step in memoria prospettica, monitorare l’esecuzione del compito rispetto all’obiettivo prefissato. I compiti di pianificazione richiedono necessariamente l’attivazione della memoria di lavoro e della memoria prospettica Esempi di compiti (visuo-spaziali): Torre di Londra, Torre di Hanoi, Zoo Map (BADS-C), Test di Pianificazione Quotidiana (Schweiger & Marzocchi, 2008)

Torre di Londra-1 Articolo originale Shallice, T.(1982). Specific impairments of planning. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Part. B, 298, 199-209. Scopo Il test è stato ideato per misurare le capacità di mettere in atto processi di decisione strategica e di pianificare soluzioni efficaci tese alla risoluzione di un compito. Per risolvere molti problemi è necessario anticipare e tenere a mente le conseguenze di un'azione sulle altre. Tale interdipendenza di elementi di un problema complesso è di fatto una caratteristica di molte situazioni della vita quotidiana. Il test della Torre di Londra è un problema a difficoltà graduale che richiede al soggetto di muovere delle palline forate, poste in una certa configurazione su una particolare struttura fino a raggiungere una nuova configurazione . A tale scopo è necessario adottare opportune strategie. In particolare sono richieste tre operazioni: (a) formulare un piano generale, (b) identificare sottomete ed organizzarle entro una sequenza di movimenti, (c) conservare le sottomete e il piano generale nella memoria di lavoro (Morris et al., 1988; Owen et al., 1990; Shallice, 1982). Shallice chiama in causa il Sistema Attentivo Supervisore (SAS) quale centro presieduto dalla corteccia prefrontale e deputato a dirigere l'attenzione verso le necessarie sottomete e a trasferire l'attenzione stessa dalle sottomete allo schema generale (Shallice, 1982).

Torre di Londra - 2 Stimoli Nella versione classica di Shallice il materiale è costituito da tre pioli di diversa lunghezza montati su una struttura di legno e da tre palline di colore diverso, in particolare rosso, verde e blu, che si infilano. Il test si compone di una serie di dodici prove di difficoltà graduale a seconda del numero di mosse che devono essere compiute per arrivare alla soluzione. Si parte sempre da una posizione base. Variabili principali - PUNTEGGIO TOTALE: se il problema viene risolto senza errori entro 60 secondi vengono assegnati 3 punti, se il problema viene risolto entro 60 secondi con 1 errore si assegnano 2 punti, se il problema viene risolto entro 60 secondi con 2 errori si assegna 1 punto, se vengono commessi 3 errori vengono assegnati 0 punti. -TEMPO DI INIZIO DEL MOVIMENTO (MOTOR INITIATION TIME): tempo tra l'inizio di ciascun problema e il far uscire la pallina dal piolo.

Torre di Londra - 3 Istruzioni e somministrazione Al soggetto la consegna viene spiegata come segue: Qui ci sono tre bastoncini di diversa lunghezza e tre palline di colore diverso. Dovrai mettere le palline secondo le disposizioni che ti mostrerò. La figura nel foglio ne mostra una. Adesso ti mostrerò un'altra figura e ti chiederò di cambiare le palline di questa composizione qui in un'altra diversa, ma nel fare questo ci sono delle regole da seguire: prima: si può muovere solo una pallina per volta; seconda: si può muovere da un solo bastoncino ad un altro. Non è consentito mettere sul tavolo una pallina o averne in mano più di una alla volta; terza: puoi collocare una sola pallina sul bastoncino piccolo, due sul bastoncino medio, tre sul bastoncino grande. Se segui questa regola le palline non usciranno dal bastoncino. quarta: ti dirò ogni volta quanti spostamenti sono necessari per risolvere il problema.

Torre di Londra: prestazioni ADHD, DSA Gli ADHD hanno punteggi inferiori dei controlli e dei dislessici perché iniziano la soluzione dei problemi significativamente prima degli altri. (Effect Size: 0.99)

Aree coinvolte durante l’esecuzione del test della Torre di Londra

Foglio di registrazione Dati Italiani di riferimento

Test di Pianificazione Quotidiana (TPQ) Pianificazione di 10 azioni abituali in un contesto spaziale (cartina) in base e 2 criteri: a) rispetto dei vincoli logici e temporali fra azioni b) minimizzazione degli spostamenti. Commissioni (esempi) Andare con Marco in palestra per gli allenamenti di basket (hai il permesso di andare in palestra solo dopo aver svolto le altre attività) Svolgere i compiti di geometria (hai perso il righello e te ne serve uno nuovo) Preparare lo zaino per la palestra Andare a trovare la nonna (ti ha chiesto di portarle del pane) Variabili: Commissioni svolte, Spostamenti, Violazioni, Efficienza (n.di commissioni corrette/spostamenti), Tempo di svolgimento

Risultati TPQ Efficienza (Commissioni/Spostamenti) è sensibilmente influenzata dall’età [F=10,574; p < 0,01]: classi 3,4 < 5,6,7,8 La quantità di violazioni diminuisce significativamente con lo sviluppo [F=6,554; p < 0,01]: classi 3 > 5,6,7,8

Diverso ritmo di sviluppo TPQ - Efficienza Effetto Età: p < .001; 8 < 9-13 Effetto Genere: p = .162 Età x Genere: p = .003 Diverso ritmo di sviluppo Tra maschi e femmine anni

Risultati: TPQ Solo il gruppo con ADHD senza comorbilità ha difficoltà nella pianificazione spazio-temporale. * *

Risultati – TPQ Efficienza * * Pianificazione strategica: ADHD, ADHD+DSA < Controlli

Flessibilità Cognitiva Si intende l’insieme dei processi cognitivi che consentono alla persona di cambiare schema comportamentale in base ad un feedback ricevuto. Si distingue la capacità di controllare le perseverazioni (Wisconsin Card Sorting Test) dalla capacità di cambiare rapidamente la risposta in base ad uno stimolo esterno (Completamento Alternativo di Frasi derivato dall’Hayling test di Burgess & Shallice, 1996)

Controllo perseverazioni - WCST 4 carte campione, 128 carte stimolo da accoppiare con le 4 carte in base a COLORE, FORMA, NUMERO. L’esaminatore informa sulla correttezza della risposta. Dopo 10 risposte corrette l’esaminatore cambia criterio (Forma) senza avvisare il soggetto. Si calcolano soprattutto le perseverazioni (continuare ad accoppiare in base alla regola precedente malgrado i feedback negativi) Heaton, 1981

Chi fallisce al WCST? I pazienti con lesioni dorsolaterali sx I soggetti autistici (High Functioning) I bambini ADHD di età inferiore agli 8-9 anni: una volta raggiunto il criterio cambiano regola anche se stanno ricevendo feedback positivi (scarso mantenimento del set) In alcuni casi anche i bambini con DSA (elaborazione delle informazioni?) È un test sensibile a chi presenta un problema neuropsicologico severo (oppure i bambini piccoli con ADHD), è poco specifico.

Test di Completamento Alternativo di Frasi 20 frasi in cui manca l’ultima parola: si alternano frasi da completare con la parola corretta e frasi da completare con un termine non semanticamente collegato alla frase o alla parola mancante: A) In autunno dagli alberi cadono…LE FOGLIE B) Al semaforo devi fermarti se c’è… ROSSO (c – 3 punti); NERO, STRADA (s – 2 punti); GELATO (n.st. – 1 punto), PENNA (st. – 0 punti)

Risultati Test Completamento Alternativo di Frasi 1) Tempo medio risposte corrette Effetto età sul tempo medio di risposta [F=23,801 p<0,01;classi 3,4>6,7,8] 3) Parole prodotte 2) Punteggio Totale Nelle frasi da completare con parola non collegata semanticamente: Nessun effetto dell’età sul completamento di frase (parole c): Inibizione già matura a 9aa Influenza dell’ età sul Punteggio totale (parole c+ parole s) [ F=3,364 p<0,01; classi 3,4 > 8] Effetto età assente sulle risposte di tipo non strategico (ns), presente invece sulle risposte strategiche (s) [interazione: F=2,571 p<0,05]

Completamento Alternativo di Frasi - CAF Al semaforo devi fermarti se c’è... Rosso (C); Nero, Strada (S); Penna (UR); Letto (U) C = 3 punti; S = 1 punto; U = 0 punti. * Solo i DDAI senza comorbilità commettono più errori

Test di Stroop Numerico Solo i DDAI commettono più errori di inibizione * *

Junior Brixton Modificato Burgess & Shallice, 1997 Compito di inferenze di regole spaziali: il bambino deve indurre la regola dello spostamento della pallina rossa nei fogli consecutivi. La regola di spostamento viene cambiata senza avvertimento. Misure: Errori di Perseverazioni, Errori Plausibili, Errori Bizzarri

Brixton 1

Junior Brixton – Errori Totali Effetto Età: p = .618 Effetto Genere: p = .850 Età X Genere: p = .286

Junior Brixton Modificato * * * * Totale Perseverazioni: Effetto ADHD

Modello basato sul Problem-Solving (Zelazo et al, 1997) Rappresentazione della situazione problemica Pianificazione degli step intermedi Esecuzione: utilizzando le regole poste dalla situazione problemica Valutazione: individuazione errore e correzione Il compito principale su cui Zelazo basa il proprio modello è un compito per bambini prescolari in cui bisogna classificare in modo flessibile gli oggetti in base alla loro forma (auto/casa/mela…) o al loro colore.

UN MODELLO INTEGRATO DI FE (Burgess, 2000) Per eseguire un comportamento complesso è necessario programmare vari step intermedi: Apprendimento delle regole del compito Pianificazione dei passaggi da eseguire Esecuzione del compito Coerenza tra pianificazione ed esecuzione Rievocazione della qualità dell’esecuzione Brevemente descrivo i punti che saranno trattati nel corso della mia presentazione. Inizierò a presentarvi l’obiettivo di questo mio lavoro di tesi. Darò poi una breve panoramica sulla tecnologia wireless Bluetooth Descriverò la piattaforma hardware utilizzata. Verrà presentato il protocollo AVDTP per la trasmissione di audio ad alta qualità, e il profilo supportato Advance Audio Distribution. Descriverò le misurazioni effettuate per valutare la qualità del canale Bluetooth Infine passerò alle conclusioni e presenterò alcuni possibili sviluppi futuri.

DEFINIZIONE DI MULTITASKING Presenza di diversi compiti Adeguato uso del tempo per organizzare i compiti Esecuzione di un compito alla volta Presenza di interruzioni e risultati inattesi Ritorno volontario su un compito sospeso Differenze tra i vari compiti da eseguire Gli obiettivi devono essere determinati dal soggetto Assenza di feedback immediati dopo l’esecuzione Obiettivo della tesi è stato quello di sviluppare il protocollo AVDTP (Audio Video Distribution Transport) per il traferimento di audio ad alta qualità con tecnologia wireless Bluetooth. Tale protocollo supporta il profilo A2DP Advance Audio Distribution. L’implementazione è stata realizzata cercando di soddisfare alcune caratteristiche richieste come la facilità di utilizzo e la trasparenza. Inoltre si garantisce l’interoperabilità dell’applicazione sviluppata con I dispositivi BT Che supporteranno il profilo Advance Audio Distribution. Le caratteristiche richieste sono facilità e versatilità di utilizzo, è necessario che venga garantita l’interoperabilità dell’applicazione con altri dispositivi. Passerò ora a presentare una breve panoramica sulla tecnologia Bluetooth……….. Per soddisfare queste richieste si è adottata la tecnologia wireless Bluetooth, ed è stato implementato il profilo Advance Audio Distribution (A2DP).

IL BATTERSEA MULTITASK PARADIGM (Mackinlay, Charman, Karmiloff-Smith, 2002) REGOLE DEL COMPITO Il soggetto deve provare tutti i compiti in sei minuti di tempo Gli item gialli valgono più punti dei blu Ogni item completato vale più punti Il soggetto può tenere in mano una sola cosa per volta VARIABILI MISURATE Apprendimento delle regole Pianificazione Performance Coerenza fra pianificazione e performance Racconto sull’esecuzione del compito Compito delle palline Mettere le palline nei contenitori contrassegnati con il colore corrispondente. Compito dei bruchi Colorare il corpo dei bruchi dello stesso colore della testa Compito dei gettoni Posizionare i gettoni sopra l’adesivo del colore corrispondente Bluetooth e’ un nuovo protocollo wireless che consente di mettere in comunicazione dispositivi elettronici di diversa natura come (lettori MP3, altoparlanti, mouse, telefonini, PDA, stampanti, ……) tramite connessioni a corto raggio. Permette scambio di dati e voce in modo sicuro con bassi costi e ridotti consumi. Bluetooth non è solo un’alternativa ai fili, ma fornisce anche servizi di piu’ alto livello, come poter trovare e riconoscere altri dispositivi BT nella zona e di conoscerne i servizi messi a disposizione.

Battersea

Battersea Multitask (esecuzione) Effetto Età: p < .001 8-9 < 10-11 < 12-13 Effetto Genere: p = .006 M < F Età X Genere: p = .742

Battersea Multitask

Battersea Multitask ADHD hanno deficit di Pianificazione, Esecuzione e Memoria DSA hanno deficit di Apprendimento, Esecuzione e Memoria DOP non hanno deficit FE ADHD+DSA hanno profilo FE parallelo ai DSA, con deficit più severo. ADHD+DOP hanno profilo FE parallelo agli ADHD ADHD+DSA+DOP hanno un deficit FE severo e generalizzato.

Junior IOWA Gambling Bechara, Damasio, Damasio e Anderson, 1994 Simulazione del processo decisionale nella vita quotidiana, con le relative incertezze legate ai fattori di successo e punizione. Il bambino è chiamato a scegliere 100 carte da 4 mazzi diversi: A e B sono i mazzi svantaggiosi (guadagno massimo 400 euro, perdite 500 euro) C e D sono i mazzi vantaggiosi (guadagno massimo 200 euro, perdite 100 euro)

Junior Gambling

Differenza tra carte vantaggiose-svantaggiose Junior Iowa Gambling Differenza tra carte vantaggiose-svantaggiose Effetto Età: p = .001 8-10 < 11-13 Effetto Genere: p = .136 Età X Genere: p = .473

Componente motivazionale FE: DOP < Controlli Junior IOWA Gambling * Componente motivazionale FE: DOP < Controlli

Correlazioni Test-Questionari FE Misure Multitask TPQ Brixton Gambling Clacson RT Go Errori STOP Insegnanti QUFE .149*** .250*** -.065 .044 .075 -.116* Genitori Metacogn. .229*** .162*** -.105* .064 -.095* -.152*** Inibizione .030 -.019 .027 -.013 -.042 QUFE insegnanti vs QUFE genitori metacognizione r = .506*** QUFE insegnanti vs QUFE genitori inibizione r = .254*** * p < .05; ** p < .01; *** p < .001

Esercitazione Somministrare a 3 bambini di età compresa tra 6 e 13 anni i seguenti test: TPQ, CAF, Stroop Numerico. Nella relazione riportare le valutazioni quantitative e qualitative